VELOCIDAD DE

CORROSIÓN

M. En C. José Antonio González Moreno

Ensayos Destructivos

Enero del 2016

INTRODUCCIÓN:

En la siguiente presentación se

estudiará el concepto de

velocidad de corrosión, las

unidades en que se mide y

algunas expresiones

matemáticas para determinar el

valor aproximado.

También se estudiará el

concepto de ánodo de sacrificio

y cómo determinar su tiempo de

vida.

Finalmente se presentan las

conclusiones, las referencias y

algunos problemas de repaso.

ANTECEDENTES:

Los estudios realizados por Michael Faraday (1834) y

Walther Nernst (1889), fueron los iniciadores de la base

para proponer expresiones matemáticas para medir la

corrosión, así como proponer las unidades en que se

mediría y los experimentos para realizarlo.

M. Faraday W. Nernst

UNIDADES DE LA VELOCIDAD

DE CORROSIÓN

Las unidades más comunes en que se expresa y

reporta la Velocidad de Corrosión (υCorr ), son:

1) Milésimas de pulgada (mils) de penetración por

año (MPY).

2) Pulgadas de penetración por año (IPY).

3) Gramos entre metro cuadrado por día, GMD =

4) Miligramos entre decímetro cuadrado por día,

abreviado como MDD o mdd =

5) Milímetros de penetración entre año (mm/año).

día2m

g

día2dm

mg1

EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES

DE VELOCIDAD DE CORROSIÓN

Las siguientes equivalencias se basan en los MPY.

1) 1 MPY =

Recordar que g.e. = Gravedad específica, es

adimensional, definida como:

2) 1 MPY = 0.0254 mm/año

3) 1 MPY = 25.4 μm/año

4) 1 MPY = 2.90 mm/hr

(1) ..

.

eg

mdd441

(2) g/mL 1

Referencia de Densidad

Sustancia la de Densidad

ρ

ρ g.e. sust

Ref

sust

DESARROLLO DEL TEMA:Faraday propuso la siguiente expresión paradeterminar la pérdida de masa en MaterialesCorroídos:

Donde: m = masa del metal corroído (en gramos).

i = Intensidad de corriente generada durante el proceso

de corrosión (en Amp).

t = Tiempo de exposición a la corrosión (en segundos).

PM = Peso molecular del metal o la aleación (en g/mol).

n = Valencia del elemento o número de electrones

intercambiados (adimensional).

F = Constante de Faraday = 96485.33 C/mol ≈ 96500 C/mol

NOTA: Recordar que 1 Amp*seg = 1 Coulomb (C)

(3) Fn

PMti m

1ER VARIACIÓN DE LA EC’N DE

FARADAY:A partir de la expresión de Faraday, surge una serie deexpresiones para determinar la velocidad de Corrosión,la primera de ellas es:

Donde: A = área afectada o corroída (en cm2).

t = Tiempo de exposición a la corrosión (en hrs).

ρ = Densidad del metal (en g/cm3).

W = pérdida de masa del metal (en gramos).

K = Constante que otorga las unidades a υCorr.

Si la υCorr se expresa en MPY (Mils por año), entoncesel valor de K es 3.45×106

Si la υCorr se expresa en mm/y (mm por año), entoncesel valor de K es 8.76×104

(4) tA

WK Corr

2DA VARIACIÓN DE LA EC’N

DE FARADAY:A partir de la expresión de Faraday, surge una serie deexpresiones para determinar la velocidad de Corrosión,la segunda de ellas es:

Donde: A = área afectada o corroída (en cm2).

t = Tiempo de exposición a la corrosión (en días).

ρ = Densidad del metal (en g/cm3).

mi = masa inicial del material (en gramos).

mf = masa final del material (en gramos)

υCorr = Velocidad de corrosión (en cm/día)

(5)

tA

m - m fi

Corr

3ER VARIACIÓN DE LA EC’N DE

FARADAY:Para figuras paralelepípedas, la velocidad de Corrosión, apartir de la expresión de Faraday, puede calcularse como:

Donde: x = Longitud inicial del paralelepípedo (en pulg).

y = ancho inicial del paralelepípedo (en pulg).

H = espesor inicial del paralelepípedo (en pulg).

t = Tiempo de exposición a la corrosión (en días).

Wi = masa inicial del paralelepípedo (en mg).

Wf = masa final del paralelepípedo (en mg).

υCorr = Velocidad de corrosión (en MPY).

K = Factor de conversión a MPY = 1.825×105

(6) K

tW

W - W

H

1

y

1

x

1

1 υ

i

fiCorr

ESCALAS DE ACEPTACIÓN EN

BASE A LOS MPYEn la siguiente tabla se presentan los parámetros de

aceptación en MPY para el acero:

Tabla 1.-Valores de Aceptación para el Acero, en MPY

N° Resistencia MPY mm/y

1 Excepcional < 1 < 0.02

2 Excelente De 1 a 5 De 0.02 a 0.1

3 Bueno De 6 a 20 De 0.2 a 0.5

4 Aceptable o

Regular

De 21 a 50 De 0.6 a 1.0

5 Pobre De 51 a 200 De 1.0 a 5.0

6 Inaceptable o

Rechazado

> 200 > 5.0

COMPORTAMIENTO DE LA

VELOCIDAD DE CORROSIÓNEn la siguiente gráfica se presenta el comportamiento

de la velocidad de corrosión para el hacer, conforme a

la temperatura:

ÁNODOS DE SACRIFICIOCon el fin de prolongar la vida útil de una estructura

metálica (en específico, el acero), se recurre a la

propiedad galvánica de los metales y surgen los

ánodos de sacrificio.

