universidad nacional de trujllo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJLLO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional De Ingeniería De Materiales

TESIS DE INVESTIGACION

“INFLUENCIA DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE Y CONTENIDO DE

HIPOCLORITO DE SODIO EN AGUA DE MAR NATURAL SOBRE EL

POTENCIAL ELECTROQUIMICO Y VELOCIDAD DE CORROSION DEL

ACERO API 5L X42 PS L2 PROTEGIDO CATODICAMENTE CON

CORRIENTE IMPRESA.”

Para optar el título de:

INGENIERO DE MATERIALES

AUTORES:

Bach. AMASIFUEN CARBAJAL, Deivy Anthony.

Bach. CARDOZO NEIRA, Marvin Diomedes.

ASESOR:

Dr. CARDENAS ALAYO, Ranulfo Donato

TRUJILLO - PERÚ

2019

BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

ESCUELA MATERIALES

Cuadro de Texto

TESIS

i

JURADO

------------------------------------------------------------------

PRESIDENTE:

------------------------------------------------------------------

SECRETARIO: ING.

------------------------------------------------------------------

ASESOR: ING. Donato Cárdenas Alayo



ii

DEDICATORIA

DEIVY

A mis padres Gladys y Greygan por ser

el mejor regalo que me ha dado la vida,

por su infinito amor, por ser el motor de

mi vida, por el apoyo brindado y por sus

consejos que día a día me dieron fuerza

para poder realizar mis sueños.

A mi gran amigo Gustavo

Arribasplata (QEPD), porque juntos

empezamos este sueño en el cual hoy

de alguna manera formas parte.

A Dios porque sin el todo esto no

sería posible.

A Lizet por estar a mi lado, brindándome

su comprensión, cariño y apoyarme

durante todo este tiempo, tu ayuda ha

sido fundamental.



iii

DEDICATORIA

A MI MADRE

A MI PADRE

A MIS SERES QUERIDOS

MARVIN

Por haberme dado la vida y su apoyo

incondicional, gracias por inculcar

en mí el ejemplo de esfuerzo y

valentía, de no temer las

adversidades, porque Dios está

conmigo siempre.

Por los ejemplos de perseverancia y

constancia que lo caracterizan y que me

ha infundado siempre, por el camino de

los valores permitiéndome llegar a

cumplir hoy un sueño más en mi vida.

A todos aquellos que participaron

directa o indirectamente en la

elaboración de esta tesis, a esas personas

maravillosas que confiaron en mí

persona, mostrándome su apoyo único y

moral.



iv

AGRADECIMIENTO

A la Universidad Nacional de Trujillo, por habernos formado profesionalmente en

la Escuela de Ingeniería de Materiales que pertenece a la facultad de Ingeniería y por

habernos permitido desarrollar nuestra tesis en el Laboratorio de Corrosión y

Degradación.

Al Dr. Donato Cárdenas Alayo por permitirnos desarrollar la presente

investigación bajo su asesoramiento, por su orientación y conocimientos impartidos

durante nuestra formación profesional.

A la empresa SERMABU S.R.L por confiar en nosotros al donarnos el material

de estudio para así permitirnos desarrollar un tema de investigación novedoso y de gran

proyección en el ámbito académico científico.

A todos los docentes del Departamento de Ingeniería de Materiales, por sus

conocimientos y consejos brindados, especialmente al Dr. Donato Cárdenas Alayo por el

apoyo constante al desarrollo de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería de

Materiales y por ende de todos nuestros compañeros estudiantes.

A nuestras familias que siempre nos apoyaron económica y moralmente para

concluir nuestra carrera profesional y poder hacerlo realidad, a ellos muchas gracias.

De la misma manera a todos nuestros amigos y compañeros de la Escuela

Académico Profesional de Ingeniería de Materiales, que de una u otra forma nos apoyaron

durante nuestra preparación universitaria y en el desarrollo de este trabajo de

investigación.

A todas las personas nombradas nuestro agradecimiento y reconocimiento por siempre.

Los autores.



v

ÍNDICE

DEDICATORIA ii

AGRADECIMIENTO iv

ÍNDICE v

LISTA DE FIGURAS viii

LISTA DE TABLAS xi

NOMENCLATURA xiii

RESUMEN xiv

ABSTRACT xv

I. INTRODUCCIÓN 1

1. 1. Realidad problemática 1

1. 2. Antecedentes empíricos 4

1. 3. Antecedentes teóricos 6

1.3.1. Corrosión electroquímica 6

1.3.2. Etapas del proceso de corrosión electroquímica 9

1.3.3. Variables que influyen en el comportamiento de la corrosión 10

1.3.4. Aceros al carbono 11

1.3.4.1. Tuberías de acero al carbono 12

1.3.5. Diagrama de pourbaix 13

1.3.5.1. Diagrama de pourbaix para el hierro 14

1.3.6. Electrodos de referencia 15

1.3.6.1. Electrodo de cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO4). 19

1.3.7. Protección catódica 22

1.3.7.1. Protección catódica por corriente impresa 23

1.3.7.2. fundamento electroquímico 25

1.3.7.3. Medida del potencial de protección 27

1.3.7.4. Densidad de corriente mínima para protección

Catódica 28

1.3.7.5. Ventajas y limitaciones 30

1.3.7.6. Algunos criterios utilizados en la práctica 31



vi

1.3.8. Fuente de corriente 31

1.3.8.1. Rectificadores 32

1.3.8.2. Dinamo con motor térmico 33

1.3.9. Ánodos auxiliares 33

1.3.9.1. Chatarra de hierro 33

1.3.9.2. Grafito 33

1.3.10. Sobre protección. 34

1.3.11. Hipoclorito de sodio (NaOCl) 35

1.3.11.1. Propiedades Físicas del Hipoclorito de sodio 37

1.3.11.2. Propiedades Químicas del Hipoclorito de sodio 37

1.3.11.3. Aplicación y usos 39

1.4. Problema 40

1.5. Hipótesis 40

1.6. Objetivos 40

1.6.1. Objetivo General 40

1.6.2. Objetivos Específicos 41

1. 7. Importancia: 41

II. MATERIALES Y METODOS 42

2.1. Materiales de estudio 42

2.2. Métodos 43

2.2.1. Tipo de investigación 43

2.2.2. Diseño de contrastación 43

2.2.3. Procedimiento experimental 45

III. RESULTADOS Y DISCUSIONES

3.1. Velocidad de corrosión y potencial electroquímico del acero api 5l x42 psl2

sin ningún tipo de protección 50

3.2. Velocidades de corrosión y potencial electroquímico del acero api 5l x42 psl2

protegido catódicamente con corriente continua 54

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 61

4.1. Conclusiones 61

4.2. Recomendaciones 62

V. BIBLIOGRAFÍA 63

VI. ANEXOS 66



vii

6.1. Anexo 1: Normas 66

6.2. Anexo 2: Fichas técnicas 74

6.3. Anexo 3: Cálculos para la velocidad de corrosión 81

6.4. Anexo 4: Cálculos estadísticos 84

6.5. Anexo 5: Tablas 95

6.6. Anexo 6: Fotografías 105



viii

LISTADO DE FIGURAS

Fig. N°01. Mecanismo de corrosión de un acero sumergido en agua de mar natural. 6

Fig. N°02. Sentido del flujo de electrones y de la corriente eléctrica en una celda de

corrosión. 8

Fig. N°03. Representación de las etapas parciales que intervienen en un proceso de

corrosión. 9

Fig. N°04. Diagrama de Pourbaix para el sistema Fe-H2O. 14

Fig. N°05. Serie electroquímica de los metales. 18

Fig. N°06. Representación esquemática del electrodo de referencia Cu/CuSO4. 19

Fig. N°07. Equivalencia de potencial relativas a los electrodos de referencia

utilizados en protección catódica. 21

Fig. N°08. Celda de corrosión microscópica. 22

Fig. N°09. Protección catódica aplicada en una estructura. 24

Fig. N°10. Esquema de protección catódica con corriente impresa de una

tubería enterrada. 25

Fig. N°11. Esquema del fundamento electroquímico de la protección catódica. 26

Fig. N°12. Diagrama potencial -pH para el hierro (Fe) a 25 °C. 27

Fig. N°13. Esquema de un transfor rectificador monofásico. 32

Fig. N°14. Formula del hipoclorito de sodio 35

Fig. N°15. Nomenclatura de las sales que provienen de la reacción de un ácido y

una base. 36

Fig. N°16. Diagrama esquemático del problema de investigación. 40

Fig. N°17. Representación del material de estudio. 42

Fig. N°18. Diagrama de bloques del procedimiento experimental. 45

Fig. N°19. Diagrama de las conexiones para obtener las mediciones deseadas. 47

Fig. N°20. Velocidad de corrosión según % añadido de hipoclorito de sodio. 51

Fig. N°21. Diagrama de Pourbaix para el Fe con el posible punto de operación del

fenómeno evaluado. 52

Fig. N°22. Velocidad de Corrosión y Potencial Electroquímico de Protección en función

de la densidad de corriente aplicado al acero API 5L x42 PSL2 sumergido en agua de mar

natural conteniendo 5% de hipoclorito de sodio. 55



ix







Fig. N°25. Velocidad de Corrosión del acero API 5L x42 PSL2 a diferentes densidades

de corriente aplicada al 5%, 10% y 15% de contenido de hipoclorito de sodio. 59


de corriente aplicada al 5%, 10% y 15% de contenido de hipoclorito de sodio. 60

Fig. N°27. Área total sumergida del material de estudio 81

Fig. N°28. Rectificador de corriente de 5 A y 15 V. 105

Fig. N°29. Probetas de acero API 5L x42 PSL2. 105

Fig. N°30. Hipoclorito de sodio al 7.5%. 106

Fig. N°31. Recolección de agua de mar de playa Huanchaco. 106

Fig. N°32. Bidones conteniendo agua de mar natural. 107

Fig. N°33. Filtrado del agua de mar natural. 107

Fig. N°34. Eliminación de restos de arena y otros. 108

Fig. N°35. Multitéster PRASEK PR-301. 108

Fig. N°36. Soldimix para los ensambles. 109

Fig. N°37. Cubas de vidrio usadas en el proceso de protección catódica. 109

Fig. N°38. Listones de madera para sujetas las probetas de acero. 109

Fig. N°39. Ensamble de los listones y cubas de vidrio. 110

Fig. N°40. Cables con cocodrilos para conexiones. 110

Fig. N°41. Preparación de la solución para los ensayos. 110

Fig. N°42. Lijado de las probetas antes de los ensayos. 111

Fig. N°43. Lavado de las probetas de acero API 5L x42 PSL2 luego del lijado. 111

Fig. N°44. Enjuague de las probetas de acero API 5L x42 PSL2. 111

Fig. N°45. Pesaje de las probetas antes de realizar el ensayo. 112

Fig. N°46. Probetas de acero sumergidas en agua de mar natural más 5% de

Hipoclorito de sodio. 112




x




Fig. N°49. Probetas de acero con protección catódica por corriente impresa. 114

Fig. N°50. Probetas de acero sin ningún tipo de protección. 114

Fig. N°51. Media del potencial electroquímico sin protección. 114

Fig. N°52. Media del potencial electroquímico de protección. 115

Fig. N°53. Ácido clorhídrico para la preparación de la solución de limpieza

de productos de corrosión. 115

Fig. N°54. Urotropina. 116

Fig. N°55. Pesamos 3.6g de urotropina x cada litro de solución a preparar. 116

Fig. N°56. Limpieza de los productos de corrosión luego de estar expuestos

en solución. 117

Fig. N°57. Secado superficial luego del enjuague. 117

Fig. N°58. Secado para eliminar todo rastro de humedad. 117

Fig. N°59. Media del pH del agua de mar con pHmetro. 118

Fig. N°60. Medida del pH del hipoclorito de sodio con pHmetro. 118

Fig. N°61. Media del pH del hipoclorito de sodio con papel pH. 118

Fig. N°62. Media del pH de la solución al 5% de hipoclorito de sodio con

pHmetro. 119

Fig. N°63. Media del pH de la solución al 10% de hipoclorito de sodio

con pHmetro. 119


con pHmetro. 119


con papel pH. 120


con papel pH. 120


con papel pH. 120



xi

LISTA DE TABLAS

Tabla N°01. Conversión aproximada entre las escalas de potencial relativas

a los electrodos de referencia más utilizados. 20

Tabla N°02. Requerimientos de corriente para la protección catódica del acero. 29

Tabla N°03. Potencial de protección adoptada generalmente en el suelo y

agua de mar. 34

Tabla N°04. Propiedades físicas del hipoclorito de sodio NaOCl. 37

Tabla N°05. Dimensiones de la tubería de acero API 5L x42 PSL2. 42

Tabla N°06. Niveles de las variables de estudio. 43

Tabla N°07. Diseño de matriz experimental 44

Tabla N°08. Velocidad de corrosión y potencial electroquímico (Cu/CuSO4)

para las probetas de acero API 5L x42 PSL2 sin protección, expuestas en

agua de mar natural conteniendo 5% de hipoclorito de sodio, durante 5 días. 50


para las probetas de acero API 5L sin protección, expuestas en agua de mar

natural conteniendo 10% de hipoclorito de sodio, durante 5 días. 50


para las probetas de acero API 5L sin protección, expuestas en agua de

mar natural conteniendo 5% de hipoclorito de sodio, durante 5 días. 51

Tabla N°11. Velocidades de corrosión y potenciales electroquímicos

(respecto al electrodo Cu/CuSO4), de las probetas de acero API 5L x42 PSL2

expuestas en agua de mar natural conteniendo hipoclorito de sodio al 5% durante

5 días, protegidos catódicamente con diferentes densidades de corriente. 53









Tabla A-01. Procedimiento de Limpieza química para remoción de productos de

corrosión. 70



xii

Tabla A-02: dimensiones de tubería api 5l x42 74

Tabla A-03: propiedades químicas 75

Tabla A-04: propiedades mecánicas 75

Tabla A-05: ficha técnica del hipoclorito de sodio 76

Tabla A-06: hoja de datos de seguridad para materiales peligrosos 77

Tabla N°14. Potenciales electroquímicos obtenidos experimentalmente. 85

Tabla N°15. Cuadro resumen del análisis de varianza para el potencial

de protección. 89

Tabla N°16. Velocidad de corrosión obtenidos experimentalmente. 90

Tabla N°17. Cuadro resumen del análisis de varianza para el potencial de protección. 94

Tabla N°18. Influencia del agua de mar artificial en unión con el 5% de hipoclorito de

sodio sobre la velocidad de corrosión del acero API 5L grado B. 95

Tabla N°19. Influencia del agua de mar artificial en unión con el 10% de Hipoclorito

de sodio sobre la velocidad de corrosión del acero API 5L grado B. 95

Tabla N°20. Influencia del agua de mar artificial en unión con el 15% de hipoclorito de

sodio sobre la velocidad de corrosión del acero API 5L grado B. 96

Tabla N°21. Medida del pH de las soluciones que se usó en el desarrollo

de este trabajo. 96

Tabla N°22: Velocidad de corrosión de probetas de acero API 5L x42 PSL2 protegida

catódicamente por corriente impresa con una densidad de corriente de 0.005 mA/cm2.97


catódicamente por corriente impresa con una densidad de corriente de 0.01 mA/cm2. 98















xiii

NOMENCLATURA

V : Voltios

E : Potencial

mV : Mili voltios

pH : Grado de acidez o basicidad de una solución acuosa.

Cu/CuSO4 : Cobre/sulfato de cobre

CaCO3 : Carbonato de calcio

NaCl : Cloruro de sodio

NaOCl : Hipoclorito de sodio

A : Área

ρ : Densidad

Δm : Diferencia de masa

t : Tiempo (años).

μm : Micrómetros

dm : Decímetro

ECSC : Electrodo de cobre/sulfato de cobre



xiv

RESUMEN

En el presente trabajo de investigación, se evaluó la influencia de la densidad de

corriente aplicada y el contenido de hipoclorito de sodio en agua de mar natural, sobre el

potencial electroquímico y la velocidad de corrosión del acero API 5L X42 PS L2

protegido catódicamente con corriente impresa.

Para la recolección de datos, se sumergieron, en una solución de agua de mar

natural con hipoclorito de sodio al 5%vol, 10%vol y 15%vol, con la apropiada corriente

impresa, por un tiempo de 120 horas, probetas rectangulares de acero API 5L X42 PS L2,

con dimensiones de 70x40x7mm. La determinación de la velocidad de corrosión de estos

materiales se realizó por el método gravimétrico.

Los resultados finales indican que los mejores valores de corriente aplicada son:

0.06mA/cm2 – 0.07mA/cm2. Con los cuales se logra las velocidades de corrosión mas

bajas, por lo tanto, los mejores rangos de protección catódica del acero evaluado, ya que

nos permite ubicar a las probetas de acero evaluadas en zona de inmunidad

termodinámica.

Estos resultados también indican que la corriente aplicada y el contenido de

hipoclorito de sodio, afectan significativamente la velocidad de corrosión y potencial

electroquímico, lo que comprobó con el ANAVA calculado.

Palabras clave: Electrodo de referencia, corriente impresa, corrosión.



xv

ABSTRACT

In the present research, the influence of the applied current density and the

hypochlorite sodium percentage (5%, 10% and 15%) contained in natural seawater on the

electrochemical potential and corrosion rate were evaluated. For the API 5L X42 PS L2

steel catholically protected with impressed current.

For data collection, they were submerged, in a solution of natural sea water with

5%, 10% and 15% sodium hypochlorite, with the appropriate cathodic protection with

direct current, for a time of 120 hours, rectangular specimens of Steel API 5L X42 PS L2,

with dimensions of 70x40x7mm. The determination of the corrosion rate of these

materials was carried out by the gravimetric method.

The final results indicate that the best applied current values are: 0.06mA / cm2

- 0.07mA / cm2. With which the lowest corrosion rates are achieved, therefore, the best

ranges of cathodic protection of the evaluated steel, since it allows us to locate the steel

specimens evaluated in thermodynamic immunity zone.

These results also indicate that the applied current and the sodium hypochlorite

content significantly affect the corrosion rate and electrochemical potential, which was

verified with the calculated ANAVA.

Keywords: Reference electrode, printed current, corrosion.



1

I. INTRODUCCIÓN

1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA

La corrosión se define como el deterioro o la destrucción de un material debido a

una reacción con su entorno. De manera más general, puede entenderse como la

tendencia natural que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de

menor energía interna y corresponde por lo tanto a un proceso espontáneo.

(Fontana, 2015.)

Uno puede preguntarse ¿por qué existe la corrosión? Podemos empezar diciendo

que la corrosión de los metales es en cierto sentido inevitable. Recordemos que

los metales, (salvo los metales nobles se encuentran en estado nativo en la Tierra),

no existen como tales en naturaleza, sino combinados con otros elementos

químicos formando los minerales, como los óxidos, sulfuros, carbonatos, etc.

