I. TITULO INHIBIDORES PASIVANTES

II. OBJETIVOS

1. Determinar las concentraciones mnimas y mximas del inhibidor pasivante K2CrO4 para proteger al Fe de la corrosin acuosa.2. Comparar la velocidad de corrosin para todos los sistemas de proteccin realizados en el Lab. de Corrosin. 3. Medir todos los parmetros posibles en cada celda a distinta concentracin de K2CrO4. 4. Elaborar las curvas de polarizacin andica para el hierro en presencia de inhibidor K2CrO4.

III. FUNDAMENTO TEORICO

0. INHIBIDOR

Un inhibidor es una sustancia qumica que adicionada en pequea concentracin a un medio corrosivo (sistema cerrado) reduce eficazmente la velocidad de corrosin. Existen varias clases de inhibidores que se pueden agrupar como sigue:

1) Pasivadores. 2) Inhibidores orgnicos y los inhibidores de decapado.3) Inhibidores en fase vapor.

Los pasivadores son por lo general sustancias oxidantes inorgnicas, por ejemplo, cromatos, nitritos y molibdatos, que pasivan el metal y desplazan el potencial de corrosin varias dcimas de voltio hacia valores ms nobles. Los inhibidores no pasivantes tales como los inhibidores de corrosin son por lo comn sustancias orgnicas que slo tienen un ligero efecto sobre el potencial de corrosin, cambindolo bien en sentido ms noble o ms activo, normalmente no ms que unas pocas milis o centivoltios.

Estos inhibidores son sustancias de baja, pero apreciable, tensin de vapor, cuyo vapor tiene propiedades inhibidoras de corrosin. Se emplean para proteger temporalmente piezas importantes de mquinas, por ejemplo, rodamientos y otros artculos acabados de acero, contra la formacin de herrumbre por la humedad durante el transporte y el almacenamiento. Presentan la ventaja sobre los compuestos antioxidantes en forma de pasta, de su fcil aplicacin y la posibilidad del empleo inmediato del artculo protegido sin necesidad de tener que eliminar pelculas residuales de aceite o grasa.

Fuente: http://www.grupocobos.com.mx/cortec/inhibidoresc.htm

0. PROTECCIN POR EL EMPLEO DE INHIBIDORES. Un inhibidor es una sustancia que se aade, generalmente en proporcin muy pequea, a un medio corrosivo, para detener o disminuir la velocidad de la corrosin formando un compuesto protector insoluble sobre la superficie del metal, bien sea catdica o andica. Los inhibidores se emplean mucho en el decapado cido, para disminuir la velocidad de ataque del metal a decapar sin interferir la eliminacin de la capa de xido. Existen dos clases de inhibidores: los andicos y los catdicos. INHIBIDORES DE CORROSIN INORGNICOS. Son sales que forman una pelcula en el interior del conducto, neutralizando las sales disueltas en el agua e impidiendo su incrustacin. Se suele utilizar sal de molibdeno mezclado con nitritos o fosfatos. Son tiles para circuitos de refrigeracin, pero no recomendados para circuitos de calefaccin o trmicos solares dado que la temperatura dificulta la formacin de la pelcula protectora en el metal.

1. Inhibidores andicos. Los inhibidores andicos reaccionan sobre las partes andicas del metal, formando un compuesto protector. Se emplean como inhibidores andicos el carbonato sdico, el bicarbonato sdico, el fosfato sdico, el silicato sdico y el cromato sdico. Reducen la corrosin por interrupcin de la reaccin electroqumica en el nodo de la superficie metlica. El mecanismo de funcionamiento es de PASIVACION (Ej. Cromatos) Estos inhibidores no son aplicables para sistemas de crudo y gas.

