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21458 Corrosión y su control

PRÁTICA N° 2 MEDICIÓN DE VELOCIDADES DE CORROSIÓN

María Gabriela Díaz Saavedra 1, Marcos Fernando Carrillo Moreno2 Código: 2142097 1, 2132489 2 Escuela de Ingeniería Química Facultad de Fisicoquímica Universidad Industrial de Santander [email protected] 1, [email protected] RESUMEN Se estudio la velocidad de corrosión por medio de dos métodos: El método electroquímico, como electrodos, acero de bajo carbono y grafito; el método gravimétrico o de diferencia de peso, con láminas de acero de bajo carbón; ambos métodos en soluciones preparadas con ácido clorhídrico al 10% y solución de NaCl al 5%, lo cual permitió identificar la diferencia entre ambos métodos y la manera de aplicación de los mismo con el fin de conocer la tasa de corrosión, los parámetros físicos que se pueden distinguir de este proceso y además conocer cual resulta ser más eficiente en su uso. ABSTRACT The corrosion rate in the middle of two methods is studied: The electrochemical method, such as electrodes, low carbon steel and graphite; The gravimetric method or of difference of weight, with sheets of steel of low carbon; both methods in solutions prepared with 10% hydrochloric acid and 5% NaCl solution, in which the difference between both methods and the way of application was identified. It can be distinguished from this process and, in addition, knowing what the results are will be more efficient in its use. Palabras clave: Corrosión, electrodo de referencia, inmersión total, resistencia eléctrica, ley de Faraday. Recibido: 21 de febrero de 2019. Aceptado: 21 de febrero de 2019 Received: February 21th, 2019 Accepted: February 21th, 2019

1

21458 Corrosión y su control para calcular la velocidad de corrosión como lo son:

1. INTRODUCCIÓN

Se define corrosión, al fenómeno electroquímico, espontáneo y natural que sufre un material debido a la reacción en su entorno. Este proceso denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. La corrosión más frecuente siempre es de naturaleza electroquímica y resulta de la formación sobre la superficie metálica de multitud de zonas anódicas y catódicas, lo que determinarlas permite prevenir o solucionar el daño del material [1].



Método gravimétrico:

Consiste en pesar el peso inicial del material y someterlo por un tiempo prolongado a un ataque del corrosivo. Ya finalizado el ataque se determinar el cambio de peso que experimental el material con el fin de obtener la velocidad de corrosión en m.d.d (miligramos de material perdido por dia transcurrido) o mpy.

Se define velocidad de corrosión, como:

mpy=

El fenómeno de la corrosión ocurre con el tiempo, en el caso de los materiales metálicos que han sido obtenidos por procesamiento de minerales y menas, tratan de alcanzar su estado natural lo cual es un estado energético de menos potencial con el fin de estabilizarse termodinámicamente [2].

534∗W D∗A∗T

mpy = milésimas de pulgada de penetración por año

Para que se forme una celda electroquímica, o celda de corrosión, se requiere la presencia de un material que cede electrones en contacto con otro que los acepta, y de un medio conductor de iones. El material que pierde electrones se conoce como ánodo y es el que experimenta la reacción de oxidación, mientras que el material que acepta los electrones se reduce y se le llama cátodo; el medio en el que se encuentran el ánodo y el cátodo y que permite el flujo de iones se conoce como electrolito [3].

W

= pérdida de peso en mg

D

= densidad del metal

A

= área del electrodo

T

= tiempo total de exposición en horas

m. d . d=

W A∗T

m. d . d = mg por dm2 por día Debido a las implicaciones económicas, de seguridad y de conservación de materiales que son afectados por el proceso de la corrosión, se han desarrollado métodos

2

W

= pérdida de peso en mg

A

= área del electrodo

21458 Corrosión y su control

= tiempo en días o en fracción de

T



= tiempo en días o en fracción de

T

días

días

Método electroquímico:

Cualquier material metálico sumergido en un medio corrosivo, tiene un potencial característico en ausencia de influencias externas, que se conoce como potencial de reposo o de corriente cero (OCP). Externamente se puede actuar sobre el elemento imponiéndole un potencial y registrando la intensidad de corriente que circula por el sistema. Si restamos al potencial aplicado al OCP, obtenemos la medida de la modificación impuesta, lo que se conoce como polarización y a la relación que se establece entre el potencial e intensidad, como curva de polarización [4].

Establece que la tensión inducida en un circuido cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

 E

Por medio de un potenciostato, se impone un potencial constante o variable, positivo o negativo, con respecto a un electrodo de referencia a una muestra metálica colocada en un medio liquido y conductor. El electrodo de referencia proporciona una potencia fija frente a la que medimos el potencial del electrodo de trabajo, que es el que está siendo investigado, no se trata de un ánodo, también se puede investigar el comportamiento catódico [5].

= campo eléctrico

 dl = elemento infinitesimal del contorno  B = densidad de campo magnético s = superficie arbitraria

 dA

= dadas por la regla de la mano

derecha

Se define velocidad de corrosión por la ley de Faraday como:

m. d . d=

Ley de Faraday:



La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.

