Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Villa Mara CyTAL 2014 VI Jornadas de Ciencia y Tecnologa para alumnos

ESTUDIO PRELIMINAR PARA LA CONSTRUCCIN DE UNA CMARA DE NIEBLA SALINA

PARA ENSAYOS DE CORROSIN

Facundo Berardo, Diego Fraire, Neuen Gao, Esteban Lerda Tutor: Dr. Ing. Eldo Jos Lucioni

Departamento de Ingeniera Mecnica Laboratorio de Metalurgia y Materiales

Facultad Regional Villa Mara Universidad Tecnolgica Nacional Avda. Universidad 450 (5900) Villa Mara (Crdoba)

Resumen

La corrosin es un fenmeno que intrnsecamente lleva asociados importantes y perniciosos efecto sobre los materiales, generando prdidas econmicas y reduciendo notablemente las prestaciones funcionales de los mismos. Por ello es necesario seleccionar materiales que soporten los efectos de en ambientes corrosivos; as, es necesaria la ejecucin de ensayos que permitan caracterizar el comportamiento del material en un ambiente corrosivo.

La prueba de niebla salina tiene como objetivo reproducir los efectos de las condiciones de un ambiente real pero de forma acelerada y con variables controladas.

La norma ASTM B117 (Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus) [1] es la que establece el modo de realizacin del ensayo y los parmetros a medir.

Se efectu un estudio preliminar orientado especficamente a sentar las bases para un futuro diseo y construccin de la cmara de niebla. Adems, se construy un prototipo para la verificacin de algunos parmetros de la norma. Palabras clave: Corrosin. Niebla salina. ASTM B117.

1. Introduccin

La norma ASTM B117 describe las partes, procedimientos y condiciones requeridos para establecer y mantener un ambiente de niebla salina. Esta norma ha sido generalmente aceptada como el mtodo estndar para ensayos de corrosin y es todava extensamente usada para probar acabados protectores sobre metales y componentes elctricos, entre otros.

Los ensayos de niebla salina se emplean para el desarrollo y verificacin de recubrimientos metlicos, pinturas y tratamientos sobre materiales recubiertos; tambin, son requeridos como condicin importante de diseo y verificacin funcional en varias industrias (materiales de uso aeronutico y martimo, superficies especiales, sistemas elctricos y electrnicos, tecnologa de portaaviones y submarinos, etc.). Si bien son costosas, en el mercado pueden adquirirse cmaras de niebla salina que se ajusten a las necesidades especficas de cada prueba.

La muestra se expone a una niebla salina durante un perodo normalizado que puede variar desde pocas horas hasta varios das [4]. El ensayo clsico consiste en pulverizar, dentro de la cmara, una disolucin de 50 g/l de NaCl, a una temperatura de 35 C y un pH comprendido entre 6,5 y 7,2. Tambin se utilizan otros valores en funcin de la necesidad de reproducir ambientes especficos.

Figura 1 Cmaras de niebla salina [2,3].

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Existen distintas formas de corrosin que pueden clasificarse en tres grupos en segn su facilidad para la identificacin (Figura 2).

Los orgenes del ensayo de niebla salina data de 1914 con los estudios realizados por J.A. Capo para disear una prueba que reprodujera en forma acelerada los efectos de las condiciones reales. Sobre esta base, en 1939 la ASTM emiti la Norma B117-1939, sufriendo numerosas modificaciones para superar las objeciones efectuadas por los usuarios de diferentes reas industriales. En la Tabla 1 se muestran los mltiples usos de los ensayos de niebla salina.

2.2 Norma ASTM B117 La norma describe el aparato, el procedimiento, y las condiciones requeridas para crear y

mantener un ambiente corrosivo controlado durante el ensayo. Hay que considerar que esta norma no prescribe el tipo de probeta, los perodos de exposicin o interpretacin de los resultados.

La cmara de niebla salina consiste bsicamente en un recinto principal (la cmara, propiamente dicho), recipiente de almacenamiento de la solucin salina, suministro de aire comprimido, inyectores pulverizadores, portaprobetas y sistema de calentamiento y control. La norma no fija dimensiones para la cmara y lo deja a decisin del diseador en funcin de las necesidades especficas del usuario [1].

El agua empleada en la solucin salina de cumplir con la Norma ASTM D1193 [8]. La concentracin de cloruro de sodio de la solucin ser 5 1% de peso y el pH de la solucin ser de 6.5 a 7.2.

Las probetas estarn suspendidas o apoyadas con una inclinacin de entre 15 y 30 y no deben ser afectadas por gotas de condensado formado en la tapa de la cmara o en otras probetas. Adems, los inyectores deben disponerse de manera tal que el flujo que emiten no impacte directamente sobre las muestras.

La niebla salina debe circular libremente entre las probetas, por lo cual estas no debern estar en contacto ente s.

La formacin de la niebla se produce por atomizacin de la solucin salina mediante un flujo de aire comprimido que deber ser filtrado para asegurar que no contiene impurezas (por ejemplo, aceite).

Figura 3 Esquema general de la cmara de niebla salina. 1) panel de

instrumentos, 2) tanque de solucin, 3) torre de dispersin, 4) humidificador, 5) manmetro. [6,7].

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3.4 Sistema Estructural La tapa, el recinto (cmara) y la estructura metlica conforman el sistema estructural. La estructura metlica es el asiento de todos los otros sistemas y no debe tener contacto

con la sustancia corrosiva; para ello deben aplicarse pinturas protectoras o recubrimientos superficiales anticorrosivos.