1. Inhibidores catdicos. Los inhibidores catdicos forman compuestos protectores sobre el ctodo, emplendose para este fin sulfato de magnesio, de nquel y de cinc. Los inhibidores catdicos se utilizan para evitar la corrosin del acero en aguas neutras.Existen otros inhibidores denominados de absorcin, que son sustancias coloidales que se fijan sobre el metal. Entre estos pueden citarse la gelatina, el tanino, el agar-agar, etc. Menos efectivos que los Inhibidores Andicos. Operan formando una pelcula (a menudo visible) sobre la superficie catdica. Ejemplos: Polifosfatos, Fosfonatos, Zinc. Igual que los andicos, no son aplicables para sistemas de crudo y gas

1. Inhibidores Combinados Andicos/Catdicos

Su combinacin proporciona un efecto mejorado de inhibicin Ejemplos: Zinc/Cromato, Cromato/Polifosfato, Zinc/Polifosfato

Fuente: http://www.grupocobos.com.mx/cortec/inhibidoresc.htm

1. Inhibidores Neutralizantes

Este inhibidor se combina qumicamente con el componente corrosivo del ambiente, minimizando el ataque corrosivo Ejemplos; Secuesrantes de Oxgeno, Amonio, Soda Custica.

INHIBIDORES DE CORROSIN ORGNICOS

Son compuestos del grupo de los cidos carboxlicos, que, combinados con sales orgnicas inhiben la migracin inica no permitiendo que se traslade al metal ms dbil, por tanto, retrasando efectivamente la corrosin sin perjudicar las propiedades caloportadoras del fluido. A da de hoy, es el mtodo ms efectivo para circuitos donde el fluido circule a temperaturas mayores de 20C.

Aplicando la medida adecuada podemos retrasar la corrosin natural de los metales, aunque debemos recordar que si existe un desgaste acelerado, debemos encontrar primero la causa para poder actuar con mayor eficiencia.

Reducen la corrosin generando una pelcula de barrera protectora sobre la superficie del metal. Su molcula tiene dos secciones de diferentes propiedades. Un extremo es un grupo polar, la cadena misma es no polar y soluble en hidrocarburo.

Fuente: http://www.directindustry.es/fabricante-industrial.

0. PROTECCIN DEL INTERIOR DE DUCTOS CON INHIBIDORES DE CORROSINDentro de las actividades desarrolladas en los sistemas de transporte de hidrocarburos por ducto de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, existe la necesidad de controlar la corrosin interior, que se genera debido a la naturaleza corrosiva de los fluidos manejados, por lo que se han establecido programas de prevencin, de los que forma parte importante la evaluacin de la corrosin y la proteccin interior de los ductos de transporte mediante aplicacin de inhibidores de corrosin, para resolver en gran medida los problemas asociados.

Fuente: http://spanish.alibaba.com/product-free/corrosion-inhibitor-for-water-injection-100874309.html

0. SISTEMA DE PROTECCIN CON INHIBIDORESConjunto de equipos, accesorios, conexiones e infraestructura para efectuar la inyeccin de inhibidor en ductos, el cual se compone de: mdulos o depsitos de inhibidor, bombas de inyeccin elctricas y/o neumticas, niples de inyeccin, inyectores, casetas o resguardos, vlvulas y conexiones.La eficiencia de un inhibidor depende no solamente de la cantidad y propiedades de los lquidos producidos ni de las propiedades del inhibidor mismo, sino tambin de la manera en que se aplica ste y de las condiciones de operacin (temperatura, velocidad de flujo y presin) que tenga el sistema

Cules son?El Comit G01 de la Corrosin de Metales de ASTM International ha publicado dos nuevas normas G 184, Prctica para evaluar y calificar inhibidores de corrosin de campos petroleros y refineras usando la jaula rotatoria.

G 185, Prctica para evaluar y calificar inhibidores de corrosin de campos petroleros y refineras usando el electrodo cilndrico rotatorio Los inhibidores se deben examinar usando mtodos cuantitativos (electrodo cilndrico rotatorio, jaula rotatoria o impacto por chorro). De los mtodos cuantitativos, el electrodo cilndrico rotatorio servir solamente hasta un valor de esfuerzo cortante de pared (un parmetro que correlaciona el efecto del flujo en diferentes geometras) de 20 Pa, mientras que la jaula rotatoria podr servir hasta un valor de 200 Pa

