Análisis Crítico

Realizado por:

Reinaldo BermúdezCi: 20.140.631

Prof: Julián Carneiro

Porlamar, Septiembre 2015

Análisis Crítico

Durante muchos años nuestra sociedad de consumo ha exigido mejores condiciones de vida paralelas a sus necesidades crecientes y esto ha generado un formidable desarrollo industrial al cual se le ha invertido mucho tiempo de estudio en el diseño y construcción de plantas, equipos e instalaciones industriales de procesos para la síntesis y manufactura de productos que satisfagan dichas necesidades. Hoy día con día se desarrollan nuevos procesos, nuevos productos, nuevas necesidades las cuales ponen a prueba la creatividad e inventiva del hombre.

Para estos procesos se requiere de instalaciones eficientes con éxitos productivos y económicos que por tal motivo se requieren fuertes inversiones de capital. Esto justifica establecer programas de prevención contra incendios, terremotos, explosiones y de mantenimiento y control de corrosión.

Es un hecho común el observar la gradual destrucción de los materiales de construcción utilizadas en la fabricación de maquinaria, equipos, tanques y tuberías.

El que si el producto presenta un aspecto diferente al original lo asociamos con oxidación o corrosión considerada como una situación o enfermedad que en mayor o menor grado los equipos llegan a padecer y desgraciadamente hasta entonces se aplican soluciones correctivas caras y muchas veces no las adecuadas. La protección anticorrosiva a base de pinturas y recubrimientos anticorrosivos viene a ser un seguro de vida para sus instalaciones

Corrosión. Definición

La corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación

es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados

dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

En el caso de los aceros que en su estado natural es óxido de hierro, evidentemente trata de volver a su “estado natural” combinándose con el oxígeno del ambiente y comenzando el proceso de oxidación natural si este no se protege convenientemente. Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el metal puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.

Este mecanismo indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima carga, siendo la corrosión por tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones enterradas o en superficie. Por esta razón es necesario la utilización de la técnica de protección catódica.

La protección catódica es un método electroquímico cada vez más utilizado hoy en día, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión, transportando un gran cátodo a una estructura metálica. Para este fin será necesario la utilización de fuentes de energía externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente.

El mecanismo implicara una migración de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajaran desde ánodos externos que estarán ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función.

A esta protección se debe añadir la ofrecida por los revestimientos, por ejemplo las pinturas, casi la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones sometidas a una posible corrosión, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere el cálculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad eléctrica del medio electrolítico, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados.

Como ocurre la corrosión

Para el caso del fierro y del Acero, que son los materiales de construcción más comunes, el proceso de corrosión considera la formación de pequeñas pilas galvánicas en toda la superficie expuesta, presentándose un flujo de electrones de las zonas anódicas donde se disuelve el fierro hacia las zonas catódicas donde se desprende hidrogeno o se forman iones hidroxilo (álcali); para cerrar el circuito eléctrico se requiere la presencia de un electrolito proporcionado por el medio. El siguiente diagrama muestra esta situación.

Las zonas anódicas y catódicas son ocasionadas por diferencias en la estructura cristalina, restos de escoria y oxido en general, así como a diferencias de composición en la superficie de los Aceros comerciales. De acuerdo con la figura anterior, además de los procesos en el metal tienen un papel preponderante la cantidad de oxigeno presente y la conductividad eléctrica del medio.

¿Cómo controlar la corrosión?

