UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MATERIALES

TEMA: “MEDICIONES DE IONES CLORURO DE LA ATMÓSFERA”

CURSO:

LABORATORIO DE CORROSIÓN Y PROTECCIÓN DE METALES

DOCENTE:

Dr. CÁRDENAS ALAYO, Donato

ALUMNOS:BOBADILLA CRUZ, WilmerCAVERO TORRES, SusanaPUGLISEVICH RUIZ, Diana

CICLO:VIII

FECHA: 29 De OCTUBREGRUPO: A

TRUNO: jueves de 3 a 5 pm

2015TRUJILLO-PERÚ

I. TEMA: MEDICIONES DE IONES CLORURO DE LA ATMÓSFERA

II. RESUMENLa presente práctica de laboratorio consistió en la determinación de iones cloruro en diferentes distritos de la ciudad de Trujillo, para esto se elaboraron captadores de cloruros del tipo candela húmeda que consistió en enrollar gasa en un tubo de PVC y empotrarlo a un depósito que contenía glicerina, el tiempo de exposición de los captadores fue de un mes en los distritos de la esperanza, Aranjuez, la esmeralda (urbanización del distrito de Trujillo).

III. OBJETIVOS

a. Preparación de captadores de cloruros según la norma ISO 9225.b. Analizar iones cloruro según la norma ASTM D512.c. Determinar la velocidad de depósito de iones cloruro (mg/m2.dia).d. Clasificación de la atmósfera según los iones cloruros.

IV. MARCO TEÓRICO

3.1. CLORUROS (Cl-) Estos son transportados a las superficies metálicas desde el mar ya sea como pequeñas gotas o como cristales de sal. Por lo tanto, el depósito de Cl- tiene lugar cuando las superficies metálicas están expuestas a vientos desde el mar. Para que la sal acelere la corrosión es necesario que la superficie metálica este húmeda, investigaciones efectuadas por Ambler y Bain (1955) en laboratorio y confirmadas en ensayos de campo por Preston y Sanyal (1956) han determinado que la salinidad se deja sentir notablemente en la corrosión debido al carácter higroscópico de la sal cuando la humedad relativa es 80%.

Los iones cloruro son altamente agresivos para algunos metales, tal es así que en estudios realizados en climas tropical marino se ha determinado que el cloruro es el principal responsable de la elevada velocidad de corrosión del acero. El transporte de cloruros varía considerablemente con las condiciones locales. La cantidad de este ion determina el índice del grado de contaminación salina de la atmosfera. La captación de Cl-se realiza por el método de vela húmeda (norma ISO 9225).

En la Tabla N°2 se muestra las categorías de polución por cloruros al aire libre.

TABLA N°1: Categorías de polución por cloruros (Cl-)

3.2. DETERMINACIÓN DE CLORUROSSi la estación de ensayos de corrosión atmosférica se encuentra situada relativamente cerca del mar, es conveniente analizar la influencia marina mediante dispositivos captadores especiales, dado que el NaCl presente en los aerosoles marinos, que es característico de una atmósfera marina, influye decisivamente en la corrosión de los metales expuestos a este tipo de atmósfera. Además, este contaminante "natural" casi nunca se detecta en las redes de seguimiento de la calidad del aire, por lo que hay que disponer de técnicas que permitan su determinación y cuantificación, con el fin de incorporar este parámetro en todas aquellas evaluaciones de la velocidad de corrosión que se realicen.Los dos dispositivos más comunes son los basados en la probeta en ángulo de acero inoxidable o "teja" (1) y el de la "candela húmeda" (2). El primer dispositivo consiste en una probeta en ángulo de acero inoxidable, una chapa de unos 600 cm² de superficie, por lo general fija al pupitre en el cual se exponen las probetas metálicas, que recoge el agua de lluvia y mediante un tubo de goma apropiado la transporta al interior de un matraz o botella de plástico (véase la figura 1).

Fig1. Apéndice de exposición de probetas. En la parte superior derecha se encuentra el dispositivo para la captación de cloruros en atmósferas marinas (partículas salinas de la atmósfera) conocido como dispositivo Hache.

