r TRIBUNAL

INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA VICERRECTORIA DE DOCENCIA

Ing. Galina Pridybailo Chekn

ESCUELA DE CIENCIA E ING. DE LOSProfesora Gua

MATERIALES

Dr. Juan F

do

PRACTICA DE ESPECIALIDADlvarez Castro

DESARROLLO DE LA METODOLOGA PARA EVALUAR LA CORROSION ATMOSFERICA ENIng. Ronald Jimnez Salas

ESTACIONES DEL PGM

GABRIELA DUARTE DIAZ

CARTAGO 2002

TRIBUNAL

Ing. Galia Pridybailo Chekn

Profesor Gua

Dr. Juan Fdo lvarez Castro

Ing. Ronald Jimnez Salas

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Dedicatoria

Mi trabajo, as como todos mis logros los dedico a mi familia, quienes me han dado la oportunidad de llegar hasta donde estoy y me han enseado a ser una persona de bien, aprovechar mis talentos para lograr lo que quiero y sobre todo a no bajar la cabeza ante los tropiezos del camino. Especialmente a mi madre Irene Duarte Daz, quien es mi motivo para seguir adelante y a Lorena Chan Daz y Carlos Caravaca Vargas, quienes siempre me han dado toda su confianza y cario de padres.

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Agradecimiento

Antes que a cualquiera de las personas que colaboraron conmigo le estoy agradecida a Dios por todas las bendiciones que he tenido y por darme la fe y animo para realizar un buen trabajo. Y muy sinceramente le agradezco a las personas que directa o indirectamente han estado a mi lado ayudndome a concluir mi trabajo.

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INTRODUCCIN

El presente trabajo se realiz en el Proyecto Geotrmico Miravalles, entidad perteneciente al Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), que fue creado con la intencin de dar solucin pronta y eficaz a la escasez de fuerza elctrica en la Nacin, entre otros objetivos. Por su parte, las plantas geotrmicas son las que utilizan la energa almacenada bajo la superficie de la tierra para generar electricidad. En 1974 el ICE inicia los estudios para un posible proyecto geotrmico, los cuales determinan que la mejor zona est constituida por las faldas del volcn Miravalles en Guanacaste. Es as como la planta se inaugura en 1994, con una potencia para generar 55 000 kW. Puesto que el Proyecto Geotrmico as como las fumarolas u hornillas que se encuentran a los alrededores del volcn constituyen una fuente de emanacin de gases es siempre importante un control ambiental paralelo a la vida de la planta. Un control ambiental implica conocer y adecuar el impacto sobre el ecosistema, adems del deterioro de los materiales expuestos en esa zona. Es as como un estudio para conocer la corrosividad de las regiones aledaa a la planta se vuelve un elemento importante para respaldar de forma concreta la influencia del PGM en uno de los aceros de mayor utilizacin como lo es el acero de bajo carbono estructural . Tal estudio se dise para un plazo de diez aos, en los cuales se ver el impacto temprano y a largo plazo de la corrosividad en diferentes puntos localizados en pozos y en lugares ajenos a estos pero cercanos, adems de estaciones techadas y a la intemperie, el monitoreo de agentes atmosfricos y contaminantes, as se contara con variables para poder comparar para determinar el efecto del PGM.

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INDICE DE TEMASIntroduccin ................................................................................................................................ 1 PRESENTACIN DEL TEMA ................................................................................................. 5 IMPLEMENTACION DE UNA METODOLOGA PARA EVALUAR LA CORROSION ATMOSFERICA EN ESTACIONES DEL PGM ..................................................................... 5 RESUMEN DEL TEMA ............................................................................................................ 7 SUMMARY OF THE TOPIC .................................................................................................... 8 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 9 General.................................................................................................................................... 9 Especficos .............................................................................................................................. 9 MARCO DE REFERENCIA.................................................................................................... 10 Antecedentes y causas .......................................................................................................... 10 IMPORTANCIA Y APLICABILIDAD DEL PROYECTO .................................................. 11 CAPITULO I ............................................................................................................................ 12 MARCO TERICO ................................................................................................................. 12 Proceso de corrosin atmosfrica ............................................................................................. 12 Influencia de las condiciones meteorolgicas en los procesos de corrosin ........................ 12 Mecanismo de corrosin atmosfrica ................................................................................... 14 Corrosin atmosfrica de acero al carbono........................................................................... 16 Contaminacin atmosfrica .................................................................................................. 18 Ciclo atmosfrico del azufre ................................................................................................. 19 Influencia del SO2 sobre el metal ......................................................................................... 19 Efecto de la lluvia cida........................................................................................................ 21 Cloruros (Cl-) ........................................................................................................................ 21 Accin de los principales factores atmosfricos................................................................... 23 Confeccin de mapas de corrosin atmosfrica ...................................................................... 24 CAPITULO II ........................................................................................................................... 28 PROGRAMACIN DEL ENSAYO DE CORROSIN.......................................................... 28 Alcance ................................................................................................................................. 28

Resumen de los mtodos....................................................................................................... 28 Mtodo A .............................................................................................................................. 29 Mtodo B .............................................................................................................................. 36 Captulo III................................................................................................................................ 37 RESULTADOS ........................................................................................................................ 37 Procedimiento Mtodo A...................................................................................................... 37 Captulo III................................................................................................................................ 49 MEDICIN DE LOS FACTORES CLIMTICOS Y CONTAMINANTES ......................... 49 Parmetros ambientales que afectan la corrosividad ............................................................ 49 RESULTADOS DE LOS PARMETROS AMBIENTALES Y CONTAMINANTES ......... 53 Precipitacin ......................................................................................................................... 53 Temperatura .......................................................................................................................... 54 Humedad relativa.................................................................................................................. 54 Humectacin ......................................................................................................................... 55 Velocidad y direccin del viento .......................................................................................... 55 Dixido de azufre, sulfuro de hidrxido y Cloruros........................................................... 56 Caracterizacin climatolgica de la regin aledaa al PMG................................................ 57 Determinacin del contenido de oxido de azufre en la atmsfera ............................................ 59 Mtodo de anlisis qumico .................................................................................................. 59 Generalidades........................................................................................................................ 59 Fundamentos del mtodo ...................................................................................................... 60 Reacciones ............................................................................................................................ 60 Reactivos qumicos ............................................................................................................... 60 Aparatos, utensilios y medio de medicin ............................................................................ 60 Procedimiento ....................................................................................................................... 61 Determinacin....................................................................................................................... 62 Exposicin de resultados .................................................................................................... 62 Captacin de cloruros ............................................................................................................... 65 Principio................................................................................................................................ 65 Aparato de muestreo ............................................................................................................. 65

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Exposicin ............................................................................................................................ 66 Procedimiento de muestreo................................................................................................... 67 Anlisis de cloruros .............................................................................................................. 68 Discusin general.................................................................................................................. 68 Reactivos especiales para la determinacin de interferencias .............................................. 69 CAPITULO V........................................................................................................................... 72 ANALISIS DE LOS DATOS A OBTENER............................................................................ 72 Determinacin de las categoras de corrosividad ................................................................ 73 Clasificacin de las categoras de contaminacin................................................................. 77 Estimacin de las categoras de ambientes ........................................................................... 79 Anlisis estadstico de los datos obtenidos ........................................................................... 81 Estimaciones de la corrosin atmosfrica a largo plazo ....................................................... 81 Diseo del Mapa de corrosividad ......................................................................................... 82 Comparacin de Datos.......................................................................................................... 83 Prdida de peso ..................................................................................................................... 85 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 86 RECOMENDACIONES........................................................................................................... 88 Bibliografa ............................................................................................................................... 90 APENDICE A........................................................................................................................... 91 FORMATOS PARA LA RECOLECCION DE DATOS ......................................................... 91 APENDICE B ......................................................................................................................... 137 DATOS METEOROLGICOS Y DE CONTAMINANTES................................................ 137 APENDICE C ......................................................................................................................... 148 DISEO DE LAS ESTRUCTURAS UTILIZADAS............................................................. 148 APENDICE d.......................................................................................................................... 152 UBICACIN DE LAS ESTACIONES DE ENSAYO EN EL PGM ................................... 152