1. Inhibidores de Base Aceite/SolventeLos inhibidores de corrosin de este tipo se basan en la formacin de barreras protectoras para prevenir el contacto del agua con las superficies metlicas. Estos materiales se utilizan directamente del contenedor sin la necesidad de diluirlo o prepararlos para su uso. La barrera protectora que forman, vara (semi-dura, suave, transparente, aceitosa, con color) con el producto especfico. Los mtodos de remocin para estos recubrimientos dependen del producto y puede variar desde el uso de un limpiador o desengrasante alcalino hasta el uso de un solvente. Los recubrimientos pueden ser aplicados mediante mtodos de cepillado, inmersin y aspersin. Para piezas que necesitan una proteccin a largo plazo (meses hasta aos) o aquellos almacenados en condiciones ambientales severas se prefieren los inhibidores de base aceite debido a su pelcula pesada y sus propiedades de rechazar el agua.

Fuente: http://www.tierratechsl.com/ESP/p83c10/productos-de-limpieza-limpieza-por-ultrasonidos-antioxidante-inhibidor-de-corrosion.php.1. Inhibidores de Corrosin de Base AguaLos inhibidores de corrosin de base agua funcionan modificando las caractersticas de las superficies del metal para disminuir su susceptibilidad a la formacin de la oxidacin y la corrosin. Normalmente se venden concentrados y requieren ser diluidos con agua, hacindolos menos costosos que la mayora de los productos de base aceite/solvente. Los inhibidores de corrosin de base agua generalmente tienen caractersticas muy deseables. Las pelculas qumicas formadas son delgadas y son transparentes cuando se secan. Los mtodos de aplicacin para estos recubrimientos incluyen aspersin, cepillado o inmersin. Muy pocas veces se requiere remover las pelculas antes de las operaciones subsecuentes, pero si la remocin es necesaria, esto se hace fcilmente con limpiadores suaves de base agua. Los inhibidores de base agua pueden prevenir efectivamente la corrosin para largos periodos de tiempo (desde semanas hasta meses) bajo condiciones razonables de almacenaje en planta y embarque protegido.

Qu hacer con los ductos fuera de operacin temporal?Los ductos de transporte que se encuentren fuera de operacin temporal se deben acondicionar para protegerlos contra la corrosin interior, para lo cual PEMEX debe inertizar el ducto con nitrgeno, para conservar su integridad mecnica y se debe evaluar la velocidad de corrosin interior para su control.Seleccin del sitio para evaluar la velocidad de corrosin interior y para inyectar inhibidores en los ductos de transporte.Los ductos de transporte que por su naturaleza manejan sustancias corrosivas, deben estar protegidos contra la corrosin interior desde la puesta en operacin del ducto, por lo que en la etapa de diseo se deben seleccionar los puntos para evaluar la corrosin interior donde es factible que ocurra, as como seleccionar la ubicacin de los niples de inyeccin de inhibidores de corrosin.Sitios para Inyeccin de inhibidor.Los puntos de inyeccin de inhibidor deben estar en el origen del ducto de transporte o tramo, para ductos con longitudes mayores al alcance de proteccin del inhibidor, debe considerarse una reinyeccin para proteger la longitud total del ducto, de acuerdo con las caractersticas fisicoqumicas del fluido, dimetro del ducto y de la velocidad de corrosin obtenida en el punto de evaluacin inmediato anterior o posterior.0. COMO ELEGIR UN BUEN INHIBIDORCuando se escoge un inhibidor de corrosin se deben considerar varias cosas. Los materiales que se van a proteger. El tiempo efectivo de proteccin (1 semana, 1 mes, 1 ao, etc.) El mtodo de aplicacin (inmersin, aspersin, cepillado, etc.) Tipo de proteccin requerida (en proceso, almacenamiento o embarque). Manejo de la pieza y eliminacin de la huella digital. Tipo y espesor del recubrimiento deseado. Condiciones de almacenaje, empaque y/o embarque (condiciones de temperatura, humedad y condiciones ambientales). Mtodos de remocin (si son requeridos). Interaccin con procesos subsecuentes, si no es removido. Requerimientos ambientales, de salud y de seguridad. Tipo de producto deseado (Base Aceite/Solvente o Base Agua).

Efecto de la composicin qumica.