Mensualmente se valoran químicamente los cloruros presentes en la muestra recogida de agua. Este método ha dado lugar a la norma DIN 50907-1952, para la determinación de cloruros en una atmósfera marina, ampliamente utilizada en todo el mundo por los especialistas en corrosión atmosférica por su sencillez y economía. Según la norma, la "teja" debe estar orientada al sur, con una inclinación de 45º y situada a unos 50 cm del suelo. Diariamente debe realizarse una inspección visual el lavado de la "teja" con agua destilada (libre de cloruros), y cada mes debe recogerse el contenido de los depósitos. El segundo dispositivo, conocido como el método de "candela húmeda", se compone de un tubo de material inerte, vidrio o refractario, alrededor del cual se enrolla una cinta de papel de filtro o gasa hidrófila. Este tubo, de aproximadamente 25-30 mm de diámetro y 30 cm de longitud, está colocado en un Erlenmeyer y bañado parcialmente por agua. Cada mes se valora el agua que baña a la candela para tener una idea de la concentración en sal del aire ambiental.El análisis del contenido de cloruros puede efectuarse potenciométricamente, con un electrodo de plata/cloruro de plata, o bien mediante una titulación con nitrato de plata, AgNO3, empleando cromato de potasio, K2CrO4, como indicador (método de Mohr). (Anexos: Norma ASTM D512 – MÉTODO B).

Los resultados del análisis se expresan en miligramos de NaCl por decímetro cuadrado y día, mg NaCl/dm² día.

3.3. ESPECIFICACION DE CORROSIVIDAD ATMOSFERICA

TABLA N° 2: FORMAS DE ESPECIFICACIÓN DE CORROSIVIDAD ATMOSFÉRICA; EN BASE A TIPOS DE ATMÓSFERASUna de las formas de especificar la corrosividad de un lugar es clasificándola en

base a 4 tipos de atmosferas.RURAL: Cuando tiene un nivel relativamente bajo de contaminantes, la velocidad de deposición de SO2 es menor que 10 mg/m2.dia y la velocidad de deposición de cloruros es menor que 5 mg/ m2.dia.

URBANA: Cuando tiene niveles relativamente altos de SO2 y cenizas que provienen de los vehículos y casas. La velocidad de depósito de SO2 está en el rango de 10 a 80 mg/ m2.dia.

INDUSTRIAL: Cuando el tipo de polución varía de una atmosfera a otra. Se caracteriza porque contiene principalmente compuestos sulfurosos y óxidos de nitrógeno. La velocidad de deposición de SO2 puede llegar hasta 200 mg/ m2.dia.

MARINA: Cuando tiene alta concentración de cloruros que provienen de la sal del mar llevada por el viento y que se deposita en las superficies expuestas. La cantidad de contaminación por sal disminuye rápidamente con la distancia al mar y es afectada por los vientos. El promedio anual de velocidad de deposición, típicamente está en el rango de 5 a 500 mg/ m2.dia pero puede llegar hasta 1500 mg/ m2.dia cerca de la playa o sobre el mar.

EFECTOS DE IONES CLORURO EN EL CONCRETO

La resistencia a compresión ha sido utilizada por lo regular como un indicador de la durabilidad del concreto; sin embargo, cada día se hace más evidente que por sí misma no determina la durabilidad del concreto. La impermeabilidad y la resistencia química rigen también la vida útil de una estructura, aunque estos factores están a su vez influidos por la composición del cemento y la calidad de la mezcla.

EFECTOS DE IONES CLORURO EN EL ACERO DE REFUERZOComo ya se ha referido anteriormente, la pasta de cemento no carbonatada tiene un pH mínimo de 12.5 y el acero de refuerzo no se corroe en esa circunstancia, fundamentalmente por la presencia de una película pasivante microscópica de óxido que evita su disolución anódica. No obstante, si el pH disminuye a menos de 10 por la acción de efectos tales como la carbonatación, la corrosión puede iniciarse. El efecto de la carbonatación puede disminuir el pH a niveles de 8 o 9, resultando en corrosión del acero cuando están presentes la humedad y los iones cloruro disueltos en agua en niveles por encima de 0.2 por ciento relativos a la masa de cemento, lo cual acelera la corrosión.Cabe destacar que, en opinión de diversos autores, la corrosión puede iniciarse por la acción de iones de cloruro sobre el acero de refuerzo, aun en ambientes con un pH superior a 10 u 11, aunque estos casos se relacionan con cloruros presentes de origen en la mezcla por efectos de los agregados, el agua o los aditivos, pues los que penetran del exterior están generalmente asociados con el proceso de carbonatación, el cual incide inmediatamente sobre los niveles de pH en el concreto.V. EQUIPOS, MATERIALES, REACTIVOS E INSTRUMENTOS