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Influencia del espesor de la pelcula de humedad................................. 13 Figura 1.2. Factores atmosfricos con influencia en la durabilidad de los materiales.................................................................................. 14 Figura 1.3. Diagrama de potencialpH del sistema Fe-H2O; 25C, 10-1 M Fe............................................................................ 17 Figura 1.4. Representacin esquemtica de un nido de sulfato............................. 21 Figura 1.5. Representacin esquemtica de un aglomerado de cloruro................ Figura 2.1. Grafica de peso perdido al lavar las probetas..................................... 23 33

Figura 3.1. Metalografa lmina 1........................................................................... 40 Figura 3.2. Metalografa lmina 2. ......................................................................... 40 Figura 3.3. Metalografa lmina 3. ......................................................................... 41 Figura 3.4. Metalografa lmina 4. ......................................................................... 41 Figura 3.5. Metalografa lmina 5. ......................................................................... 41 Figura 3.6. Metalografa lmina 6. ......................................................................... 41 Figura 3.7. Metalografa lmina 7. ......................................................................... 42 Figura 3.8. Metalografa lmina 8. ......................................................................... 42 Figura 3.9. Dimensiones de la probeta de ensayo en mm..................................... Figura 3.10. Fotografa para mostrar la ubicacin del cdigo ............................... Figura 3.11. Ubicacin de las probetas en el panel de acuerdo al cdigo ............................................................................................. Figura 3.12. Estructuras para montar los paneles de probetas bajo techo y a la intemperie................................................................. Figura 3.12. Estructuras para montar los paneles de probetas bajo techo y a la intemperie..................................................................................... Figura 4.1. Cantidad promedia de lluvia acumulada anual para el ao 2001........ 44 45 46 47 47 55

Figura 4.2. Porta Probetas...................................................................................... 65 Figura 4.3. Percha para colgar los porta probetas para captar SO2....................... 65 Figura 4.4. Forma de exposicin de la candela para captar cloruros..................... 67 Figura 4.5. Soporte para las captadores de Cl-...................................................... 67 Figura 4.6. Se utilizarn tres repeticiones dispuestas como se muestra para captar cloruros.............................................................................. 68

Figura 5.1. Clasificacin de la corrosividad atmosfrica........................................

73

Figura B.1. Lluvia promedio mensual, CM.............................................................. 138 Figura B.2. pH promedio mensual CM.................................................................... 138 Figura B. 3. Lluvia promedio mensual PN............................................................... 138 Figura B.4. pH promedio mensual PN................................................................... 138 Figura B.5. Lluvia promedio mensual CP................................................................ 139 Figura B.6. pH promedio mensual CP............ ....................................................... 139 Figura B.7. Lluvia promedio mensual SB............................................................... 139 Figura B.8. pH promedio mensual SB.................................................................... 139 Figura B.13. Lluvia promedio mensual GU............................................................. 140 Figura B.14. pH promedio mensual GU.................................................................. 140 Figura B. 15. Lluvia promedio mensual SP.............................................................. 140 Figura B. 16. pH promedio mensual SP.................................................................. 140 Figura B.17. Lluvia promedio mensual GO............................................................. 142 Figura B.18. pH promedio mensual GO................................................................. 142 Figura B. 19. Lluvia promedio mensual SL............................................................. 142 Figura B. 20. pH promedio mensual SL................................................................... 142 Figura B.21. Comparacin de temperatura de las estaciones en 1999.................. 144 Figura B.22. Comparacin de temperatura de las estaciones en 1998.................. 144 Figura B.23. Comparacin de Humedad relativa de las estaciones en 1999......... 144 Figura B.24. Comparacin de Humedad relativa de las estaciones en 1998......... 144 Figura B.25. Comparacin del vector velocidad de las estaciones en 1999.......... 144 Figura B.26. Comparacin del vector velocidad de las estaciones en 1998.......... Figura B.26. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en P-05............................... .......................................................... Figura B.27. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en GO............................... ........................................................... Figura B.28. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en FO............................... ........................................................... Figura B.29. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en CP............................... ............................................................ Figura B.30. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en P-14............................... ........................................................ 144 145 145 146 146 147

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Figura B.31. Comportamiento del H2S para 2000,2001 y parte del 2002 en P-07............................... ......................................................... 147 Figura C.1. Percha para exponer las probetas ............. ............................... ....... 149 Figura C.2. Perchas para montar los paneles con las probetas de exposicin...... 149 Figura B.3. Percha techa da para evitas el lavado por lluvia. Dimensiones en mm............................... ............................................................. 150 Figura. B.4. Dimensiones de los aislantes.............................................................. 151 Figura B.5. Acabado final de los aislantes............................................................ 151 Figura B.6 Dimensiones de los porta probetas para la captacin de SO2............. 151

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INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Datos de las probetas de ensayo de corrosin atmosfrica................ Tabla 2.2. Caractersticas del material para el ensayo de corrosin ..................... Tabla 2.4. Recoleccin de datos climatolgicos.................................................... Tabla 3.1. Caractersticas del material para el ensayo de corrosin .................... Tabla 3.2. Composicin qumica de las lminas de acero..................................... Tabla 3.3. Probetas pertenecientes a cada lmina................................................ Tabla 3.4. Fechas de instalacin de las estaciones de monitoreo..........................

31 31 37 38 39 40 43

Tabla 2.3. Mtodo de limpieza de la corrosin para el acero................................. 35

Tabla 3.5. Caracterizacin de las estaciones de monitoreo................................... 48 Tabla 3.6. Estaciones de monitoreo....................................................................... 49 Tabla 5.1. Clasificacin de las atmsferas ............................................................ 74 Tabla 5.2. Clasificacin de la atmsfera basado en el incremento de masa.. ...... Tabla 5.3. Categoras de corrosividad, un ao de exposicin.............................. Tabla 5.4. Categoras de corrosividad, diez aos de exposicin.......................... Tabla 5.5. Clasificacin del tiempo de humectacin ............................................ Tabla 5.6. Niveles para el promedio de humedad relativa .................................... Tabla 5.7. Niveles de gases contaminantes.......................................................... Tabla 5.8. Velocidad de deposito de SO2 en mg m 2 d-1...................................... Tabla 5.10. Descripcin de los ambientes relacionados a la corrosividad.... ..... Tabla 5.11. Factores ambientales y contaminantes que coinciden con de ensayo................................................................................................................ Tabla A.1. Taza de corrosin del acero al carbono para las estaciones a la Intemperie.............................................................................................................. Tabla A.2. Taza de corrosin del acero al carbono para las estaciones bajo techo............................................................................................................... 91 90 84 75 75 76 76 77 78 78

Tabla 5.9. Velocidad de deposito de Cloruros en mg m 2 d-1............................... 78 80

Tabla A.3.

