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UNIVERSIDAD DE TARAPACÁESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA MECÁNICA
ESTUDIO DE COMPONENTE DE ACERO INOXIDABLE
CORROÍDO DE BOMBA ACCIONADA POR ENERGÍA
SOLAR
Memoria para optar al título de: Ingeniero civil mecánico
Alumno:César Antonio Figueroa Bolaños
Profesor guía:Jaime Villanueva Águila
ARICA – CHILE2014
Dedicado a mis padres Graciela Bolaños y José Figueroa.A mis hermanos Roberto, Cecilia y José Luis.
A mis sobrinos Maximiliano, Valentina y JavieraA mis amigos y mis seres queridos
A los profesores de la escuela de ingeniería mecánicaA todos quienes creyeron en mí y me apoyaron.
Agradecimientos
A Dios y a San Francisco de Asís, por cuidarme, bendecirme, protegerme y darme todo lo necesario para vivir con buena salud.
A mis padres Graciela Bolaños y José Figueroa por su constante apoyo y amor incondicional. Por criarme, educarme y darme todas las herramientas necesarias para poder realizar este proyecto. Ustedes son los pilares fundamentales en mi vida, gracias por todo, los amo.
A mis hermanos Roberto, Cecilia y José Luis, por cuidarme, ayudarme y apoyarme en las cosas que se me presentaban en mi vida.
A mis sobrinos por hacerme reír y alegrarme cuando los tengo a mi lado.
A mis amigos que siempre estuvieron ahí para mí, que me apoyaron en momentos difíciles tanto económicos como malos momentos. Gracias por su ayuda y apoyo.
A todos los profesores de la escuela de ingeniería mecánica, en especial a mi profesor guía Jaime Villanueva, quien me guió, me apoyó e hizo las gestiones posibles para poder desarrollar con éxito este proyecto. Gracias por tener tiempo para mí, cuando lo pedía y ayudarme en el desarrollo de esta memoria. ¡Muchas Gracias!
A la profesora Lenka Vallejos, quien siempre estuvo ahí para mí, siempre me apoyó, me educó, me instruyó en esta investigación. Ud fue un gran pilar para el desarrollo de este proyecto. ¡Muchas Gracias!
Y a quienes que de alguna o de otra manera me ayudaron para realizar esta memoria. Muchas gracias queridos profesores de la escuela de ingeniería mecánica.
César
Índice de contenidos
Introducción................................................................................................................1
1 Planteamiento del problema……………………………………………………...2
1.1Planteamiento del problema……………………………………………………..3
1.2 Condiciones de trabajo de la Motobomba……………………………………...3
1.3 Antecedentes Ambientales……………………………………………………..4
1.3.1 Características del agua…………………………………………………….4
1.4 Obtención de la energía………………………………………………………...4
1.5 Tiempo de permanencia…………………………………………………………5
1.6 Detalles del problema…………………………………………………………...5
2 Aceros Inoxidables…………………………………………………………………9
2.1 Aceros Inoxidables…………………………………………………………….10
2.2 Diagrama Hierro – Cromo……………………………………………………..11
2.2.1 Diagrama Fe – Cr con diferentes contenidos de carbono………………….12
2.2.2 Diagrama Fe – C con diferentes contenidos de cromo…………………….13
2.2.3 Diagrama Fe – Cr – Ni……………………………………………………..14
2.2.3.1 Influencia del Níquel…………………………………………………..14
2.3 Fase Sigma……………………………………………………………………..15
2.4 Precipitación de Carburos……………………………………………………...16
2.5 Tipos de corrosión……………………………………………………………..17
2.5.1 Clasificación……………………………………………………………….18
2.5.2 Formas de corrosión……………………………………………………….18
2.5.2.1 Ataque Uniforme…………………………………………………........18
2.5.2.2 Corrosión por Grietas………………………………………………….19
2.5.2.3 Corrosión por Picadura……………………………………………….. 20
2.5.2.4 Corrosión Intergranular………………………………………………..20
2.5.2.5 Corrosión debido a la Erosión…………………………………………20
2.5.2.6 Corrosión debido a esfuerzos (Tensocorrosión)……………………….20
2.5.2.7 Corrosión en forma de láminas de cuchillo……………………………21
2.5.2.8 Corrosión Galvánica…………………………………………………...21
2.5.2.8.1 Factores que influencian la corrosión galvánica…………………...23
2.5.2.8.2 Prevención de la corrosión galvánica…………………………….. 24
2.6 Aceros inoxidables resistentes a altas temperaturas………………………….. 25
2.7 Pasividad……………………………………………………………………… 25
2.8 Elementos Clorados……………………………………………………………26
3 Caracterización de los aceros inoxidables............................................................28
3.1 Clasificación de los aceros inoxidables………………………………………..29