A la fecha se cuenta con varios métodos que han resultado ser los más prácticos para controlar la corrosión del Acero, cuya selección para cada caso depender de las condiciones del medio y de factores técnico - económicos. Estos métodos pueden justificarse a través de un análisis del mecanismo de corrosión mostrado en la figura, en la siguiente forma:

Protección catódica : El proceso de corrosión del Acero considera un flujo de electrones que abandonan la superficie metálica con la consecuente disolución del Acero en forma de iones Fe++. Durante la protección catódica a través de un circuito eléctrico externo o sistema de nodos de

sacrificio, se imprime corriente a la superficie metálica invirtiendo el sentido del flujo de electrones y evitando así la disolución del fierro. Este método se utiliza preferentemente en tuberías y estructuras enterradas o sumergidas.

inhibidores de la corrosión: Este método considera el uso de pequeñas cantidades de compuestos orgánicos o inorgánicos capaces de formar una película o barrera adherente en la superficie del Acero por atracción eléctrica o por una reacción, evitando el acceso de los agentes corrosivos.

Estos compuestos se caracterizan por las altas cargas eléctricas en los extremos de sus moléculas capaces de ser atraídas por la superficie a proteger; desafortunadamente esta atracción no es permanente siendo necesarios una dosificación constante en el medio. Este método se utiliza preferentemente en donde existen medios fluidos de recirculación

Uso de recubrimientos anticorrosivos.: Este método al igual que el anterior considera la formación de una barrera que impida en lo posible el acceso de los agentes corrosivos a la superficie metálica; no obstante, la barrera es formada a partir de la aplicación de una dispersión liquida de una resina y un pigmento, con eliminación posterior del solvente, obteniéndose una película sólida adherida a la superficie metálica. Su durabilidad está condicionada a la resistencia que presente esta película al medio agresivo. Su uso está muy generalizado en la protección de estructuras e instalaciones aéreas o sumergidas.

Selección de materiales de construcción : Cuando las condiciones de presión y temperatura sean muy extremas o bien el medio sea excesivamente agresivo en tal forma que

los métodos anteriores no sean utilizables se puede recurrir a una selección adecuada de materiales (generalmente caros). La alta resistencia a la corrosión de estos materiales se basa en la formación inicial de una capa delgada de óxido del metal y muy adherente e impermeable. A este fenómeno se le conoce como Pasivación. Afortunadamente la frecuencia en el uso de este método es menor en las instalaciones de la industria. Considerando el aspecto económico de cada uno de estos métodos así como sus limitaciones, las cuales necesariamente repercuten en su eficiencia de protección se concluye que la solución a los problemas de corrosión está enfocada a su control más que a su eliminación. Cada uno de los métodos mencionados constituye una extensa área de estudio dentro de la ingeniería de corrosión, existiendo gran cantidad de publicaciones y bibliografía en cada caso. En el presente seminario se considera únicamente lo concerniente a Recubrimientos Anticorrosivos.

Ejercicios prácticos

1.- Un tanque cilíndrico de acero suave (bajo en carbono) de 1 m de altura y 50 cm de diámetro, contiene agua aireada hasta un nivel de 60 cm y muestra una pérdida de peso debido a la corrosión de 304 g al cabo de 6 semanas. Calcular:a) la corriente de corrosión. b) la densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque. Supóngase que la corrosión es

uniforme sobre la superficie interior del tanque y que el acero se corroe en la misma forma queel hierro puro.

a) Usaremos la ecuación siguiente para conocer la corriente de corrosión:

Debemos convertir el tiempo, 6 semanas, en segundos y luego podremos sustituir todoslos valores en la ecuación anterior:

b) La densidad de corriente es:

Área de la superficie corroída del tanque

2.- Una muestra de cinc se corroe uniformemente con una densidad de corriente de

4,27×10-7 A/cm2 en una solución acuosa. ¿Cuál es la velocidad de corrosión del cinc en mg pordm por día (mdd)? La reacción para la oxidación del cinc es:

Zn ® Zn2+ + 2e

La velocidad de corrosión es 54,7 mdd, o 54,7 mg de metal se corroe en cada dm² de superficie por día.

Velocidad de corrosión en g/ (cm² * día)

La densidad del hierro es 7,87 g/cm³. Dividiendo la velocidad de corrosión en g/(cm² *día) por la densidad de la profundidad de corrosión por día como

El número de días necesitados para una disminución de 0,50 mm se puede obtener por la relación