Reporte de captacin de Dixido de azufre....................................... 92

Tabla A.4. Concentracin mensual de Cl-............................................................. 92 Tabla A.5. Datos atmosfricos de las diferentes estaciones de monitoreo............ 92 Tabla A.6. Categoras ISO para los diferentes datos ............................................ 93 Tabla A.7. Contenido y categora para el dixido de azufre.................................. Tabla A.8. Contenido y categora para el in cloruro............................................. Tabla A.9. Contenido y categora para la Humedad Relativa................................ Tabla A.10. Taza de corrosin de acero al carbono para un ao.......................... Tabla A.11. Taza de corrosin del acero al carbono para diez aos..................... Tabla A.13.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie .................................................................................... Tabla A.14.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 100 Tabla A.15.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie...................................................................................... 102 Tabla A.16.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 103 Tabla A.17.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie...................................................................................... 105 Tabla A.18.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 106 Tabla A.19.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie...................................................................................... 108 Tabla A.20.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 109 Tabla A.21.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 111 Tabla A.22.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 112 94 94 95 96 97 99

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Tabla A.23.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 114 Tabla A.24.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 115 Tabla A.25.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 117 Tabla A.26.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 119 Tabla A.27.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 121 Tabla A.28.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 123 Tabla A.29.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 125 Tabla A.29.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 126 Tabla A.30.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 128 Tabla A.31.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 129 Tabla A.32.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 131 Tabla A.33.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................. 132 Tabla A.34.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie...................................................................................... 133 Tabla A.35.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 134

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Tabla A.36.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones a la intemperie..................................................................................... 135 Tabla A.37.Datos de las probetas de corrosin atmosfrica. Estaciones bajo techo............................................................................................ 137 Tabla B.1. Cantidad y pH de lluvia, CM................................................................. 138 Tabla B.2. Cantidad y pH de lluvia PN................................................................... 138 Tabla B.3. Cantidad y pH de lluvia CP................................................................... 139 Tabla B.4. Cantidad y pH de lluvia SB................................................................... 139 Tabla B.5. Cantidad y pH de lluvia FO................................................................... 140 Tabla B.6. Cantidad y pH de lluvia LU................................................................... 140 Tabla B.7. Cantidad y pH de lluvia GU.................................................................. 141 Tabla B.8. Cantidad y pH de lluvia SP................................................................... 141 Tabla B.9. Cantidad y pH de lluvia GO.................................................................. 142 Tabla B.10. Cantidad y pH de lluvia SL................................................................. 142 Tabla B.11. Datos meteorolgico 1999 CM........................................................... 143 Tabla B.12. Datos meteorolgico 1998 CM........................................................... 143 Tabla B.13. Datos meteorolgico 1999 GO........................................................... 143 Tabla B.14. Datos meteorolgico 1998 GO........................................................... 143 Tabla B.15. Datos meteorolgico 1999 FO............................................................ 143 Tabla B.16. Datos meteorolgico 1998 FO............................................................ 143 Tabla B.17. Concentracin de H2S por mes en P-05.............................................. 145 Tabla B.18. Concentracin de H2S por mes en GO................................................ 145 Tabla B.19. Concentracin de H2S por mes en FO................................................. 146 Tabla B.20. Concentracin de H2S por mes en CP................................................ 146 Tabla B.21. Concentracin de H2S por mes en P-14.............................................. 147 Tabla B.22. Concentracin de H2S por mes en P-07.............................................. 147

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PRESENTACIN DEL TEMA IMPLEMENTACION DE UNA METODOLOGA PARA EVALUAR LA CORROSION ATMOSFERICA EN ESTACIONES DEL PGM

El efecto de la corrosin sobre los materiales metlicos es un tema de inters especialmente desde el punto de vista econmico debido a que afecta edificaciones, puentes, lneas de transmisin elctrica, equipos e instrumentos mecnicos elctricos o electrnicos que son expuestos a la atmsfera deteriorndolos. La caracterizacin de los sitios donde se instalaron las estaciones de monitoreo es un factor importante dentro de la determinacin de la corrosividad debido a que cambia de una regin a otro al variar los factores climticos, puesto que cada lugar posee un microclima, por lo tanto se cuenta con varias estaciones de ensayos para conocer el comportamiento en diferentes lugares. La metodologa utilizada para el planeamiento del proyecto fue la consulta de diferentes norma, bibliografa y recopilacin de datos atmosfricos proporcionados por estaciones meteorolgicas ya instaladas en la zona. La determinacin de la corrosividad se har por el mtodo de peso perdido establecido por la Norma ASTM G 92 - Characterization of Atmospheric Test Sites-. El resultado de este trabajo ser un mapa de corrosividad en la zona influyente por el Proyecto Geotrmico Miravalles, con el fin de obtener informacin valiosa acerca del grado de deterioro que sufren las estructuras a corto y largo plazo, adems de los principales factores ambientales y contaminantes atmosfricos que la afectan en cada uno de los lugares de ensayo. El xito de tal proyecto depende del seguimiento y monitoreo de cada una de las estaciones de ensayo, adems del trabajo conjunto de los diferentes Departamentos los cuales irn generando y analizando la informacin requerida para la determinacin de la corrosividad.

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El planteamiento de tal proyecto sigue el mismo procedimiento de cualquiera de los proyectos internacionales que se realizan siguiendo procedimientos normalizados con el fin de obtener una informacin estandarizada y comparable con los patrones de las normas utilizadas.

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RESUMEN DEL TEMA

El estudio de corrosin atmosfrica en la zona de influencia del PGM se basa en la recopilacin e interpretacin de las normas acerca de corrosividad, por lo tanto lo que se hizo fue establecer una serie de procedimiento para cada uno de los siguientes puntos: La definicin de las variables meteorolgicas de estudio que podran influir en la corrosividad las cuales son: precipitacin, pH, humedad relativa, temperatura, direccin y velocidad del viento, las cuales son suministradas por el Centro de Servicios Bsicos de Ingeniera de forma anual. En cuanto a contaminantes la concentracin de: H2S: monitoreada por una estacin automtica ya instalada. SO2 : establecida por la Norma Cubana 12-01-08 Cl-: establecida por la Norma ISO 9225 y el procedimiento de la candela hmeda. Los sitios donde se colocaron las estaciones corresponden algunas a

propiedades del ICE, propiamente en pozos, y otros en fincas en pueblos cercanos al PGM, con el fin establecer un procedimiento de comparacin entre las zonas. De acuerdo al los datos meteorolgicos recopilados y comparados con las estaciones de monitoreo se lleg a que la zona del PGM posee una temperatura promedio anual relativamente estable, adems que la humedad relativa promedio anual es mayor a 75% lo que favorece las condiciones para iniciar el proceso de corrosin, tambin que la precipitacin promedio anual es similar en las estaciones cercanas al volcn. Por ltimo se dejaron todos los procedimientos y formatos de recopilacin de datos en hojas de clculo de EXEL tanto como para cada reporte de del laboratorio, as como para la categorizacin de los diferentes valores obtenidos.

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SUMMARY OF THE TOPIC

The study of atmospheric corrosion in the area of influence of the PGM is based on the summary and interpretation of the norms about corrosivity, therefore what was made was to establish a procedure series for each one of the following points: The definition of the meteorological variables of study that you/they could influence in the corrosivity which are: precipitation, pH, relative humidity, temperature, address and speed of the wind, which are given by the Center of Basic Services of Engineering in an annual way. As for pollutants the concentration of: H2S: settled for an automatic station. SO2: settled down by the Norma Cuban 12-01-08 Cl -: settled down by the Norma ISO 9225 and the procedure of the humid candle. The places where the stations were placed they correspond some to properties of the one it HOISTS, properly in wells, and others in properties in near towns to the PGM, with the end to establish a comparison procedure among the areas. According to the gathered meteorological data and compared with the monitored stations you arrived to that the area of the PGM possesses a temperature I average yearly relatively stable, also that the relative humidity averages yearly it is bigger to 75% what favors the conditions to begin the process of corrosion, also that the precipitation averages yearly it is similar in the near stations to the volcano. Lastly all the procedures and formats of summary of data were left in leaves of calculation of EXEL as much as for each report of the laboratory, as well as for the categorization of the different obtained values.