Es de suma importancia la concentracin del inhibidor pasivante debido a que presenta efecto directo en el diagrama E log (i), sobre la posicin relativa de la lnea catdica con respecto a la curva andica del hierro.Una cantidad pequea del inhibidor disminuye el potencial de equilibrio de la reduccin del oxidante.Para concentraciones de oxidantes aun mas pequeas, la curva de reduccin intercepta a la andica en la zona activa produciendo la corrosin del metal.La concentracin del inhibidor es solo uno de los factores qumicos importantes; la composicin general del agua es tambin muy importante. La concentracin de los cloruros es altamente perjudicial, los iones cloruro ejercen producen un incremento en la corriente critica generando una situacin con dos potenciales de corrosin con un problema de picadura o aceleracin de la corrosin general.

Efecto de la concentracin del oxidante sobre el comportamiento electroqumico de metales activo - pasivoFuente: Zavaleta, N (2012). INHIBIDORES PASIVANTES, Primera Edicion,CONCYTEC (pag. 167).

Una dicminucion del Ph tambin tiene un efecto perjudicial, en algunos casos esto disminuye la capacidad protectora de la capa superficial y podra resultar en una rpida corrosin.Los iones pasivantes son efectivos cuando se aplica controles rigurosos al medio, en donde, el monitoreo de la composicin de electrolito seria lo ideal, no obstante, en la practica se ha demostrado que controles frecuentes de anlisis qumicos, dan una alta efectividad.IV. MATERIALES EQUIPOS E INSTRUMENTOSMateriales 1 Litro de Agua Destilada. 500gr NaCl Solido. Alambre de Cobre N12. 01 Moldimix x 24h 03 Placas acero bajo carbono 15cmx10cmx1/20pulg Electrodo de Referencia Cu/CuSO4 Lijas al agua 80, 150, 220 y 320 Franelas 03 Cepillos de Plstico 500 ml de Tinner Alambre Cu N14 01 maderita para usar como soporte. 02 Cajas de vidrio 01 Alicate Solucin para limpiar el oxido de zincEquipos 1 Multitester Palm Size Digital Multitesters PR-301 Series. 1 Balanza digital 500g/0.10g Henkel. 1 Vernier Digital inh/mm 0.01mm 1 Balanza Analtica H.W.Kessel S.A. HR 200 mx. 210g/ d=0.1mg

Instrumentos 01 Vernier Digital inh/mm 0.01mm 01 Vaso de precipitacin 1000 ml

V. PROCEDIMINETO EXPERIMENTAL

VI. RESULTADOS

Tabla N1: Datos para el clculo de la velocidad de corrosin gravimtrica del Fe protegido con Inhibidor pasivante de K2CrO4.Concentracin de K2CrO4Metalrea Total (cm2)Masa Inicial (gr)Masa Final (gr)Perdida de Masa (gr)Tiempo (dias)

10-2 MFe(1)103.9355.551855.49790.05394

Fe(2)103.5055.706455.65930.0471

3x10-2 MFe(3)103.2555.679454.61050.0689

Fe(4)104.3956.516456.44130.0751

10-3 MFe(5)103.1554.501554.34280.1587

Fe(6)104.5056.558556.41900.1395

10-4 MFe(7)103.9955.980254.85161.1286

Fe(8)104.9657.834456.64011.1943

Nota: Se tomaron la suma de 6 reas expuestas a la corrosin como rea total.

Tabla N2: Velocidad de corrosin para el Fe protegido con inhibidor pasivante K2CrO4.Concentracin de K2CrO4MetalV. corr. (m/ao)V. corr. Promedio (m/ao)V. corr. Promedio (A/cm2)

10-2 MFe(1)60.1356.445

Fe(2)52.76

3x10-2 MFe(3)77.3780.390

Fe(4)83.41

10-3 MFe(5)178.38168.080

Fe(6)157.78

10-4 MFe(7)1258.361288.835

Fe(8)1319.31

Fig. N1.- Velocidad de Corrosin para el Fe protegido con Inhibidor Pasavante K2CrO4 en distintas concentraciones.

Tabla N3: Comparacin de Velocidad de Corrosin del Fe para distintos sistemas de proteccin realizados en el Lab. De Corrosin.