(Ávila y Genesca, 2011)

La corrosión se manifiesta como pérdidas locales o generalizadas de material, lo

que puede causar un mal funcionamiento en los equipos o accidentes por rupturas

de piezas. Es un problema industrial importante y hay una gran inversión de las

empresas para crear recubrimientos protectores o para utilizar metales o

aleaciones más resistentes, de manera que se pueda disminuir los efectos de la

corrosión. (Weston y Webb, 2003)

La producción de acero y la mejora de sus propiedades mecánicas han hecho

posible su empleo en los dominios más variados. Desgraciadamente, el desarrollo

en la utilización de los productos siderúrgicos va acompañado, de un aumento en

el tributo que cada año se paga a la corrosión, sépase que aproximadamente un

25% de la producción anual de acero es destruido por la corrosión. (Ávila y

Genesca, 2011)

Se estima que entre el 3 y 4% de PBI (producto bruto interno) de un país se pierde

como consecuencia de los procesos de corrosión de metales. También esta

aceptado que entre el 20 y 25% de estas pérdidas podrían evitarse aplicando lo

que hoy se sabe sobre los mecanismos básicos de la corrosión de los metales y

aplicando tecnologías adecuadas para reducir sus efectos. (Otero, 2001)



2

Por otro lado, es importante también considerar los efectos secundarios de la

corrosión, como es la contaminación ambiental (la contaminación de agua y

alimentos), la pérdida de productividad y los daños ocasionados por accidentes a

personas. Prácticamente todos los medios ambientes son corrosivos en algún

grado. El fenómeno de corrosión puede ser rápido o lento, lo que depende

generalmente de las características del material, así como del medio ambiente. Sin

embargo, variables como la temperatura y la presión también influencian a la

corrosión. (Soto, 2013)

Es entonces precisamente cuando todos los conocimientos que se tienen de la

lucha contra la corrosión deben de ser aplicados para que un metal o aleación

perdure más años en servicio, sin transformarse rápidamente en formas

combinadas (óxidos, sulfuros, etc.). Para tal fin se emplean diversas técnicas de

protección tales como: la alteración superficial de los metales. Un metal dado

puede combinarse o alearse con otros metales, para mejorar su resistencia a algún

tipo de corrosión. Se puede aislar físicamente al metal del medio en que se

encuentra expuesto. También se puede alterar la velocidad de corrosión de un

metal al modificar las diferencias de potencial eléctrico existentes. (Ávila y

Genesca, 2011)

El agua de mar contiene un amplio rango de sustancias que hacen difícil su uso

industrial o técnico. Además de contener sal, también contiene cantidades

importantes de carbonato de calcio, algas y numerosos microorganismos los

cuales generan problemas cuando se utiliza en aplicaciones industriales o técnicas.

Además de generar la formación de incrustaciones, Los microorganismos se

multiplican y forman lo que se conoce como biopelícula dentro de tuberías y

equipos, afectando la transferencia de calor y puede inclusive llegar a taponar

sistemas completos. El tratamiento de agua de mar a nivel industrial, comienza

con pasos de purificación, como filtros para deshacerse de los sólidos en el agua.

De todos modos, la corrosión sigue siendo uno de los más grandes problemas que

resultan de la utilización de agua mar para usos técnicos o industriales. La mayoría

de las máquinas y equipos y las tuberías están hechas de acero estructural y

empiezan a corroerse fuertemente en un lapso muy breve. (Merus, 2016)

Actualmente, en la zona sur del Perú, se tiene estructuras de acero en contacto con

agua de mar conteniendo hipoclorito de sodio, añadido para eliminar los



http://www.merus.es/in-general/water-containing-calcium-carbonate

http://www.merus.es/in-general/algae

3

microorganismos, ello podría agravar el fenómeno corrosivo y las condiciones de

protección catódica reportadas para aguas de mar limpias por lo que sería muy

interesante, hacer un estudio que involucre la contaminación del agua de mar con

hipoclorito de sodio y las condiciones operativas de una protección catódica con

corriente impresa, aplicada en aceros estructurales de grado API 5L.



4

1.2. ANTECEDENTES EMPÍRICOS

- Cayotopa y Salirrosas (2006), en su tesis “Influencia de la densidad de

corriente aplicada sobre la velocidad de corrosión del acero ASTM A-36, del

latón y aluminio 1100protegidos catódicamente con corriente continua

sumergido en una solución al 3.5% de cloruro de sodio”. Perú. Universidad

Nacional de Trujillo. Determinaron que el acero ASTM A-36 requiere una

corriente d protección de 532 mA/m2 para llevarlo a un potencial de protección

de -950 mV (Cu/CuSO4) y mínima corrosión de 2.2 µm/año. Los autores nos

aportan el procedimiento del ensamble del circuito y el procedimiento de la

limpieza de las probetas luego de la exposición en la solución.

- Polo y Solorzano (2014), Evaluaron “la influencia de la densidad de corriente

de protección sobre la velocidad de corrosión y potencial electroquímico de

un acero API 5L GRADO B sumergido en agua de mar artificial protegido

catódicamente con corriente impresa”. Perú. Universidad Nacional de

Trujillo. Determinaron que el rango efectivo de la densidad de corriente de

protección esta entre 500 y 600 mA/m2, los potenciales de protección

obtenidos se encontraron en un rango entre -922 a -978 mV (Cu/CuSO4),

obteniendo velocidades de corrosión de 6.19 y 3.14 µm/año. Los autores nos

aportan el rango de densidad de corriente con la que vamos a empezar a

trabajar cuando apliquemos la corriente impresa.

- Refait y colaboradores (2015), Evaluaron la “Corrosión y protección

catódica de un acero al carbono AISI 1010 en la zona de marea: productos,

mecanismos y cinética”. Determinaron que las tasas de corrosión promedio

del acero AISI 1010 disminuyeron de 90 um/año a 9 um/año bajo protección

catódica. Los autores nos aportan que la protección catódica por corriente

impresa induce la precipitación de CaCO3 y/o Mg (OH)2 en la superficie del

acero, lo cual podría influir en la velocidad de corrosión.

- Yanbao y colaboradores (2016), Evaluaron “Efectos de la interferencia de

corriente alterna en la protección catódica para tuberías API 5L X60”.

Determinaron que Para el potencial de -850 mV, cuando la interferencia de

corriente alterna es inferior a 100 A/m2, la velocidad de corrosión del acero



https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510016307600#!

5

API 5L X60 era inferior a 0,1 mm/año. Con el aumento de la densidad de

interferencia de corriente alterna a más de 100 A /m2, la tasa de corrosión del

acero API 5L X60 aumentó drásticamente. Disminuir el potencial de

protección catódica estándar existente a -950 mV puede disminuir el daño por

corrosión en el acero API 5L X60. Los autores nos aportan rangos de potencial

electroquímico para la protección de un acero API 5L.

- Basim y colaboradores (2012), Evaluaron “Protección catódica del acero al

carbono en una solución de NaCl 0.1N y el efecto de la velocidad de flujo”.

Determinaron que el aumento de la velocidad de rotación (0-0.262 m/s)

aumenta la velocidad de corrosión de 25.27 g/m2d a 154.44 g/m2d a 45°C la

corriente impresa requerida para la protección catódica depende de la

temperatura y la velocidad de rotación. La velocidad de corrosión de la

muestra de acero al carbono en solución de NaCl 0.1N muestra una tendencia

inestable con la temperatura. Los autores nos aportan que la velocidad de

corrosión puede verse afectada por la temperatura del medio y la velocidad de

rotación.



6

1.3. ANTECEDENTES TEÓRICOS

1.3.1. CORROSIÓN ELECTROQUIMICA

La corrosión es un proceso electroquímico en el cual un metal reacciona con

su medio ambiente para formar oxido o algún otro compuesto. La celda que

causa este proceso está compuesta esencialmente por tres componentes: un

ánodo, un cátodo y un electrolito (la solución conductora de electricidad). El

ánodo es el lugar donde el metal es corroído, el electrolito es el medio

corrosivo y el cátodo, que puede ser parte de la misma superficie metálica o

de otra superficie metálica que este en contacto, forma el otro electrodo en la

celda y no es consumido por el proceso de corrosión. En el ánodo el metal

corroído pasa a través del electrolito como iones cargados positivamente

liberando electrones que participan en la reacción catódica. Es por ello que la

corriente de corrosión entre el ánodo y el cátodo consiste en electrones

fluyendo dentro del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito.

Fig. N°01. Mecanismo de corrosión de un acero sumergido en agua de mar natural.

(http://www.fondear.org/infonautic)

Tal corrosión es un proceso espontáneo que denota la existencia de una zona

anódica (que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, siendo

imprescindible la presencia de estos tres elementos para que este tipo de

corrosión pueda existir (se requiere asimismo de contacto eléctrico entre la

zona anódica y la catódica). (Galvele, 2010)

El ánodo: Lo constituye el elemento metálico que está siendo corroído o

degradado desde sus átomos eléctricamente neutros a la forma iónica con la

consecuente pérdida de electrones. Estos iones pueden permanecer en

solución o reaccionar para formar productos insolubles de corrosión. Si esto



http://www.fondear.org/infonautic

7

último ocurre, se obstaculizaría la disolución del metal retardando el proceso

corrosivo, en tal caso se dice que la superficie del metal está pasivada. La

reacción de corrosión de un metal M es expresado por la siguiente relación.

Mo → M+ z+ ze-

El cátodo: El cátodo generalmente no se corroe, los electrones producidos en

el ánodo, se combinan en la superficie metálica del cátodo con determinados

iones presentes en el electrolito. Tres reacciones comunes e importantes

pueden ocurrir en el cátodo dependiendo del pH de la solución.

Para pH < 7

2H+ + 2e- → H2 … (1)

O2 (g) + 4H+ + 4e- → 2H2O … (2)

Para pH ≥ 7

O2 (g) 4H+ + 4e- → 2H2O … (3)

Podemos resumir lo anterior diciendo que para que exista corrosión deben

cumplirse unas ciertas condiciones mínimas. Estas son:

1. Debe haber un ánodo y un cátodo.

2. Debe existir un potencial eléctrico entre los dos electrodos (ánodo y

cátodo).

3. Debe haber un conductor metálico que conecte eléctricamente el ánodo

y el cátodo.

4. Tanto el ánodo como el cátodo deben estar sumergidos en un

electrolito conductor de la electricidad.

Una vez cumplidas estas condiciones puede circular una corriente eléctrica

dando lugar a un consumo de metal (corrosión) en el ánodo.

La diferencia de potencial creada entre el ánodo y el cátodo provoca una

migración de electrones desde el ánodo al cátodo a lo largo del conductor

metálico externo, un alambre de cobre, por ejemplo, como se indica en la fig.

N°02.



8

Fig. N°02. Sentido del flujo de electrones y de la corriente eléctrica en una celda de

corrosión. (https://www.monografias.com)

En el ánodo, al perder electrones, quedan iones de hierro cargados

positivamente Fe2+, los cuales pueden combinarse con iones cargados

negativamente OH-, que se encuentran en las inmediaciones del ánodo

pudiéndose formar ocasionalmente hidróxido ferroso Fe (OH)2, el cual puede

reaccionar con posterioridad para formar hidróxido férrico Fe (OH)3 conocida

como herrumbre.

En el cátodo y procedentes del ánodo van llegando electrones, a través del

conductor metálico externo. Estos electrones cargados negativamente al llegar

a la interface cátodo-solución, se combinan con los iones hidrógeno cargados

positivamente H+ para formar gas hidrógeno H2. (Galvele, 2010)

Desde un punto de vista conceptual, hay algunos puntos de importancia que

conviene aclarar por lo que se respecta al flujo de corriente eléctrica. El

concepto convencional de corriente supone un flujo desde un potencial

positivo (+) a un potencial negativo (-). Esto puede llevar a una cierta

confusión ya que la representación convencional del flujo de la corriente

eléctrica es precisamente en la dirección opuesta al flujo de los electrones.

Conviene recordar los siguientes puntos, en los términos del flujo de corrientes

convencionales:

1. La corriente eléctrica de acuerdo con la convención circula desde el polo

positivo (+) al negativo (-) en un circuito eléctrico. Esto indica que en

nuestro caso la corriente circulará del cátodo hacia el ánodo, a través del

conductor metálico.



9

2. En el electrolito, el transporte de la corriente eléctrica tendrá lugar

entonces del ánodo al cátodo.

3. Habrá un consumo y por tanto la consiguiente pérdida de metal, en

aquellos lugares del ánodo en que la corriente abandone el electrodo para

pasar al electrolito. (Galvele, 2010)

1.3.2. ETAPAS DEL PROCESO DE CORROSION ELECTROQUIMICA.

En todo proceso de corrosión electroquímica intervienen un cierto número de

etapas en serie, de las cuales la más lenta será la que controle la velocidad del

proceso global.

Considerando un proceso simple de corrosión, con el electrolito neutro o

alcalino, las etapas serian:

a) Generación de electrones y cationes en la interfase metal electrolito, en

las áreas anódicas de las celdas locales.

b) Absorción y disociación de las moléculas de oxígeno, seguida de una

ionización por medio de los electrones liberados en (a), en las áreas

catódicas.

c) Transporte de los productos de reacción, M2+ y OH-, hacia el seno de

la disolución y a la vez de los reactantes (moléculas de oxígeno) en

sentido contrario, a través de la capa de transito o difusión que rodea

el electrodo. La fig. N°03 muestra estas etapas. (Evans R. 2013)

Fig. N°03. Representación de las etapas parciales que intervienen en un proceso de

corrosión. (https://es.slideshare.net)



10

1.3.3. VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DE LA

CORROSION.

La resistencia a la corrosión de una aleación de aluminio depende de las

variables metalúrgicas y ambientales. Las variables metalúrgicas que afectan

la corrosión son la composición y la forma de fabricación. Estos determinan

la microestructura lo que decide si la corrosión localizada ocurre y el método

de ataque.

Las variables ambientales químicas y físicas afectan la corrosión. La

influencia química del ambiente depende de su composición y la presencia de

impureza tal como iones de metales pesados. Las variables físicas son la

temperatura, grado de movimiento y agitación, y presión. (Ramos. 2003)

A) Variables Ambientales

• Efecto del agua: el agua puede aparecer en la forma de gotitas aisladas,

como una película delgada de humedad condensada sobre una

superficie de metal o como una solución acuosa. El agua en contacto

con el aire contiene oxígeno disuelto, el cual debe estar presente para

que la corrosión de un metal ocurra. (Ramos. 2003)

• Efecto del pH: con una regla general, la película de oxido protector es

estable en soluciones acuosas en el rango de pH de 4 a 9. Y usualmente,

la película de oxido es rápidamente soluble en ácidos fuertes y álcalis.

Por lo tanto, la corrosividad de un ambiente no puede ser determinado

solamente por el pH, porque la naturaleza de los iones individuales en

la solución puede ser el factor controlante. (Ramos. 2003)

• Efecto del hidrogeno: el hidrogeno se disolverá en el metal o sus

aleaciones en el estado fundido y durante los tratamientos térmicos

cercanos al punto de fusión en atmosferas conteniendo vapor de agua o

hidrocarbonos. En la solidificación, esto causa porosidad y

empollamiento superficial lo que se conoce como la fragilidad por el

hidrogeno. (Davies. 2015)

• Efecto de la presión: generalmente la presión no altera

significativamente la resistencia a la corrosión de los metales y sus



11

aleaciones. Un incremento de la presión puede minimizar el daño por

cavitación en casos especiales. (Davies. 2015)

• Efecto del movimiento del fluido: el movimiento de un fluido o gas

corrosivo (incluyendo el vapor) sobre la superficie de los metales puede

acelerar la velocidad de corrosión. La corrosión causada por los efectos

de la velocidad está influenciada por la dureza del metal, velocidad del

flujo, composición del fluido, temperatura y pH. (Davies. 2015)

La presencia de solidos suspendidos en un líquido en movimiento

puede acelerar el ataque de la corrosión por la ruptura de la película

protectora. (Ramos. 2003)

1.3.4. ACEROS AL CARBONO

El acero es una aleación hierro-carbono principalmente. Cubre una amplia

gama de productos en la industria y la construcción, dada la gran diversidad

de distintos tipos de acero, estos se clasifican en base a su contenido de

carbono en:

A) Acero de bajo carbono: Entre 0.08 hasta 0.25% en peso de carbono. Son

blandos, pero dúctiles, muy trabajables. Se endurecen únicamente por

carburación, utilizados en la industria automotriz, tuberías, elementos

estructurales de edificios y puentes, varillas de refuerzo, corazas de barcos,

etc.

B) Acero de medio carbono: Entre 0.25-0.60% en peso de carbono. Para

mejorar sus propiedades se tratan térmicamente. Son más resistentes que

el acero de bajo carbono, pero menos dúctiles. Se emplean en la

manufactura de piezas que requieren una alta resistencia mecánica y al

desgaste. La soldabilidad requiere cuidados especiales.

C) Acero de alto carbono: Entre 0.6-1.4% en peso de carbono. Son aún más

resistentes que el acero de medio carbono, pero menos dúctiles. Se añaden

otros elementos formando carburos (como el wolframio) para incrementar

la dureza. Se emplean generalmente para la fabricación de herramientas.

D) Aceros aleados: Los aceros aleados contienen en su composición química

una proporción determinada de varios elementos con el fin de mejorar las

propiedades físicas, mecánicas o químicas. Los elementos que se agregan

pueden ser: carbono, cromo, molibdeno, vanadio cobre, tungsteno, cobalto



12

o níquel, en cantidades que exceden las cantidades mínimas establecidas,

además de mayores cantidades de manganeso y silicio. (MIPSA, 2006)

1.3.4.1. TUBERÍAS DE ACERO AL CARBONO

Las tuberías de acero al carbono cuentan con innumerables propiedades que

las hace ideales para diversas aplicaciones. Son altamente resistentes,

maleables y de bajo costo. En comparación con el PVC, son mucho más

resistentes y menos costosas que el acero inoxidable. Además, poseen una alta

resistencia a la presión.

A. Tipos de tubería

• Tubos de acero sin costura: Los tubos de acero al carbono sin costura

son utilizados principalmente para la conducción de fluidos y gases.

Además, son aplicados en diversas industrias tales como, industria

química, petroquímica, pesquera, sector minero, sector energía, entre

otras industrias.

• Tubos de acero con costura: Los tubos de acero al carbono con

costura son utilizados para transportar estructuras, así como fluidos y

líquidos (agua, vapor y gas).

B. Principales aplicaciones

Estas tuberías son ideales para la conducción de fluidos, tales como agua,

gas, vapor, aire, aceite, petróleo, productos derivados del petróleo, aguas

tratadas, entre otros. Además, también son utilizadas como soporte

estructural de naves industriales y vialidades.

Dentro de las industrias, estas son utilizadas para cubrir diferentes

necesidades como:

• Industria energética: Dentro de esta industria, las tuberías de acero

son utilizadas para conducir el vapor que se crea en la generación de

electricidad y a la vez, para enfriar las torres en las que se genera este

vapor.

• Industria hidráulica: Las tuberías de acero tienen como principal

función transportar el agua potable, así como aguas tratadas y negras.



http://www.dincorsa.com/es/p/tubos-sin-costura-schedule-40-y-80

http://www.dincorsa.com/es/p/tubos-con-costura-erw-c-r-npt

http://www.dincorsa.com/es/p/tubos-con-costura-erw-c-r-npt

13

• Industria del acero: Estas tuberías son utilizadas para transportar el

agua utilizada para enfriar los molinos y el vapor que se libera durante

los procesos de la planta.

• Construcción: Las tuberías de acero son utilizadas como tubos

estructurales y brindan soporte a las naves industriales. (DINCORSA,

2012)

1.3.5. DIAGRAMA DE POURBAIX

La disolución metálica ocurre a través de diferentes reacciones entre el metal

y el electrolito. Si la disolución ocurre a través de la formación de óxidos o

hidróxidos, el potencial de equilibrio correspondiente depende del pH de la

solución. La formación de productos solubles favorece la disolución metálica

mientras que los productos insolubles pueden llegar a proteger al metal

pasivándolo. Los diagramas de Pourbaix de potencial vs. pH, reúnen esta

información en forma ingeniosa. Consisten en líneas horizontales, verticales y

oblicuas. Las primeras corresponden a reacciones que no dependen del pH, tal

como por ejemplo un metal que se oxida perdiendo dos electrones:

M →M2++ 2e-

Las líneas verticales corresponden a reacciones que dependen del pH pero que

son independientes del potencial tales como:

M2++ 2H2O →M(OH)2+ 2H+

Las líneas inclinadas se relacionan con reacciones en las cuales hay un

intercambio de electrones y cambio de pH, por ejemplo:

M + 2H2O →M(OH)2+ 2H++ 2e-

El plano Potencial / pH queda por lo tanto dividido en zonas en la que son

termodinámicamente estables distintas especies químicas. No debe olvidarse

que estos diagramas no informan sobre la velocidad a la cual tendrán lugar

dichos procesos. (Del valle, 2001)

Estos diagramas proporcionan una firme base termodinámica para la

interpretación de las reacciones de corrosión. Dado que el potencial del

proceso está relacionado con la variación de la energía libre de la reacción, es



14

posible hallar las condiciones termodinámicas de equilibrio del sistema en

función del potencial y expresarla en términos de pH. (Otero, 2001)

Estos diagramas indican los campos de estabilidad de los metales y sus

compuestos oxigenados en función del potencial y el pH. Sin embargo, debe

insistirse que bien sirve de guía, debe usarse con precaución para hacer

predicciones, puesto que en su elaboración no se tiene en cuenta las

condiciones cinéticas de las reacciones.

