Universidad Tecnológica de Jalisco.

Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Industrial.

Ensayos Destructivos.

Práctica N°2.

Cálculo de la velocidad de corrosión promedio en algunos metales comunes.

Integrantes del equipo N° 1:

Manuel Giovanni García Cervantes. 2115100179Gabriel Cervantes Vega. 2115100879

Luis Manuel Gonzales León. 2115100880

Diego Alfredo Rodríguez Rivera. 2115100196

Fernando Olivera Hermosillo. 2115100192

Grupo 8°B / turno vespertino.

Guadalajara Jalisco a viernes 12 de Febrero de 2016Cálculo de la velocidad de corrosión promedio en algunos metales comunes.Objetivos específicos.

1. Determinar qué velocidad de corrosión presenta el material.2. Añadir una solución química para exponer el material a un medio agresivo durante siete días y obtener los cambios físicos mediante mediciones.3. Determinar la velocidad de corrosión mediante cálculos matemáticos.Competencia.Habilidad para hacer estudios y pruebas sobre la velocidad de corrosión, utilizando técnicas de medición y manejo de sustancias químicas en los diferentes tipos de materiales mediante cálculos matemáticos. Teoría de reforzamiento.Una definición bastante aceptable de la corrosión es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno.Siempre que la corrosión esté originada por reacción química, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la concentración de reactivos y los productos. Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión, también pueden contribuir al deterioro.La mayor parte de la corrosión de los materiales depende al ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres. Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte es habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le denomine "corrosión acuosa". Muchos metales sufren corrosión en mayor o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas.Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con el medio, es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en ocasiones una degradación importante de los metales especialmente cuando va acompañado de altas temperaturas.Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos directos. Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas. Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente.Un principio natural en todos los campos de las ingenierías es la degradación de las máquinas y piezas en servicio. Es obvio demostrar que la corrosión constituye una de las fuentes importantes de degradación de los ingenios diseñados por el técnico. Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de un material, disminuir su mantenimiento, diseñar con menor

costo para un tiempo de servicio, e impedir accidentes que pueden provenir de fracturas por consecuencias del proceso corrosivo.(Curso de fundamentos de ciencias de materiales.)

BibliografíaCurso de fundamentos de ciencias de materiales. (s.f.). Recuperado el 20 de

Febrero de 2016, de Curso de fundamentos de ciencias de materiales.: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm12/fcm12_2.html

Tabla de materiales, herramientas y reactivos.Tabla n°1 material, herramienta y reactivos.

Material. Herramienta. Reactivos o productos.

2 Placas rectangulares de acero galvanizado

1. Calibrador digital. Cloruro de sodio al 10%.

1 Pinzas para crisol. Ácido sulfúrico al 10%.1 cepillo de dientes1 Balanza semianalítica.1 Guantes de látex.1 Lentes de seguridad.1 Franela.1 Calculadora.1 Horno eléctrico.2 Etiquetas adheribles2 Vasos de plástico 1 cepillo de alambre1 vaso de precipitado

Procedimiento.1. Se comenzó la practica con una explicación del profesor acerca de las

actividades a realizar, dejando en claro los objetivos y enfatizando en los puntos de seguridad que se deben acatar durante la práctica.

2. Se realizó un sorteo con el cual se determinó las piezas metálicas a utilizar en la práctica.

3. Una vez que se realizó el sorteo del material se procedió a llenar dos vasos de plástico, uno con solución de ácido sulfúrico y el otro con cloruro de sodio ambos diluidos al diez por ciento, se llenó cada vaso al cincuenta por ciento de su capacidad aproximadamente.

4. Se hizo la medición de ambas placas metálicas en milímetros (largo, ancho y espesor), se tomó de tres puntos diferentes de la placa para obtener un promedio de medición y realizar un cálculo más exacto, se anotó el resultado para posteriormente compararlo.

5. Se procedió a pesar las piezas metálicas en la báscula analítica, registrando los valores obtenidos en el cuaderno.

6. Posteriormente se colocó el par de piezas metálicas en los dos vasos una en el ácido sulfúrico y otra en el cloruro de sodio para comenzar el ataque químico al material, el material se colocó en las campanas de extracción.