3.1.1 Aceros inoxidables Austeníticos…………………………………………..29
3.1.1.1 Características básicas…………………………………………………30
3.1.1.2 Aplicaciones típicas……………………………………………………30
3.1.1.3 Acero AISI 301………………………………………………………..30
3.1.2 Aceros inoxidables Martensíticos………………………………………….31
3.1.3 Aceros inoxidables Ferríticos……………………………………………...32
3.1.4 Aceros inoxidables Endurecidos por Precipitación………………………..33
3.1.5 Aceros inoxidables Dúplex………………………………………………..33
4 Procedimiento experimental……………………………………………………..35
4.1 Procedimiento experimental…………………………………………………...36
4.1.1 Descripción del trabajo realizado………………………………………….36
5 Hipótesis…………………………………………………………………………...40
5.1 Caracterización del acero en estudio…………………………………………..41
5.1.1 Microscopía………………………………………………………………..41
5.1.2 Comparación de reacción al ácido clorhídrico…………………………….42
5.1.3 Análisis químico. Composición del acero en estudio……………………..45
5.2 Hipótesis……………………………………………………………………….46
5.2.1 Hipótesis N°1………………………………………………………………47
5.2.2 Hipótesis N°2………………………………………………………………47
5.2.3 Hipótesis N°3………………………………………………………………48
6 Análisis y discusión de resultados……………………………………………….49
6.1 Discusión de los resultados que arrojó la investigación……………………….50
7 Conclusión………………………………………………………………………...54
7.1 Conclusiones…………………………………………………………………...55
Bibliografía………………………………………………………………………….56
Anexos……………………………………………………………………………….57
Índice de Figuras
Figura 1.1: Esquema simple de abastecimiento de energía eléctrica a la bomba en
estudio y el funcionamiento del sistema………………………………………………5
Figura 1.2: Vista superior del elemento corroído…………………………………….6
Figura 1.3: Vista inferior del elemento corroído……………………………………..6
Figura 1.4: Oxidación en el exterior del rodete………………………………………7
Figura 1.5 (a): Oxidación en elementos del rodete…………………………………..7
Figura 1.5 (b): Oxidación en elementos del rodete…………………………………..7
Figura 2.1: Diagrama Fe – Cr……………………………………………………….11
Figura 2.2: Diagrama Fe – Cr con diferentes porcentajes de Carbono……………..12
Figura 2.3 (a): Diagrama Fe – C (Cr = 13%)……………………………………….13
Figura 2.3 (b): Diagrama Fe – C (Cr = 17%)……………………………………….13
Figura 2.3 (c): Diagrama Fe – C (Cr = 25%)……………………………………….14
Figura 2.4: Diagrama Hierro – Cromo – Níquel……………………………………15
Figura 2.5: Fase Sigma de un acero………………………………………………...16
Figura 2.6: Precipitación de carburos………………………………………………17
Figura 3.1: Microscopía de la Austenita…………………………………………...29
Figura 3.2: Microscopía de la martensita…………………………………………..31
Figura 3.3: Microscopía de la ferrita……………………………………………….32
Figura 3.4: Microscopía de un acero endurecido por precipitación mostrando una
matriz austenítica con martensita y ferrita…………………………………………..33
Figura 3.5: Microscopía de un acero dúplex……………………………………….34
Figura 4.1: Ataque con ácido clorhídrico hacía la parte exterior del equipo……….38
Figura 4.2: Ataque con ácido clorhídrico a la parte exterior del rodete……………38
Figura 4.3: Ataque con ácido clorhídrico hacia el elemento corroído……………...38
Figura 5.1 (a): Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído……………………………………………………………………41
Figura 5.1 (b): Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído……………………………………………………………………42
Figura 5.1 (c): Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído……………………………………………………………………42
Figura 5.2: Ataque con ácido clorhídrico al acero magnético………………………43
Figura 5.3: Ataque con ácido clorhídrico al acero no magnético (Austenítico)…….43
Figura 5.4: Respuesta al ataque con ácido clorhídrico al acero magnético…………44
Figura 5.5: Respuesta al ataque con ácido clorhídrico al acero no
magnético(Austenítico)………………………………………………………………44
Figura 5.6: Elementos químicos de un acero austenítico 301………………………46
Figura 5.7: Elementos químicos de un acero austenítico 304………………………46
Índice de Tablas
Tabla N°1: Factores analizados con sus respectivos valores………………………...4
Tabla N°2: Clasificación de los aceros inoxidables………………………………...10
Tabla N°3: “Composición química del acero inoxidable de la motobomba. Del
elemento corroído……………………………………………………………………45
Introducción
El uso de la energía solar ha permitido la extracción de agua en áreas
desérticas, en localidades donde el espejo de agua no supera los 10 metros.