El principal uso de los diagramas de pourbaix que pueden ser constituidos para

todos los metales son:

• Predecir si hay o no corrosión.

• Estimar la composición de los productos de corrosión.

• Predecir cambios del medio ambiente que ayuden a prevenir o reducir

el ataque corrosivo. (Otero, 2001)

1.3.5.1. DIAGRAMA DE POURBAIX PARA EL HIERRO

De acuerdo a la figura N°04, estos diagramas definen zonas en las que las

especies químicas pueden estar como sólidos insolubles y solubles, como

iones. Las zonas se dividen en: zona de pasivación, de inmunidad y de

corrosión. (Hernández, 2017)

Fig. N°04. Diagrama de Pourbaix para el sistema Fe-H2O.

(https://www.researchgate.net/figure)



https://www.researchgate.net/figure

15

- ZONA DE PASIVIDAD

El hidróxido de hierro forma una capa protectora en la superficie del metal,

que reduce su actividad química y por lo tanto su velocidad de corrosión,

por ello se le denomina zona de pasividad.

- ZONA DE INMUNIDAD

En esta región del diagrama la especie termodinámicamente estable es el

Fe, por lo tanto, el metal es inmune y no sufre corrosión.

- ZONA DE CORROSIÓN

Las especies estables del hierro se encuentran como iones, por lo tanto, es

una condición propicia para la disolución del metal. El diagrama de

Pourbaix para el sistema Fe –H2O (fig. N|04) permite ver que a potenciales

más positivos que –0.6 V(SHE) y pH menor que nueve, los iones ferrosos

son la sustancia estable por lo que el hierro deberá corroerse en estas

condiciones suministrando iones Fe+2 tal y como se indica en la ecuación:

Fe → Fe+ + 2e-

En el diagrama de Pourbaix para el sistema hierro -agua, la región azul

indica que el hierro no se corroe bajo estas condiciones de potencial y pH,

es decir si el potencial de corrosión del hierro se hace suficientemente

negativo, por ejemplo –1.2 V, el fierro no se corroerá en ningún sistema

que varié desde pH muy ácido hasta pH muy básico. Esta observación es

el fundamento de la protección catódica del fierro. (Hernández, 2017)

1.3.6. ELECTRODOS DE REFERENCIA

Los procesos que tienen lugar en la interface metal-solución de cualquier

metal está en contacto con un electrolito. Los procesos que tienen (medio

agresivo), no se pueden medir de una manera absoluta (tiene que ser tan solo

relativa). El metal en contacto con el electrolito tiene por un lado tendencia a

disolverse, con lo que queda cargado negativamente.

Me → Men+ + ne-

Y, por otro lado, a que iones del electrolito se depositen sobre el metal:

Men+ + ne- → Me

Con lo que se alcanza el equilibrio en un determinado momento:

Me ↔ Men+ + ne-



16

Se ha creado pues una diferencia de potencial entre el metal y el electrolito.

Para poder medir esta diferencia de potencial se adoptó un electrodo patrón

que es el electrodo normal de hidrógeno al cual por convención y a cualquier

temperatura se le asignó el valor cero. (Ávila, 2009)

Este electrodo está constituido por una lámina de platino-platinado sobre la

cual se hace burbujear gas hidrógeno a la presión de una atmósfera, sumergida

en una solución ácida (electrolito), cuya actividad de iones hidrógeno a 25°C

es la unidad, de acuerdo con la reacción de equilibrio:

2H+ + 2e- → H2

En las condiciones mencionadas, el potencial de este electrodo es únicamente

función del pH, según la siguiente expresión:

E = 0.059 pH

Tomando como referencia el electrodo de hidrógeno, el potencial de un metal

cualquiera sumergido en una solución de sus iones de actividad igual a la

unidad corresponde a la fuerza electromotriz de una pila, en la cual el semi

elemento metal/solución de sus iones actúa como polo positivo ósea de cátodo

y el electrodo de H2 como polo negativo o ánodo, según la convención

propuesta por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC),

universalmente aceptada. Lo anterior lo podemos representar de una manera

esquemática como:

-Pt, H2 (1 atm)/H+ (aH+=1) // Men+/ Me +

Donde una barra indica la presencia de una interfase y la doble barra significa

la presencia de una unión electrolítica o puente salino entre ambos semi

elementos de la pila. En la convención propuesta el polo negativo o ánodo se

coloca en el lado izquierdo de la pila, en la forma en que tiene lugar la reacción

de oxidación:

H2 → 2H+ + 2e-

Los electrones generados en esta reacción pasarán al otro electrodo, positivo

o cátodo a través de un conductor metálico externo de cobre, por ejemplo,

donde los iones Men+ serán reducidos. La reacción global del proceso será la

siguiente:

H2 + M → en- + 2H+ + Me

El potencial de la pila propuesta se puede determinar a partir de:

E pila = E cátodo + E ánodo



17

Basándose en lo anterior, se pueden presentar dos casos:

a) E pila > 0

b) E pila <0

El primer caso supone, dado que el electrodo de H2, por convenio se toma con

un potencial de 0 voltios, que necesariamente el semi elemento que actúa

como polo positivo debe de tener un potencial de reducción positivo, lo cual

es términos energéticos equivale a decir que la reacción:

Men+ + ne- ↔ Me

Está desplazada hacia la derecha. Un voltímetro que uniera los dos semi

elementos que constituyen la pila debería conectarse de tal manera que el polo

(-) se uniera al electrodo de hidrógeno y el polo (+) al del metal. Es decir, el

polo (+) de mayor potencial siempre (cátodo), se une a ese mismo polo del

voltímetro y el polo (-) de menor potencial (ánodo), se une al negativo del

voltímetro. En estas condiciones, la diferencia de potencial medida

correspondiente a la pila formada, seria numéricamente igual al potencial de

reducción del semi elemento derecho de la pila, Men+/Me. Si se construyen

pilas de estas características, se podrían determinar los potenciales de

reducción de todos aquellos semi elementos cuyo potencial es positivo o

mayor que cero (el del hidrogeno). (Ávila, 2009)

En el segundo caso, al ser el potencial de la pila menor que cero (negativo),

esto implica necesariamente que el flujo de electrones irá en sentido contrario,

es decir, que la producción de electrones se deberá a la oxidación (disolución)

del metal del semi elemento de la derecha:

Me → Men+ + ne-

Lo cual implica que la reacción esta desplazada hacia la derecha, favorecida

energéticamente. Estos electrones suministrados serán tomados por el otro

semi elemento y tendrá lugar a la siguiente reacción:

2H+ + 2e- → H2

La reacción global sería:

Me + 2H+ ↔ Men+ + H2



18

Todos aquellos semi elementos que unidos a un electrodo normal de

hidrógeno den un potencial de pila negativo, con la convención propuesta

tendrán un potencial de reducción más negativo que el del hidrógeno o sea

menor que cero. (Ávila, 2009)

De esta forma se construye la serie electroquímica de los metales representada en la fig.

N°05. (http://www.quimitube.com/limpiar-plata-metodo-casero)

Fig. N°05. Serie electroquímica de los metales.



http://www.quimitube.com/limpiar-plata-metodo-casero

19

Las dificultades operativas que se presentan en el manejo de un electrodo de

hidrógeno siendo demasiado frágil para la mayoría de las aplicaciones

prácticas, han dado lugar a la utilización de otros electrodos de referencia que

lógicamente deben reunir determinadas condiciones. Aparte de ser manejables

y de construcción sencilla, la condición fundamental es que el potencial de

equilibrio de la reacción de oxido-reducción (redox) que tenga lugar en ellos,

permanezca constante respecto al electrodo de hidrógeno. En estas

condiciones, en cualquier momento se podría inferir un potencial al electrodo

de hidrógeno o viceversa. (Ávila, 2009)

El electrodo de referencia más utilizado es el siguiente:

1.3.6.1. Electrodo de cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO4).

Está formado por una barra cilíndrica de Cu sumergida en una solución de

CuSO4 saturada. El contacto electrolítico con la solución o suelo se realiza

mediante un puente salino formado por un tapón de madera balsa. En la fig.

N°06 se ilustra este tipo de electrodo. (Ávila, 2009)

Fig. N°06. Representación esquemática del electrodo de referencia Cu/CuSO4.

(https://www.researchgate.net)



20

La reacción de electrodo es la siguiente:

Cu ↔ Cu2+ + 2e-

Su potencial de equilibrio a 25°C esta dado por:

E = 0.340 + 0.0295log [Cu2+] v vs ENH

Con la solución saturada de CuSO4 se tiene E = +0.318 v vs. ENH, pero para

uso práctico se considera un valor de 0.30 v. este tipo de electrodo puede

utilizarse en cualquier ambiente sea en el suelo, agua de mar o aguas dulces.

Entre otras ventajas presenta la sencillez de su preparación y su gran

estabilidad. Cuando se utiliza en agua de mar, puede contaminarse con

cloruros por lo cual es aconsejable su uso en suelos y aguas dulces. (Ávila,

2009)

Tabla N°01: Conversión aproximada entre las escalas de potencial relativas a los

electrodos de referencia más utilizados. (http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)



http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)/

21

La equivalencia aproximada entre las escalas de potencial relativas a los electrodos

de referencia utilizados en protección catódica, con indicación de los intervalos de

corrosión, protección y sobreprotección para acero al carbono se muestra en la fig.

N°07.

Fig. N°07. Equivalencia de potencial relativas a los electrodos de referencia utilizados en

protección catódica. (http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)



http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/

22

1.3.7. PROTECCIÓN CATÓDICA

La corrosión es el resultado de una reacción electroquímica impulsada por una

diferencia de potencial entre dos electrodos, un ánodo y un cátodo, conectados

mediante un paso electrónico e inmerso en el mismo electrolito. En el caso de

la corrosión uniforme, existen muchos sitios anódicos y catódicos

microscópicos sobre la superficie de la estructura metálica. (Nace, 2006)

Fig. N°08. Celda de corrosión microscópica. (http://www.revistasbolivianas.org.bo)

El concepto de la protección catódica implica reducir a cero la diferencia de

potencial entre los sitios anódicos y catódicos, obteniendo como resultado

cero corrientes de corrosión. Esto puede lograrse imprimiendo corriente hacia

la estructura desde un electrodo externo y polarizando los sitios catódicos se

polarizan hacia los potenciales de todos los sitios catódicos alcanzan el

potencial de los sitios anódicos más activos, se elimina la corrosión en la

estructura. Ahora la estructura pasa a ser el cátodo de una celda de corrosión

macroscópica intencional.

La corrosión del metal cesara una vez que la corriente aplicada de protección

catódica iguale o exceda la corriente de corrosión. (Nace, 2006)

La corriente de protección catódica es suministrada desde un ánodo de

protección catódico externo, corriente que circula a través del electrolito hacia

el metal y reduce la diferencia de potencial entre los sitios anódicos y

catódicos. (Nace, 2006)

En la práctica se puede aplicar la protección catódica para proteger metales

como acero, cobre, plomo, latón, aceros inoxidables y aluminio, contra la

corrosión en todos los tipos de suelos, y medios acuosos. No puede emplearse



23

para evitar la corrosión en áreas de metal que no están en contacto con el

electrolito. (Procainsa, 2006)

La protección catódica constituye el complemento más eficaz para la

protección de elementos recubiertos con protecciones pasivas o aislamientos.

La corrosión concentrada producida por los frecuentes fallos del aislamiento,

quedará anulada por la presencia de un sistema complementario de protección

catódica. Por tanto, la combinación de ambas técnicas es la solución

económicamente más rentable contra la corrosión en medios acuosos (suelo o

agua). (Procainsa, 2006)

Los sistemas de protección catódica contra la corrosión, pueden aplicarse para

proteger las siguientes instalaciones: (Procainsa, 2006)

• Partes externas e internas de barcos y submarinos.

• Plataformas de perforación petrolera y equipos.

• Sistemas de refrigeración con agua de mar: compuertas, mallas, etc.

• Muelles, diques y boyas.

• Intercambiadores de calor de aceros inoxidables.

• Tuberías enterradas, gaseoductos y oleoductos.

• Compuertas de canales.

• Pilotaje sobre fondos marinos.

• Tanques de almacenamiento.

• Calderas, condensadores.

• Estructuras de concreto para la protección de varillas.

• Equipos industriales cuyas superficies se encuentran en contacto con

algún electrolito corrosivo, etc.

1.3.7.1. PROTECCIÓN CATÓDICA POR CORRIENTE IMPRESA

El sistema de protección catódica con corriente impresa se llevó a cabo

aproximadamente cien años después que el de los ánodos galvánicos. En este

sistema de protección catódica se utiliza la corriente suministrada por una

fuente continua para imprimir la corriente necesaria para la protección de una

estructura, como se indicó con la Fig. N°09.



24

Fig. N°09. Protección catódica aplicada en una estructura. (http://www.inglcorrales.cl)

Este procedimiento consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata

de proteger con el polo negativo de una fuente de alimentación de corriente

continua (pura o rectificada) y el positivo con un electrodo auxiliar que cierra

el circuito. Los electrodos auxiliares se hacen de chatarra de hierro, aleación

de ferro silicio, grafito, titanio platinado, etc. Es completamente indispensable

la existencia del electrolito (medio agresivo) que completa el conjunto para

que se realice el proceso electrolítico. (Ávila y Genesca, 2011)

Este sistema de protección catódica tiene la característica de que utiliza como

ánodo dispersor de la corriente (electrodo auxiliar) materiales metálicos que

en mayor o menor grado se consumen con el paso de la corriente. Sin embargo,

el intercambio necesario de corriente con el electrolito tiene lugar a través de

reacciones electroquímicas, las cuales dependen tanto del material anódico

como del ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corriente

que este suministra.

Por ejemplo, en el caso de un ánodo de chatarra de hierro o de acero al

carbono, la reacción electrolítica es la de disolución del hierro:

Fe → Fe2+ + 2e-

Y por tanto el ánodo se consume con el tiempo. Para aquellos ánodos que se

pueden considerar insolubles o inertes, por ejemplo, el de titanio platinado, la

reacción electroquímica puede ser:

4OH- → O2 + 2H2O + 4e-

2Cl- → Cl2 + 2e-

Según el ambiente y la densidad de corriente suministrada por el ánodo.



http://www.inglcorrales.cl/

25

Los componentes de un sistema de protección catódica con corriente impresa

son: a) un ánodo dispersor, b) una fuente de corriente continua y c) el cable

portador de la corriente. En la Figura N°10 se presenta un esquema de la

protección de una tubería enterrada en el suelo. (Ávila y Genesca, 2011)

Fig. N°10. Esquema de protección catódica con corriente impresa de una tubería

enterrada. (https://www.mindmeister.com)

1.3.7.2. FUNDAMENTO ELECTROQUÍMICO

Las condiciones para que exista corrosión electroquímica son la presencia de:

ánodo, cátodo, conductor eléctrico y conductor iónico. Los metales y

aleaciones poseen tres de las cuatro condiciones necesarias para que exista

corrosión, si logramos eliminar una de las cuatro condiciones, lograremos la

protección deseada. El procedimiento que elimina los ánodos de la superficie

metálica haciéndola toda catódica se le conoce como Protección Catódica.

Esto puede lograrse aplicando una corriente eléctrica externa que polariza los

elementos de las pilas de acción local al potencial de circuito abierto de los

ánodos, por lo tanto, toda la superficie está en el mismo potencial y no fluye

corriente de acción local. Acudiendo a los diagramas de Evans potencial-

corriente, en la figura 11, se ha representado las reacciones anódica y catódica

de un metal en contacto con un medio de baja resistencia, prolongándose la

curva catódica por debajo del potencial de corrosión Ecorr. (Uhlig, 1979)



26

Fig.N°11. Esquema del fundamento electroquímico de la protección catódica. (Uhlig, 1979)

Si polarizamos catódicamente el sistema hasta E1 observamos una reducción

de la intensidad de corrosión a i1. Si bien a este potencial ya se han suprimido

muchas zonas anódicas, todavía quedan algunas, por lo que no se ha

conseguido eliminar totalmente la corrosión. Esto se conseguirá polarizando

metal hasta E2 punto correspondiente al potencial anódico en circuito abierto

EA. Así pues, el fundamento electroquímico de la protección catódica consiste

en la aplicación de una polarización externa lo suficientemente para que toda

la estructura metálica actúe de cátodo, o lo que es lo mismo, la aplicación

externa de una corriente eléctrica de modo que se origine una fuerza

electromotriz igual y opuesta a la de la reacción de disolución metálica. La

protección catódica se define, como el establecimiento de un estado de

inmunidad mediante polarización catódica. Pourbaix en sus diagramas

potencial-pH (figura 11) relativos a los sistemas metal-agua y metal-solución

acuosa define la zona de inmunidad como aquella en que la concentración de

ión metálico en el electrolito en contacto con el metal es inferior o igual a 10-

6g/L. (Uhlig, 1979)



27

Fig. N°12. Diagrama potencial -pH para el hierro (Fe) a 25 °C.

(http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)

El punto O corresponde al potencial de corrosión de -0.44 V con respecto al

electrodo de referencia de hidrógeno (SHE), que aplicando corriente se lleva

al punto O’ que corresponde a un potencial de -0.62V (SHE), pasando de la

zona de corrosión a la zona inmune. Los diagramas de Pourbaix nos ofrecen

una primera indicación para el conocimiento del potencial de protección,

parámetro de singular importancia a la hora del diseño de cualquier sistema

de protección catódica, basada en consideraciones termodinámicas y propone

considerar inmune a la corrosión a un metal que se encuentre a potenciales

más negativos que correspondería al valor de su potencial de corrosión

aplicando una corriente. (Uhlig, 1979)

1.3.7.3. MEDIDA DEL POTENCIAL DE PROTECCIÓN

En la determinación del potencial de la estructura; a proteger se puede incurrir

algunos errores, ligados sobre todo a una mala situación del electrodo de

referencia, los cuales solo pueden conocerse o eliminarse si se conoce la

magnitud del potencial que se mide. (García, 2001)



http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/

28

El potencial que se desea conocer, con el fin de valorar las condiciones de

protección de la estructura, es precisamente el de la estructura con respecto al

ambiente que la rodea. Este potencial se puede medir directamente

(considerando despreciable el término de la caída óhmica) si se coloca el

electrodo de referencia en la vecindad inmediata, es decir, junto a la estructura.


El potencial de protección podría definirse entonces como aquel al cual la

velocidad de corrosión debe mantenerse lo suficientemente baja, esto es,

menor a un límite fijado. (García, 2001)

Experimentalmente, la determinación del potencial de protección puede

realizarse encontrando las características de polarización catódica,

potencial/logaritmo de la densidad de corriente, con lo que se determina el

valor del potencial en el cual se inicial el comportamiento lineal de las

características catódicas. Este valor del potencial, de hecho, señala cuando la

velocidad del proceso de corrosión es despreciable.