MATERIALES REACTIVOSINSTRUMENTOS

NOMBRE PRECISIÓN

Gasa GlicerinaRegla

milimetrada0.5 mm

Tijeras Ácido acéticoBalanza

analógica0.1 gr

6 Tubos de PVCHidróxido de sodio QP( gr)

Balanza analógica

0.0001 gr

6Tarros de PVC, con un agujero en

la tapa.

Cromato de potasio ( gr)

EspatulillaNitrato de plata

( gr)Pipetas Fenolftaleína

Matraz Agua destiladaVaso de

precipitacióngotero

Bureta

Soporte universal

VI. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1 PREPARACION DE CAPTADORES DE CLORUROSa) Con la gasa de dos metros de largo y 45 centímetros de ancho cortamos en

tres partes iguales a lo largo como se muestra en el siguiente esquema.

----- Cortar

Fig2. Corte de la gasab) Luego cada parte de 15 cm de ancho y 2 metros de largo fue doblada en 4

partes iguales, como se muestra por las líneas en el siguiente diagrama.

----- Doblar

c) Una vez doblada la gasa pasamos a colocarla en el tubo de PCV que tiene dos agujeros laterales, dejando 20 cm de gasa para cada lado hacia abajo para que a través de capilaridad la solución suba y empape toda la gasa.

d) Preparamos una solución de glicerina al 20 % de 1.5 litros agregando 1 ml de ácido acético/ litro de solución (en total añadimos 1.5 ml de ácido acético), para evitar la formación de hongos.

e) En el lugar de buenos aires a la solución anterior la dividimos en tres proporciones iguales (500 ml cada uno )y ponemos en tres pomos de plásticos opacos, después cada uno de los tubos con gasa los sumergimos y sacamos ,uno en cada pomo ,de forma que se moje toda la gasa

f) seguidamente taparlos(estas tapas deben tener un hueco del mismo tamaño del diámetro del tubo de PVC)

g) introducimos el tubo envuelto de gasa por el hueco de manera que entre primero la parte que dejamos unos 20 cm de gasa .pero solo dejamos alrededor de la mitad del hueco por donde introducimos la gasa(de la tapa para fuera)

h) Obtuvimos los siguientes datos:

PARÁMETROS LUGAR EXPUESTOLA ESPERANZA ARANJUEZ ESMERALDA

Diámetro promedio(cm) 3.13 3.25 3.20Altura promedio(cm) 10.59 12.40 11.15

Fecha de inicio 24/09/15 25/09/15 24/09/15Hora de inicio 7:20pm 9:00am 7:00pm

Fecha final 22/10/15 22/10/15 22/10/15Hora final 1:30pm 2:15pm 2:40pm

2 FILTRADOa) Lavar la gasa; Se sacó la gasa del recipiente, colocamos la solución de

glicerina en un vaso de precipitación (1 litro), con agua destilada se enjuago la gasa 7 veces hasta aforar a aproximadamente 700 ml, en cada muestra.

b) Aforar a 500ml para la muestra de la esperanza, 500 ml para la muestra de Aranjuez y 500ml para la muestra de la esmeralda, cada una en un vaso de precipitación.

Fig3.solución de glicerina (20%) con ácido acético (1ml/L)

c) Filtrar la solución con papel filtro, se cortó el papel filtro en círculos de acuerdo al diámetro de boca del embudo, se humedeció este para adherirlo al papel y se colocó en un matraz, en decantó la solución para sacar tres alícuotas de 50 ml cada una.

