Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

Extensión-Porlamar.

Análisis crítico de la Corrosión

Bachiller:

Jorge Barrientos

CI: 20535831

Porlamar, Mayo de 2016

Análisis crítico: Los metales están constantemente expuestos a la acción de

la atmósfera, que como se sabe, está compuesta principalmente de 79 partes

de nitrógeno y 21 partes de oxígeno. Como el nitrógeno es un gas muy poco

activo, puede decirse que prácticamente inerte, toda la acción atmosférica

depende de la actividad del oxígeno, que no es mucha por estar en estado

molecular (con enlaces homopolares formando moléculas de O2).

Y como, por otra parte, los metales son muy estables, resulta que, sin la

intervención de otro agente, la acción del oxígeno solo sobre los metales

resulta muy débil.

CORROSION

Se define la corrosión, en general, como la destrucción lenta y progresiva de un

metal por la acción de un agente exterior. Uno de los factores que limitan la

vida de las piezas metálicas en servicio es el ataque químico o físico-químico

que sufren en el medio que les rodea.

También sabemos que el nitrógeno es un gas prácticamente inerte, por lo que

la acción atmosférica depende prácticamente del oxígeno. Los metales son por

lo general bastante estables por lo que sin colaboración de otro agente la

acción del oxígeno sobre estos es muy débil.

Por lo tanto, la corrosión atmosférica es la producida por la acción combinada

del oxígeno del aire y la humedad. Pero existe también la corrosión química,

producida por la acción de los ácidos y los álcalis.

Como en la atmósfera siempre existe humedad a la temperatura ambiente, los

metales se destruyen más por corrosión que por la oxidación. Siendo sus

efectos mucho mayores en los metales que se encuentren en contacto directo

con agua, como por ejemplo, las estructuras marinas.

El hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido y, si el

ataque continúa, termina por destruirse todo él.

La corrosión, en el caso de los metales, es el paso del metal del estado libre al

combinado mediante un proceso de oxidación.

La corrosión es, hasta cierto punto, un proceso evolutivo, natural y, en

consecuencia, lento.

La corrosión causa pérdidas enormes y desgracias incalculables, debidas a

accidentes producidos por la rotura de piezas debilitadas por la oxidación y la

corrosión. Ocasiona fallos en las instalaciones industriales (roturas de calderas,

tuberías de conducción de gas o hidráulicas, cascos de buques, estructuras

metálicas, etc.). Desde el punto de vista económico la corrosión ocasiona

pérdidas muy cuantiosas; solo en EE.UU. supone unos veinte mil millones de

dólares anuales.

La fatiga a la corrosión es un caso especial de la corrosión por tensión

causados por los efectos combinados de la tensión y la corrosión cíclica.

Ningún metal es inmune a una cierta reducción de su resistencia a la cíclica

subrayando si el metal está en un ambiente corrosivo. Los daños causados por

la fatiga por corrosión es mayor que la suma de los daños de ambos esfuerzos

cíclicos y la corrosión. El control de la fatiga por corrosión se puede lograr ya

sea por la reducción de los esfuerzos cíclicos o por control de la corrosión.

Tipos de corrosión según sus causas

La corrosión por acción electroquímica es la que tiene lugar sobre los metales

expuestos a la atmósfera húmeda, o sumergidos en agua, o enterrados. Este

tipo de corrosión se refiere, principalmente, a los casos en que el metal es

atacado por el agente corrosivo en presencia de un electrolito.

La corrosión química es la producida por los ácidos y álcalis, y tiene interés

para la construcción de aparatos resistentes a la corrosión de los productos

químicos que intervienen en el proceso de fabricación.

La corrosión bioquímica, producida por bacterias, suele tener lugar en objetos

metálicos enterrados. Es específica de cada metal o aleación. Las bacterias no

atacan directamente a los metales; sin embargo, pueden estimular reacciones

que destruyen capas protectoras de la corrosión.

Corrosión electroquímica

En los casos de corrosión electroquímica hasta ahora considerados, ha sido el

propio metal o dos metales en contacto o muy próximos los que han

proporcionado la fuerza electromotriz para la corrosión electroquímica. Por esto

la velocidad de ataque, y por tanto la corrosión, esta forzosamente limitada.

Pero cuando se aplica una fuerza electromotriz exterior, las velocidades

pueden ser mucho mayores.

