UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERAS

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

ELEMENTOS DE MQUINAS II

LA CORROSIN

OCTAVO

VERNICA CHICAIZA

D. M. De Quito, Junio 2015

NDICE

31La Corrosin

31.1Introduccin

41.2Tema: La Corrosin

41.3Objetivo general

41.4Objetivos especficos

41.5Planteamiento del problema

41.6Justificacin del problema

52Marco Terico

52.1La corrosin

52.2Cmo ocurre la corrosin

62.3Clasificacin de los procesos de corrosin

62.3.1Segn la forma

82.3.2Segn el medio

82.3.3Corrosin Qumica.

82.3.4Corrosin electroqumica.

92.4Como evitar la corrosin

92.4.1Diseo

92.4.2Los recubrimientos

92.4.3Eleccin del material

102.4.4Dominio del ambiente

102.4.5Inhibidores de la corrosin

102.4.6Proteccin catdica

102.4.7Tratamientos trmicos y superficiales

143Conclusiones.

144Recomendaciones

145Bibliografa

1 La Corrosin

1.1 IntroduccinLa corrosin es el mecanismo espontneo con el que la naturaleza revierte los procesos de obtencin de los materiales, causando alteracin o destruccin de la mayor parte de los bienes fabricados por el hombre.

A excepcin de algunos metales nobles como oro, plata y platino, todos los dems estn expuestos al deterioro provocado por la corrosin. Los barcos, mquinas y automviles expuestos al ambiente con frecuencia sufren corrosin, la cual los vuelve inservibles.

La corrosin tambin puede crear condiciones peligrosas en edificios, puentes y aviones debido a que las estructuras metlicas de sus soportes se carcomen por corrosin y se debilitan, lo que puede provocar accidentes.

Desde la perspectiva industrial, la corrosin de los materiales es una causa de accidentes frecuentes y por tanto es de inters conocer los fenmenos y formas de prevencin de stos as como evitar reducciones en la vida de equipos y estructuras.

En el presente trabajo se busca exponer aquellos factores que propician la corrosin de los materiales.

1.2 Tema: La Corrosin 1.3 Objetivo general Estudiar y entender que es la corrosin, las principales formas de combate y prevencin de los fenmenos de corrosin atmosfrica de los principales materiales de ingeniera.1.4 Objetivos especficos Conocer las causas y consecuencias de la corrosin Identificar el tipo de corrosin que se puede obtener en los metales.

Conocer sobre el tipo de tratamientos superficiales empleados para evitar la corrosin.

1.5 Planteamiento del problema

La corrosin se puede definir de muchas maneras, algunas definiciones son muy directas y se enfocan a una forma especfica de corrosin, mientras que otras son muy generales y cubren muchas formas del deterioro. La palabra corroer se deriva del latn corrodere, que significa roer las piezas.

Los metales son rara vez encontrados en estado puro; casi siempre se les halla combinacin qumica con uno o ms elementos no metlicos, y el mineral es generalmente una forma oxidada del metal; por tanto, se debe aplicar una cantidad significativa de energa para transformar del mineral en metal puro.

1.6 Justificacin del problema La investigacin propuesta busca, mediante la documentacin de la teora y los conceptos bsicos del fenmeno de la corrosin, sus tipos, sus inhibidores, encontrar un agente que controle de forma eficaz la corrosin en metales. Lo anterior permitir dar a conocer el mtodo ms eficiente para tratar este fenmeno.

2 Marco Terico2.1 La corrosin

La corrosin es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque qumico por su entorno. Siempre que la corrosin est originada por reaccin qumica, la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida de la temperatura y de la concentracin de los reactivos y de los productos. Otros factores, como el esfuerzo mecnico y la erosin tambin, pueden contribuir al deterioro

2.2 Cmo ocurre la corrosinPara el caso del fierro y del Acero, que son los materiales de construccin ms comunes, el proceso de corrosin considera la formacin de pequeas pilas galvnicas en toda la superficie expuesta, presentndose un flujo de electrones de las zonas andicas donde se disuelve el fierro hacia las zonas catdicas donde se desprende hidrogeno o se forman iones hidroxilo (lcali); para cerrar el circuito elctrico se requiere la presencia de un electrolito proporcionado por el medio. El siguiente diagrama muestra esta situacin.

Las zonas andicas y catdicas son ocasionadas por diferencias en la estructura cristalina, restos de escoria y oxido en general, as como a diferencias de composicin en la superficie de los Aceros comerciales. De acuerdo con la figura anterior, adems de los procesos en el metal tienen un papel preponderante la cantidad de oxigeno presente y la conductividad elctrica del medio.