En otros casos puede resultar oportuno imponer una discusión del potencial

mayor de la que es estrictamente necesario para reducir la velocidad de

corrosión, por debajo del límite aceptable desde el punto de vista técnico.


1.3.7.4. DENSIDAD DE CORRIENTE MÍNIMA PARA PROTECCIÓN

CATÓDICA

Es la densidad de corriente que debe aplicarse al metal para llevarlo al

potencial de protección. Depende mucho de las condiciones del medio, tales

como temperatura, agitación, aireación, composición, etc., y del tipo de

material o aleación. Depende así mismo de la presencia de recubrimientos, y

su estado de conservación, existencia de capas calcáreas, vitrificados, etc. Es

quizá el parámetro a considerar más importante a la hora de aplicar protección

catódica a una estructura determinada, y su importancia reside no solamente

desde el punto de vista de la protección conseguida, sino que su magnitud

incide directamente en la economía del sistema. Su determinación suele

realizarse empíricamente. En la tabla N°02 se presentan los requerimientos de

corriente aproximados para la protección catódica del acero. (Flores, 2018)



29

Tabla N°02: Requerimientos de corriente para la protección catódica del acero.

(NACE, 2002)

A. TEMPERATURA

Incrementa la velocidad de corrosión en soluciones aireadas en tanto no se

haga lo suficientemente elevada, para que el efecto de la disminución de

la concentración de oxígeno en el agua llegue a contrarrestar y superar los

efectos combinados de un aumento del coeficiente de difusión y de la

velocidad de la reacción electroquímica de reducción del oxígeno y de una

disminución del espesor de la película de difusión. En soluciones

desairadas los incrementos de temperatura motivan siempre un aumento

de la velocidad de corrosión. La temperatura favorece también la



30

despolarización de la superficie del metal facilitando el alejamiento del

hidrógeno gas producido catódicamente sobre ella. (Flores, 2018)

B. AGITACIÓN

Incrementa la velocidad de corrosión tal como podría esperarse de un

fenómeno de difusión, a causa del adelgazamiento de la película de

difusión. La agitación acelera el transporte de oxígeno a través de la masa

de volumen y facilita la progresión del oxígeno a través de la capa de

difusión. La agitación también disminuye la pendiente de la curva de

polarización catódica desplazando hacia la derecha el punto de corte de las

curvas de polarización anódica y catódica. (Flores, 2018)

C. FORMACIÓN DE DEPÓSITOS CALCÁREOS SOBRE LA

SUPERFICIE A PROTEGER

La formación de depósitos reduce apreciablemente la superficie metálica

expuesta al medio corrosivo, y a su vez, la densidad de corriente mínima

para la protección. Para soluciones aireadas esta reducción en la densidad

de corriente representa el 50 -75 %, en cambio, con soluciones desairadas,

es bastante menos acusada, a menudo solo de 25 –40 %. (Flores, 2018)

D. TIEMPO

Es otro factor a tener en cuenta para el cálculo de la densidad de corriente

mínima ya que cada valor de la densidad de corriente aplicada, el potencial

evoluciona en función del tiempo, para estabilizarse. (Flores, 2018)

1.3.7.5. VENTAJAS Y LIMITACIONES

A. VENTAJAS

- Puede diseñarse para un amplio intervalo de potencial y corriente.

- Un ánodo o lecho anódico puede suministrar una gran corriente.

- Con una sola instalación se pueden proteger superficies muy grandes.

- Potencial y corriente variables.

- Se puede utilizar en ambientes de resistividad elevada.



31

- Eficaz para proteger estructuras no recubiertas o mal recubiertas.

(García, 2015)

B. LIMITACIONES

- Puede causar problemas de interferencia.

- Está sujeto a la rotura de la fuente de corriente.

- Requiere de una inspección periódica y de mantenimiento.

- Requiere de una fuente de corriente continua.

- Posibilidad de condiciones de sobreprotección con daños a

recubrimientos y problemas de fragilización por la acción del

hidrógeno.

- Conexiones y cables sujetos a rotura.

- Tiene un costo elevado. Esencialmente, se puede decir que este método

es más conveniente que el de los ánodos de sacrificio, cuando se tratan

de proteger estructuras muy grandes o con una gran demanda de

corriente y cuando la resistividad del ambiente es elevada (suelos).

(García, 2015)

1.3.7.6. ALGUNOS CRITERIOS UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA

El potencial de protección puede definirse como aquel en el cual cualquier

aumento del grado de protección implica poco costo, ligado directa o

indirectamente al aumento de la corriente necesaria, con la ventaja que se

deriva de la consecuente disminución de la velocidad de corrosión.

De hecho, en la gran mayoría de los casos 8 por ejemplo en la protección

catódica en suelos, agua de mar, etc.) los criterios que tienen aplicación son

aquellos que están basados en la experiencia práctica. (Ávila y Genesca, 2011)

1.3.8. FUENTE DE CORRIENTE

El sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corriente continua,

no importa de dónde provenga, a condición de que se mantenga pese al paso



32

del tiempo. Un sistema de corriente impresa debe de poder funcionar de forma

permanente al menos durante diez años. (Procainsa, 2002)

Instrumentación: Voltímetros y amperímetros, sistemas de regularización.

Otras fuentes de corriente: es posible que habiendo decidido utilizar el sistema

de corriente impresa, no se disponga en la zona de líneas de distribución de

corriente eléctrica, por lo que sería conveniente analizar la posibilidad de hacer

uso de otras fuentes como:

• Baterías, de limitada aplicación por su bajo drenaje de corriente y vida

limitada.

• Motores generadores.

• Generadores termoeléctricos.

1.3.8.1. RECTIFICADORES

Aparatos que permiten el paso de corriente en un solo sentido se conocen

como el nombre de rectificadores. Estos aparatos se alimentan de corriente

alterna. Si se trata de un rectificador monofásico (fig. N°13), estará constituido

por un transformador monofásico T, alimentado a 110 o 120 V (tensión de la

red de distribución). Un puente monofásico reductor P compuesto por 4 diodos

o grupos de diodos d selenio o silicio. Este puente reduce las dos alteraciones

de la corriente monofásica. El selenio es más barato, pero también más frágil

que el silicio.

Fig. N°13. Esquema de un transfor rectificador monofásico. (https://www.researchgate.net)



https://www.researchgate.net/

33

Un voltímetro permite controlar la tensión de salida y un amperímetro la

intensidad total. La tensión de salida puede ser regulada con ayuda d regletas

el cual permite una regulación continua desde cero al valor máximo.

(Procainsa, 2002)

1.3.8.2. DINAMO CON MOTOR TÉRMICO

Permite la protección catódica en donde no existe posibilidad de suministrar

energía eléctrica, como en el caso de los desiertos o zonas selváticas.

(Procainsa, 2002)

1.3.9. ANODOS AUXILIARES

Todos estos ánodos van consumiéndose a mayor o menor velocidad con el

paso de la corriente. Así por ejemplo la chatarra de hierro se consume muy

rápidamente y el titanio platinado a un ritmo muy lento. A continuación, se

describen casa uno de estos electrodos. (Crespo, 2012)

1.3.9.1. CHATARRA DE HIERRO

Por ser lo más económico la chatarra de hierro es utilizada con frecuencia

como ánodo auxiliar. Dentro de los perfiles es el carril viejo el más utilizado

y dentro de las fundiciones la tubería. Puede ser aconsejable la utilización de

este tipo de ánodos en terrenos de resistividad elevada y es recomendable

también que se le rodee de un relleno artificial constituido por carbón de coque

(con un diámetro medio de partícula de 10mm). El consumo medio de los

lechos constituidos por perfiles de acero viene a ser de 5 Kg/A-año y de 8-10

Kg/A-año para la tubería de fundición. (Crespo, 2012)

1.3.9.2. GRAFITO

El grafito puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media

con un relleno de grafito o de carbón coque. Este ánodo es frágil, por lo que

su transporte y embalaje debe ser cuidadoso. Sus dimensiones varían: su

longitud oscila entre 1000 y 2000mm, su diámetro entre 60 y 100mm. Son

más ligeros en peso que los de ferro silicio. (García, 2001)



34

1.3.10. SOBREPROTECCIÓN

Se dice que una estructura o, en ocasiones, alguna parte de la misma esta

sobreprotegida cuando la densidad de corriente intercambiada en su superficie

es mayor que la necesaria para una protección completa. En general, esta

condición sucede cuando la protección catódica se efectúa mediante el sistema

de corriente continua.

Evidentemente la sobreprotección debe evitarse, tanto porque implica un

consumo inútil de electricidad, un mayor consumo del ánodo, etc.; y

especialmente, por ejemplo, si una estructura sumergida no está protegida con

un buen recubrimiento (una estructura vieja por ejemplo) o sencillamente no

está protegida por algún recubrimiento, no es conveniente, especialmente en

terrenos muy aireados, aplicar el criterio de los -850 mV vs Cu/CuSO4, porque

la corriente necesaria para alcanzar este potencial puede resultar muy elevada.

En este caso, por ejemplo, se prefiere recurrir al criterio conocido como

“desplazamiento del potencial”, el cual consiste en disminuir 300 mV el

potencial de la estructura con respecto al potencial de corrosión libre. (García,

2001)

Tabla N°03: Potencial de protección adoptada generalmente en el suelo y agua de

mar. (http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)

Con ello se consigue que los valores de potencial natural del acero o hierro en

medio acuoso, pase de valores -300 a -500 mV (Cu/CuSO4 en disolución

Metal o aleación Cu/CuSO4 (Saturado) Agua de mar

Ag/AgCl/agua de mar

Acero al Carbono

Condiciones normales -850 mV -800mv

Condiciones anaerobias -950 mV -900mV

Plomo -600mV -550mV

Cobre y sus aleaciones -500 a -650 mV -450 a -600 mV

Aluminio -950 va -1200 mV -900 a -1150 mV



http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx)/

35

saturada), hasta valores inferiores a -850 mV a -950 mV (Cu/CuSO4 en

disolución saturada) con el fin de situar a este en zona de protección por

inmunidad, donde se han invertido las reacciones de oxidación, y, por tanto,

no existe corrosión. (Ávila y Genesca, 2011)

Por ejemplo, en agua de mar, cuando en la estructura que se quiere proteger

se miden potenciales más negativos de -1150 mV vs. Cu/CuSO4 saturado, es

señal de una densidad de corriente demasiado elevada, por lo que pueden tener

lugar efectos negativos en virtud de:

- Una alcalinización excesiva.

- Desprendimiento de hidrógeno.

A altas densidades de corriente tiene lugar la reducción del agua, según:

2 H20 + 2 e- H2 + 2 OH-

En condiciones de sobreprotección, el pH aumenta provocando la corrosión

de aquellos metales como el Al, el Zn o el Pb y, sobre todo, el ampollamiento

o degradación del recubrimiento.

1.3.11. HIPOCLORITO DE SODIO (NaOCl)

Conocido también como líquido Blanqueador, Soda blanqueadora, Sal Sódica

del Ácido Hipocloroso, Blanqueador, Oxicloruro de Sodio. El Hipoclorito de

Sodio se puede preparar en forma anhidro, con una pureza superior al 90%,

pero se descompone con facilidad al cabo de pocos días, en ocasiones con

fuerza explosiva.

Fig. N°14. Formula del hipoclorito de sodio.

(https://es.wikipedia.org/wiki/Hipoclorito_de_sodio)



https://es.wikipedia.org/wiki/Hipoclorito_de_sodio

36

También forma un mono hidrato que es difícil de obtener puro. Otro de sus

hidratos tiene fórmula molecular NaOCl.2.5H2O, y se trata de un compuesto

cristalino tetragonal, que tiene poca estabilidad para su uso comercial. El

Hipoclorito de Sodio pentahidratado, NaOCl.5H2O, tiene un punto de fusión

de 27ºC, por lo cual se debe mantener refrigerado para que conserve su estado

sólido.

En vista de la inestabilidad del Hipoclorito de Sodio sólido, se encuentra más

comúnmente en solución acuosa. Las concentraciones de Hipoclorito de Sodio

encontradas en el comercio se pueden clasificar en dos grandes grupos:

soluciones acuosas con concentración de Cloro activo inferior al 10%, y

soluciones acuosas con concentración de Cloro activo superior al 10%. Las

soluciones acuosas de Hipoclorito de Sodio poseen un ligero color amarillo, y

un olor característico a Cloro. (Kirck, 2007)

Fig. N°15. Nomenclatura de las sales que provienen de la reacción de un ácido y un base.

(https://www.goconqr.com)

La inhalación de los vapores del Hipoclorito de Sodio se debe evitar ya que

puede causar irritación de las vías respiratoria. El Hipoclorito de Sodio es un

agente oxidante fuerte que produce quemaduras cuando está en contacto con

la piel o los ojos. Su ingestión puede producir quemaduras de la boca, la

garganta y el estómago. Los síntomas de intoxicación con Hipoclorito de



https://www.goconqr.com/

37

Sodio incluyen sensación de ardor, tos, dolor de garganta, dificultad al

respirar, náusea y vómito. (Kirck, 2007)

1.3.11.1. PROPIEDADES FÍSICAS DEL HIPOCLORITO DE SODIO

Tabla N°04: Propiedades físicas del hipoclorito de sodio NaOCl. (Kirck; Othmer,

2007)

1.3.11.2. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL HIPOCLORITO DE SODIO

En general, los Hipocloritos son agentes oxidantes fuertes. Su carácter de

oxidante fuerte le permite actuar como agente de blanqueo y desinfección;

estas propiedades se aprovechan para el tratamiento de fibras y la eliminación

de microorganismos en el agua. Las soluciones de Hipoclorito de Sodio caen

dentro de dos clasificaciones: blanqueadores de uso doméstico, que contienen

entre 5 y 5.5% de Cloro disponible, y soluciones fuertes o comerciales, que

contienen entre 12 y 15% de Cloro disponible. El término “contenido de Cloro

disponible”, también denominado Cloro activo y compara el poder oxidante

Propiedad Valor

Peso Molecular

(g/mol) 74,4

Estado Físico Líquido

Solubilidad en Agua

Soluble en agua fría, se descompone en agua caliente

(Concentración cloro activo: 6,5%) 100% en agua (5% de NaOCl

en agua)

pH

12 (Concentración cloro activo: 6,5%)

9-10 (5% de NaOCl en agua)

Límites de

Inflamabilidad (% vol) No combustible



38

del agente con aquel de la cantidad equivalente de Cloro elemental empleado

para hacer la solución. (Kirck; Othmer, 2007)

Las soluciones de Hipoclorito de Sodio se descomponen en dos maneras: a

Cloruro de Sodio (NaCl) y Oxígeno (O2) (reacción 1), o por

desproporcionamiento a Cloruro de Sodio y clorato de Sodio (NaClO3)

(reacción 2):

1) 2NaOCl (+catalizador) → 2NaCl +O2

2) 3NaOCl → 2NaCl + NaClO3

La última de estas dos reacciones ocurre en dos pasos: un paso lento inicial en

que se forma el clorito de Sodio (NaClO2) (reacción 3), y un paso rápido de

desproporcionamiento entre el Hipoclorito y el clorito (reacción 4):

3) 2NaOCl → NaCl + NaClO2 (lento)

4) NaOCl + NaClO2 → NaCl + NaClO3 (rápido)

En las soluciones de Hipoclorito de Sodio se da un balance dinámico, que se

representa por la siguiente ecuación (2) (reacción 6):

6) NaOCl + H2O → NaOH + HOCl <=> Na+ + OH- + OCl-

De acuerdo con un estudio acerca del mecanismo de acción del Hipoclorito de

Sodio sobre microorganismos (2), éste compuesto actúa como un solvente de

materia orgánica, específicamente de ácidos grasos, a quienes transforma en

sales de ácidos grasos (jabones) y glicerol (C3H8O3), reduciendo la tensión

superficial de la solución remanente. Además, el Hipoclorito de Sodio

neutraliza los aminoácidos, formando agua y sales. Con la disminución de

iones Hidroxilo (OH) mediante la formación de agua, se reduce el pH,

estimulando la presencia de Acido Hipocloroso que en contacto con

componentes orgánicos actúa como solvente, libera Cloro que se combina con

el grupo amino de las proteínas, formando cloraminas. El Acido Hipocloroso

y los iones Hipoclorito (OCl) llevan a la degradación e hidrólisis de

aminoácidos.



39

1.3.11.3. APLICACIONES Y USOS

El principal uso de los Hipocloritos es en el blanqueado de fibras. Las

soluciones de Hipoclorito pueden ser utilizadas para blanquear hasta cierto

nivel de blancura, luego del cual el ataque sobre la celulosa supera las ventajas

del ataque sobre el material coloreado. El Hipoclorito de Sodio se utiliza

comúnmente en: blanqueado, desinfección, control de olor, cloración de aguas

de proceso o para bebida, eliminación de légamo y algas en piscinas,

eliminación de pelo en la industria del cuero. Se emplea también en las

industrias de pollos, granjas porcícolas, industrias lecheras, procesadoras de

alimentos, refinerías de petróleo, refinerías de aceite, industria textil, industria

de la pulpa y el papel, manufactura de jabón.



40

1.4. PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN

¿Cómo afecta la densidad de corriente y la concentración de hipoclorito de sodio

en agua de mar natural sobre el potencial electroquímico y velocidad de corrosión

de un acero API 5L x42 PSL2 cuando protegido catódicamente con corriente

impresa?

Figura N°16. Diagrama esquemático del problema de investigación.

1.5. HIPÓTESIS

A medida que aumenta la densidad de corriente catódica aplicada y la

concentración de hipoclorito de sodio en agua de mar natural, disminuirá el

potencial electroquímico y su velocidad de corrosión del acero API 5L x42 PSL2,

cuando se encuentre protegido catódicamente con corriente impresa.

1.6. OBJETIVOS

1.6.1. Objetivo General:

• Determinar la influencia de la densidad de corriente continua aplicada y la

concentración de hipoclorito de sodio en agua de mar natural sobre el

potencial electroquímico y velocidad de corrosión del acero API 5L x42

PSL2 cuando está protegido catódicamente con corriente impresa.

Densidad de

Corriente

Concentración de

medio acuoso

Protección Catódica

con CC. Acero API x42

PSL2

Potencial

Electroquímico

Velocidad

de corrosión



41

1.6.2. Objetivos Específicos:

• Determinar el rango apropiado de densidad de corriente de protección y el

porcentaje de concentración de hipoclorito de sodio en agua de mar natural

que nos permita que el acero API 5L x42 PSL2 permanezca protegido

catódicamente con corriente impresa.

• Elaborar una gráfica densidad de corriente (mA/cm2) vs potencial

electroquímico (mV) y la velocidad de corrosión (µm/año), que permita

aplicar de manera apropiada determinados amperajes midiéndose luego la

velocidad de corrosión y potencial electroquímico logrado.

1.7. IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

La importancia de la realización de este trabajo de investigación nos permitirá

presentar a la comunidad científica y tecnológica, datos de densidad de corriente

catódica aplicada al acero API 5L x42 PSL2, que contribuyan a la obtención de

un potencial de protección y a una disminución en la velocidad de corrosión,

cuando está sumergida en agua de mar natural conteniendo hipoclorito de sodio.

Nos permitirá aplicar los valores de densidad de corriente catódica aplicada en los

rangos de protección a estructuras metálicas expuestas a la corrosión por estar en

medios agresivos, por ejemplo, todo artefacto o estructura que están sumergidas

parcial, totalmente o conteniendo agua de mar con hipoclorito de sodio.