Un caso típico de corrosión electroquímica es el producido por las corrientes de

retorno de los tranvías, que tienen vuelta por tierra. Aunque teóricamente el

retorno de la corriente debía hacerse por los carriles, en la práctica penetra y

se distribuye en una zona alrededor del carril, y si encuentra algún tubo

metálico o cubierta metálica de cables que tiene dirección apropiada, parte de

la corriente pasa por él para volver más adelante a los mismos carriles o, a

veces, a carriles diferentes de otras líneas que tengan el retorno común. La

fracción de corriente eléctrica que sigue el camino indicado es pequeña, si las

calles están bien pavimentadas y el terreno es seco; pero si el terreno es

húmedo, esta corrientes vagabundas alcanza cierta intensidad y producen

serios perjuicios. Se calcula que un amperio circulando puede destruir 9 kg. de

hierro ó 34 kg. de plomo; pero como el ataque no es uniforme, sino que se

produce siguiendo los bordes de los granos, cualquier tubo o funda puede

resultar perforado aunque el peso del metal destruido sea pequeño.

Corrosión por heterogeneidad del metal

Las heterogeneidades que crean diferencias de potencial electroquímico entre

los distintos puntos de una superficie (dando origen, por tanto, a zonas

anódicas y catódicas) son múltiples, pudiendo provenir lo mismo del metal que

del electrolito en contacto con él.

Un trozo de tubería nueva insertado en un tramo de tubería vieja, puede

corroerse rápidamente, pues, en general, actuará de ánodo, y la vieja, de

cátodo.

Una impureza cercana a la superficie de un metal es suficiente para iniciar una

corrosión electroquímica; la impureza hace de cátodo, y el hierro, de ánodo.

Otra causa de corrosión es un poro en la cascarilla de laminación. Entre esta

cascarilla, que resulta catódica con respecto al hierro, y este, se produce una

pila de corrosión.

Pueden ser también causa de corrosión las tensiones internas o externas a que

quede sometido un metal, el estado de acritud después de un trabajo en frío, el

rayado de su superficie y, en general, los diversos tratamientos químicos o

térmicos, que acentúan las causas de heterogeneidad y, por consiguiente, las

causas de corrosión

Factores que influyen en la corrosión

Clase y estado del metal: Evidentemente hay que tener en cuenta, en primer

lugar, la clase de metal y el estado en que se encuentra. Para esto hay que

conocer su composición química, su constitución, estructura, impurezas que

contiene, procedimientos de elaboración, tratamientos térmicos a que ha sido

sometido, tratamientos mecánicos, etc.

Estado de la pieza: Destaca el estado de la superficie (los surcos de

mecanizado, rayas, grietas, orificios, etc., favorecen la corrosión; por el

contrario, un pulido perfecto la dificulta), su radio de curvatura y orientación con

relación a la vertical, naturaleza de las piezas en contacto y esfuerzos a que

está sometida (los de tracción la favorecen).

Medio en que se encuentra: El ataque al metal partirá del medio en que se

encuentra, y, por tanto, cuanto mejor lo conozcamos, más fácilmente será

prever la clase de corrosión que se puede producir y los medios de evitarla.

Sobre el medio conviene conocer su naturaleza química, su concentración, el

porcentaje de oxígeno disuelto, el índice de acidez (Ph), presión, temperatura,

etc.

Clase de contacto entre el metal y el medio en que se encuentra: El contacto

entre el metal y el medio en que se encuentra queda definido por la forma de la

pieza, estado de la superficie, condiciones de inmersión, etc.

PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION CONTRA LA CORROSION

La lucha contra la corrosión es un problema muy complejo, debido al gran

número de factores que entran en juego; por tanto, cada caso específico

requiere un tratamiento particular y no es posible encontrar soluciones

generales.

Se procurará proyectar la estructura de manera que por su forma o el ambiente

en que se encuentre no se favorezcan las circunstancias corrosivas.

Se tratará de evitar las zonas de estacionamiento de líquidos, las uniones

remachadas, el contacto de metales muy separados en la serie galvánica,

ángulos vivos, zonas con acritud, etc.

Los procedimientos generalmente aplicados para la protección contra la

oxidación y la corrosión pueden clasificarse en seis grupos principales:

Protección por recubrimientos metálicos.

2º Protección por recubrimientos no metálicos.

3º Protección por el empleo de inhibidores.

4º Protección por el empleo de pasivadores.

5º Protección catódica.

6º Protección por el empleo de metales autoprotectores.

Sobre la elección del procedimiento más adecuado para cada caso no se

pueden dar normas generales. Cada problema debe ser estudiado como un

caso particular, puesto que simplemente pequeñas impurezas en el medio o en

el metal pueden cambiar por completo el planteamiento del problema.