ProbetaFe-Zn (nodo sacrificial)

7diasFe Grafito (contra electrodo) (protegido por Corriente Impresa)

9diasFe en Inhibidor K2CrO4 10-2 M

4dias

V. corr.(m/ao)

Fe3.554.5056.45

Fig. N2.- Comparacin de Velocidad de Corrosin del Fe para distintos sistemas de proteccin realizados en el Lab. De Corrosin.

Tabla N4: Datos de los potenciales de electrodos del Fe respecto a electrodo de referencia Cu/ CuSO4 saturado.Concentracin de K2CrO4Potencial de electrodo (mV)

0min10min20min30min40min50min

10-2 M -510.0-620.5-635.0-640.0-644.0-647.0

3x10-2 M-436.0-577.0-595.0-593.0-597.5-601.0

10-3 M-500.0-661.5-691.5-710.0-701.5-668.0

10-4 M-430.0641.5-673.5-684.0-697.0-738.0

Nota: se saco un promedio para los valores de las 2 placas de Fe en cada concentracin.

Fig. N3.- Potencial de Corrosion para el Fe sumergido en una Solucion NaCl al 3% protegido con Inhibidor de K2CrO4 10-2 M para un Electrodo de Referencia Cu/CuSO4 sat.

Fig. N4.- Potencial de Corrosion para el Fe sumergido en una Solucion NaCl al 3% protegido con Inhibidor de K2CrO4 3x10-2 M para un Electrodo de Referencia Cu/CuSO4 sat.

Fig. N5.- Potencial de Corrosion para el Fe sumergido en una Solucion NaCl al 3% protegido con Inhibidor de K2CrO4 10-3 M para un Electrodo de Referencia Cu/CuSO4 sat.

Fig. N6.- Potencial de Corrosion para el Fe sumergido en una Solucion NaCl al 3% protegido con Inhibidor de K2CrO4 10-4 M para un Electrodo de Referencia Cu/CuSO4 sat.

Tabla N5.- Medidas de Temperatura, pH y Potencial para cada concentracin de Inhibidor pasivante K2CrO4Concentracin de K2CrO4Temperatura (C)pHPotencial luego de 4 das (mV)

10-2 M20.58.86- 350

3x10-2 M20.58.99-362

10-3 M20.58.86-406

10-4 M20.58.23-427

Nota: Los valores de potencial indicados corresponden a electrodo de SHE.

VII. DISCUSION DE RESULTADOS

Para MHERRUMBRE

ANALISIS VISUAL: Solucin con la menor concentracin de inhibidor Presenta la mayor formacin de herrumbre de espesor delgado, incluso cubriendo una de las caras completamente de una de las placas. Las placas presentaron corrosin generalizada. Inicicalmente presento velocidad de corrosionbaja siendo esta constante lo que condujo a una corrosin elevada. La solucin presenta color amarillo oscuro con gran cantidad de herrumbre precipitada.

Para M

ANALISIS VISUAL: Se observa mayor formacin de herrumbre que las anteriormente descritas. La herrumbre se presenta en forma de listones y manchas grandes. Inicialmente presento velocidad de corrosin baja, pero sta fue constante y continu oxidando a ambas placas. Observamos, adems, gran cantidad de picaduras. La solucin presenta color amarillo oscuro debido a la elevada cantidad de herrumbre desprendida de las placas.

Para M

ANALISIS VISUAL: Placa con la segunda mayor concentracin de inhibidor Formacin de herrumbre en forma de puntos pequeos y listones pero en mucho menor cantidad que la de 3x10-2 M. Al igual que la solucin con 3x10-2 M de concentracin, estas placas presentaron alta velocidad de corrosin inicialmente hasta formar su capa pasivante. Presenta la amenor corrosin de todas, podemos considerar la solucin con la concentracin ideal de inhibidor. La solucin presenta color amarillo claro con contenido de herrumbre precipitada.