2.3 Clasificacin de los procesos de corrosin La corrosin se puede clasificar segn su morfologa o segn el medio.2.3.1 Segn la forma

2.3.1.1 Corrosin uniforme

El ataque se extiende en forma homognea sobre toda la superficie metlica y la penetracin media es igual en todos los puntos. Esta es la forma ms benigna de corrosin pues permite calcular fcilmente la vida til de los materiales corrodos.

Figura 1. Corrosin Uniforme

2.3.1.2 Corrosin localizada Corrosin en placas: Incluye los casos intermedios entre corrosin uniforme y corrosin localizada. El ataque se extiende ms en algunas zonas, pero se presenta an como un ataque general.

Figura2. Corrosin en placas Corrosin por picado: Durante el picado, el ataque se localiza en puntos aislados de superficies metlicas pasivas, propagndose hacia el interior del metal en forma de canales cilndricos. Este tipo de ataque, as como el intergranular y el fisurante, son las formas ms peligrosas bajo las cuales se puede presentar la corrosin.

Figura 3. Corrosin por picado Corrosin intergranular: Se presenta como una franja estrecha de ataque que se propaga a lo largo de los lmites de grano.

Figura 4. Corrosin intergranular. Corrosin fisurante: Se conoce como corrosin bajo tensiones. Se presenta cuando un metal est sometido simultneamente a la accin de un medio corrosivo y de tensiones mecnicas de traccin. Se forman fisuras que pueden ser intergranulares o transgranulares y que se propagan hacia el interior del metal, se puede llegar hasta la fractura del metal. La velocidad de propagacin oscila en general entre 1 y 10 mm/hora.

Figura 5. Corrosin Fisurante.

2.3.2 Segn el medio2.3.3 Corrosin Qumica. Es la destruccin del metal u otro material por la accin de gases o lquidos noelectrolticos(gasolina,aceitesetc.).

En la corrosin qumica, sobre la superficie del metal se forma una pelcula de xidos. La solidez de esta pelcula es diferente para los diferentes metales y aleaciones. En las aleaciones dehierroconcarbono, la pelcula de xidos es dbil, se destruye con facilidad y la oxidacin continua realizndose hacia el interior de la pieza.2.3.4 Corrosin electroqumica.A temperatura ambiente la forma de corrosin ms frecuente y ms seria es de ndole electroqumica, este tipo de corrosin implica un transporte de electricidad a travs de un electrolito. En los procesos de corrosin electroqumica circulan, sobre el material expuesto a corrosin, corrientes elctricas. Se demostr que durante la corrosin se cumplen las leyes de Faraday. Las causas ms frecuentes de estas corrientes elctricas son: El contacto de dos materiales diferentes, tal como ocurre con el hierro en contacto con el cobre, el aluminio en contacto con el cobre, el cobre en contacto con el zinc, etc. La unin de dos partes de un mismo metal mediante un material de soldadura(Ej: Fe con Sn-Fe). Presencia de fases diferentes de una misma aleacin. Ej: aceros inoxidables. Presencia de xidos conductores de electrones. Por ejemplo xido de laminacin en chapas de Fe. Diferentes grados de aireacin de una pieza metlica. Corrientes inducidas por circuitos elctricos mal aislados. Tal es el caso de corrientes vagabundas en estructuras metlicas enterradas. Impurezas, tensiones en el metal, etc.

2.4 Como evitar la corrosinMuchas de las construcciones tienen ubicaciones en ambientes muy agresivos, lo que nos obliga a poner mucha atencin a las medidas de proteccin. De manera general, es muy difcil proteger la estructura metlica ante las inclemencias del tiempo, ya sea por un mtodo u otro, si no es proyectado adecuadamente, la corrosin se har presente mucho ms rpido de lo planeado. 2.4.1 DiseoEl diseo de las estructuras puede parecer de poca importancia, pero puede ser implementado para aislar las superficies del medio ambiente.

2.4.2 Los recubrimientosEstos son usados para aislar las regiones andicas y catdicas e impiden la difusin deloxgenoo delvapor de agua, los cuales son una gran fuente que inicia la corrosin o la oxidacin. La oxidacin se da en lugares hmedos pero hay mtodos para que el metal no se oxide, por ejemplo: la capa de pintura.