Además, pretende demostrar que, con la técnica de protección catódica con

corriente impresa, se podrían reducir considerablemente los gastos ocasionados

por problemas de corrosión; teniendo que llevar este trabajo a un pilotaje para

poder predecir el ahorro que nos generaría esta técnica, asegurando de este modo

que la vida útil de las estructuras se prolongue.



42

II. MATERIALES Y METODOS

2.1. MATERIALES DE ESTUDIO

E. UNIVERSO OBJETIVO

Está constituido por aceros API en contacto con agua de mar.

F. UNIVERSO MUESTRAL

Tubo de aceros API 5L x42 PSL2 en contacto con agua de mar

contaminada con hipoclorito de sodio. (Ver Tabla N°05)

Tabla N°05: Dimensiones de la tubería de acero API 5L x42 PSL2.

G. MUESTRA

Estuvo constituida por 72 probetas de acero API 5L x42 PSL2, de

geometría plana de 70x40x7mm.

Fig. N°17. Representación del material de estudio.

Diámetro

Nominal

(Pulgadas)

Diámetro

Exterior

(Pulgadas)

Espesor de

Pared

(mm)

Longitud

(m)

Presión de

Prueba

(Kg/cm2)

8 8.625 7 6 175



43

2.2. METODO

2.2.1. TIPO DE INVESTIGACION

Esta investigación es aplicada ya que se hace la investigación para dar una

solución a un problema que es identificar como afecta la densidad de corriente y

la concentración de hipoclorito de sodio en agua de mar natural sobre el potencial

electroquímico y la velocidad de corrosión de un acero API 5L x42 PSL2 cuando

está sumergido en agua de mar natural conteniendo hipoclorito de sodio y está

protegido catódicamente con corriente impresa, en donde el objetivo será reducir

la velocidad de corrosión y el potencial electroquímico, aumentando la densidad

de corriente del acero API 5L x42 PSL2.

Es experimental ya que las variables independientes serán elegidas por el

investigador.

2.2.2. DISEÑO DE CONSTRASTACION

En el presente trabajo de investigación se realizará el diseño experimental tipo

bifactorial, en el que se variará la concentración de hipoclorito de sodio en agua

de mar natural y la densidad de corriente, midiendo el potencial electroquímico

cuando se aplican sobre un acero API 5L x42 PSL2.

Tabla N°06: Niveles de las variables de estudio.

Variables independientes

de estudio Niveles de estudio

Factor A: Densidad de

corriente (mA/cm2)

a1=0.005, a2=0.01, a3=0.02,

a4=0.03, a5=0.04, a6=0.05,

a7=0.06, a8=0.07.

Factor B: Concentración

de medio acuoso (%) b1=5; b2=10, b3=15.

Variables dependientes

de estudio

Factor X: Potencial

electroquímico

(mA/ECSC) x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8

Factor Z: Velocidad de

corrosión (µ/año) z1, z2, z3, z4, z5, z6, z7, z8



44

Tabla N°07: Matriz de diseño experimental

Factor A: Densidad de Corriente

Factor B: Concentración de Medio Acuoso.

Número total de pruebas, para medir la velocidad de corrosión del acero API 5L

x42 PSL2 son:

[(N.º Niveles de A) x (N.º Niveles de B) x (N.º de réplicas) + (N.º Patrón) x (N.º

de réplicas)] = [(9)x(3)x(3) + (3)x(3)] = Número total de pruebas para medir =

90

Factor B

b1 b2 b3

Factor A

a1 a1b1 a1b2 a1b3

a2 a2b1 a2b2 a2b3

a3 a3b1 a3b2 a3b3

a4 a4b1 a4b2 a4b3

a5 a5b1 a5b2 a5b3

a6 a6b1 a6b2 a6b3

a7 a7b1 a7b2 a7b3

a8 a8b1 a8b2 a8b3

a9 a9b1 a9b2 a9b3



45

2.2.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Fig. N°18. Diagrama de bloques del procedimiento experimental.

Análisis de Resultados

Resultados

Limpieza, secado y pesaje

final de las probetas

Retiro de probetas

Ensayo sin protección

catódica

Ensayo con protección

catódica

Acondicionamiento del

circuito de Protección

Catódica

Preparación del medio

corrosivo

Corte y acondicionamiento

de las probetas de acero

API 5L x42 PSL2

Compra de Materiales

Elaboración de informe

científico



46

A. Compra de materiales.

Se compró un tubo de acero API 5L x42 PSL2 de medidas de 8” de diámetro

nominal y 6 metros de longitud del proveedor METALES Y SERVICIOS. Para

la elaboración del medio acuoso se empleó agua de mar natural que fue traída de

la playa de Huanchaco-Trujillo, se compró hipoclorito de sodio al 7.5% (lejía)

del proveedor QUIMVAC E.I.R.L, se utilizó agua destilada la cual la se obtuvo

en el laboratorio de corrosión y protección de metales del departamento de

ingeniería de materiales de la Universidad Nacional de Trujillo (UNT).

Materiales adicionales que fueron usados como bolsas, stikers para rotular y

guardar las probetas, cables conectores, motor eléctrico y baterías de 9V para las

conexiones del sistema, guantes de látex y detergente para el lavado de las

probetas, todos estos materiales se consiguieron en tiendas del centro comercial

Albarracín.

B. Corte y acondicionamiento de las probetas de acero API 5L x42 PSL2.

Se cortaron las probetas de acero API 5L x42 PSL2 según las dimensiones dadas

anteriormente. A todas las probetas se les hizo un agujero de 1/16 pulgadas en

la parte superior para que se puedan conectar los cables con la probeta para

realizar el estudio. Las superficies de las probetas fueron limpiadas según norma

ASTM ISO 8407, la cual recomienda realizar una limpieza química, este método

nos permitió eliminar grasa, suciedad y otros contaminantes de la superficie de

la muestra en estudio. Se sumergió en una solución de agua y detergente, con

ayuda de un cepillo se froto hasta retirar residuos de grasa presente en la

superficie de las probetas.

Las probetas antes de ser sumergidas en el medio corrosivo se pesaron en una

balanza electrónica (exactitud ± 0.0001g) y se codificaron antes de realizar cada

prueba experimental.

C. Preparación del medio corrosivo.

Se preparó la solución después que el agua de mar natural extraída se haya

filtrado para así eliminar microrganismos, sustancias sólidas, etc. presentes en

esta que puedan alterar los resultados finales. Después de llenar el recipiente con



47

la solución, se agregó el hipoclorito de sodio al 5, 10 y 15% en volumen, se

midió el pH de la solución con ayuda de un pH-metro digital y con papel de pH.

D. Acondicionamiento del circuito de protección catódica por CC.

Las conexiones se hicieron de la siguiente manera:

• Para medir el potencial de protección del acero API 5L x42 PSL2, se usó

un contra electrodo de plomo que se conectó a la terminal positiva de la

fuente, mientras que el acero API 5L x42 PSL2 a la terminal negativa, para

medir el potencial se usó un multitester, el cual se conectó desde la salida

negativa (com) al electrodo de referencia (Cu/CuSO4) y el positivo (V) a

la placa de acero API 5L x42 PSL2.

• Para medir la intensidad de corriente (A) se hicieron las siguientes

conexiones: En el multitester el cable negativo (com) se conectó a la placa

de acero API 5L x42 PSL2, mientras el cable positivo (A) se conectó al

contra electrodo de plomo para así cerrar el circuito y mantener el paso de

corriente por el sistema.

Fig. N°19. Diagrama de las conexiones para obtener las mediciones deseadas.

E. Ensayo sin protección catódica.

Se utilizaron 9 probetas del acero API 5L x42 PSL2, estas muestras se

sumergieron en el agua de mar natural más hipoclorito de sodio al 5, 10 y 15%.



48

Se dejaron las probetas en estas condiciones durante 5 días, estas probetas de

control sirvieron como probetas patrón comparativo para el ensayo de protección

catódica.

F. Ensayo con protección catódica.

Se utilizaron 81 probetas divididas en 24 grupos de 3. Se colocaron las probetas

en la solución de agua de mar natural más el hipoclorito de sodio al 5, 10 y 15%,

se colocó el contra electrodo de plomo conectado al terminal positivo de la fuente

de corriente continua, el terminal negativo se conectó a la probeta de acero API

5L x42 PSL2, el electrodo de referencia Cu/CuSO4 se conectó al terminal

negativo del multitester, el terminal positivo se conectó a la probeta. Durante las

pruebas a las probetas se les suministro las densidades de corriente propuestas

en la tabla N°05 Niveles de las variables de estudio. El ensayo tuvo una duración

de 5 días, durante los cuales se controlará que el potencial se mantenga constante

y midiendo cada determinado tiempo la corriente aplicada. Esta prueba permitió

determinar mediante la pérdida de peso del material de estudio sus

correspondientes velocidades de corrosión y determinar su densidad de corriente

aplicada para cada uno de ellos.

G. Retiro de las probetas.

Las probetas se retiraron apropiadamente del medio en el cual se expusieron una

vez cumplido el plazo establecido (5 días), siempre teniendo en cuenta la

codificación y fueron colocados en contenedores apropiados (bolsas) para su

posterior limpieza.

H. Limpieza, secado y pesaje final de probetas

Las probetas de acero API 5L x42 PSL2 se limpiaron según el procedimiento

descrito en la norma ISO 8407, la solución que se usó para limpiar fue 500 ml

de ácido clorhídrico y 3.5 g de Hexametilentetramina (urotropina) aforado a 1000

ml de agua destilada. Las probetas estuvieron en la solución por 5 minutos para

luego dar un cepillado suave lo que facilitó la remoción de los productos de

corrosión formados durante la exposición en el medio. Finalmente, se tuvo que

enjuagar con agua destilada y luego se secó. Posterior a la remoción de los

productos de corrosión de la superficie de las probetas se midió su peso usando



49

para ello una balanza digital la que cuenta con una exactitud de 0.0001g luego

se determinó la pérdida de peso y su correspondiente velocidad de corrosión que

se halló con la siguiente formula

𝑉𝑒𝑙. 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 (𝜇𝑚

𝑎ñ𝑜) =

∆𝑚

𝑡. 𝜌. 𝐴

Donde:

Δm: diferencia de masa (g)

t: tiempo (años)

A: área total sumergida (cm2)

ρ: densidad (g/cm3)

I. Análisis de resultados

Se procedió al análisis de los resultados para determinar la influencia de cada

una de las variables en estudio. El análisis de varianza (ANAVA) se efectuó a

un nivel de confianza del 95%, usamos este nivel de confianza un intervalo de

confianza del 95% indica que el valor poblacional se encuentra en un

determinado rango de valores con un 95% de certeza. Esta probabilidad ha sido

fijada por consenso en un 95% en base a supuestos de normalidad. Y se usó el

Excel para realizar gráficos que nos permitió una mejor visualización de

resultados y así poder explicar mejor el fenómeno producido.

J. Elaboración del informe científico.

Con los datos tabulados y graficados, se precedió a escribir el informe científico

siguiendo la normatividad vigente de la escuela de ingeniería de materiales de la

Universidad Nacional de Trujillo.



50

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. VELOCIDAD DE CORROSIÓN Y POTENCIAL ELECTROQUÍMICO

DEL ACERO API 5L X42 PSL2 SIN NINGÚN TIPO DE PROTECCIÓN.

En la Tabla N°08 se presenta la velocidad de corrosión promedio y el potencial

electroquímico promedio de las probetas de acero API 5L x42 PSL2 que se

sumergieron en una solución de agua de mar natural que contiene 5% de

hipoclorito de sodio, siendo su velocidad de corrosión 1020.90μm/año y su

potencial electroquímico -531mV (respecto al electrodo de Cu/CuSO4).

Tabla Nº08: Velocidad de corrosión y potencial electroquímico (Cu/CuSO4) para

las probetas de acero API 5L x42 PSL2 sin protección, expuestas en agua de mar

natural conteniendo 5% de hipoclorito de sodio, durante 5 días.











Densidad de

Corriente

(mA/m2)

Potencial (mV)

(Cu/CuSO4)

Área

(m2)

Pérdida de

peso (g)

Velocidad de

Corrosión

(mdd) (μm/año)

0 -531 0.00714 1.7100 220.12 1020.90

Densidad de

Corriente

(mA/m2)

Potencial (mV)

(Cu/CuSO4)

Área

(m2)

Pérdida de

peso (g)

Velocidad de

Corrosión

(mdd) (μm/año)

0 -530 0.00714 1.2140 340.07 1577.18



51







El fenómeno corrosivo presentado, ha sido una corrosión uniforme y se ha

formado incluso herrumbre, identificada como producto de corrosión marrón

rojizo.

Los iones de halógenos (como los cloruros) son agentes muy agresivos

ocasionando al acero una corrosión localizada conocida. Generalmente los

cationes (Ca2+, Na+ y K+), que forman parte del agua de mar, tienen poco efecto

en la velocidad de corrosión de los metales, sin embargo, sus aniones (Cl-, SO42-,

HCO3-) son en su mayoría agentes muy corrosivos e influencian la corrosión por

picadura.

Fig. N°20. Velocidad de corrosión según % añadido de hipoclorito de sodio.

Densidad de

Corriente

(mA/m2)

Potencial (mV)

(Cu/CuSO4)

Área

(m2)

Pérdida de

peso (g)

Velocidad de

Corrosión

(mdd) (μm/año)

0 -531 0.00714 0.0578 479.00 2221.55

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

5% 10% 15%

1020.90

1577.18

2221.55

VE

L. D

E C

OR

RO

SIO

N E

N u

m/a

ños

% DE HIPOCLORITO DE SODIO

VELOCIDAD DE CORROSION SIN PROTECCION

5%

10%

15%



52

En la figura N°20 se puede apreciar que aumenta la velocidad de corrosión a

medida que aumenta el porcentaje de hipoclorito de sodio que se añade al agua de

mar natural, esto se debe a que al agregar mayor cantidad de hipoclorito de sodio

aumenta la cantidad de aniones Cl- presentes en la solución de estudio, lo que

aumenta la conductividad del electrolito, lo que se traduce en favorecer el

fenómeno corrosivo.

Fig. N°21. Diagrama de Pourbaix para el Fe con el posible punto de operación del fenómeno

evaluado.

Como se muestra en la Fig. N°21 del diagrama de Pourbaix para el sistema acero

-H2O a 25 °C, transformando estos potenciales del electrodo de referencia de

Cu/CuSO4al electrodo de Hidrógeno, y considerando el pH entre 9.66 y 9.72 del

agua de mar con hipoclorito de sodio al 5%, 10% y 15%, el acero se encuentra en

zona de pasivación, es decir se están formando hidróxidos.

De lo mencionado podemos inducir que el acero API 5L x42 PSL2 se corroe en

contacto con agua de mar natural conteniendo hipoclorito de sodio, permitiendo

en sus zonas catódicas la formación de iones oxidrilo (OH-) por reducción del

oxígeno en medio acuoso, según la reacción de semi celda:

2H2O + O2 + 4e- 4OH-

P



53

Esta reacción recibe los electrones necesarios cuando el acero desde sus zonas

anódicas, la cual se corroe (oxida), produciendo cationes metálicos y electrones

según la reacción:

2Fe Fe2+ + 4e-

Los iones ferrosos (Fe2+), con lo iones oxidrilos (OH-), forman el hidróxido

ferroso [Fe (OH)2], según la reacción:

Fe2+ + 2OH- Fe (OH)2

Este último producto es inestable y poco compacto y por la presencia de oxígeno

en el medio acuoso se sigue oxidando, formando herrumbre [Fe (OH)3], según la

reacción:

2Fe (OH)2 + H2O + ½O2 2Fe (OH)3

A pesar que la formación de la capa de herrumbre cubre toda la superficie, la

adherencia al metal base es muy pobre, pues se desprende con relativa facilidad,

generando la coloración marrón rojizo en el agua de mar artificial.



54

3.2. VELOCIDADES DE CORROSIÓN Y POTENCIAL ELECTROQUÍMICO

DEL ACERO API 5L x42 PSL2 PROTEGIDO CATÓDICAMENTE CON

CORRIENTE CONTINUA.

En la Tabla N°11 y figura N°22, se pueden apreciar los resultados obtenidos en

las pruebas para el acero API 5L x42 PSL2 sumergidos en agua de mar natural

conteniendo hipoclorito de sodio al 5%, protegidos catódicamente con corriente

continua.

Tabla Nº11: Velocidades de corrosión y potenciales electroquímicos (respecto al

electrodo Cu/CuSO4), de las probetas de acero API 5L x42 PSL2 expuestas en

agua de mar natural conteniendo hipoclorito de sodio al 5% durante 5 días,

protegidos catódicamente con diferentes densidades de corriente.

Al obtener la figura N°22, se puede apreciar que la aplicación de corriente

catódica afecta de manera significativa la velocidad de corrosión y potenciales

electroquímicos de protección.

El potencial de corrosión del acero API 5L x42 PSL2 cuando no se suministró

ningún tipo de corriente catódica fue de -530 mV (Cu/CuSO4), a este potencial le

correspondió una velocidad de corrosión de 1020.90 μm/año (Tabla N°08).

Densidad de Corriente

(mA/cm2)

Potencial

(mV)

Cu/CuSO4

Velocidad de

Corrosión

(mdd)

Velocidad de

Corrosión

(µm/año)

0.005 -609 195.86 908.39

0.01 -708 183.56 851.32

0.02 -795 158.69 736.00

0.03 -880 130.14 603.57

0.04 -952 101.60 471.19

0.05 -1028 55.02 255.19

0.06 -1110 43.96 203.88

0.07 -1190 44.85 207.99



55

Fig. N°22. Velocidad de Corrosión y Potencial Electroquímico de Protección en función de la

densidad de corriente aplicado al acero API 5L x42 PSL2 sumergido en agua de mar natural

conteniendo 5% de hipoclorito de sodio.

Según la Fig. N°22 se nota que, polarizando catódicamente el acero en estudio,

aplicando una densidad de corriente de 0.06 mA/cm2 se logra un potencial de -

1110 mV (Cu/CuSO4) y una velocidad de corrosión de 203.88μm/año, lo que

indica que se logró disminuir la velocidad de corrosión aproximadamente un 80%.

En la Tabla N°12 y Fig. N°23, se pueden apreciar los resultados obtenidos en las

pruebas para el acero API 5L x42 PSL2 sumergidos en agua de mar natural


continua.

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

0 0.005 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

Pote

nci

al E

lect

roq

uim

ico

mV

(C

u/C

uS

O4)

Vel

oci

da

d d

e C

orr

osi

on

um

/añ

os

Densidad de Corriente mA/cm2

Velocidad de Corrosion Potencial Electroquimico



56





Al elaborar la Fig. N°23, se puede apreciar que la aplicación de corriente catódica

afecta de manera significativa la velocidad de corrosión y potenciales


Fig. N°23. Velocidad de Corrosión y Potencial Electroquímico de Protección en

función de la densidad de corriente aplicado al acero API 5L x42 PSL2 sumergido en

agua de mar natural conteniendo 10% de hipoclorito de sodio.


(mA/m2)

Potencial

(mV)

Cu/CuSO4

Velocidad de

Corrosión

(mdd)

Velocidad de

Corrosión

(µm/año)

0.005 -611 316.54 1468.05

0.01 -708 283.82 1338.96

0.02 -794 264.41 1239.58

0.03 -881 238.82 1107.20

0.04 -954 212.30 977.07

0.05 -1028 151.67 703.00

0.06 -1109 122.97 570.23

0.07 -1190 125.92 584.35

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

0 0.005 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

Po

ten

cia

l E

lect

roq

uim

ico

mV

(Cu

/Cu

SO

4)

Vel

oci

da

d d

e C

orr

osi

on

um

/añ

os





57


ningún tipo de corriente catódica fue de -530mV (Cu/CuSO4), a este potencial le

correspondió una velocidad de corrosión de 1577.18μm/año (Tabla N°09).