Para

ANALISIS VISUAL: Solucin con mayor concentracin de inhibidor Formacin de herrumbre localizada (pequeos puntos de oxido de 5 mm de dimetro aproximadamente). Inicialmente presento una velocidad de corrosin mayor, luego fue estabilizndose debido a la formacin de una capa autopasivante. La solucin presenta color amarillo claro intenso con precipitaciones de herrumbre desprendida de las placas.

1. Luego de realizar todos los clculos de velocidad de corrosin para el Fe protegido con Inhibidor pasivante K2CrO4, por observacin y por clculos numricos se coincide en que K2CrO4 10-2 M es la concentracin que protege ms al Fe en solucin acuosa.

2. A medida que se bajaba la concentracin de K2CrO4 la proteccin del Fe disminua grandemente

3. Cuando se comparo los sistemas de proteccin contra la velocidad de corrosin para el Fe en solucin acuosa se encontr que los mejores sistemas de proteccin eran por Anodo sacrificial usando Zinc y por Corriente Impresa usando Grafito como contra electrodo. Cabe resaltar que en cada caso se usaron las mejores condiciones, Zinc con 95% de eficiencia y Grafito con potencial muy noble, por lo que la velocidad de corrosin estaba bien controlada.

Porque sube el Ph?

Debido a la siguiente reaccin:

A medida que aumenta el tiempo aumenta la produccin de iones OH, esto a su vez eleva el Ph, llevndolo hacia el lado bsico, siendo en nuestra practica un valor de 8.6.

VIII. CONCLUSIONES

1. Se determin la concentracin mnima de K2CrO4 para proteger al Fe en solucin acuosa estando en el rango de 10-2 M, mientras que la concentracin mxima no se pudo determinar porque no se ensayaron valores ms altos a 3x10-2 M.

2. Al comparar los 3 sistemas de proteccin contra la corrosin del Fe en solucin acuosa el mejor sistema esta entre nodo sacrificial con Zinc y Corriente Impresa con Grafito, ubicndose en ultimo lugar el inhibidor pasivante de K2CrO4 10-2 M.

3. Se midi la Temperatura, pH y Potencial para cada celda luego de 4 das del ensayo, observndose un aumento del pH.

4. Se elaboro las curvas de polarizacin andica midiendo el efecto del inhibidor a diferentes concentraciones

IX. RECOMENDACIONES

1. Se recomienda trabajar con otras concentraciones en este caso mayores a 10-2 M para determinar si protegen ms al Hierro y tambin para determinar la mxima concentracin de proteccin para el Fe en solucin acuosa.

2. Se recomienda realizar ensayos con pinturas y comparar que metodo ofrece mayor proteccin a las estructuras.

3. Recomendamos experimentar con otros tipos de inhibidores para conocer cual ofrece mejores resultados tanto de proteccin como en costos.

X. BIBLIOGRAFIA

1. Zavaleta, N (2012). INHIBIDORES PASIVANTES, Primera Edicion, CONCYTEC (pag. 164 - 166).

2. PROTECCION POR INHIBIDORES PASIVANTESDisponible en: http://www.docentes.unal.edu.co/napinzonc/docs/Proteccion%20inhibidores.pdFecha de Consulta: 25 de Noviembre del 2012.

3. EFECTO DE LOS INHIBIDORESDisponible en: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_8.htmFecha de Consulta: 25 de Noviembre del 2012.

4. PROTECCION EN DUCTOSDisponible en: http://www.sidasa.es/es/action-lineas.ver_sublinea+l1s-4+l2s-272+l3s-443+lin-443+niv-3/Pretratamientos+del+metal.htm

Fecha de Consulta: 24 de Noviembre del 2012.

5. PROTECCION EN DUCTOSDisponible en: http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/corrosion/inhibidores.pdf

Fecha de Consulta: 24 de Noviembre del 2012.

XI. ANEXOS Determinando la Velocidad de Corrosin del Fe en medio bsico 3.0% NaCl

De la siguiente formula:

, Del lado izquierdo sabemos:

Determinando la Velocidad de Corrosin del Fe en medio bsico 3.0% NaCl

Para Fe (1)

Para Fe (2)

=

Para Fe (3)

Para Fe (4)

=

Para Fe (5)

Para Fe (6)

Para Fe (7)

Para Fe (8)