2.4.3 Eleccin del materialLa primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utilizar aceros inoxidables, aluminios, cermicas, polmeros (plsticos,, etc. La eleccin tambin debe tomar en cuenta las restricciones de la aplicacin (masa de la pieza, resistencia a la deformacin, al calor, capacidad de conducir la electricidad, etc.).

Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.

En la concepcin, hay que evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades en general.

Hay que prever tambin la importancia de la corrosin y el tiempo en el que habr que cambiar la pieza (mantenimiento preventivo).2.4.4 Dominio del ambienteCuando se trabaja en ambiente cerrado (por ejemplo, un circuito cerrado de agua), se pueden dominar los parmetros que influyen en la corrosin; composicin qumica (particularmente la acidez), temperatura, presin... Se puede agregar productos llamados "inhibidores de corrosin". Un inhibidor de corrosin es una sustancia que, aadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de corrosin. Las sustancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio, y un inhibidor que funciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosin en otro sistema.

2.4.5 Inhibidores de la corrosinEs el traslado de los productos fsicos que se agrega a una solucin electroltica hacia la superficie del nodo o del ctodo lo cual produce polarizacin.

Los inhibidores de corrosin, son productos que actan ya sea formando pelculas sobre la superficie metlica, tales como los molibdatos, fosfatos o etanolaminas, o bien entregando sus electrones al medio. 2.4.6 Proteccin catdica

La proteccin catdica es una tcnica de control de la corrosin, que est siendo aplicada cada da con mayor xito en el mundo entero, en que cada da se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petrleo, productos terminados, agua; as como para tanques de almacenamientos, cables elctricos y telefnicos enterrados y otras instalaciones importantes. En la prctica se puede aplicar proteccin catdica en metales como acero, cobre, plomo, latn, y aluminio, contra la corrosin en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosin bajo tensiones por corrosin, corrosin intergranular, picaduras o tanques generalizados. Como condicin fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto elctrico e inmerso en un elctrolito.

2.4.7 Tratamientos trmicos y superficiales

Arenado El arenado es un proceso mecnico con el cual se erosiona la parte ms superficial de un material a travs de la abrasin debida a un chorro de arena y aire. El empleo ms ampliamente usado es el de la limpieza superficial de metales. Al acabar la operacin, el material subyacente a la capa eliminada resulta completamente descubierto y con aspereza dependiente del tamao, del grano utilizado y de la presin del chorro, de todos modos muy acentuada en relacin a los valores tpicos de los tratamientos mecnicos.

El arenado resulta, por lo tanto, uno de los procesos preferidos para preparar la pieza para el sucesivo barnizado o solamente para mejorar el aspecto esttico de dicho producto. Arenado de grano grueso de acero: Resulta ser el ms grosero de los tres tipos de arenado considerado. Utilizado en los detalles particulares donde el aspecto esttico superficial no representa un factor importante para el cliente. Arenado de grano fino de acero: Arenado de buena calidad. Logra ofrecer al artculo considerado un aspecto esttico y una definicin de la escritura de ptimo nivel. Arenado de latn: El mejor arenado considerado. Logra donar a las superficies tratadas una calidad superficial ptima, garantizando ptimos niveles de definicin en lo que se refiere a eventuales escritos y smbolos sobre el producto considerado.

Recocido:El recocido de una aleacin metlica es un tratamiento trmico que consiste en el calentamiento a una temperatura normalmente inferior a la de fusin, seguido por la permanencia de duracin oportuna y por un lento enfriamiento generalmente en horno. Se debe obtener uno o ms de los siguientes objetivos: Equilibrio qumico: Menor reduccin de la segregacin. Equilibrio estructural: Transformacin de las fases metaestables. Equilibrio mecnico:Reduccin de las tensiones residuas internas, endurecimiento incluido.

A travs del recocido se altera la microestructura del material, causando mutacin en sus propiedades, como la flexibilidad y la dureza convirtiendo el material en ms maleable y ms homogneo segn las directivas del cliente. El resultado tpico es la eliminacin de los defectos de la estructura cristalina.

Decapado: El decapado es una operacin efectuada para eliminar, a travs de soluciones de cido, tensioactivos, inhibidores de corrosin u otras sustancias qumicas; la calamina y los residuos de herrumbre de los productos siderrgicos laminados en caliente.En los latones el decapado se hace necesario ya que el recocido provoca oxidacin de la capa superficial, la cual se elimina gracias a un bao de cido sulfrico ( disuelto en agua al 10%) seguido por lavado y cepillado.