Según la Fig. N°23 polarizando catódicamente el acero en estudio, aplicando una

densidad de corriente de 0.06 mA/cm2 se logra un potencial de -1109mV

(Cu/CuSO4) y una velocidad de corrosión de 570.23 μm/año, así mismo, se logró

disminuir la velocidad de corrosión aproximadamente un 64%.

En la Tabla N°13 y Figura N°24, se pueden apreciar los resultados obtenidos en

las pruebas para el acero API 5L x42 PSL2 sumergidos en agua de mar natural


continua.





Al obtener la Figura N°24, se puede apreciar que la aplicación de corriente

catódica afecta de manera significativa la velocidad de corrosión y potenciales



(mA/m2)

Potencial

(mV)

Cu/CuSO4

Velocidad de

Corrosión

(mdd)

Velocidad de

Corrosión

(µm/año)

0.005 -611 440.02 2040.75

0.01 -707 391.01 1813.45

0.02 -795 356.15 1651.79

0.03 -881 310.35 1439.39

0.04 -954 293.69 1362.09

0.05 -1028 217.10 1006.87

0.06 -1110 204.47 946.11

0.07 -1191 206.26 956.59



58


ningún tipo de corriente catódica fue de -531 mV (Cu/CuSO4), a este potencial le

correspondió una velocidad de corrosión de 2221.55 μm/año (Tabla N°10).

Fig. N°24. Velocidad de Corrosión y Potencial Electroquímico de Protección en

función de la densidad de corriente aplicado al acero API 5L x42 PSL2 sumergido en

agua de mar natural conteniendo 15% de hipoclorito de sodio.

Polarizando catódicamente el acero en estudio, aplicando una densidad de

corriente de 0.06 mA/cm2 se logra un potencial de -1110 mV (Cu/CuSO4) y una

velocidad de corrosión de 946.11 μm/año, así mismo, se logró disminuir la

velocidad de corrosión aproximadamente un 57%.

Por otro lado, conforme se aumenta la densidad de corriente, el potencial

electroquímico y la velocidad de corrosión disminuyen muy drásticamente

encontrándose que para 0.06 mA/cm2 se obtiene una menor velocidad de

corrosión para los 3 porcentajes de contenido de hipoclorito de sodio tal como se

muestra en la figura N°25.

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

0 0.005 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 Pote

nci

al E

lect

roq

uim

ico

mV

(C

u/C

uS

O4

)

Vel

oci

dad

de

Corr

osi

on

um

/añ

os





59


de corriente aplicada al 5%, 10% y 15% de contenido de hipoclorito de sodio.

Esta significativa disminución en la velocidad de corrosión se justifica, debido a

que termodinámicamente se ha logrado ubicar al acero API 5L x42 PSL2 en una

zona de inmunidad. En la Fig. N°25 se observa que para una dosis de 5%, 10% y

15% de Hipoclorito de Sodio, se logro disminuir notablemente la velocidad de

corrosión, a un potencial electroquímico de -1110mV, por lo cual, la resistencia a

la corrosión fue alta. Para estos porcentajes de Hipoclorito de Sodio, también se

puede observar la tendencia que la densidad de corriente disminuye la velocidad

de corrosión y el potencial electroquímico obteniendo siendo el mejor resultado

en el nivel de densidad de corriente, 0.06 mA/cm2. En la Fig.N°25 se puede

apreciar que la dosis de hipoclorito afecta de manera significativa a la resistencia

a la corrosión del acero API 5L x42 PSL2. Se puede observar que la tendencia es

similar para los 3 porcentajes de hipoclorito de sodio 5%, 10% y 15%. Además,

al suministrar corriente, produce la formación de una capa de depósitos calcáreos

que protege aún más la probeta de estudio.

Este desplazamiento de condiciones de corrosión a inmunidad, se logró,

polarizando catódicamente el acero API 5L x42 PSL2, es decir aplicando corriente

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

0 0.005 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

Vel

oci

da

d d

e C

orr

osi

on

um

/añ

os


5% 10% 15%



60

catódica, lo que hace variar el potencial de corrosión hacia un valor más negativo,

ubicando en zona de inmunidad, en términos de los diagramas de pourbaix.


de corriente aplicada al 5%, 10% y 15% de contenido de hipoclorito de sodio.

Así mismo se pudo apreciar que al suministrarle una elevada densidad de corriente

se generó un aumento en la velocidad de corrosión, esto debido a que se llevó al

metal a condiciones de sobreprotección que amplía la descomposición del agua

en hidrogeno y oxígeno, variando las condiciones del medio acuoso que la hace

sumamente agresiva.

Se presume que los electrones requeridos para las reacciones catódicas, ya no eran

provistos por la corrosión (oxidación) del hierro, sino que eran suministrados por

la fuente de corriente continua, conectada desde su polo negativo a la probeta a

proteger.

P



61

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1. CONCLUSIONES

• Se logró determinar experimentalmente que la influencia de la densidad

de corriente catódica aplicada, produce una significativa disminución en

el potencial electroquímico de protección y la velocidad de corrosión del

acero API 5L x42 PSL2 sumergido en agua de mar natural conteniendo

hipoclorito de sodio al 5%, 10% y 15%.

• Se determinó experimentalmente la velocidad de corrosión y el potencial

de protección del acero API 5L x42 PSL2, sumergido en agua de mar

natural conteniendo hipoclorito de sodio al 5%, 10% y 15% siendo

1020.90 μm/año y -530mV (respecto al electrodo de Cu/CuSO4),

1577.18 μm/año y -530mV (respecto al electrodo de Cu/CuSO4) y

2221.11 μm/año y -510mV (respecto al electrodo de Cu/CuSO4)

respectivamente.

• Se determinó el rango apropiado de densidad de corriente catódica

aplicada para proteger al acero API 5L x42 PSL2 sumergido en agua de

mar natural conteniendo hipoclorito de sodio al 5%, 10% y 15%, el cual

se encuentra entre 0.06 – 0.07 mA/cm2, con lo que se consigue valores

de potenciales de protección dentro de zonas cercanas a la zona de

inmunidad en un rango de -1110 a -1191 mV (respecto al electrodo de

Cu/CuSO4). Así mismo a esas densidades de corriente de protección

catódica, se logró generar un rango de velocidad de corrosión entre

203.88 y 207.99 μm/año, 570.23 y 584.35 μm/año, 946.11 y 956.59

μm/año, respectivamente.

• Se elaboró un diagrama de densidad de corriente vs. potencial

electroquímico de corrosión vs. velocidad de corrosión para el acero API

5L x42 PSL2 sumergido en agua de mar natural más hipoclorito de sodio

al 5%, 10% y 15%, que nos permite obtener a una determinada velocidad

de corrosión el valor de potencial electroquímico requerido con su

respectiva densidad de corriente.



62

4.2. RECOMENDACIONES

• Realizar estudios de protección catódica con corriente impresa a

diferentes materiales metálicos, evaluando la velocidad de corrosión y

potencial de protección en función de diferentes variables como son:

Velocidad de agitación (difusión de oxígeno), temperaturas elevadas (>

Temperatura ambiente), y otros medios acuosos.

• Utilizar otras concentraciones de pureza del hipoclorito de sodio (<7.5%)

y usar otras cantidades de porcentaje en volumen para formar un medio

acuoso de agua de mar natural más hipoclorito de sodio.

• Realizar un estudio microscópico a la capa superficial blanquecina que

se forma sobre las probetas de acero API 5L x42 PSL2 cuando se les

aplica una corriente elevada para poder determinar cuáles son los

productos que se forman en esta capa.

• Optimizar estos estudios, transportándolos a nivel piloto, evaluando el

factor económico que nos permita aplicar los resultados a escala

industrial.



63

V. BIBLIOGRAFÍA

• AVILA, J. y GENESCA, J. 2011. “MAS ALLA DE LA HERRUMBRE”

[Online]. México, DF. Disponible en:

https://www.uv.mx/personal/rorozco/files/2011/02/Mas-alla-de-la-herrumbre-

11.pdf . [Consulta] abril 2018.

• AVILA, J. y GENESCA, J. 2009. “Corrosión de suelos” [Online]. México.

Disponible en:

https://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_9.

htm. [consulta] mayo 2018.

• BAKER, J. Material Safety Data Sheet. Sodium Hyplochlorite Solution [Online].

Disponible en: http://www.jtbaker.com/msds/ englishhtml/S4106.htm. [Consulta]

abril 2018.

• BASIM, O. y MARWA, F. 2012. Revista de Ingeniería. Protección catódica del

acero al carbono en una solución de NaCl 0.1N y el efecto de la velocidad de flujo.

Volumen 4. PP 76-84.

• CÁRDENAS D. (2015) “Corrosión y Protección de Metales”. Trujillo-Perú

• CAYOTOPA Y SALIROSAS. 2006. “Influencia de la densidad de corriente

aplicada sobre la velocidad de corrosión del acero ASTM A-36, del latón y

aluminio 1100protegidos catódicamente con corriente continua sumergido en una

solución al 3.5% de cloruro de sodio”. Tesis para optar al grado de ingeniero de

materiales. Universidad Nacional de Trujillo. Perú.

• CRESPO, R. “Protección catódica”. [Online]. Disponible en:

http://tecnologiatotal.net/wp-content/uploads/2015/01/TT-PP-

013_A_Proteccion_Catodica.pdf. [consulta] febrero 2018.

• DAVIES JR. 2015. “Corrosión of aluminum and aluminum alloys”. USA.

• DEL VALLE A., PÉREZ T., MARTÍNEZ M.2001. “El Fenómeno de la

Corrosión en Estructuras de Concreto Reforzado”. Publicación Técnica No 182.

• DINCORSA. “Tuberías de acero al carbono”. [Online]. Disponible en:

http://www.dincorsa.com/blog/tipos-aplicaciones-tuberias-acero-carbono/.

[Consulta] junio 2018.

• EVANS, R. 2013. “Corrosiones Metálicas”. Editorial Reverte. Barcelona. España.



https://www.uv.mx/personal/rorozco/files/2011/02/Mas-alla-de-la-herrumbre-11.pdf

https://www.uv.mx/personal/rorozco/files/2011/02/Mas-alla-de-la-herrumbre-11.pdf

https://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_9.htm

https://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_9.htm

http://tecnologiatotal.net/wp-content/uploads/2015/01/TT-PP-013_A_Proteccion_Catodica.pdf

http://tecnologiatotal.net/wp-content/uploads/2015/01/TT-PP-013_A_Proteccion_Catodica.pdf

http://www.dincorsa.com/blog/tipos-aplicaciones-tuberias-acero-carbono/

64

• FACULTAD DE QUÍMICA. Universidad Autónoma de México, Hoja 22

[Online]. Disponible en:

http://www.fquim.unam.mx/sitio/uploads/pdfs/hoja22.pdf [Consulta] junio 2018.

• FONTANA, M.2015. “Corrosion engineering”. Tercera edición. Editorial

McGraw-Hill. Singapur.

• FLORES J. “Corrosión Electroquímica”. [Online].

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_5.h

tm. [Consulta]: Julio 2018.

• GARCIA, E. 2001. “fundamentos de corrosión y protección catódica”.

Universidad de Piura. Perú.

• GALVELE. “Sistemas de protección catódica”. [Online]. Disponible en:

https://www.fisicanet.com.ar/quimica/corrosion/ap02_corrosion.php [consulta]:

junio 2018.

• HERNÁNDEZ J. “Protección catódica en tuberías enterradas en el mar”.

[Online]: http://www.pue.udlap.mx/~tesis/mgd/hernandezmjs.pdf. [Consulta]:

Julio 2018

• INTERNATIONAL CHEMICAL INDUSTRIES, Inc. InChemProducts. Sodium

Hyplochlorite [Online]. Disponible en: http://www.inchem.com.ph/naocl.htm

[Consulta] mayo 2018.

• KIRCK & OTHMER. 2007. Encyclopedia of Chemical Technology; Volume 2,

Hexanes to Ion Exchange; Interscience Publishers; Jhon Wiley & Sons, Inc.; New

York, U.S.A.

• MERUS. 2016. “tratamiento de agua de mar”. [Online]. Disponible en:

https://www.merus.es/tratamiento-auga-mar/ [Consulta]: junio 2018.

• MIPSA. “Clasificación del acero”. [Online]. Disponible en:

https://mipsa.com.mx/dotnetnuke/Sabias-que/Clasificacion-del-acero [Consulta]:

junio 2018.

• NACE. 2006. “corrosión” [ Online]. Disponible en: https://nace.org/home.aspx

[consulta]: abril 2018.

• OTERO E. 2001 “CORROSIÓN Y DEGRADACIÓN DE MATERIALES”.

Madrid. España.

• POLO Y SOLORZANO. 2014. “Influencia de la densidad de corriente de

protección sobre la velocidad de corrosión y potencial electroquímico de un acero



http://www.fquim.unam.mx/sitio/uploads/pdfs/hoja22.pdf

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_5.htm

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_5.htm

https://www.fisicanet.com.ar/quimica/corrosion/ap02_corrosion.php

http://www.pue.udlap.mx/~tesis/mgd/hernandezmjs.pdf

http://www.inchem.com.ph/naocl.htm

https://mipsa.com.mx/dotnetnuke/Sabias-que/Clasificacion-del-acero

https://nace.org/home.aspx

65

API 5L GRADO B sumergido en agua de mar artificial protegido catódicamente

con corriente impresa”. Tesis para optar al grado de ingeniero de materiales.

Universidad Nacional de Trujillo. Perú.

• PROCAINSA S. 2002. “protección catódica” [Online]. Barcelona. España.

Disponible en: https://www.procainsa.com/es/portfolio/proteccion-catodica-para-

las-estructuras-enterradas/ [consulta]: junio 2018.

• PROCAINSA, S.A. “Protección Catódica”. [Online]:

http://www.procainsa.com/informes/informe-pc.html. [Consulta] julio 2018

• RAMOS, A. 2003. “aleaciones ligeras para luminarias, sus tratamientos versus

corrosión” [Online]. Coruña. España. Disponible en: http://www.ceisp.com/

[consulta]: julio 2018.

• REFAIT, Ph; JEANNIN, M; SABOT, R; ANTONY, H y PINEA, S. 2015.

Ciencia de la corrosión. Corrosión y protección catódica de un acero al carbono

AISI 1010 en la zona de marea: productos, mecanismos y cinética. Volumen 90.

PP 375-382.

• SOTO, C. 2013. “ESTUDIO DE CORROSIÓN DE ACERO INOXIDABLE

AISI 316 EN SOLUCIONES CLORADAS”. Memoria para optar al título de

ingeniero civil químico. Universidad de Chile. Santiago de chile. Chile.

• UHLIG H. 1979. “Corrosión y Control de la Corrosión”. Editorial Urmo S.A,

Madrid.

• YANBAO, G; HAI, T; TAO, M; DEGUO, W y SHUHAI, L. 2016. Revista de

Ciencia e Ingeniería del Gas Natural. Efectos de la interferencia de corriente

alterna en la protección catódica para tuberías API 5L X60. Volumen 36. PP 414-

423.

• WESTON, J. y WEBB, W. “The link between operational practice and

maximising the life of stainless steel electrodes in electrowinning and

electrorefining applications”. Presentado en la conferencia: Copper/Copre 2003.



https://www.procainsa.com/es/portfolio/proteccion-catodica-para-las-estructuras-enterradas/

https://www.procainsa.com/es/portfolio/proteccion-catodica-para-las-estructuras-enterradas/

http://www.procainsa.com/informes/informe-pc.html

http://www.ceisp.com/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510016307600#!

66

VI. ANEXOS

ANEXOS 1: Nomas

NORMA ISO 8407

CORROSIÓN DE METALES Y ALEACIONES –REMOCIÓN DE PRODUCTOS

DE CORROSIÓN DE MUESTRAS ENSAYADAS EN CORROSIÓN

1. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN

1.1 Esta norma internacional específica los procedimientos para la

remoción de los productos de corrosión formados sobre las probetas

estandarizadas de metal y aleaciones durante su exposición en medios corrosivos.

1.2. Los procedimientos especificados están diseñados para remover

productos de corrosión sin remover significativamente el metal base.

Esto permite una determinación exacta de la pérdida de masa del metal o aleación que

ocurre durante la exposición en medios corrosivos.

1.3. Estos procedimientos, en algunos casos, pueden aplicarse a

recubrimientos. Sin embargo, se deben considerar posibles efectos del

substrato.

2. PROCEDIMIENTOS

2.1. Los procedimientos para remover productos de corrosión pueden dividirse en tres

categorías generales: química, electrolítica y mecánica.

2.1.1. ideal sería un procedimiento de remover solamente productos de corrosión y

no metal base. Para determinar la pérdida de masa del metal base cuando se

remueven productos de corrosión, las muestras de control no corroídas deben ser

limpiadas por el mismo procedimiento usado en las muestras de ensayo. Pesando

la muestra control antes y después de la limpieza (se sugiere pesar hasta la quinta

cifra significativa), la medida resultante de pérdida de metal de la limpieza puede

utilizarse para corregir la pérdida de masa por corrosión.

2.1.2. El procedimiento dado en 2.1.1 puede no ser fiable para casos donde van a



67

limpiarse muestras corroídas intensamente. La aplicación de réplicas de

procedimientos de limpieza para probetas con superficies corroídas se dará

frecuentemente, aún en ausencia de productos de corrosión, resultando en una pérdida de

masa continua. Esto se debe a que las superficies corroídas, particularmente de una

aleación multifase, son frecuentemente más susceptibles a corroerse que una nueva

superficie maquinada o pulida por procedimientos de limpieza. En tales casos es preferible

los siguientes métodos de determinación de pérdida de masa debido a los procedimientos

de limpieza.

2.1.2.1. Los procedimientos de limpieza deben repetirse en las muestras varias veces. La pérdida

de masa debe determinarse después de cada limpieza por pesaje de la probeta (se sugiere

hasta la quinta cifra significativa).

2.1.2.2. La pérdida de masa debe mostrarse en una gráfica en función del número de ciclos de

limpieza (ver la figura). Dos líneas deben obtenerse: AB y BC. La proyección de esta

última corresponderá a la pérdida de masa usada para estimar la velocidad de corrosión

del metal después de remover los productos de corrosión. La verdadera pérdida de masa

debido a la corrosión corresponderá al punto D obtenido por extrapolación de la línea

BC. Cuando el método de limpieza no corroe al metal, la línea BC será horizontal y la

pérdida de masa verdadera será aquella representada por el punto B y además D

tendrá el valor de B.

2.1.2.3. Para minimizar incertidumbres asociadas con corrosión en metales por el método de

limpieza, el método que deberá escogerse será el que proporciona la menor pendiente

de la línea BC (cerca de la horizontal).

2.1.2.4. Tratamientos repetidos pueden requerirse para completar para una completa remoción

de productos de corrosión. La remoción puede confirmarse por exanimación con un

microscopio de bajos aumentos (7x a 30x). Esto es particularmente usado en superficies

picadas, cuando los productos de corrosión se acumulan en las picaduras.

2.1.3. Esta repetición de tratamientos puede también ser necesaria debido a los

requerimientos de 2.1.2.1.

2.1.4. Todas las soluciones de limpieza deberán prepararse con agua destilada y reactiva

de grado químico.

2.1.5. Cualquier procedimiento de limpieza deberá seguirse por un completo enjuague

de las muestras de ensayo con agua destilada y secado inmediato.



68

2.2. Los procedimientos químicos incluyen la exposición de las muestras

corroídas en una solución química específica la cual está diseñada

para remover los productos de corrosión con mínima disolución de

metal base. Diversos procedimientos se listan en el anexo.

2.2.1. La limpieza química es frecuentemente precedida por un ligero cepillado de

la muestra de ensayo para desprender, remover productos de corrosión gruesos.