7. Una vez que la muestra estuvo en reposo durante siete días se retiró de la campana de extracción.

8. Se retiró el par de vasos de la campana de extracción, se tomó el par de placas metálicas utilizando pinzas de crisol, posteriormente se vació el ácido sulfúrico en probetas graduadas para deshacerse de la solución química.

9. Se lavó cada placa metálica en la tarja utilizando agua de la llave y un cepillo de dientes para eliminar la solución existente.

10.Se llevó el par de muestras al horno eléctrico para eliminar completamente algún rastro de humedad, se dejó reposar durante 30 minutos.

11.Se sacó el par de muestras del horno y se dejó reposar durante 3 minutos para que las placas se enfriaran y poder manipularlas fácilmente.

12.Posteriormente se limpió nuevamente las placas utilizando un cepillo de alambre para eliminar imperfecciones que pudieran alterar la medición.

13.Una vez que se limpió cada placa se procedió a pesar cada muestra utilizando la báscula analítica.

14.Finalmente se midió nuevamente el par de placas y se realizó el cálculo correspondiente.

Observaciones y recomendaciones.Manuel Giovanni García CervantesObservaciones: No hubo observaciones Recomendaciones: No hubo recomendaciones.Diego Alfredo Rodríguez Rivera Observaciones: No existen observacionesRecomendaciones: Dejar reposar el material en la solución por un tiempo más prolongado o una menor disolución de la solución corrosiva, lo anterior para lograr una mayor pérdida de material.Fernando Olivera Hermosillo.Observaciones: No hay observaciones.Recomendaciones: No hay recomendaciones.Luis Manuel González León.Observaciones: No hay observaciones.Recomendaciones: No hay recomendaciones.Gabriel Cervantes Vega.Observaciones: No hay observaciones.Recomendaciones: No hay recomendaciones.

Resultados de la práctica.ÁREA INICIAL

Placa 12ab+2ac+2bcLargo (a)=40.78 mm= 4.0780 cmAncho (b)=19.78 mm= 1.9780 cm

Espesor (c)=0.50 mm=0.050 cm

A=2 (4.0780 cm ) (1.9780 cm )+2 (4.0780 cm ) (0.050cm)+2 (1.9780 cm ) (0.050 cm )=16.1325 cm2+0.4078 cm2+0.1978 cm2=16.7381 cm2

ÁREA FINAL

2ab+2ac+2bcPlaca 1Largo(a)=40.72mm=4.0720cmAncho (b)= 19.51mm=1.9510cmEspesor (c)=0.50mm=0.050cm

A=2 (4.0720 cm ) (1.9510 cm )+2 (4.0720 cm ) (0.050cm)+2 (1.9510 cm ) ( .050cm )=15.8889 cm2+0.4072 cm2+0.1951cm2=16.4912 cm2

Velocidad de corrosión.

υcorr=(mi−mf )( ρ)(A)(t )

υcorr=(3.3210 g−3.0650 g)

(7.8 gr /cm3)(16.7381cm2)(7dias)=

0.256 g1

913.9002gdia /cm= 0.256 gcm913.9002gdia

=2.8011×10−4 cm /dia

A) Mm/año1cm =10mm

(2.801181×10−4 cm /dia)(10)(365)=1.0224mm/año

B) MPY1MPY=0.0254mm/año

1.0224 mmaño

÷0.0254=40.2519MPY

Vcorr=40.2519MPY

C) IPY.MPY=0.001 IPY .

40.2519MPY (0.001 )=0.0402519 IPY

Vcorr=0.0402519 IPY

D) GMD.

1GMD=1MDD10

GMD=218.0311MDD10

=21.80311GMD

Vcorr=21.80311GMD

E) MDD.MPY=1.44∗MDD

¿

MDD= MPY∗¿1.44

¿=densidad substanciadensidad referencia

=7.8 g/cm3

1 g/cm3 =7.8

MDD=40.2519MPY∗7.81.44

=218.0311MDD

Ecuación de Faraday.

i=(m)(n)(F)(t)(PM )

Intensidad de corrosión.

i=(3.321 gr)(2)(96500C /mol)(604800 s)(55.845 g /mol)

= 640953 A33775056

=0.01897 A

Densidad de corriente.