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OBJETIVOS

General ! Desarrollo del procedimiento para determinar la velocidad

de corrosin en diversas estaciones de ensayo dentro de la zona influyente del Proyecto Geotrmico Miravalles.

Especficos ! Recolectar los datos atmosfricos y de concentracin de y estudiar

H2S ya existentes para caracterizar las zonas donde se ubican las estaciones de monitoreo de acuerdo a la Norma ISO 9223 la influencia de los parmetros ambientales sobre la corrosin. ! Disear las estaciones de monitoreo a la intemperie y bajo

techo para estudiar el comportamiento de la velocidad corrosin en las probetas tomando en cuenta estas dos variable. ! Desarrollar los procedimientos para determinar la

concentracin de dixido de azufre y cloruro en el ambiente. ! A partir de los datos obtenidos preparar un procedimiento

para crear un mapa de corrosividad de la zona de influencia del PGM.

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MARCO DE REFERENCIA

Antecedentes y causas

Anteriormente se realiz un proyecto similar, sin embargo la calidad de los datos obtenidos no eran confiables debido al planteamiento y ejecucin del proyecto, es decir, no segua de forma estricta un estndar o normas, adems de los problemas que se presentaron a lo largo del estudio. A raz de los anterior surge la necesidad de darle continuidad al estudio de la corrosividad y ampliar las variables de monitoreo con el fin de contar con informacin completa acerca de las causas tanto meteorolgicas como contaminantes del ambiente.

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IMPORTANCIA Y APLICABILIDAD DEL PROYECTO

La informacin acumulada por investigacin de corrosin atmosfrica en distintas pocas y diversos lugares constituye una base de datos de mucha utilidad. El anlisis de estos resultados permite estimar la ventaja y limitaciones del material ensayado y prever posibles fallos y establecer medidas a tomar para evitarlos. La clasificacin de las atmsferas segn su agresividad es til para pronosticar las prestaciones de los materiales y as optimizar su rendimiento. Adems la investigacin del efecto de los factores meteorolgicos y de contaminacin sobre el proceso de corrosin facilita la dilucidacin de los procedimientos de proteccin ms convenientes teniendo en cuenta el lugar donde deben prestar servicios. Este estudio conduce a un uso ms racional de los materiales y su anlisis econmico permite minimizar el costo de la corrosin.

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CAPITULO I MARCO TERICO

PROCESO DE CORROSIN ATMOSFRICA La corrosin atmosfrica es la causa ms frecuente del deterioro de los metales y aleaciones. La accin conjunta de los factores de contaminacin y los meteorolgicos determinan la intensidad y naturaleza de los procesos corrosivos, y cuando actan simultneamente, aumentan sus efectos. Tambin es importante mencionar otros factores como las condiciones de exposicin, la composicin del metal y las propiedades del xido formado, que combinados entre s, influyen en los procesos de corrosin.

Influencia de las condiciones meteorolgicas en los procesos de corrosin La caracterstica atmosfrica ms importante que se relaciona directamente con el proceso de corrosin es la humedad, que es el origen del electrolito necesario en el proceso electroqumico. La figura 1.1 muestra la relacin que existe entre la corrosin atmosfrica y el espesor de la capa del electrolito sobre la superficie metlica. Se observa que en espesores pequeos la corrosin no existe, pues la resistencia hmica de la capa del electrolito sobre la superficie metlica es muy grande y la disolucin del metal es difcil. Al aumentar el espesor disminuyen la resistencia de la capa del electrolito y la polarizacin catdica, lo que origina un aumento en la velocidad de corrosin hasta que alcanza un nivel mximo, que disminuye despus con el aumento del espesor. En esta zona, la reaccin catdica es determinante en el proceso de corrosin, el factor hmico y la polarizacin andica pierden importancia, pues la difusin de oxgeno en la superficie metlica es muy lenta y por tanto determinante del proceso global.

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Figura 1.1 Influencia del espesor de la pelcula de humedad condensada sobre la superficie metlica en la velocidad de corrosin.

Esto nos permite comprobar la importancia del conocimiento de las causas y los factores que influyen en la formacin de pelculas de humedad sobre la superficie metlica. La causa ms importante es la precipitacin atmosfrica (en forma de lluvia o niebla espesa). Existe tambin la condensacin de humedad, que se origina cuando la humedad relativa de la atmsfera sobrepasa el 100%. Es importante mencionar tambin la condensacin por adsorcin, la condensacin capilar y la condensacin qumica. Otras influencias son principalmente el oxigeno, y los contaminantes atmosfricos (SO2, NaCl, NOx, etc), adems de la degradacin por la radiacin global del sol. Todas estos factores constituyen lo que se denomina macroclima de una zona determinada. El microclima en cambio es el clima especifico que se forma alrededor del objeto, de importancia fundamental a la hora de entender los mecanismos de degradacin atmosfrica de los materiales.

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WORD Figura 1.2. Factores atmosfricos con influencia en la durabilidad de los materiales

Mecanismo de corrosin atmosfrica El mecanismo de corrosin es de naturaleza electroqumica. El electrolito es una capa de humedad sobre la superficie del metal cuyo espesor vara desde capas muy delgadas (invisibles) hasta capas que mojan perceptiblemente el metal. La duracin del proceso de corrosin depende sobre todo del tiempo durante el cual la capa de humedad permanece sobre la superficie metlica. Como el mecanismo de corrosin es electroqumico, su caracterstica principal es la presencia de un proceso andico y otro catdico, con un electrolito de resistencia hmica determinada. En el proceso andico el metal se disuelve en la capa del electrolito, en la cual la concentracin se eleva hasta la precipitacin de un compuesto poco soluble. En el proceso catdico, bajo la capa de humedad, la mayora de los metales expuestos a la atmsfera se corroen por el proceso de reduccin de oxgeno.

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La corrosin atmosfrica puede ser clasificada en: a) Corrosin seca. Se produce en los metales que tienen una energa libre de formacin de xidos negativa. b) Corrosin hmeda. Requiere de la humedad atmosfrica, y aumenta cuando la humedad excede de un valor crtico, frecuentemente por encima del 70%. c) Corrosin por mojado. Se origina cuando se expone el metal a la lluvia o a otras fuentes de agua. La velocidad de las reacciones aumenta con la concentracin de sustancias capaces de ionizarse en la pelcula de humedad. Bajo esta pelcula el metal se corroe por medio del proceso catdico de reduccin del oxigeno procedente del aire. El proceso andico de corrosin del metal (Me) y el catdico pueden expresarse de modo simplificado en las siguientes reacciones: Proceso andico: Me O2 Me2+

+ 2e 2OH-

Proceso catdico: + H2O + 2e Proceso catdico por productos cidos: 2H+ + 2e H2

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Corrosin atmosfrica de acero al carbono Es importante conocer las posibilidades termodinmicas de corrosin de un metal por su exposicin al medio atmosfrico. La termodinmica nos indica, por ejemplo, Me E0 = - RT nF Tambin nos indica que no hay disolucin a un potencial inferior y que por encima de l la forma estable es la inica, disolvindose el metal segn la anterior reaccin e independientemente del pH del medio, puesto que no intervienen en ella los iones H+ u OH-. Sin embargo, de alguna manera los iones H+ y OH-, no slo el potencial, condicionan las reacciones de corrosin, pues los iones Me++ producidos en ellas dan lugar a xidos e hidrxidos, compuestos que influyen sobre la velocidad de corrosin, a travs de sus caractersticas ms o menos protectoras. Adems, por encima de cierto umbral de potencial, distinto para cada metal, los metales se disuelven y los xidos e hidrxidos previamente precipitados tambin, para dar aniones o iones complejos. Todo esto es importante en el estudio de la corrosin, pues, en las condiciones en que se forman productos solubles, es de esperar corrosin, mientras que la formacin de productos insolubles puede entorpecerla, llegando incluso a proteger el metal por pasivacin. Esta valiossima informacin puede resumirse en forma grfica en diagramas potencial - pH, conocidos por diagramas de Pourbaix, que pueden construirse a partir de clculos basados en la ecuacin de Nernst y los productos de solubilidad de diversos compuestos metlicos. Me++ Ln [ Me++] + que un metal se disuelve por 2e formaciones de iones metlicos a un potencial dado, segn la ecuacin de Nernst:

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El diagrama de Pourbaix (Figura 1.3) del sistema Fe-H2O muestra las regiones de estabilidad de soluciones acuosas para el hierro, iones ferrosos y frricos, oxihidrxidos (FeOOH) y magnetita (Fe304). La regin de estabilidad del agua incluye el Fe2+ y FeOOH principalmente.