Para la extracción de agua en la localidad de Chaca, en la provincia de
Camarones la Universidad de Tarapacá instaló una bomba de pozo profundo que es
accionada con corriente continua (40 volt).
La bomba está construida completamente de acero inoxidable, pero una de sus
partes, presentó una corrosión temprana, lo que llevó a realizar un estudio para
determinar las causas de ese fenómeno en solo un componente de la bomba.
Este estudio plantea tres hipótesis orientadas a encontrar las causas de este
problema, con el fin de considerar esta información para futuras adquisiciones.
Lo primero que se hizo fue caracterizar el material mediante la dureza,
microscopía y ataque químico con diferentes agentes, para dilucidar el tipo de acero
inoxidable y asimilarlo a alguna norma.
Una vez dilucidado el tipo de acero inoxidable usado se procedió a comprar
los resultados con lo que indica la literatura y la teoría. Al respecto, cabe señalar que
no se contó con el análisis de precipitados (lo que sólo se puede lograr con un
microscopio de barrido electrónico).
Los resultados indican que el problema pudo generarse por la cantidad de
elementos clorados contenida en el agua del pozo; por corrosión galvánica, porque se
tiende a deducir que el material de acero inoxidable es distinto para el componente
corroído en comparación con los otros elementos, pudiendo actuar como par
galvánico y produciendo finalmente la corrosión en el elemento más pequeño. La otra
posibilidad por la cual pudo haberse generado el problema, es debido a una corrosión
por tensión, también llamada Tensocorrosión. Esto debido a que posiblemente en los
procesos de fabricación hayan quedado tensiones residuales internas en algunos
elementos de la bomba, más el medio que contiene un nivel de elementos clorados
alto, pudo haber originado el problema por estos factores que existen.
Ya mencionadas las hipótesis con las cuales se realiza esta investigación, cabe
mencionar también que juega un papel muy importante el medio y el lugar en donde
trabajaba dicha bomba.
Esta memoria se realiza para investigar y estimar o deducir el origen del
problema y dar a conocer sus posibles causas y todo lo que ayudó a que este
problema se originara, para finalmente tomar resguardos en otros equipos, no
solamente en la Universidad de Tarapacá, sino que también para todo equipo hecho
de acero inoxidable que trabaja en un medio corrosivo, ya sea, ácido o básico. Y
además para adquisición de conocimiento y mantención de equipos en medios de
trabajo similares a los que trabajaba la bomba en estudio.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO I“Planteamiento del problema”
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
1.1 Planteamiento del problema
La universidad de Tarapacá posee una bomba sumergible hecha
completamente de acero inoxidable, la cual estuvo trabajando en la provincia de
Camarones en la localidad de Chaca. Este equipo dejó de trabajar y se sacó de su
lugar de trabajo debido a que presentó un problema, el cual es:
La bomba sufrió un ataque tanto de oxidación y de corrosión. La corrosión
actuó en un elemento pequeño que se encuentra ubicado en la parte superior de la
bomba; mientras que el rodete y el cuerpo del equipo fue atacado por una oxidación
superficial. En palabras simples, la bomba falló debido a oxidación y corrosión.
1.2 Condiciones de trabajo de la bomba
De acuerdo a la información obtenida por el personal que instaló y llevó a
cabo dicho proyecto de la implementación de una bomba sumergible en la localidad
de Chaca accionada por energía solar para sustento rural y agrícola de la zona, la
bomba posee algunos datos de condiciones de trabajo, los cuales son:
La altura de elevación máxima de la bomba es de aproximadamente de 25
metros
El pozo en el que trabajaba la motobomba es de aproximadamente 18 metros.
El volumen diario típico que bombeaba el equipo es de 15 (m3/dia)
La aplicación de la motobomba es para riego tecnificado.
A continuación se darán a conocer las características técnicas del equipo en
estudio. Para mayor detalle de las características técnicas de la motobomba, véase
anexo N°1
Marca: Grundfos
Hecho en: Dinamarca
Modelo: MS 402
Motor trifásico
Tipo de corriente: Alterna
Potencia: 195 (W)
Frecuencia: 55 (Hz)
Cos φ: 0,78
Volt Ac: 86
Corriente máxima: 3,70 (A)
3200 RPM
Solar nominal array voltaje 90 VOC
Peso: 5 (Kg)
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
1.3 Antecedentes ambientales
El equipo trabajó a la intemperie, con lo cual estaba expuesto al viento, polvo,
etc. No se considera la exposición al sol en este caso, ya que la bomba es sumergible
y además trabajaba en profundidad, no al mismo nivel del suelo.