ρi=iA

ρi=18.97mA

1.67381×10−3m2=0.011333mA /m2

Calculo de cambio de área después del proceso de corrosión.

%∆∆=( A0−A f

A0)×100%

%∆ ∆=( 16.7381 cm2−16.4912cm2

16.7381 cm2 )×100%=1.4750%

Nota: Con base a los criterios de la tabla de valores de aceptación para el acero en mpy se puede deducir que la resistencia es aceptable ya que el valor en mpy está entre 21 y 50.

ÁREA INICIAL

Placa 2Largo(a)=36.64 mm= 3.6640cmAncho (b)=24.16 mm= 2.4160cmEspesor (c)=0.40 mm= 0.040cm

A=2 (3.6640 cm ) (2.4160 cm )+2 (3.6640 cm ) (0.040 cm )+2 (2.4160 cm ) (0.040 cm )=17.7044 cm2+0.2931 cm2+0.1932 cm2=18.1907 cm2

ÁREA FINAL

Placa 22ab+2ac+2bcLargo(a)=36.51mm=3.6510cm

Ancho (b)=23.99mm=2.3990cmEspesor(c)=0.40mm=0.040cm.

A=2 (3.6510 cm ) (2.3990 cm )+2 (3.6510 cm ) (0.040 cm )+2 (2.3990 cm ) (0.040 cm )=17.5174 cm2+0.2920 cm2+0.1919 cm2=18.0013 cm2

Velocidad de corrosión.

υcorr=(1.083 g−1.078 g)

(7.8 gr /cm3)(18.1907 cm2)(7dias)=

0.005g1

993.2122gdia /cm= 0.005gcm993.2122gdia

=5.0341×10−6 cm /dia

A) mm/año.

(5.0341×10−6 cm /dia ) (10 ) (365 )=0.0183mm /año

B) MPY.1MPY=0.0254mm/año

0.0183mm/año÷0.0254=0.7204MPY

C) IPY. MPY=0.001 IPY

0.7204MPY (0.001 )=7.204×10−4 IPY

Vcorr=7.204 ×10−4 IPY

D) GMD.

1GMD=1MDD10

G MD=218.0311MDD10

=21.80311GMD

Vcorr=21.80311GMD

E) MDD.

MPY=1.44∗MDD¿

MDD= MPY∗¿1.44

¿=densidad substanciadensidad referencia

=7.8 g/cm3

1 g/cm3 =7.8

MDD=0.7204MPY∗7.81.44

=3.9021MDD

Ecuación de Faraday.

i=(m)(n)(F)(t)(PM )

Intensidad de corrosión.

i=(1.083 gr )(2)(96500C /mol)(604800 s)(55.845 g /mol)

= 209019 A33775056

=6.1885×10−3 A

Densidad de corriente

ρi=6.1885mA

1.81907×10−3m2=3.4020×10−3mA /m2

Calculo del cambio de área después del proceso de corrosión.

%∆∆=( A0−A f

A0)×100%

%∆∆=( 18.1907 cm2−18.0013 cm2

18.1907 cm2 )×100%=1.0411%

Nota: Con base a los criterios de la tabla de valores de aceptación para el acero en mpy se puede deducir que la resistencia es excepcional ya que el valor en mpy es menor < 1.

Figura N°1. Material a utilizar.

Figura N° 2. Placa N°1 en bascula semianalítica.

Figura N° 3. Placa N°2 en bascula semianalítica.

Figura N° 4. Muestra con cloruro de sodio.

Figura N° 5.Muestra con ácido sulfúrico.

Figura N° 6. Placa N°1 sumergida en ácido sulfúrico después de siete días.

Figura N° 7. Placa N°2 sumergida en cloruro de sodio después de siete días.

Figura N° 8. Al pesar la placa N°1 después de 7 días expuesta.