Figura 1.3. Diagrama de potencialpH del sistema Fe-H2O; 25C, 10-1 M Fe.

Entre los productos de corrosin atmosfrica del hierro generalmente encontrados estn los oxihidrxidos (-FeOOH, goethita; -FeOOH, lepidocrocita y -FeOOH, akaganeita), el xido ferroso-frrico (Fe3

04, magnetita) y el hidrxido

ferroso (Fe(OH)2. As pues, la composicin de los productos de corrosin atmosfrica del acero al carbono est en concordancia con aquellas regiones de estabilidad mostradas en la figura 1.3. Las reacciones qumicas desempean un importante papel, se piensa que las reacciones andicas y catdicas primarias en los primeros estadios de la corrosin son las siguientes: reaccin andica Fe > Fe2+ + 2 ereaccin catdica 02 + 2 H20 + 4 e > 4 0H-

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Contaminacin atmosfrica Se puede definir la contaminacin atmosfrica como "la presencia en el aire de sustancias extraas, sean stas gaseosas, slidas o la combinacin de ambas, en cantidad y durante un tiempo de permanencia que puede provocar efectos nocivos para la salud humana y un deterioro de los bienes de uso y del paisaje". Los contaminantes atmosfricos de mayor importancia son: partculas suspendidas totales, ozono, monxido de carbono, dixido de nitrgeno, sulfuro de hidrgeno, dixido de azufre y dependiendo del tipo de atmsfera cloruros. El NaCl y el SO2 son los principales contaminantes corrosivos de la atmsfera. La correlacin entre los niveles de concentracin de SO2 o NaCl y la velocidad de corrosin es alta. Tambin es importante mencionar al sulfuro de hidrgeno, que es el responsable del deslustre de cobre y plata, los compuestos nitrogenados que en solucin incrementan la humedad en la superficie de los metales, las partculas inertes (silicio) y las partculas absorbentes (carbn de lea). Entre todos estos contaminantes, el SO2 tiene una importancia especial en los procesos de corrosin atmosfrica, a causa de su incidencia directa en la velocidad de corrosin de los metales expuestos a la atmsfera. Los metales no ferrosos consumen SO2 en las reacciones de corrosin, y sus productos principales son los sulfatos metlicos, mientras que en la oxidacin del hierro y del acero los sulfatos ferrosos son hidrolizados formando xidos y generando cido sulfrico. Una caracterstica importante del SO2 es que es ms soluble que el oxgeno, lo cual origina que cuando se producen concentraciones muy bajas en la atmsfera pueden obtenerse pelculas de humedad sobre la superficie metlica con altas concentraciones de SO2, lo cual ocasiona el deterioro de la misma.

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Ciclo atmosfrico del azufre La oxidacin puede ser iniciada por la reaccin en fase gaseosa del dixido de azufre con el radical hidroxilo, por las reacciones en fase lquida en las gotas de niebla, que incluyen el dixido de azufre disuelto y agentes oxidantes tales como perxido de hidrgeno o el ozono, o por reacciones en las superficies slidas de los aerosoles. La separacin de los aerosoles y gotas de niebla que contienen H2SO4 en forma de precipitaciones devuelve el azufre a la superficie de la Tierra y cierra el ciclo del azufre atmosfrico La reaccin ms importante de oxidacin en fase gaseosa del SO2 atmosfrico es la de este producto con radicales libres como el hidroxilo, el hidroperoxilo y el metilperoxilo. Parece ser que, entre todos estos radicales, el hidroxilo es el principal responsable de esta oxidacin: SO2 + 2 OH presencia de H2O. De la misma manera que el cido ntrico, tambin el cido sulfrico puede dar lugar a un proceso de transformacin de gas a partculas slidas por reaccin, principalmente, con el amoniaco presente en la atmsfera: NH3(g) + H2SO4(g) NH4HSO4(s) (NH4)2(SO4(s)) NH3(g) + NH4HSO4(g) H2SO4 El cido formado tiene una presin de vapor baja y se condensa fcilmente en

La composicin qumica del aerosol se caracteriza por las fracciones molares de los componentes NH4 H2SO4 y (NH4)2SO4, que se pueden calcular si se conocen las concentraciones iniciales en fase gaseosa de los compuestos NH3 y H2SO4.

Influencia del SO2 sobre el metal El depsito de SO2 y de partculas salinas sobre las superficies metlicas acelera la corrosin al dar lugar a productos de corrosin solubles en vez de los escasamente insolubles que se forman en agua pura. Segn Schikorr, la capa de

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herrumbre del acero absorbe el SO2 tan rpido como si fuese un papel absorbente en lcali y este proceso contina casi independiente de la humedad relativa o la temperatura. Sin embargo solo cuando la HR es suficientemente alta ( 70 - 80%), el SO2 absorbido acelera el proceso de corrosin. Como primer paso el SO2 forma sulfato ferroso Fe + SO2 + O2 Fe SO4

Que posteriormente da lugar a mayor formacin de FeOOH con liberacin de cido sulfrico. 4 FeSO4 + O2 sulfato de hierro. H2 SO4 + 4 Fe + 2 O2 4 Fe SO4 + 4 H2O + 6 H2O 4 FeOOH + H2 SO4 Este cido sulfrico reacciona con el hierro para una nueva formacin de

Por lo tanto, el agente corrosivo almacenado acta a travs de un proceso cclico, que tiende a perpetuar su efecto. Se opone a este efecto el lavado de los contaminantes lavados por lluvia, el desprendimiento de partculas contaminadas de herrumbre y la conversin del sulfato en sales bsicas insolubles.

Figura 1.4. sulfato.

Representacin esquemtica de un nido de

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Efecto de la lluvia cida El retorno a la superficie de la tierra de los contaminantes atmosfricos se realiza de dos formas distintas: por depsito seco y por depsito hmedo. La oxidacin del dixido de azufre y la incorporacin de cido sulfrico en las gotas de niebla pueden aumentar la acidez de las precipitaciones de la misma forma en que lo hacen la oxidacin y la separacin de los xidos de nitrgeno, de manera que las regiones con altos niveles de xidos de azufre y de nitrgeno tienen con cierta frecuencia lluvias cidas. La lluvia normal, no contaminada, tiene un pH de aproximadamente 5.6, acidez debida a la presencia de cido carbnico, formado en la atmsfera por combinacin del bixido de carbono y el agua. La lluvia cida se caracteriza por un pH inferior a 5.6 y contiene pequeas pero significativas cantidades de cido sulfrico y cido ntrico. Sus efectos sobre el ecosistema terrestre son muy importantes, y uno de los ms agresivos es el de la corrosin de los metales.