Definición: Es el componente principal de un sistema

de protección catódica galvánica que se utiliza para

proteger contra la corrosión las estructuras metálicas

enterradas o sumergidas.

Hay tres metales principales utilizados como ánodos

galvánicos: magnesio, aluminio y zinc. Todos ellos

están disponibles como bloques, barras, placas o en

forma de cinta extruida. Cada material tiene sus

ventajas y desventajas.

CÁLCULO DE LA VIDA TEÓRICA

DE ÁNODOS DE SACRIFICIO

La vida de un ánodo puede calcularse de la siguiente

manera:

Donde:

AL = Vida del ánodo de sacrificio (en años)

Ci = Capacidad de Corriente (en Amp*año/Kg)

Wa = Peso efectivo del ánodo inicial (en Kg).

%R = Factor de rendimiento del ánodo que

puede variar del 70% hasta 90% (en fracción).

%Fu = Factor de uso efectivo del ánodo que

puede variar del 60% hasta 80% (en fracción).

i = Intensidad de corriente del material

afectado (en Amp).

(7) i

%F%RWC uai AL

DENSIDAD DE CORRIENTE DEL

MEDIO AMBIENTEDependiendo del medio ambiente agresor hacia el

material, la corriente puede variar por unidad de área

en el ánodo de sacrificio. A esta variación, se le

conoce como la Densidad de Corriente (ρi) y se

calcula simplemente como:

Donde: ρi = Densidad de Corriente (en mA/cm2 o

mA/m2)

i = Intensidad de Corriente en el material (en

amp o mA).

A = Área afectada por la circulación de

corriente (en cm2 o m2).

(8) A

i i

CÁLCULO DEL NÚMERO DE

ÁNODOS DE SACRIFICIO

Para proteger una estructura o tanque muy grande,

no es suficiente un solo ánodo, con el fin de proteger

la mayor parte de la estructura, se puede calcular el

número de ánodos de sacrificio de acuerdo con la

siguiente expresión:

Donde:

iM = Intensidad de Corriente del metal o

estructura del material (en mA o Amp).

iA = Intensidad de Corriente del ánodo (en mA o

Amp)

(9) i

i AN Ánodos de N

A

M

NORMATIVIDAD:

TIPOS Y APLICACIÓN DE

LOS ÁNODOS:

TIPOS Y APLICACIÓN DE

LOS ÁNODOS:

TIPOS Y APLICACIÓN DE

LOS ÁNODOS:

TIPOS Y APLICACIÓN DE

LOS ÁNODOS:

TIPOS Y APLICACIÓN DE

LOS ÁNODOS:

CONCLUSIONES:La Velocidad de corrosión es un parámetro importante en

Ensayos Destructivos porque otorga información valiosa

del comportamiento de una estructura metálica y su

entorno y ayuda a decidir cómo modificar ese medio

ambiente para preservar un poco más de tiempo el

material que se esté oxidando.

Los ánodos de sacrificio ofrecen una alternativa viable

ante estructuras expuestas al agua

O que se encuentren enterradas

En tierra húmeda, seca, ácida o

Alcalina.

REFERENCIAS

BIBLIOGRÁFICAS:1) Buscador de imágenes de Google. Google. (On

Line) . (2016). Consultado el día 23 de Enero del

2016 de:

https://www.google.com.mx/search?q=anodos+de+

sacrificio&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=

0ahUKEwi-

pI7IqsrKAhXGvIMKHdU9BggQsAQINA&biw=1366&bih

=640#imgrc=_

2) Rosario Francia S. “Protección Catódica – Diseño de

ánodos de Sacrificio” (On Line). (2004) consultado el

24 de Enero del 2016 de:

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaci

ones/geologia/vol7_n13/pdf/a06.pdf

EJERCICIOS PROPUESTOS:Ejercicio 1.- En un laboratorio de estudio de la

Corrosión, se analizan 3 laminillas de acero

galvanizado de (19 × 6.0 × 0.2) cm y se sumergen enagua salina a 22 °C (ρ = 1.033 g/mL). Después de 10 hrs

se analizan los especímenes y se encuentra que

presentan una densidad de corriente (ρi) de 90 mA/m2.

En base a los datos anteriores, calcular la pérdida de

masa promedio de las laminillas ( en g).

Nota: El peso molecular del Zinc es 65.38 g/mol y

presenta una densidad. de 7.14 g/mL.

Solución = 0.026122 g = 26.122 mg

EJERCICIOS PROPUESTOS:Ejercicio 2.- Se realiza una práctica de corrosión sobre

un tubular de acero 1018 (de 25 cm de longitud con R =4.6 cm y r = 4.2 cm). Se expone a una solución de ácido

clorhídrico al 5%. Al cabo de 7 días, se vuelve a medir el

tubular y se encuentra que las medidas se redujeron en

un 1.82%, 1.52% y 1.63% respectivamente. En base a los

datos anteriores, calcular: La velocidad de Corrosión en

MPY y concluir, en base a la Tabla 1, si es aceptable o no.

Nota: El peso molecular del Acero es 55.566 g/mol y

presenta una densidad. de 7.80 g/mL.

Solución = Ʋcorr = 101.833, No es adecuado.