La tapa requiere una atencin especial en cuanto a la inclinacin de sus paneles. No puede ser plana ya que ello generara el desprendimiento de gotas y su cada sobre las probetas invalidando los resultados del ensayo [6,7,9].

El recinto es un paraleleppedo cuya funcin es contener la niebla salina, las probetas y los sensores de control del ensayo. Debe estar trmicamente aislada [10]

Tanto la tapa como la cmara no deberan construirse de materiales metlicos, sino ms bien de material compuesto, por ejemplo, fibra de vidrio y resina.

3.5 Sistema Auxiliar

Este sistema est formado por el compresor, el humidificador, el manmetro, el conducto de

aire y el conducto de desage. El manmetro permite determinar la presin de aire que luego forma la niebla salina al pasar

por la tobera. Un exceso de presin hace que la niebla formada no tenga la concentracin salina ni el tamao de partcula adecuados. Contrariamente, el defecto de presin favorece la rpida formacin de condensados y su precipitacin. La presin debe ser regulada a fin de evitar esas condiciones.

El humidificador incrementa la humedad y temperatura del aire comprimido haciendo pasar el aire limpio a travs de un volumen de agua caliente (burbujeo) quitndole humedad y calor a la misma [6].

3.6 Prototipo

Se construy un prototipo bsico para probar la generacin de niebla salida y verificar

parmetros del sistema de calefaccin. El recinto se elabor con vidrio comn (material anticorrosivo) de dimensiones 395 mm de

largo, 200 mm de ancho y 300 mm de alto. Dispone de una puerta lateral para poder efectuar la disposicin de las probetas en el interior.

Se emple telgopor como aislante de todas las caras. A fin de evitar el goteo por condensacin se inclin el recipiente completo. En la parte

inferior de unos de los laterales se efectu una perforacin para que acte de sumidero a fin de evitar la acumulacin de solucin salina en el interior de la cmara.

La niebla se gener con un cono difusor.

Figura 5 Torre de dispersin [6].

Figura 6 Portaprobetas [2]

3.7 Interpretacin de resultados

Los resultados de un ensayo de corrosin pueden caracterizarse por diferentes mtodos.

Algunos de ellos son los que se describen a continuacin [6]. Grado de corrosin del metal: Permite determinar la vida til de un material en comparacin

con otro cuyo comportamiento se conoce en el mismo ambiente de trabajo. Grado de degradamiento de un recubrimiento protector no metlico: Esta tcnica es similar a

la del grado de corrosin, solo que esta se aplica a recubrimientos de tipo no metlicos. Peso perdido de un material metlico debido a la corrosin: Se pesan las probetas antes de

realizar la prueba; luego las probetas se extraen en tiempos establecidos, se la limpia y pesa. Determina el grado de corrosin en relacin con la prdida de peso.

Cambios en la conductividad elctrica de un metal: Se mide la conductividad antes y despus del ensayo de corrosin; la conductividad cambia de acuerdo a la prdida de material de la probeta.

Cambios en la resistencia a la traccin de un metal: Se mide la resistencia a la traccin de la probeta del material metlico a ensayar y luego del ensayo medir la resistencia a la traccin de otra probeta similar. Se establece una relacin entre el decrecimiento de la resistencia y el tiempo de ensayo y la corrosin generada.

4. Conclusiones

La cmara de niebla salina proporciona un ambiente corrosivo donde ensayar en un lapso

reducido el comportamiento de materiales en esa situacin altamente desfavorable. Antes de iniciar el diseo de la misma es necesario un exhaustivo anlisis de los

requerimientos normados para la realizacin del ensayo; este Estudio Preliminar cumple dicha funcin y compone un conjunto de requisitos bsicos que deben cumplir los materiales y el proceso de construccin.

En general, ser necesario emplear materiales compuestos resistentes a la corrosin. Lo desarrollado sirve de contribucin a las actividades encaradas por el Departamento de

Mecnica tendientes al equipamiento del Laboratorio de Materiales con la capacidad de realizar una amplia gama de ensayos de caracterizacin de materiales.

Finalmente, cabe destacar que la cmara de niebla salina se aplica a una amplia gama de materiales (metlicos y no metlicos); tambin, en el marco de la investigacin de la superficie de los materiales, es posible la evaluacin del comportamiento de las protecciones anticorrosivas.

Referencias [1] ASTM. ASTM B117. Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus. ASTM, 1997. [2] www.ascott.hol.es [3] http://www.associatedenvironmentalsystems.com/ [4] Roberge, P.R. Handbook of Corrosion Engineering. McGraw-Hill, New York. 1999. [5] De Luccia, J.J.; Gergar, R.D.; Jankowsky, E.J. AGARD-AG-278 AGARD corrosion handbook.

Volume 2. Loughton, 1987. [6] Dahbura Ramos, L.E. Diseo y construccin de una cmara de niebla salina para ensayos de

corrosin. Universidad de el Salvador. 2012. [7] Laverde, V.H. Diseo y fabricacin de una cmara salina para realizar anlisis de corrosin en

materiales. Universidad Nacional de Colombia. Bogot, 2011. [8] ASTM. ASTM D1193. Standard Specification for Reagent Water. ASTM, 2011. [9] Arias, C.A; Calvo, E.; Ochoa, J.I. Diseo y construccin de una cmara de niebla salina para

ensayos de corrosin. Scientia et Technica Ao XIII, No 36, 2007. [10] Pinzn, M.; Jirado, N. Aspectos de diseo de un equipo de anlisis de corrosin por niebla

salina. Scientia Et Technica, vol. XI, nm. 29, 2005