Figura N° 9. Al pesar la placa N°2 después de 7 días expuesta.

Figura N° 10. Horno eléctrico.

Figura N° 11. Al introducir la placa N°1 al horno.

Figura N° 12. Al introducir la placa N°2 al horno.

Figura N° 13. Al extraer las placas (1y2) del horno.

Figura N° 14. Al medir el largo de placa N°1.

Figura N° 15. Al medir el ancho de la placa N°1.

Figura N° 16. Al medir el espesor de la placa N°1.

Figura N° 17. Al medir el largo de la placa N°2

Figura N° 18. Al medir el ancho de placa N°2

Figura N° 19. Al medir el espesor de la placa N°2

Conclusiones.Finalizada la práctica se puede observar que la corrosión es la destrucción de materiales, también se puede observar que la corrosión es muy difícil de detectar ya que es un proceso muy lento el cual empieza de adentro hacia afuera hasta llegar a la última etapa que es la corrosión uniforme, otra de las cosas que se puede apreciar que al paso del tiempo se van degradando los materiales gracias a la corrosión que se va generando, otro punto importante que se debe saber es que la corrosión solo se puede controlar pero nunca eliminar, por último la corrosión es un tema algo complejo de calcular por que se tienen que hacer muchos estudios, los cuales son: el tipo de ambiente, diferentes materiales, tipo de suelo etc.Manuel Giovanni García Cervantes.

En esta práctica se observó físicamente la teoría que se estudió en el salón de clases, con esto se logró reforzar los conceptos de corrosión en materiales metálicos, se logró ver la afectación que sufre un material metálico en específico (en este caso acero galvanizado) al someterlo a un ataque químico con una solución corrosiva (ácido sulfúrico y cloruro de sodio) de una manera más ilustrativa que al verlo en las diapositivas, en general se esperó que existiera un mayor daño en las placas pero el daño y perdida de material fue mínimo, el cálculo de la velocidad de corrosión se realizó relativamente fácil ya que existió apoyo por parte de todos los integrantes del equipo. Diego Alfredo Rodríguez RiveraSe logró realizar el objetivo deseado ya que se hizo un buen trabajo gracias a la organización del equipo, aunque se pensó que las placas metálicas (acero galvanizado) se degradarían por la agresividad de los reactivos químicos en el cual se sumergieron. Pasado los siete días se extrajo el par de placas, la impresión fue otra ya que las placas a simple vista se veían igual al primer día antes de ser introducidas a la sustancia química, al momento de pesar las placas se notó un ligero desgaste por la corrosión acumulada que generaron los reactivos químicos, lo anterior generó una variación en el peso y las medidas del par de placas metálicas.Fernando Olivera Hermosillo.Al concluir esta práctica se refuerza el conocimiento de lo visto en clase, se puede comprobar de esta manera el proceso de corrosión y determinar cómo se comporta y que características presentan las muestras, en este caso el acero galvanizado al depositar los materiales en cada uno de los medios agresivos se demostró la cantidad de materia que pierde dicho material al exponerlo varios días al reactivo químico de acuerdo a las mediciones y área de las placas antes de depositar dicho material en la solución, por último los resultados obtenidos pueden determinar que según sea el medio agresivo al que se expuso depende de la pérdida del material y el tipo de material, con ello utilizando las formulas se puede determinar cuántos días se requieren para

saber si el material podrá resistir dicha corrosión o a cuántos días será corroído completamente.Luis Manuel González León.Se puede concluir que la velocidad de corrosión depende mucho del medio agresivo que se use, así como el tipo de material a utilizarse. En la práctica el metal se degrado muy lentamente debido a que resultó ser resistente al medio agresivo aplicado. Es por ello que se debe tomar en cuenta el tipo de material apropiado para trabajar con medios agresivos y así evitar una corrosión prematura del metal y de esta manera se alarga más la vida útil de los metales. Al finalizar la práctica se procedió a realizar los cálculos correspondientes para calcular la velocidad de corrosión, obteniendo los resultados de un avance de corrosión un poco lento. Gabriel Cervantes Vega.