Además de estos procedimientos para proteger al metal de la corrosión se

deberá tratar, en la medida de lo posible y atendiendo a las solicitaciones a las

que estará sometido el metal, de que la pureza del metal sea lo mayor posible,

ya que cuanto mayor sea esta mayor será su resistencia a la corrosión.

Ejemplo: el Zn puro, casi no se ataca por elSO4H2 mientras que el impuro se

ataca violentamente; el Al puro resiste muy bien la corrosión.

Ejercicios

1. Un proceso de electrodeposición de cobre utiliza 15 A de corriente para

disolver químicamente (corroer) un ánodo de cobre y electrodepositar un

cátodo de cobre. Si se supone que no hay reacciones secundarias,

¿cuánto tiempo tardarán en corroerse 8,50 g de cobre del ánodo?

El tiempo que tarda el cobre del ánodo en corroerse puede ser

determinado por la ecuación:

𝑤 =𝐼𝑡𝑀

𝑛𝐹 𝑂 𝑡 =

𝑊𝑛𝐹

𝐼𝑀

En este caso,

W= 8,5g n=2(Cu→Cu2+ +2e-) F = 96500 A×s/mol

M=63, 5 g/mol (Cu) I = 15 A t =? S

𝑡 =(8,5 𝑔) (2) (96500 𝐴_ 𝑠/ 𝑚𝑜𝑙)

(15 𝐴) (63,5 𝑔/ 𝑚𝑜𝑙) = 1722 𝑠 𝑜 28,7 𝑚𝑖𝑛

2. Una superficie de cobre se corroe por agua de mar, con una densidad

de corriente de 2,45 x 106A/cm2 Determinar:

a) ¿Cuál es la velocidad de corrosión en mdd?

b) ¿Qué espesor de metal se corroe en seis meses?

Considerar: El peso de un mol de cobre es de 63.4 g.

La densidad del cobre es de 8.03 g/cm3.

La constante de Faraday es 96500 A · s/mol.

a) La velocidad de corrosión la obtendremos tras evaluar el peso de

material corroído en un dm2, es decir en 100 cm2, y en un día, es

decir 24 x 3600s.

𝑊 =𝑖. 𝐴. 𝑡. 𝑀

𝑛. 𝐹

= (2,45 ∗ 10−6

𝐴𝑐𝑚2) (100𝑐𝑚2)(24ℎ. 3600 𝑠

ℎ ⁄ )(63,54 𝑔

𝑚𝑜𝑙⁄ )

2.96500 𝐴. 𝑠𝑚𝑜𝑙⁄

=

= 6,969𝑚𝑔

𝑑𝑚2 𝑑í𝑎 = 6,969 𝑚𝑑𝑑

b) Para calcular el espesor perdido en seis meses, iniciaremos el

cálculo de la pérdida de peso en ese tiempo, expresado por:

𝑊 = 6,969𝑚𝑔

𝑑𝑚2 𝑑í𝑎 𝑥 6 𝑥 30 𝑑í𝑎𝑠 = 1254,42 𝑚𝑔/𝑑𝑚2

𝑒 =1254,4 ∗ 10−3 𝑔

𝑑𝑚2⁄

8,03 ∗ 103 𝑔𝑑𝑚3⁄

= 1,562 ∗ 10−4𝑑𝑚 = 1,562 ∗ 10−2𝑚𝑚

= 15,62𝜇𝑚

3. La pared de un tanque de acero, conteniendo agua desmineralizada, se

corroe a una velocidad de 30 mg/dm2 día. ¿Cuánto tiempo tardará en

disminuir el espesor de la pared 0,8 mm?

Estimar la densidad del acero = 7,81 g/cm3

La velocidad de corrosión expresada como disminución del espesor en

función del tiempo será:

𝑣 =30 ∗ 10−3 ∗ 10−2

𝑔(𝑐𝑚2 ∗ 𝑑𝑖𝑎)⁄

7,81𝑔

𝑐𝑚3⁄= 3,84 ∗ 10−5 𝑐𝑚

𝑑𝑖𝑎⁄

Por lo que para disminuir 0,8 mm necesitará:

0,8 𝑚𝑚

3.84 ∗ 10−4 𝑚𝑚𝑑𝑖𝑎⁄

= 2083 𝑑𝑖𝑎𝑠 ≈ 5,7 𝑎ñ𝑜𝑠