2.2.2. Un retiro intermitente de muestras de la solución química para un ligero

cepillado puede facilitar la remoción de productos de corrosión bien adheridos.

2.2.3. La limpieza química es frecuentemente seguida por un ligero cepillado para

remover los productos.

2.3. Una limpieza electrolítica también puede usarse para la remoción de los productos de

corrosión. Diversos métodos para ensayos de corrosión del hierro, hierro fundido o acero

son dados en el anexo.

La limpieza electrolítica debería ser precedida por un cepillado de las muestras para

remover los productos de corrosión gruesos. El cepillado también debería seguir a la

limpieza electrolítica para remover cualquier depósito o fango. Esto ayudará a minimizar

cualquier rede-posición de metal de productos de corrosión reducibles, lo cual puede

reducir la aparente pérdida de masa.

2.4. Los procedimientos mecánicos pueden incluir raspado, frotado, cepillado, métodos

ultrasónicos, choques mecánicos y ráfagas de impacto (arenado o arenado a chorro, etc.). Estos

métodos son usados para remover grandes incrustaciones de productos de corrosión. Restregar

con un cepillo de cerdas y un abrasivo suave, agua destilada deben usarse para remover los

productos de corrosión.

Una limpieza mecánica fuerte resultará con la remoción de metal base, así que se debe tener

cuidado al realizarse. Estos métodos deben utilizarse solamente cuando otros fallan para

proporcionar una adecuada remoción de los productos de corrosión. Junto a otros métodos, la

corrección para pérdida de metal debido al método de limpieza es recomendada. La fuerza

mecánica usada en la limpieza debe mantenerse constante como sea posible.

PRECAUCIÓN: Este método puede ser peligroso para el personal. No deben

emplearse personal sin experiencia o sin supervisión de un profesional.



69

Fig. A-01. Pérdida de masa respecto al número de limpieza en la remoción de

productos de corrosión (Norma ISO 8407).

3. REPORTE DEL ENSAYO

Los resultados de la prueba deben incluir la siguiente información:

a) Referencia a esta norma Internacional.

b) El procedimiento utilizado en la remoción de productos de corrosión seguido en

el ensayo de corrosión.

c) Para los procedimientos químicos, la composición y concentración de reactivos

químicos empleados, la temperatura de la solución y duración de limpieza.

d) Para los procedimientos electrolíticos, la concentración y composición de los

reactivos empleados, la temperatura de la solución, el material anódico y duración

de limpieza.

e) Para los procedimientos mecánicos, el método mecánico especifico empleado

(cepillado con el cepillo de cerdas, espátula etc.), cualquier componente abrasivo

utilizado, y duración de la limpieza.

f) Donde se usen múltiples procedimientos, los detalles apropiados para cada método

y la secuencia de los métodos.

g) Los resultados procedentes de la limpieza de probetas de control (ver 2.1.1) o las

etapas repetitivas de limpieza (ver 2.1.2) diseñados para estimar la pérdida de masa

deben ser explicados en el procedimiento de limpieza.

Pérdida

De

Masa

Número de ciclos de limpieza de los productos de corrosión



70

En la fig. No1 se observa la gráfica (los números de ciclo de limpieza vs pérdida de masa del

material) al tener tres puntos (estos puntos se refieren a la pérdida de masa después de cada

limpieza por pesaje de la probeta) una pendiente casi constante y según la norma ISO/DIS 8407

hacemos una proyección de esta pendiente hacia el eje "y" del gráfico. La proyección de esta

última corresponderá a la pérdida de masa usada para estimar la velocidad de corrosión del metal

después de remover los productos de corrosión. La verdadera pérdida de masa debido a la

corrosión corresponderá al punto D obtenido por extrapolación de la línea BC.

PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS Y ELECTROLÍTICOS PARA REMOCIÓN DE

PRODUCTOS DE CORROSIÓN

(Este anexo no forma parte de la norma)

A.0 INTRODUCCIÓN

En el desarrollo de esta norma internacional, se consultaron diversas fuentes para

identificar los procedimientos de limpieza química y electrolítica.

A.1 PROCEDIMIENTOS

La tabla N°01 resumen varios procedimientos de limpieza químico y electrolítico para

remover productos de corrosión. La elección del procedimiento para un material dado

depende de muchos factores incluyendo la experiencia previa. Esta norma internacional

puede ser consultada como guía de aplicación de los procedimientos en la tabla N° 01.

Para todos los procedimientos de limpieza listados, se sugiere que las superficies a ser

limpiadas de productos de corrosión deben mantenerse en posición vertical. Esto

minimizará la retención de cualquier gas producido durante la limpieza en superficies

horizontales, lo cual puede alterar la uniformidad de los procesos de limpieza.

Tabla A-01. Procedimiento de Limpieza química para remoción de productos de

corrosión

Designación Material

Composición

química Tiempo Temperatura Observaciones

C.1.1

Aluminio

y sus

aleaciones

50 ml de ácido

fosfórico (H3PO4,

ρ = 1.69 g/ml)

20 g de trióxido

de cromo (CrO3)

5 a 10

min

90 ºC

ebullición

Si permanece

capa de

productos de

corrosión,

entonces seguir

con el



71

C.1.2. Aforar con agua

destilada a 1000

ml

procedimiento

de limpieza con

acido nítrico

Ácido nítrico

(HNO3, 1,42

g/ml)

1 a 5

min 20 a 25 ºC

Remueve

depósitos

extraños y

productos de

corrosión

gruesos y evita

reacciones que

pueden resultar

en una

remoción

excesiva del

metal base

C.2.1

C.2.2.

C.2.3

C.2.4

C.2.5 Cobre y

sus

aleaciones

500 ml de ácido

clorhídrico (HCl,

ρ = 1,19 g/ml)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

1 a 3

min 20 a 25 ºC

Desaireado de

la solución con

nitrógeno

purificado

minimizará la

remoción del

metal base.

4,9 g de cianuro

de sodio (NaCN)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

1 a 3

min 20 a 25 ºC

Remueve

productos de

corrosión de

sulfuros de

cobre que no

pueden ser

removidos por

tratamiento con

ácido

clorhídrico.

100 ml de ácido

sulfúrico (H2SO4,

ρ = 1,84 g/ml)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

1 a 3

min 20 a 25 ºC

Remueve todos

los productos de

corrosión antes

del tratamiento

para minimizar

la redeposición

de cobre sobre

la superficie de

la muestra.

120 ml de ácido

sulfúrico (H2SO4,

ρ = 1,84 g/ml)

30 g de dicromato

de sodio

(Na2Cr2O7.2H2O)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

5 a 10

seg. 20 a 25 ºC

Remueve el

cobre

redepositado

resultante del

tratamiento con

ácido sulfúrico



72

54 ml de ácido

sulfúrico (H2SO4,

ρ = 1,84 g/ml)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

30 a 60

min 40 a 50 ºC

Solución

desaireada con

nitrógeno. Se

recomienda un

cepillado de las

muestras para

remover los

productos de

corrosión

seguida por re-

inmersión

durante 3-4 seg.

C.7.1

C.7.2

C.7.3

C.7.4

C.7.5

Hierro y

acero

1 000 ml de ácido

clorhídrico (HCl,

ρ = 1,19 g/ml)

20 g de trióxido

de antimonio

(Sb2O3)

50 g de cloruro

estañoso (SnCl2)

1 a 25

min 20 a 25 ºC

La solución

debe ser

fuertemente

agitada o la

muestra

cepillada.

Mayores

tiempos pueden

ser requeridos

en algunos

casos.

50g de hidróxido

de sodio (NaOH)

200 g de zinc

granulado u

hojuelas de zinc

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

30 a 40

min 80 a 90 ºC

Debe tenerse

precaución en el

uso de cualquier

polvo de zinc,

debido a que

puede ocurrir

una ignición

espontánea al

exponerse al

aire.

200 g de

hidróxido de

sodio

20 g de zinc

granulado u

hojuelas de zinc

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

30 a 40

min 80 a 90 ºC

Debe tenerse

precaución en el

uso de cualquier

polvo de zinc,

además puede

ocurrir una

ignición

espontánea al

exponerse al

aire.

200 g de citrato de

diamonio

((NH4)2HC6H5O7)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

20 min 75 a 90 ºC



73

500 ml de ácido

clorhídrico (HCl,

ρ = 1,19 g/ml)

3,5 g de

hexametilen

tetramina

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

10 min 20 a 25 ºC

Mayores

tiempos pueden

ser requeridos

en algunos

casos.

C.9.1. Zinc y sus

aleaciones

150 ml de

hidróxido de

amonio (NH4OH,

ρ= 0,90 g/ml)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

Seguido por

50g de trióxido de

cromo (CrO3)

10 g de nitrato de

plata (AgNO3)

Aforar con agua

destilada a 1000

ml

5 min

15 a 20

seg.

20 a 25 ºC

ebullición

El nitrato de

plata puede

disolverse en

agua y

adicionarse al

ácido crómico

hirviendo para

prevenir una

excesiva

cristalización de

cromato de

plata. El ácido

crómico debe

estar libre de

sulfatos para

evitar atacar el

metal base zinc.



74

Anexo 2: FICHAS TECNICAS.

Tabla A-02: DIMENSIONES DE TUBERÍA API 5L X42



75

Tabla A-03: PROPIEDADES QUÍMICAS

Tabla A-04: PROPIEDADES MECÁNICAS



76

Tabla A-05: FICHA TÉCNICA DEL HIPOCLORITO DE SODIO



77

Tabla A-06: HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD PARA MATERIALES

PELIGROSOS



78



79



80



81

Anexo 3: Cálculos para la velocidad de corrosión.

Fig. N°27. Área total sumergida del material de estudio.

1.1. Área de la probeta

A total = 2A1 + 2 A2 + 2 A3

𝐴 = [2(0.040𝑥0.070) + 2(0.040𝑥0.007) + 2(0.070𝑥0.007)]𝑚2

𝐴 = [0.0056 + 0.00056 + 0.00098]𝑚2

A total = 0.00714 𝑚2

- Convertir a dm2

𝐴 = 0.00714 𝑚2x(10dm)2

(1m)2

A total = 0.714 𝑑𝑚2

- Convertir a cm2

𝐴 = 0.00714 𝑚2x(100cm)2

(1m)2

A total = 7.14 𝑐𝑚2

1.2. Velocidad de corrosión

1.2.1. Sin protección catódica y expuesto a agua de mar natural en

combinación con una proporción de 5% con hipoclorito de sodio.

• Pérdida de peso: 0.7831 g

• Tiempo de exposición:

A1

A2

A3



82

- Tiempo en días:

𝑡𝑑 = 5 𝑑𝑖𝑎𝑠

- Tiempo en años:

𝑡𝑎ñ𝑜𝑠 = 5 𝑑𝑖𝑎𝑠x1 año

365dias

𝑡𝑎ñ𝑜𝑠 = 0.137 𝑎ñ𝑜𝑠

a) Para la obtención en mdd (miligramos consumidos por decímetro

cuadrado por día), se procedió de la siguiente manera:

𝑚𝑑𝑑 =Δm

𝐴𝑥𝑡

Donde:

Δm: Pérdida de masa (mg)

A: Área expuesta de la probeta (dm2)

t: Tiempo (días)

ρ: Densidad del acero 7.86 g/cm3.

Entonces:

𝑚𝑑𝑑 =0.7831 g (

1000 mg1g )

0.0071𝑚2 (102𝑑𝑚2

1𝑚2 ) 𝑥5 𝑑𝑖𝑎𝑠

mdd =220.12

b) Para la obtención en μm/año (micrómetro por año), se procedió de la

siguiente manera:

Velcorr

0.7831 g

0.0071 m2 (1002 cm2

1m2 ) x5 dias (1 año

365 dias) x7.87

gcm3

Velcorr = 0.1023cm

año(

1 m

100 cm) (

106µm

1m)

Velcorr = 1020.90µm

año



83

1.3. Cálculos de la densidad de corriente

a) Cálculo del amperaje necesario para protección:

La densidad de corriente de protección usada fue de 850mA/m2.

𝑖𝑎𝑝𝑝 =𝐼𝑇

𝑆𝑇

Donde:

iapp: Densidad de Corriente requerida para protección del acero en agua de

mar natural conteniendo hipoclorito de sodio.

IT: Amperaje total necesario para protección.

ST: Área transversal de la estructura a proteger.

Entonces:

- Cálculo del área transversal de la probeta sumergida

A = 4cmx7cm

A trasversal = 28 cm2

- Calculo de la densidad de corriente

50 mA

m2x

1m2

10000cm2

0.005 mA

cm2

- Cálculo de la intensidad de corriente

iapp =IT

ST

IT = 0.005 mA

cm2 x 28cm2

𝐼𝑇 = 0.14mA



84

Anexo 4: cálculos estadísticos

ANÁLISIS ESTADISTICO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES DE LA

VELOCIDAD DE CORROSIÓN DEL ACERO API 5L x42 PSL2 EXPUESTO EN

AGUA DE MAR NATURAL CONTENIENDO CON HIPOCLORITO DE SODIO

Cálculos para el análisis de varianza (ANAVA)

Permite determinar si las medidas de cada nivel o tratamiento son estadísticamente

diferentes. Para su determinación se procedió como se indica a continuación.

1. DATOS PREVIOS

1.1. Planteamiento de hipótesis

Hipótesis Alterna (H1):

Al incrementar la densidad de corriente aplicada sobre el acero API 5L x42 PSL2,

expuesto en agua de mar natural, la velocidad de corrosión disminuirá.

Al incrementar el porcentaje de hipoclorito de sodio en el agua de mar natural, la

velocidad de corrosión del acero API 5L x42 PSL2, aumentará.

Nivel de significancia:

En ingeniería se trabaja con un 95 % de confianza (α=0.05)

1.2. Criterio de rechazo

Se rechaza la hipótesis nula (H0) si F0 > F α, v1, V2, donde:

• F0 se obtiene experimentalmente y el

• F α, v1, V2 se obtiene de tablas. Puntos porcentuales de la distribución F 0.5,

V1, V2.

V1 = a -1 V2 = a (n-1)

Dónde: “a” es el número de niveles

“n” el número de réplicas.



85

2. CÁLCULOS PARA EL ANAVA DEL POTENCIAL DE PROTECCIÓN.

2.1. Presentación de datos

En la tabla N°14 se presentan los datos individuales y totalizados del potencial de

protección en la medida de mV, que permiten realizar el análisis de varianza

respectivo.

Tabla N°14: Potenciales electroquímicos obtenidos experimentalmente.

A B % de Hipoclorito de sodio

Yi

5% 10% 15%

Den

sid

ad

de

Corr

ien

te

0

-531.08 -530.60 -531.65

-4779.28 -531.28 -530.43 -531.48

-530.83 -530.38 -531.58

0.005

-609.10 -610.73 -611.38

-5492.85 -609.13 -610.95 -611.28

-608.80 -610.65 -610.85

0.01

-707.45 -706.70 -707.45

-6372.18 -709.85 -710.93 -706.60

-705.75 -709.40 -708.05

0.02

-794.85 -794.13 -795.57

-7154.61 -793.60 -795.10 -795.13

-796.22 -795.29 -794.75

0.03

-878.94 -881.44 -882.13

-7932.00 -881.54 -880.88 -880.13

-881.47 -882.69 -882.78

0.04

-952.65 -953.00 -953.85

-8577.48 -953.35 -953.45 -952.88

-953.15 -952.65 -952.48

0.05

-1028.55 -1028.15 -1028.00

-9256.22 -1028.75 -1028.80 -1028.10

-1028.53 -1028.35 -1028.98

0.06

-1110.08 -1109.73 -1110.73

-9990.80 -1109.85 -1110.45 -1109.20

-1110.18 -1110.40 -1110.18

0.07

-1190.10 -1191.03 -1190.80

-10714.97 -1190.48 -1191.30 -1190.10

-1190.95 -1190.30 -1189.90

Yj -23416.49 -23427.91 -23426.00 -70270.39



86

2.2. Cálculo de la suma de cuadrados de A (SSA)

“a” Representa los niveles de A

“b” Representa los niveles de B

“n” Representa las repeticiones de cada prueba

“N” Representa el número total de pruebas

𝑆𝑆𝐴 = ∑𝑌𝑖2

𝑏𝑛

𝑎=9

𝑖=1

− 𝐶

C =Y2

N=

(−70270.39)2

(9)(3)(3)

C =Y2

N=

4937927710.75

(81)

C = 60962070.50

𝑆𝑆𝐴 = 1

3x3𝑥 [ (−4779.28)2 + (−5492.85)2 +(−6372.18)2 + (−7154.61)2 +

(−7932.00)2 + (−8577.48)2 + (−9256.22)2 + (−9990.80)2 +

(−10714.97)2] - 60962070.50

𝑆𝑆𝐴=1

3x3𝑥(581600207.00) - 60962070.50

𝑆𝑆𝐴 =3660174.72

2.3. Cálculo de la suma de cuadrados de B (SSB)

𝑆𝑆𝐵 = ∑𝑌𝑖2

𝑎𝑛

𝑏=3

𝑖=1

− 𝐶

𝑆𝑆𝐵= 1

9x3𝑥[(−23416.49)2 + (−23427.91)2 +(−23426.00)2] - 60962070.50

𝑆𝑆𝐵=1

9x3𝑥(1645976189.23) - 60962070.50

𝑆𝑆𝐵 =10.5824078



87

2.4. Cálculo de la suma de la interacción (SSAB)

SSAB = ∑ ∑Yij2

n

bj=1

ai=1 − C − SSA – SSB

SSAB =1

3x [ (−1593.18)2 + (−1591.40)2 + (−1594.70)2 +

(−1827.03)2 + (−1832.33)2 + (−1833.50)2 + (−2123.05)2 +

(−2127.03)2 + (−2122.10)2 + (−2384.66)2 + (−2384.51)2 +

(−2385.45)2 + (−2641.95)2 + (−2645.01)2 + (−2645.04)2 +

(−2859.16)2 + (−2859.11)2 + (−2859.21)2 + (−3085.83)2 +

(−3085.31)2 + (−3085.08)2 + (−3330.11)2 + (−3330.58)2 +

(−3330.11)2 + (−3571.53)2 + (−3572.63)2 + (−3570.81)2 ]-

60962070.50-3660174.72-10.5824078

𝑆𝑆𝐴𝐵=1

3𝑥(193866787.56) - 60962070.50 −3660174.72-10.5824078

𝑆𝑆𝐴𝐵 = 6.716439792

2.5. Cálculo de la suma de cuadrados del error (SSError)

SSError = SST - SSA - SSB - SSAB

Donde:

SST = ∑ ∑ 𝑌𝑖𝑗𝑘2𝑏=3𝑗=1

𝑎=9𝑖=1 -

𝑌2

𝑎𝑏𝑛

SST = [(-531.08)2 + (-531.28)2 + (-530.83)2 + (-609.10)2 + (-609.13)2 + (-

608.80)2 + (-707.45)2 + (-709.85)2 + (-705.75)2 + (-794.85)2 + (-793.60)2

+ (-796.22)2 + (-878.94)2 + (-881.54)2 + (-881.47)2 + … (-1110.18)2 + (-

1190.80)2 + (-1190.10)2 + (-1189.90)2 ]- 60962070.50

SST = 64622301.40 - 60962070.50

SST = 3660230.94



88

Entonces:

SSError = 3660230.94 - 3660174.72 - 10.5824078 - 6.716439792

SSError = 38.9234511

2.6. Cálculo de la función Fo para el factor A

FOA =

𝑆𝑆𝐴

(𝑎−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)

FOA =

3660174.72

(9−1)38092

9𝑥3(3−1)

FOA = 457521.84

0.72080465

FOA = 634737.636

2.7. Cálculo de la función Fo para el factor B

FOB =

𝑆𝑆𝐵

(𝑏−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)

FOB =

10.5824078

(3−1)38.92

9𝑥3(3−1)

FOB = 5.2912

0.72080465

FOB = 7.340690

2.8. Cálculo de la función Fo para el factor inter AxB

FoAxB =

𝑆𝑆𝐴𝐵

(𝑎−1)(𝑏−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)



89

FoAxB =

6.7164

(9−1)(3−1)38.92

9𝑥3(3−1)

FOAxB = 0.41978

0.72080465

FOAxB = 0.58237344

2.9. Cálculo de grados de libertad

a) Grados de libertad variable A

GLA = (a-1)

GLA = (9-1)

GLA = 8

b) Grados de libertad variable B

GLB = (b-1)

GLB = (3-1)

GLB = 2

c) Grados de libertad inter AxB

GLAxB = (a-1) (b-1)

GLAxB = (9-1) (3-1)

GLAxB = 16

d) Grados de libertad del error

GLerror = aXb(n-1)

GLerror = 9x3(3-1)

GLerror = 54

Tabla N°15: Cuadro resumen del análisis de varianza para el potencial de protección.