Fig4. Filtración de la solución de glicerina con ácido acético

3 NEUTRALIZADOa) De la solución filtrada tomar 3 alícuotas de 50ml c/u en matraces diferentes,

en donde tomamos una alícuota de cada lugarb) Agregar 4 gotas de fenolftaleína en el matraz que contiene la alícuota. la cual

es un agente que servirá para medir el pH de la solución por medio del color.c) Neutralizar con NAOH químicamente puro al 1% (mezclando 400ml de agua

destilada con 4gr de hidróxido de sodio QP); hasta obtener un color levemente grosella(pH: 7-7.5), usando un gotero (notando que al caer gota a gota la solución se enciende en un grosella fuerte, pero el color desaparece al agitarlo).

Fig5. Solución de NaOH al 1%

4 TITRACION O TITULACIÓN CON AgNO3

a) Agregar 10 gotas de K2CO4 al 5% (esta solución fue prepara en una fiola mezclando 100 ml de agua destilada con 5 gr de K2CO4) el cual se pondrá de un color amarillo claro, colocamos un gotero en la solución para la medición de las gotas necesarias.

Fig6. 10 gotas de Solución de K2CrO4 al 5%

a) Preparamos una solución de AgNO3 al 0.01N (esta solución fue preparada al mezclar 1 litro de agua destilada con 3 gr de AgNO3) para titular (colocamos la solución en una bureta de 50 ml que fue puesta en un soporte universal y asegurada con una nuez) hasta obtener un color rojo ladrillo.

b) Registrar el gasto de volumen de AgNO3de la bureta necesaria para el cambio cualitativo (cambio de color de la solución).

Fig7.registro de gasto de volumen y cambio de color

VII. RESULTADOSVolumen Inicial (ml) Volumen Final (ml) Volumen consumido

(ml) Tipo de AgNO3

Probeta 17.35 9.25 1.9

AgNO3 0.01N

Fecha: 17/03/11

9.25 11.1 1.85

Probeta 22 4.65 2.65

4.65 7.35 2.7

Probeta 30.63 18.4 17.77 AgNO3 0.01N

Fecha: 16/10/1218.4 42.8 24.40

lugarN°DE

CLORUROS N°DE GOTAS VOLUMEN

la esperanza

134 4,437 4,139 3,7

242 4,143 4,442 5,3

aranjuez

345 541 642 5

434 2,733 635 7,7

esmeralda5

26 6,121 5,425 6

6 24 5,7

28 5,223 6,85

VIII. DISCUCION DE RESULTADOS

IX. CONCLUCIONES

X. RECOMENDACIONES

XI. BIBLIOGRAFIA

XII. ANEXOS

DETERMINANDO LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN DE DEPÓSITO DE IONES CLORURO

CÁLCULOS DE RESULTADOS

Muestra de BUENOS AIRES:

ppmdelCl−¿(mgL )=N AgNO 3

xV AgNO 3x 35450

V alicuota¿

ppmdelCl−¿=0.01x 3.5mL x 35450

50mL =24.815mg /L¿

mgdelCl−¿= ppmdelCl−¿(mgL ) xVaforado ¿

¿

mgdel Cl−¿=24.815mgL x0.69 L=17.12mg¿

RCl−¿( mg

m2 . dia)=mgdel Cl−¿

Área (m2 )xt (dias)¿ ¿

RCl−¿( mg

m2 . dia)= 17.12mg0.0111828m2x 5.8125 dias

=263.3845 mgm2 .dia

¿

Muestra de LAS QUINTANAS:

ppmdelCl−¿(mgL )=N AgNO 3

xV AgNO 3x 35450

V alicuota¿

ppmdelCl−¿=0.01 x 2mL x35450

50mL =14.18mg /L¿

mgdelCl−¿= ppmdelCl−¿(mgL ) xVaforado ¿

¿

mgdelCl−¿=14.18(mgL ) x0.68 L=9.6424mg¿

RCl−¿( mg

m2 . dia)=mgdel Cl−¿

Área (m2 )xt (dias )¿ ¿

RCl−¿( mg

m2 . dia)= 9.6424mg0.0134902m2x 5.3542dias

=133.4972 mgm2 .dia

¿

PROBETAS

Volumen consumido (ml) Área (m2)

N (AgNO3) Valorizada

R Cl-

(mg/m2.dia)

Probeta 11.9

0.012952

0.045

0.051

1.85 0.050

Probeta 22.65

0.0128480.072

2.7 0.073

Probeta 317.77

0.011869 0.00880.513

24.40 0.141