La motobomba cumplía su trabajo en un pozo de aproximadamente 18 metros
de profundidad, ésta estaba sumergida completamente por el agua que bombeaba.
1.3.1 Características del agua
Para poder conocer las características del agua con la que trabajaba la
motobomba fue necesario realizar un análisis químico. Dichas características y
resultados se muestran en la tabla N°1:
Tabla N°1: Factores analizados con sus respectivos valores.
Factores de análisis Valores obtenidos
PH 7,5
Conductividad (mS/cm) 2,25
Dureza total CaCO3 (ppm) 633,85
Cloruro (ppm) 455,53
La temperatura del agua por lo general fluctuaba entre los 10°C y 12°C para
todo el año y tiempo de trabajo que la bomba ejercía.
1.4 Obtención de la energía
Como todo equipo y/o máquina que realiza un trabajo, necesita de energía
eléctrica para alimentarse y así lograr lo que se desea. La forma de abastecimiento de
energía eléctrica para la motobomba es a través de energía solar fotovoltaica.
En el proceso de instalación del proyecto, debido a la zona en donde estaba
ubicado, una zona rural en donde no hay un acceso facilitado para obtener energía
eléctrica de la manera convencional; se utilizó la energía solar fotovoltaica.
Se colocaron una cierta cantidad de paneles solares para la alimentación del
equipo. Estos paneles proporcionaban energía eléctrica en forma de corriente
continua, la cual ésta, a su vez, se transformaba a corriente alterna gracias a la ayuda
de un inversor. Y de esta manera se abastecía la bomba.
Cabe mencionar que, el equipo no trabajaba las 24 horas del día, solo de día,
ya que en estas circunstancias es cuando hay sol y por lo tanto, energía. Además, si
había mucha nubosidad (bajo índice de claridad) la bomba recibía menos energía, por
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
lo tanto trabajaba a menor velocidad y quizás hasta menos horas de las esperadas o
calculadas.
En la figura 1.1 se muestra un esquema simple de la forma en que se abastece
de energía la bomba en estudio. En este esquema es posible observar básicamente un
sistema de bombeo solar fotovoltaico, su funcionamiento y la forma en que ocurre y
funciona este trabajo. Es muy similar a la forma en que trabajaba la moto bomba en
estudio. De acuerdo a la figura, se encuentra un pozo y en éste una motobomba
sumergible, el cual es el equipo en investigación.
Figura 1.1: “Esquema simple de abastecimiento de energía eléctrica a la bomba en
estudio y el funcionamiento del sistema”.
1.5 Tiempo de permanencia
El equipo en estudio trabajó solo un período de tiempo, esto debido a que
sufrió oxidación y corrosión. La bomba trabajó por 11 años. La instalación y el inicio
de trabajo de la motobomba y del proyecto fue realizado el año 1997 y el equipo
trabajó hasta el año 2008. Sacándolo completamente de trabajo y sin reemplazo de
éste. Se retiraron todos los elementos y accesorios de la motobomba que se
encontraban en el pozo.
1.6 Detalles del problema
La motobomba fue retirada del lugar de trabajo y se procedió a dejarla en la
escuela de ingeniería mecánica de la Universidad de Tarapacá, para su posterior
análisis y estudio.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
De manera detallada, al observar el equipo, se ve que éste tiene un área de
oxidación superficial bastante alta, y no sólo se observa oxidación sino que también
corrosión. Este ataque fue bastante grave, debido a que hubo una pérdida de material
sumamente notoria. Esta corrosión sólo atacó a un elemento de la motobomba.
En la figura 1.2 se observa el elemento que fue atacado por la corrosión.
También, se puede notar el color y forma que adquirió una vez sufrido el daño. Este
elemento claramente sufrió una corrosión con pérdida de material y de peso.
En la figura 1.3 es una vista inferior del elemento y se puede observar
notoriamente la oxidación y la corrosión sufrida, la pérdida de masa, de peso y por lo
tanto de espesor. Además sufrió un daño a la calidad superficial, es decir, su
superficie pasó a ser rugosa debido al ataque corrosivo.
Figura 1.2: “Vista superior del elemento corroído”.
Figura 1.3: “Vista inferior del elemento corroído”.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Como se mencionó anteriormente, no sólo el elemento corroído sufrió daño,
sino que también el rodete. Éste fue atacado por oxidación superficial.