Fuente de

Variación

Grados de

Libertad

Suma de

Cuadrados

Media de

Cuadrados FO FA

Factor A 8 3660174.72 457521.84 634737.63 2.12

Factor B 2 10.58 5.29 7.34 3.17

Inter AxB 16 6.72 0.42 1.85 0.58

Error 54 38.92 0.72

Como F0>Fα; entonces H1 es aceptada y H0 se rechazada.



90

3. CÁLCULOS PARA EL ANAVA DE LA VELOCIDAD DE CORROSION.

3.1. Presentación de datos

En la tabla N°16 se presentan los datos individuales y totalizados de la velocidad

de corrosión en la medida de um/año, que permiten realizar el análisis de varianza

respectivo.

Tabla N°16: velocidad de corrosión obtenidos experimentalmente.

A B % de Hipoclorito de sodio

Yi

5% 10% 15%

Den

sid

ad

de

Co

rrie

nte

0

1017.34 1591.17 2223.06

14458.87 1021.37 1578.57 2218.91

1023.97 1561.81 2222.67

0.005

899.9 1440.99 1873.6

13251.58 926.93 1478.92 2057.94

898.34 1484.25 2190.71

0.01

868.72 1384.22 1806.43

12011.20 848.72 1326.15 1815.79

836.51 1306.53 1818.13

0.02

733.36 1266.13 1619.36

10882.12 737.64 1245.34 1675.48

736.99 1207.28 1660.54

0.03

607.08 1106.33 1436.57

9450.47 603.57 1111.92 1433.45

600.07 1103.35 1448.13

0.04

468.59 962 1384.22

8431.06 474.83 982.79 1383.83

470.15 986.43 1318.22

0.05

305.29 801.56 1111.27

6676.59 308.54 808.84 1114.65

303.74 800.65 1122.05

0.06

271.78 673.99 1007.73

5849.18 272.43 666.19 1005.52

275.28 670.61 1005.65

0.07

276.58 685.03 1013.97

5934.66 277.36 686.46 1017.86

279.18 681.65 1016.57

Yj 16344.26 29599.16 41002.31 86945.73



91

3.2. Cálculo de la suma de cuadrados de A (SSA)

“a” Representa los niveles de A

“b” Representa los niveles de B

“n” Representa las repeticiones de cada prueba

“N” Representa el número total de pruebas

𝑆𝑆𝐴 = ∑𝑌𝑖2

𝑏𝑛

𝑎=9

𝑖=1

− 𝐶

C =Y2

N=

(86945.73)2

(9)(3)(3)

C =Y2

N=

7559559965

(81)

C = 93327900.8

𝑆𝑆𝐴 = 1

3x3𝑥 [ (14458.87)2 + (13251.58)2 +(12011.20)2 + (10882.12)2 +

(9450.47)2 + (8431.06)2 + (6676.59)2 + (5849.18)2 + (5934.66)2 ] -

93327900.80

𝑆𝑆𝐴=1

3x3𝑥(921756861.27) - 93327900.8

𝑆𝑆𝐴 = 9089528.22

3.3. Cálculo de la suma de cuadrados de B (SSB)

𝑆𝑆𝐵 = ∑𝑌𝑖2

𝑎𝑛

𝑏=3

𝑖=1

− 𝐶

𝑆𝑆𝐵= 1

9x3𝑥[(16344.26)2 + (29599.16)2 +(41002.31)2] – 93327900.80

𝑆𝑆𝐵=1

9x3𝑥(2824434533) - 93327900.80

𝑆𝑆𝐵 =11280785.6



92

3.4. Cálculo de la suma de la interacción (SSAB)

SSAB = ∑ ∑Yij2

n

bj=1

ai=1 − C − SSA – SSB

SSAB =1

3x [ (3062.68)2 + (2725.17)2 + (2553.95)2 + 2207.992 +

(1810.72)2 + (1413.57)2 + (917.57)2 + (819.49)2 + (833.12)2 +

(4731.55)2 + (4404.16)2 + (4016.90)2 + (3718.75)2 + (3321.60)2 +

(2931.22)2 + (2411.05)2 + (2010.79)2 + (2053.14)2 + (6664.64)2 +

(6122.25)2 + (5440.35)2 + (4955.38)2 + (4318.15)2 + (4086.27)2 +

(3347.97)2 + 3018.902 + (3048.40)2 ] - 93327900.80 - 9089528.22 -

11280785.60

𝑆𝑆𝐴𝐵=1

3𝑥(193866787.56) - 93327900.80 - 9089528.22 - 11280785.60

𝑆𝑆𝐴𝐵 = 350648.07

3.5. Cálculo de la suma de cuadrados del error (SSError)

SSError = SST - SSA - SSB - SSAB

Donde:

SST = ∑ ∑ 𝑌𝑖𝑗𝑘2𝑏=3𝑗=1

𝑎=9𝑖=1 -

𝑌2

𝑎𝑏𝑛

SST = [(1017.34)2 + (1021.37)2 + (1023.97)2 + (899.9)2 + (926.93)2 +

(898.34)2 + (868.72)2 + (848.72)2 + (836.51)2 + (733.36)2 + (737.64)2 +

(736.99)2 + (607.08)2 + (603.57)2 + (600.07)2 + … (1005.65)2 + (1013.97)2

+ (1017.86)2 + (1016.57)2 ]- 93327900.80

SST = 114112648 - 93327900.80

SST = 20784747

Entonces:



93

SSError = 20784747 – 9089528.22 – 11280785.60 – 350648.07

SSError = 63785.10

3.6. Cálculo de la función Fo para el factor A

FOA =

𝑆𝑆𝐴

(𝑎−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)

FOA =

9089528.22

(9−1)63785.10

9𝑥3(3−1)

FOA = 1136191.03

1181.21

FOA = 961.89

3.7. Cálculo de la función Fo para el factor B

FOB =

𝑆𝑆𝐵

(𝑏−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)

FOB =

11280785.60

(3−1)63785.10

9𝑥3(3−1)

FOB = 5640392.8

1181.21

FOB = 4775.12

3.8. Cálculo de la función Fo para el factor inter AxB

FAxB =

𝑆𝑆𝐴𝐵

(𝑎−1)(𝑏−1)

𝑆𝑆𝐸

𝑎𝑏(𝑛−1)

FOAxB =

350648.07

(9−1)(3−1)63785.10

9𝑥3(3−1)



94

FOAxB = 21915.55

1181.21

FOAxB = 18.55

3.9. Cálculo de grados de libertad

e) Grados de libertad variable A

GLA = (a-1)

GLA = (9-1)

GLA = 8

f) Grados de libertad variable B

GLB = (b-1)

GLB = (3-1)

GLB = 2

g) Grados de libertad inter AxB

GLAxB = (a-1) (b-1)

GLAxB = (9-1) (3-1)

GLAxB = 16

h) Grados de libertad del error

GLerror = aXb(n-1)

GLerror = 9x3(3-1)

GLerror = 54

Tabla N°17: Cuadro resumen del análisis de varianza para el potencial de protección.

Fuente de

Variación

Grados de

Libertad

Suma de

Cuadrados

Media de

Cuadrados FO FA

Factor A 8 9089528.22 1136191.03 961.89 2.14

Factor B 2 11280785.60 5640392.80 4775.12 3.19

Inter AxB 16 350648.07 21915.5 18.55 1.83

Error 54 63785.10 1181.21

Como F0>Fα; entonces H1 es aceptada y H0 se rechazada.



95

Anexo 5: tablas

Tabla N°18: Influencia del agua de mar artificial en unión con el 5% de hipoclorito de sodio sobre la velocidad de corrosión del acero API 5L

x42 PSL2.

Tabla N°19: Influencia del agua de mar artificial en unión con el 10% de hipoclorito de sodio sobre la velocidad de corrosión del acero API 5L

x42 PSL2.

Potencial

Promedio

(mV)

Peso (g) Promedio

de

pérdida

de peso

(g)

Área

(m2)

Velocidad de Corrosión

mdd (μm/año)

Promedio

Inicio Final Perdida mdd (μm/año)

-675

142.8295 142.0464 0.7831

0.7858

0.0071 220.59 1023

221.03

1027 143.2824 142.4962 0.7862 0.0071 221.46 1027

138.9906 138.2024 0.7882 0.0071 222.03 1030

Potencial

Promedio

(mV)

Peso (g) Promedio

de

pérdida

de peso

(g)

Área

(m2)


mdd (μm/año)

Promedio


-675

135.1344 133.9096 1.2248

1.2140

0.0071 345.01 1600.13

341.98

1586.06 143.3457 142.1306 1.2151 0.0071 342.28 1587.46

140.7947 139.5925 1.2022 0.0071 338.65 1570.60



96

Tabla N°20: Influencia del agua de mar artificial en unión con el 15% de hipoclorito de sodio sobre la velocidad de corrosión del acero

API 5L x42 PSL2.

Tabla N°21: Medida del pH de las soluciones que se uso en el desarrollo de este trabajo.

Agua de mar

natural

Hipoclorito de sodio

7.5%

Agua de mar

natural más

hipoclorito de sodio

al 5%

Agua de mar

natural más


al 10%

Agua de mar

natural más


al 15%

pH 8.13 13.17 9.66 9.69 9.72

Potencial

Promedio

(mV)

Peso (g) Promedio

de

pérdida

de peso

(g)

Área

(m2)


mdd (μm/año)

Promedio


-675

137.4267 135.7155 1.7112

1.7100

0.0071 482.03 2235.60

481.72

2234.06 141.6727 139.9647 1.7080 0.0071 481.13 2231.40

134.8684 133.1575 1.7109 0.0071 482.00 2235.19



97

CON PROTECCIÓN CATÓDICA

Tabla N°22: Velocidad de corrosión de probetas de acero API 5L x42 PSL2 protegida catódicamente por corriente impresa con una densidad de

corriente de 0.005 mA/cm2.

Densidad

de

corriente

mA/cm2

Potencial

Promedio

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.005

610

5%

141.9304 141.2377 0.6927

0.6992

0.0071 194.03 899.90

195.86 908.39 139.373 138.6595 0.7135

0.0071 199.86 926.93

132.9131 132.2216 0.6915

0.0071 193.70 898.34

10%

133.6903 132.5811 1.1092

1.1300

0.0071 310.70 1440.99

316.54 1468.0 135.4976 134.3592 1.1384

0.0071 318.88 1478.92

139.7085 138.566 1.1425

0.0071 320.03 1484.25

15%

138.0164 136.5742 1.4422

1.5708

0.0071 403.98 1873.60

440.02 2040.7 142.3213 140.7372 1.5841

0.0071 443.73 2057.94

141.8988 140.2125 1.6863

0.0071 472.35 2190.71



98



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.01

710

5%

136.8265 136.1578 0.6687

0.6561

0.0071 187.31 868.72

183.56 851.32 129.5725 128.9167 0.6558

0.0071 183.00 848.72

139.204 138.5601 0.6439

0.0071 180.36 836.51

10%

138.5496 137.4841 1.0655

1.0306

0.0071 298.46 1384.22

283.82 1338.9 138.818 137.7972 1.0208

0.0071 285.94 1326.15

134.6024 133.5967 1.0057

0.0071 281.71 1306.53

15%

131.5027 130.1122 1.3905

1.3959

0.0071 389.50 1806.43

391.01 1813.4 129.9648 128.5671 1.3977

0.0071 391.51 1815.79

135.38 133.9805 1.3995

0.0071 392.02 1818.13



99



Densidad

de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito de

sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.02

796

5%

134.4223 133.8578 0.5645

0.5656

0.0071 158.12 733.36

158.69 736.00 128.7245 128.1567 0.5678

0.0071 159.05 737.64

137.5474 136.9801 0.5673

0.0071 158.91 736.99

10%

136.4587 135.4841 0.9746

0.9541

0.0071 273.00 1266.13

264.41 1239.5 137.2558 136.2972 0.9586

0.0071 268.52 1245.34

135.6257 134.6964 0.9293

0.0071 260.31 1207.28

15%

132.1587 130.9122 1.2465

1.2715

0.0071 349.16 1619.36

356.15 1651.7 130.4568 129.1671 1.2897

0.0071 361.26 1675.48

134.2587 132.9805 1.2782

0.0071 358.04 1660.54



100



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.03

881

5%

129.4048 128.9375 0.4673

0.4646

0.0071 130.90 607.08

130.14 603.57 134.7194 134.2548 0.4646

0.0071 130.14 603.57

134.5667 134.1048 0.4619

0.0071 129.38 600.07

10%

128.9457 128.0941 0.8516

0.8522

0.0071 238.54 1106.33

238.82 1107.2 138.9131 138.0572 0.8559

0.0071 239.75 1111.92

138.246 137.3967 0.8493

0.0071 237.90 1103.35

15%

134.278 133.1722 1.1058

1.1079

0.0071 309.75 1436.57

310.35 1439.3 130.9505 129.8471 1.1034

0.0071 309.08 1433.45

136.4952 135.3805 1.1147

0.0071 312.24 1448.13



101



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.04

953

5%

128.3682 128.0075 0.3607

0.3635

0.0071 101.04 468.59

101.60 471.19 136.7703 136.4048 0.3655

0.0071 102.38 474.83

133.5667 133.2048 0.3619

0.0071 101.37 470.15

10%

132.7746 132.0341 0.7405

0.7511

0.0071 207.42 962.00

212.30 977.07 134.3137 133.5572 0.7565

0.0071 211.90 982.79

135.246 134.4867 0.7593

0.0071 212.69 986.43

15%

132.4982 131.4327 1.0655

1.0485

0.0071 298.46 1384.22

293.69 1362.09 133.2323 132.1671 1.0652

0.0071 298.38 1383.83

134.4952 133.4805 1.0147

0.0071 284.23 1318.22



102



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.05

1028

5%

134.5226 134.3256 0.197

0.196

0.0071 55.18 255.93

55.02 255.19 138.7703 138.5728 0.197

0.0071 55.32 256.58

134.5637 134.3689 0.195

0.0071 54.57 253.07

10%

134.9283 134.3878 0.541

0.541

0.0071 151.40 702.18

151.67 703.00 136.8038 136.2612 0.543

0.0071 151.99 704.91

138.7960 138.2557 0.540

0.0071 151.34 701.92

15%

135.2486 134.4752 0.773

0.775

0.0071 216.64 1004.74

217.10 1006.87 130.3538 129.5758 0.778

0.0071 217.93 1010.72

137.4952 136.7215 0.774

0.0071 216.72 1005.87



103



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.06

1110

5%

134.3998 134.2406 0.159

0.157

0.0071 44.59 206.82

43.96 203.88 138.7903 138.6356 0.155

0.0071 43.33 200.97

134.5867 134.4298 0.157

0.0071 43.95 203.83

10%

135.0694 134.6306 0.439

0.439

0.0071 122.91 570.06

122.97 570.23 129.1779 128.7421 0.436

0.0071 122.07 566.16

138.246 137.8038 0.442

0.0071 123.87 574.47

15%

134.4063 133.6796 0.727

0.728

0.0071 203.56 944.07

204.00 946.11 129.3938 128.6658 0.728

0.0071 203.92 945.76

136.5926 135.8625 0.730

0.0071 204.51 948.49



104



Densidad de

corriente

mA/cm2

Potencial

(mV)

% de

Hipoclorito

de sodio

Peso Promedio de

pérdida de

peso

Área

(m2)



Promedio

mdd (μm/

año)

0.07

1190

5%

134.3473 134.1884 0.159

0.160

0.0071 44.51 206.43

44.85 207.99 138.7703 138.6098 0.160

0.0071 44.96 208.51

134.5867 134.4258 0.161

0.0071 45.07 209.03

10%

134.0594 133.6091 0.450

0.450

0.0071 126.13 585.00

125.92 584.35 129.0589 128.6099 0.449

0.0071 125.77 582.31

133.9943 133.5442 0.450

0.0071 126.08 584.74

15%

134.171 133.4329 0.738

0.736

0.0071 206.75 958.88

206.26 956.59 135.9894 135.2559 0.733

0.0071 205.46 952.91

136.1926 135.4552 0.737

0.0071 206.55 957.97



105

Anexo 6: fotografías

Fig. N°28. Rectificador de corriente de 5 A y 15 V.

Fig. N°29. Probetas de acero API 5L x42 PSL2.



106

Fig. N°30.Hipoclorito de sodio al 7.5%.

Fig. N°31. Recolección de agua de mar de playa Huanchaco.



107

Fig. N°32. Bidones conteniendo agua de mar natural.

Fig. N°33. Filtrado del agua de mar natural.



108

Fig. N°34. Eliminación de restos de arena y otros.

Fig. N°35. Multitéster PRASEK PR-301.



109

Fig. N°36. Soldimix para los ensambles.

Fig. N°37. Cubas de vidrio usadas en el proceso de protección catódica.

Fig. N°38. Listones de madera para sujetas las probetas de acero.



110

Fig. N°39. Ensamble de los listones y cubas de vidrio.

Fig. N°40. Cables con cocodrilos para conexiones.

Fig. N°41. Preparación de la solución para los ensayos.



111

Fig. N°42. Lijado de las probetas antes de los ensayos.

Fig. N°43. Lavado de las probetas de acero API 5L x42 PSL2 luego del lijado.

Fig. N°44. Enjuague de las probetas de acero API 5L x42 PSL2.



112

Fig. N°45. Pesaje de las probetas antes de realizar el ensayo.

Fig. N°46. Probetas de acero sumergidas en agua de mar natural más 5% de hipoclorito de

sodio.



113


sodio.


sodio.



114

Fig. N°49. Probetas de acero con protección catódica por corriente impresa.

Fig. N°50. Probetas de acero sin ningún tipo de protección.

Fig. N°51. Medida del potencial electroquímico sin protección.



115

Fig. N°52. Medida del potencial electroquímico de protección.

Fig. N°53. Ácido clorhídrico para la preparación de la solución de limpieza de productos de

corrosión.



116

Fig. N°54. Urotropina.

Fig. N°55. Pesamos 3.6g de urotropina x cada litro de solución a preparar.



117

Fig. N°56. Limpieza de los productos de corrosión luego de estar expuestos en solución.

Fig. N°57. Secado superficial luego del enjuague.

Fig. N°58. Secado para eliminar todo rastro de humedad.



118

Fig. N°59. Media del pH del agua de mar con pHmetro.

Fig. N°60. Medida del pH del hipoclorito de sodio con pHmetro.

Fig. N°61. Media del pH del hipoclorito de sodio con papel pH.



119

Fig. N°62. Media del pH de la solución al 5% de hipoclorito de sodio con pHmetro.





120

Fig. N°65. Media del pH de la solución al 5% de hipoclorito de sodio con papel pH.





universidad nacional de trujllo

Documents