Cloruros (Cl-) El origen de los cloruros atmosfricos corresponde al agua de mar, que puede arrastrar el in cloruro disuelto o como sal sdica, tras la evaporacin. Ambas formas alcanzan en la atmsfera concentraciones comprendidas entre 0,5 y 5 g/m3. Otra fuente natural de emisin de cloruros a la atmsfera son los gases procedentes de volcanes en erupcin. Asimismo, las actividades de naturaleza antropognica son responsables de la emisin a la atmsfera de cantidades importantes de estos compuestos. El depsito de partculas salinas sobre la superficie metlica acelera su corrosin, sobre todo si, como en el caso de los cloruros, pueden dar lugar a productos de corrosin solubles en lugar de los escasamente insolubles que se forman en agua pura. Por otro lado, los cloruros disueltos en la capa de humedad,

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elevan considerablemente la conductividad de la pelcula del electrolito sobre el metal y tienden a destruir eventuales pelculas pasivantes. Est perfectamente establecido el importante efecto de este contaminante en la corrosin metlica, sin embargo la informacin cuantitativa en el caso de los cloruros es menos abundante que en el caso del SO2. Para que el in cloruro acelere la corrosin es necesario que la superficie metlica est humedecida. El valor de la HR a partir de la cual la sal comienza a absorber agua de la atmsfera (higroscopicidad) parece ser crtico desde el punto de vista de la corrosin. Ambler y Bain comprobaron que la humedad del 78%, que es la de equilibrio con la solucin saturada de NaCl, coincida con la fuerte aceleracin de la corrosin del acero al carbono. Entre las variables con influencia en la salinidad atmosfrica destacan: rgimen de vientos dominantes (direccin y velocidad), distancia a la costa, topografa de la zona, altitud, etc.

Figura 1.5. Representacin esquemtica de un aglomerado de cloruro.

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Accin de los principales factores atmosfricos Humedad relativa del aire La expresin "humedad relativa del aire" se refiere al contenido de vapor de agua del aire. La humedad relativa es una medida del contenido de humedad del aire y, en esta forma, es til como indicador de la evaporacin, transpiracin y probabilidad de lluvia convectiva. No obstante, los valores de humedad relativa tienen la desventaja de que dependen fuertemente de la temperatura del momento. En las zonas tropicales continentales, en donde las variaciones de la temperatura durante el da son generalmente grandes, la humedad relativa cambia considerablemente en el curso del da. Para comparar diferentes estaciones, los datos de humedad relativa pueden emplearse nicamente si han sido observados a la misma hora y las temperaturas no son muy diferentes. Como se ha indicado, por debajo de un nivel determinado de humedad relativa (HR) no es probable la corrosin, puesto que no existe pelcula apreciable de electrolito sobre el metal. An cuando la HR exceda ese valor para que la velocidad de corrosin sea apreciable la atmsfera debe estar adems contaminada.

Tiempo de humectacin Es el periodo durante el cual una superficie metlica est cubierta por una pelcula de electrolito (incluso adsorbida) que estimula significativamente la corrosin atmosfrica. El tiempo de humectacin depende, como se ha visto, de la zona macro climtica y del tipo de localizacin. A continuacin se definen los siguientes trminos : Tiempo de humectacin calculado. Tiempo de humectacin estimado a partir de relaciones temperatura-humedad relativa. Tiempo de humectacin experimental. Tiempo de humectacin determinado directamente por diferentes sistemas de medida.

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MAPAS DE LA CORROSIVIDADLas predicciones de corrosin o agresividad de las atmsferas pueden servir como orientacin respecto a las medidas protectoras que deben adoptarse para la conservacin de una estructura metlica, y se tendrn en cuenta en la planificacin de una obra, para especificar el metal o aleacin que hay que utilizar, el tipo de recubrimiento protector y sus caractersticas y la frecuencia del mantenimiento. As, la importancia de estos factores nos muestra el inters que tienen los mapas de corrosividad de pases y reas geogrficas, que informen directamente acerca de los riesgos de corrosin.

CONFECCIN DE MAPAS DE CORROSIN ATMOSFRICA La elaboracin de mapas de corrosin atmosfrica no es una tarea fcil, el fenmeno de la corrosin atmosfrica depende, entre otros, de un gran nmero de factores climticos, entendiendo el trmino clima en su ms amplia acepcin, meteorologa y contaminacin. El elevado nmero de factores a considerar, su variacin en el tiempo, la existencia de interrelaciones entre ellos y el desconocimiento que frecuentemente se tiene de su variacin geogrfica hacen muy complejo el proceso de confeccin del mapa. Adems, los mapas, para constituir una herramienta til, deben ser de fcil interpretacin, lo que puede complicar an ms su elaboracin. En la prctica, se han empleado distintos enfoques para construir estos mapas: Medida directa de la corrosividad de la atmsfera a travs de su efecto sobre ciertos materiales metlicos tpicos (acero al carbono, cinc, cobre, aluminio, etc.), que se exponen en mltiples lugares representativos de una regin geogrfica. Estimacin de la corrosin atmosfrica en una determinada regin geogrfica a partir de datos ambientales disponibles y de su efecto en los materiales mediante experimentacin a nivel de laboratorio.

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A partir del conocimiento de las funciones reales dosis / respuesta existentes en una determinada regin geogrfica entre corrosin atmosfrica y parmetros ambientales. Estas funciones pueden desempear un papel importante en la prediccin de la vida de servicio de los materiales en la atmsfera y pueden ser usadas tambin como herramienta para la confeccin de mapas de corrosividad atmosfrica a diferentes niveles (micro, meso y macro). Para la aplicacin del mtodo a se necesita disponer de una vasta red de estaciones de corrosin, que cubra lo mejor posible el rea en estudio. Si esta rea es grande, aun as, puede resultar arriesgado generalizar algunas conclusiones. El mtodo b ha sido seguido por Rychtcra para la elaboracin de atlas tecnoclimticos de diferentes continentes. Para la aplicacin del mtodo c, hay que disponer primeramente de las funciones dosis / respuesta, y ello presenta grandes dificultades. En primer lugar, las debidas a la propia complejidad del proceso de corrosin de los metales en la atmsfera. Hasta ahora, la mayora de las funciones dosis / respuesta existentes son funciones lineales en las que intervienen slo unas pocas variables ambientales (C = f (HR, TDH, SO2, CL)). Los anlisis estadsticos, a partir de los cuales se han obtenido ecuaciones de regresin lineal mltiple entre corrosin y parmetros ambientales para un rea geogrfica determinada, han ayudado notablemente a simplificar el nmero de combinaciones posibles entre los distintos factores, permitiendo hacer generalizaciones de un modo objetivo. Por ejemplo, gracias a este tratamiento se ha elaborado la norma ISO 922318 sobre clasificacin de la corrosividad de las atmsferas. Otra dificultad aadida es la falta de disponibilidad de datos de aquellos parmetros ms significativos a lo largo y ancho de un territorio. Afortunadamente, conforme pasa el tiempo, las redes de toma de datos se van ampliando y los datos presentan cada vez una mayor calidad. En ocasiones, la carencia de datos se ha podido solventar acudiendo a tcnicas estadsticas de interpolacin basadas en la covarianza espacial existente entre los diversos factores.