100∗ K ∗ I A∗T

Por medio del Teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

m. d . d = mg por dm2 por día K

= equivalente electroquímico del

electrodo

A

Esta es una de las Ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del Electromagnetismo. La

= área del electrodo en dm2

3

21458 Corrosión y su control ley de Faraday, junto con las otras leyes del Electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, y permitió unificar así al electromagnetismo. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:



Miliamperímetro de baja resistencia interna



Electrodo de acero al carbón 1 cm2



Electrodo de grafito (referencia)



Cronómetro

Vε = voltaje inducido dΦ / dt = tasa de variación temporal del flujo magnético



Ensayo de inmersión total:

Sirven para evaluar la resistencia del metal a un tipo de corrosión, ya sea por grietas, picaduras, corrosión galvánica, etc. Consiste en sumergir totalmente la muestra que se quiere estudiar en una solución corrosiva durante un tiempo determinado y retirarla para su posterior análisis. Debe cumplir con condiciones tales como, la composición de la solución, temperatura, volumen, tiempo y preparación de la muestra.

Figura 1: Amperímetro

2. MATERIALES Y MÉTODO

En la práctica se utilizan los siguientes materiales:



Láminas de acero al carbón de igual dimensión



1200 ml de Ácido Clorhídrico al 10%



1200 ml de solución NaCl al 5%

4

21458 Corrosión y su control Procedimiento:

En un beaker se prepara 1200 ml de una solución de Ácido Clorhidrico al 10%, se midieron 120 ml ácido y el resto se completa aproximadamente con 1200 ml de agua destilada.

Seguido de eso, en otro beaker preparamos la otra solución de NaCl al 5% de 1200 ml, se preparó con 36 gr de sal y se agregaron aproximadamente 1200 ml de agua destilada.



Método electroquímico

Se monta una celda que contiene la solución anteriormente preparada de acido clorhídrico al 10%, con dos electrodos, uno de acero de bajo carbono y como electrodo de referencia, grafito. Figura 2: Láminas acero de bajo carbono Repetimos el montaje, con la solución de NaCl al 5%.

Después de realizar estos dos procedimientos, se toman inmediatamente lecturas de la cantidad de corriente en microamperios durante 60 min, con intervalos de 2 minutos.



Método gravimétrico

Se prepararon, dimensionaron y limpiaron dos probetas de acero de bajo carbono. Cada probeta se colocó en un vaso que contenía cada uno, solución de ácido clorhídrico al 10% y NaCl al 5%.

Figura 3: Electrodos de acero de bajo carbono

5

21458 Corrosión y su control también los trabajos futuros que se pueden realizar en el tema. Luego de 8 dias, estas probetas fueron sacadas de cada solución, se limpiaron, se eliminó el óxido formado, se lavaron, secaron y por último se pesaron.

1.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA. Disponible en: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/cien cia/ volumen2/ciencia3/079/htm/sec_6.htm [Consultado el 19 de septiembre del 2018]

[2] Salazar J, J.A; Introducción al fenómeno de corrosión: tipos, factores que influyen y control para la protección de materiales. Tecnología en marcha. Vol.28, N° 3, JulioSeptiembre. Pag 127-136

3. RESULTADOS

[3] Cortés M, Maria Teresa; Ortiz H, Pablo. Corrosión. Apuntes Ccientíficos Uniandinos No.4, diciembre 2004

4. DISCUSIÓN RESULTADOS)

(O

ANÁLISIS

[4] Determinación de la velocidad de corrosión en armaduras mediante técnicas cuantitativas de análisis electroquímico. Bello, Pablo M. Universitat Politecnica de Valencia. (Tesis)

DE

[5] Cinética de la corrosión. Disponible: https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8 231/1/CorrTema5.pdf [Consultado el 19 de febrero del 2019]

CONCLUSION

Las conclusiones son obligatorias y deben ser claras. Su contenido no debería duplicar substancialmente el resumen. Deben expresar el balance final de la investigación o la aplicación del conocimiento o temática tratada. Se discute sobre las implicaciones del estudio y la relevancia que tiene para el área del conocimiento. Se sugiere no concluir más cosas de las que los resultados permitan. En esta sección se suelen mencionar

Artículos: [1] Alien, J.S., Samuelson, R. y Newberger, A. Chaos in a Model Of forced QuasiGeostrophic Flow over Topography: An application of Melinkov’s Method, J. Fluid Mech., 226, 511-547, 1991. Libros:

6

21458 Corrosión y su control [1] Baker, G. L. y Golub, J., Chaotic Dynamics: An Introduction, Cambridge University Press, Cambridge, 1990. Capitulo de libro: [1] Lewis, P., Ray, B. y Stevens, J.G. Modeling Time Series by Using Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS). En: Time Series Prediction: Forecasting the Future and Understanding the Past (Eds. A.S. Weigend y N. A. Gershenfeid), SFI studies in the Science of Complexity, Proc. Vol XV, Addison-Wesley, reading 297-318, 1994. Memorias de congresos: [1] Alzate, N., Botero, T. y Correa, D. Título de la ponencia. Memorias, XIX Congreso Latinoamericano de Ponencias Científicas. Córdoba, Argentina, Tomo II, 219-228, octubre 2008. Conferencias: [1] Garzón, J.C. Más allá de las decisiones económicas. Documento presentado en la II Jornada de Análisis Económico, La Habana, Cuba, marzo de 2000.

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