Pasivacin:La pasivacin es un tratamiento qumico empleado para obtener la proteccin superficial de los metales a la corrosin. Es un proceso qumico sucesivo al decapado que tiene el fin de potenciar la formacin espontnea de una pelcula pasivante y protectiva. Es un fenmeno muy importante en la corrosin atmosfrica de las estructuras metlicas, por lo que metal activo ( es decir un metal que tiende espontaneamente a oxidarse) forma una capa de compuesto oxidado sellante que aisla el metal subyacente del reactivo, impidiendo de esta manera, la continuacin de la reaccin de oxidacin. Cataforesis: El barniz en cataforesis es un tratamiento superficial de barnizado en grado de dar a elementos de hierro, acero y otras aleaciones una notable resistencia a la corrosin. Se caracteriza por un depsito uniforme de resina epoxdica o acrlica sobre la superficie del elemento, asegurando por largo perodo una extraordinaria proteccin contra los agentes qumicos y otros tipos de ataques, permitiendo, adems, mejor adhesin del barniz en el acabado. La resina acrlica diferente a la expoxdica, ya que puede mantenerse en contacto directo con los agentes atmosfricos manteniendo las caractersticas tcnicas. Con este tratamiento se asegura mayor proteccin del herrumbre.

Impregnacin: La impregnacin es un tratamiento superficial en grado de sigilar las microporosidades presentes en el proceso de fusin a travs de la utilizacin de resinas especiales, en grado de garantizar el sellado de la microporosidad en las piezas fundidas. Gracias a la capacidad de sellar permanentemente las porosidades, en modo de actuar eficazmente sobre los costes de reparacin o de recuperacin debido a los problemas bien conocidos, que las microporosidades pueden crear: prdidas de presin, exudacin, menoscabo del acabado superficial. Este tratamiento superficial se ha convertido en un instrumento de planificacin y construccin avanzado.

Acabado en tambor:El acabado en tambor es una operacin mecnica tpicamente usada para la eliminacin mecnica de residuos de substrato, sobre todo la rebaba, debido a la elaboracin como moldeo, fusin. En particular es adapto para dar un acabado superficial a un nmero elevado de piezas, de pequeas dimensiones.Se realiza por rodadura e impacto de las piezas entre s, dentro un tonel (cernedor) y si necesario con material abrasivo, perfilado a tal fin que acelera la operacin. En la eventualidad la elaboracin puede hacerse mediante la inmersin en lquido, con el fin de prevenir ataques qumicos. Barnizado: El revestimiento en polvo es un proceso de revestimiento de superficies metlicas con una pelcula orgnica efectuada con finalidades decorativas y/o de proteccin de la corrosin y de agentes agresivos.

Las piezas tratadas se revisten de polvos de resinas sintticas, que adhieren por efecto electrosttico, y luego pasan por un horno donde, a causa de la temperatura, el barniz, en primer lugar funde y luego se polimeriza produciendo una capa adherente.Como para los otros tipos de barnizado, el resultado obtenido en el mbito de adhesin, duracin y resistencia a la corrosin est muy influenciado por la preparacin pre-barnizado de la superficie.

Niquelado:El niquelado es un tratamiento superficial que tiene como objeto modificar las caractersticas superficiales de los materiales elaborados. El niquelado electroltico, a causa del mtodo de elaboracin utilizado, puede ser realizado exclusivamente sobre material metlico, que sumergido en baos especficos, se recubre a travs de un pasaje de corriente elctrica que transporta tomos de barras de material puro al material que se desea recubrir. El niquelado qumico, resulta de mayor rendimiento que el electroltico. Y se aconseja para usos especiales en el sector mdico y de la alimentacin.

3 Conclusiones.

Existen muchos mtodos para evitar la corrosin que deben ser empleados segn su aplicacin, estos sern de gran utilidad para que no se afecte a la resistencia de los metales. Todos los metales estn expuestos a la corrosin excepto el oro, plata y platino.4 Recomendaciones Al momento de disear se debe tomar en cuenta los factores que podran afectar al metal para que este tenga una mayor vida til dentro de lo que se aplique.

Se debe disear para facilitar la limpieza, el drenaje y el acceso para un mantenimiento y supervisin.

Utilizar el mejor tratamiento superficial segn la aplicacin del metal.

5 Bibliografa Duda Y, Govea-Rueda R, Galicia M, Beltran IH, Zamudio-Rivera LS. J. Am. Chem. Soc. 2005; 109: 2675-2684

http://www.anzolin-conpress.com/index.php/es/-tratamientos-termicos-y-superficiales- http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/corrosion/Fundamentos%20de%20Corrosion.pdf

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