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Debido a aquellas dificultades, la elaboracin de mapas se ha podido abordar realizando una serie de simplificaciones. Una de ellas consiste en admitir que la corrosividad de la atmsfera est gobernada, nicamente, por el tiempo durante el cual la superficie del metal se halla humedecida, y por los niveles de SO2 y cloruros en la atmsfera. En atmsferas puras (prcticamente sin contaminacin), el mapa de corrosin ser funcin exclusiva de los parmetros meteorolgicos, en especial de los que determinan el tiempo de humectacin (TDH) de la superficie metlica. No es corriente que se produzcan cambios importantes en los valores medios anuales de estos parmetros para un determinado lugar. Ms difcil es atribuir niveles tpicos de contaminacin a los puntos que configuran el mapa de una regin, por la mayor variabilidad de la contaminacin, debido a la naturaleza cambiante de las fuentes de contaminacin (creacin de nuevas industrias, desmantelamiento de otras, adopcin de medidas anticontaminantes, etc.). Con este enfoque, se han elaborado mapas de corrosin en funcin exclusiva del TDH asignando una equivalencia entre este tiempo y la corrosin anual. El mapa de corrosin as obtenido se refiere al supuesto que la atmsfera est libre de cualquier contaminante. El efecto de la contaminacin se introduce posteriormente por medio de coeficientes correctores de las cifras de corrosin ledas en el mapa. Por tanto, en el caso de una atmsfera contaminada, el dato de corrosin, ledo en el mapa para contaminacin cero, deber multiplicarse por el pertinente coeficiente de correccin que tome en consideracin las condiciones de contaminacin del lugar. Otra alternativa es partir de las mencionadas ecuaciones de regresin entre corrosin y parmetros ambientales para un rea geogrfica determinada. Estas ecuaciones incluyen, como variables independientes, los parmetros meteorolgicos estadsticamente significativos y los niveles de contaminacin por SO2 y Cl-. Si se anulan los trminos correspondientes al efecto de los contaminantes, la ecuacin de regresin de informacin sobre la corrosin en atmsferas puras en funcin de las variables meteorolgicas.

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Con estos mapas pueden hacerse previsiones sobre el comportamiento en atmsferas rurales prcticamente exentas de contaminacin, que comprenden, por lo normal, la mayor parte del territorio de un pas. Para las atmsferas contaminadas podrn elaborarse, asimismo, mapas de corrosin en funcin de unos hipotticos niveles de contaminacin por SO2 y Cl-, que se introducen en la ecuacin de regresin. En este caso, el mapa se refiere a unas condiciones que afectarn a porcentajes mucho ms pequeos del territorio de un lugar. Finalmente, es interesante comentar, con relacin a los criterios para la elaboracin de estos mapas: Por muy amplia que haya sido la red de toma de datos es prcticamente imposible reflejar en los mapas la totalidad de las condiciones atmosfricas presentes en una determinada regin geogrfica. Siempre existirn zonas de microclimas y situaciones criptoclimticas que no se hayan tenido en cuenta a la hora de confeccionar la red, La informacin contenida en los mapas debe ser fcilmente comprensible por los tcnicos que vayan a hacer uso de esa informacin; mapas de gran complejidad y difcil interpretacin son de escasa utilidad para fines prcticos, Teniendo en cuenta la complejidad del proceso de degradacin de los materiales en la atmsfera, puede ser aconsejable, a la hora de realizar mapas de una regin determinada, considerar cada factor ambiental por separado. Estos mapas suministrarn los datos para los distintos trminos de las ecuaciones de regresin.

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CAPITULO II PROGRAMACIN DEL ENSAYO DE CORROSIN

Alcance Se han establecidos dos mtodos para la caracterizacin de los ambientes de ensayo, los cuales son denominados el Mtodo A y el Mtodo B. Es recomendable utilizar ambos mtodos, adems de una tcnica ideal de recoleccin de datos que ayuden a identificar los factores influyentes en la corrosin de una forma ms completa. El mtodo A, se clasifica de acuerdo a la taza de corrosin del acero al carbono estructural y especifica la configuracin y los materiales de la exposicin. El mtodo B es especfico cuando son monitoreados sobre una base continua los factores atmosfricos y contaminantes ambientales.

Resumen de los mtodos El mtodo A es usado cuando los datos de corrosin de la atmsfera ya han sido obtenidos. Las medidas del ensayo de corrosin y del sitio de ensayo sigue el procedimiento y recomendaciones de ASTM G 50 (Ensayos de corrosin atmosfrica de metales). En este procedimiento se adiciona informacin relacionada al tipo de material para la caracterizacin del ensayo como tiempo de exposicin, posicin de la probeta, prctica de limpieza y reporte de los datos. El mtodo B, es utilizado cuando los factores climticos y contaminantes ambientales influyen en la corrosin como por ejemplo: temperatura, humedad relativa, precipitacin, tiempo de humectacin y partculas atmosfricas conocidas.

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Mtodo A

Material para las probetas de ensayo El material recomendado para la caracterizacin de la corrosividad atmosfrica es: cobre, acero al carbono estructural (especificacin A36 / A36 M con 0.2% de Cu como mnimo) y alta pureza de Zn (especificacin B 6 de alto grado ). Los materiales recomendados son el mnimo requerido para servir como base para la caracterizacin de los sitios. Se deben preparar suficientes probetas como para poder caracterizar el lugar de ensayo.

Preparacin del material Las probetas de ensayo deben poseer una medida estndar de 15 cmx 10 cm. Se debe asignar un cdigo de identificacin y una localizacin permanente durante la exposicin en el panel. Preasignar un cdigo para definir los periodos de recoleccin e identificar las probetas. Todas las probetas deben ser limpiadas con el mismo procedimiento con el fin de asegurar la comparacin en cuanto a la superficie. La prctica recomendada para la limpieza antes del ensayo es la siguiente: Desengrasar y remojar si es necesario para remover las costras y otras impurezas. Restregar con espuma de brillo y jabn hasta que el agua est clara. Secar con toallas. Limpiar con un desengrasante como acetona o alcohol. Colocar en un desecador antes de pesar. Las probetas deben ser pesadas con 1.0mg y la masa original guardada en una tabla de datos.

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Tabla 2.1. Datos de las probetas de ensayo de corrosin atmosfricaSitio de Ensayo: Tiempo de exposicin Cdigo Periodo de exposicin (das) Latitud Longitud Masa (g) Masa perdida Original Final Perdida (mg/m2)

Corrosin (mm/ao)

La informacin especfica como composicin nominal, densidad y rea de exposicin deben ser guardados y en un formato como el siguiente. Tabla 2.2. atmosfrica Material acero ASTM Composicin Densidad Dimensiones 7.85 g/cm3 10 cm x 15 cm x 3,17 mm A 36 Caractersticas del material para el ensayo de corrosin

rea de exposicin 315.9 cm2 Las probetas deben ser guardadas en bolsas plsticas con desecador o selladas hermticamente hasta el tiempo de exposicin.

Exposicin de la probeta La frecuencia con la cual las probetas se recolectarn depende de las necesidades de obtener los datos de corrosividad. Cada probeta debe estar por triplicado como mnimo para cada periodo de exposicin para validad los datos obtenidos. Un periodo de un ao es sugerido como mnimo de exposicin y periodos considerables de 3, 6, 12 meses, 1 y 2 aos o 1, 2 y 4 aos. Acortar los periodos de ensayos cuando la corrosin es severa o alargarlos cuando no lo es.

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Deben tomarse consideraciones al establecer los periodos para que existan cambios en el ambiente corrosivo, que se dan por un largo periodo de evaluacin, por ejemplo: 0-3, 3-6, 6-9, 9-12, 0-6, 6-12 y 0-12 meses, permitiendo evaluaciones en los cambios relativos al ambiente y por tanto a la corrosividad en un lugar de ensayo por un ao, tomando en cuenta que sta es una frecuencia relativa de la exposicin. El panel con las probetas se exponen a 30 de la horizontal, con cara al sur en el hemisferio Norte o hacia la fuente de contaminacin. Las probetas deben estar a un mismo nivel sobre el panel y debidamente aisladas. Si la estacin se hace bajo techo se debe mencionar el propsito y la configuracin de tal.

Recoleccin de las probetas Despus de cumplidos los periodos de exposicin de las probetas, estas deben removerse y ser puestas en bolsas previamente etiquetadas. En caso de que no se distinga el cdigo se debe guiar con un mapa de ubicacin de la probeta dentro del panel. Si la probeta se encuentra hmeda tiene que secarse cuidadosamente si es almacenada extensamente (24 horas) antes de limpiarla. Pueden sacarse fotografas y realizarse observaciones de la apariencia de la probeta. La probeta antes de ser removida debe ser identificada en el lugar de la exposicin, masa original, composicin qumica y rea de exposicin y la informacin documentada como muestra la tabla 2.2. Una vez identificada y removida la probeta esta debe ser limpiada de acuerdo a la ASTM G1 (Preparacin, limpieza y evaluacin de las probetas de ensayo de corrosin). Antes de la pesada final debe secarse por completamente.

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Limpieza de las probetas despus del ensayo La remocin de los productos de corrosin pueden ser clasificada en tres categoras: mecnica, qumica y electroltica. Un procedimiento ideal conforme a la norma ASTM G1-Preparing, cleaning and evaluating corrosion test specimens- remover solo productos de corrosin y nometal base. Para determinar la masa perdida del metal cuando se remueven los productos de corrosin las rplicas se deben limpiar con el mismo mtodo. Se debe pesar cada probeta antes y despus de la limpieza, la diferencia de peso es la masa perdida por corrosin. La limpieza de la probeta puede repetirse todas las veces necesarias. Cada ves que se limpie la probeta se debe determinar la masa que va perdiendo a cada espcimen. La masa perdida se graficada como funcin del nmero de limpiezas hechas. De esta grfica se obtendrn dos lneas AB y BC y la masa perdida por corrosin corresponder al punto B. Para minimizar la incertidumbre asociada al mtodo de limpieza de la corrosin. El mtodo a escoger debe procurar la mnima inclinacin (cerca de la horizontal) de BC.

AUTOCAD Figura 2.1. Grafica de peso perdido al lavar las probetas.

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Es conveniente repetir el tratamiento para garantizar completamente la remocin de los productos de corrosin. Para confirmar la limpieza total la probeta puede examinarse con un microscopio de bajo poder (por ejemplo 7x a 30x). Al finalizar el tratamiento la probeta deber ser enjuagada y secada completamente de forma inmediata. Todas las soluciones de limpieza se deben prepara con agua y reactivos de grado qumico. A continuacin se dan algunas disoluciones recomendadas por ASTM G1 (Preparacin, limpieza y evaluacin de las probetas de ensayo de corrosin), para limpiar los productos de corrosin despus del ensayo.

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Tabla 2.3. Mtodo de limpieza de la corrosin para el acero.Design Solucin acin C.3.1 1000 mL cido clorhdrico (HCl, sp gr 1.19) 20 g trixido de antimonio (Sb2O3) 50 g Cloruro de estao (SnCl2) C.3.2 50 g Hidrxido de sodio (NaOH) 200 g de zinc granulado pedacitos de zinc. Agua destilada hasta llenar 1000mL C.3.3 200 g Hidrxido de sodio (NaOH) 20 g de zinc granulado pedacitos de zinc. Agua destilada hasta llenar 1000mL C.3.4 200 g de citrato de diamonio ((NH4)2HC6H5O7) Agua destilada hasta llenar 1000mL C.3.5 Tiempo Temperatura Observaciones La solucin debe ser bien agitada o la probeta cepillada. Algunas veces puede requerir de largo tiempo. Tome las precauciones adecuadas si utiliza polvo de zinc. Tome las precauciones adecuadas si utiliza polvo de zinc. Dependiendo de la composicin de los productos de corrosin, puede ocurrir ataque del metal base. Puede requerir de tiempos mas largos

1 a 25 20 a 25 C min

30 a 40 80 a 90C min

30 a 40 80 a 90C min

20 min

75 a 90C

C.3.6

500 mL cido clorhdrico 10 min 20 a 25 C (HCl, sp gr 1.19) 3.5 g tetramino hexametileno Agua destilada hasta llenar 1000mL Soda custica derretida 1 a 20 370C (NaOH) con 1.5 2.0 % min hidruro de sodio (NaH)

La limpieza qumica es casi siempre precedida por un cepillado (cerdas no metlicas) o ultrasonido para remover la masa perdida.

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Clculo de la corrosividad Determinacin de la corrosividad por masa perdida Calcular la masa perdida, la masa perdida por unidad de rea (mg / m2) y la proporcin de la corrosin (mm/ao), utilizando las siguientes ecuaciones de acuerdo a ASTM G 92 (Characterization of Test Sites) : Ma = M / A

Donde: Ma = Masa perdida por unidad de rea M = A =

( mg / m2 )

Masa perdida ( mg ) rea superficial expuesta, incluyendo ambas ( m2 ) superficies y los 4 bordes

C = ( 8,76 x 104 ) M1 --------------------atd Donde: C = Proporcin de la corrosin ( mm / ao ) M1 = Masa perdida (g) a = rea expuesta, incluyendo ambas superficies y ( cm2 ) los 4 bordes t = Tiempo (h) d = densidad ( g / cm3 )

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Mtodo B Algunos factores atmosfricos han sido identificados por tener una influencia sobre la corrosin en los metales. Algunos de estos factores son tabulados en la siguiente tabla: Tabla 2.4. Recoleccin de datos climatolgicos Humedad Relativa (%) Precipitacin Tiempo promed (mm) Humectacin (h/d) Fecha Alta baja Promedio alta baja io Temperatura C

El monitoreo de los factores atmosfricos depende de la frecuencia con la cual los instrumentos o sistemas de medicin sean atendidos. El dixido de azufre es un contaminante el cual puede ser monitoreado mensualmente de acuerdo a la Norma Cubana (Sistema de Normas para la Proteccin Contra la Corrosin, NC 12-01-08, determinacin del contenido de dixido de azufre en la atmsfera, Mtodo de anlisis qumico) La concentracin del in cloruro es otro contaminante que es monitoreado por el mtodo de la candela hmeda, el cual requiere de una atencin semanal para remplazar el agua que se evapora y un anlisis qumico mensual para obtener la cantidad de cloruros en el ambiente. El mtodo de la candela hmeda se realiza de acuerdo a la Norma ISO 9225. Adems de otros contaminantes mencionados como H2S, o bien factores climticos como la velocidad y direccin del viento.

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CAPTULO III RESULTADOS

Procedimiento Mtodo A Materia de Ensayo El material solicitados para utilizar es acero al carbono estructural que corresponde a ASTM A 36, que es el recomendado por la norma para materiales desnudos y es uno de los aceros mayormente utilizados, aunque no sin recubrimiento. Tabla 3.1. atmosfrica Material acero ASTM Densidad Dimensiones rea de exposicin A 36 7.85 g/cm3 10 cm x 15 cm x 3,17 mm 315.9 cm2 Caractersticas del material para el ensayo de corrosin

Las probetas fueron hechas de diferentes lminas de acero las cuales presentaron la siguiente composicin qumica. Siendo imposible la determinacin del contenido de carbono de las muestras por factores limitantes de equipo.

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Tabla 3.2. Composicin qumica de las lminas de acero Elementos ASTM A36 Carbono (%) 0.27 mx Silicio (%) 0.150.30 Manganeso (%) 0.85-1.20 Fsforo (%) 0.040 mx Azufre Cobre (%) (%) 0.050 mx 0.020 mn