En la figura 1.4 se observa el exterior del rodete de la moto bomba, se puede
notar que sufrió una oxidación y una coloración “amarillenta”. En la figura 1.5 (a) y
1.5 (b) se puede notar la oxidación en el rodete. Uno posee más oxidación que el otro,
pero el daño es muy similar.
Figura 1.4: “Oxidación en el exterior del rodete”
Figura 1.5 (a): “Oxidación en elementos del rodete”
Figura 1.5 (b): “Oxidación en elementos del rodete”
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
La oxidación superficial abarcaba más área en el rodete y sus cercanidades,
también había oxidación en la parte exterior del equipo. Era una oxidación leve. A
medida que fue pasando el tiempo, la oxidación se hacía más notoria y cubría aún
más área, con lo cual se notaba claramente que a medida que pasaba el tiempo el
acero iba perdiendo pasividad y por ende, el ataque oxidante se hacía cada vez mayor.
Cabe mencionar además que, el equipo se encontraba sin deformaciones
macroscópicas, es decir, a simple vista no se observaban deformaciones de material o
golpes que podrían causar otros problemas o agravarlo.
El problema, a simple vista, se observaba que era únicamente químico o
electroquímico, es decir, que el problema era sólo afectado por la corrosión y
oxidación del acero.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO II“Aceros Inoxidables”
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
2.1 Aceros Inoxidables
El acero inoxidable es una aleación compuesta de hierro (Fe) y Cromo (Cr). El
hierro es el principal elemento de los aceros inoxidables.
Para hacer el hierro y/o acero “inoxidable” es necesario que el cromo esté
presente al menos en un 12% de la aleación. Otros elementos son agregados para
proporcionarle ciertas propiedades ya sea de resistencia mecánica, de resistencia a la
abrasión entre otras.
Cuando se le agrega un 12% o más de cromo al hierro, se forma una delgada,
plateada y cerrada película adherente de óxido de cromo espontáneamente sobre las
superficies expuestas al aire. Esta fina película actúa como una barrera protectora
para retardar la oxidación o corrosión, evitando que la corrosión penetre en el acero a
lugares más profundos. En resumen, el acero no puede ser fácilmente oxidado de allí
el nombre de inoxidable.
La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables se obtiene por la
pasivación. Esta pasivación se consigue por la formación de una película fina
oxidante en la superficie de los aceros inoxidables. La fina película de óxido, es de
óxido de cromo. Por consiguiente, se pierde la resistencia a la corrosión cuando esta
película oxidante se rompe y se convierte en estado activo, es decir, cuando el acero
se “despasiva”. Para conservar esta resistencia a la corrosión se debe suministrar
oxigeno continuamente a fin de producir esta película oxidante o pasivación. En otras
palabras, los aceros inoxidables viven por la absorción del oxígeno. Esto significa que
los aceros inoxidables son resistentes a la corrosión en atmósferas oxidantes, y en
cambio, sufren corrosión al estar sometidos a ambientes reductores.
Existen variadas formas de combinación para hacer aceros inoxidables. En
orden a organizarlos se han desarrollado varios sistemas. La AISI (American Iron and
Steel institute) ha desarrollado un sistema de clasificación que es reconocido a nivel
mundial. Se basa en tres números dígitos, denominándose habitualmente series, las
que se muestran en la tabla N°2
Tabla N°2: Clasificación de los aceros inoxidables
Serie AISI Elementos Características
200 Cr – Ni – Mo No templable (Austenítico)
300 Cr – Ni No templable (Austenítico)
400 Cr (1) Templable (Martensítico)
(2) No templable (Ferrítico)
500 Cr (4-6%) Templable aire (Martensítico)
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
2.2 Diagrama Hierro – Cromo
En la figura 2.1 se muestra el diagrama hierro cromo. En el cual se puede notar las fases que están presentes en las aleaciones de hierro cromo, a diferentes temperaturas. Y se detallan algunos puntos de interés, los cuales son importantes y se explican más adelante.
Figura 2.1: “Diagrama Fe – Cr”
A partir de este diagrama es importante destacar algunas deducciones que
servirán como base para una mejor comprensión de los aceros inoxidables.
De la tabla se deduce lo siguiente:
1. Que para hierro puro el punto Ac3, es la temperatura de austenización que
está a 910°C.
2. Que según se aumenta el contenido de cromo el punto Ac3disminuye hasta
llegar hasta los 850°C para un contenido de cromo de 8%. Si se sigue
aumentando de 8% a 12% de Cr, el punto Ac3 sube de 850°C a 1000°C.
3. Que al ir aumentando el contenido de cromo disminuye el punto Ac4
(Transformación de ferrita a austenita) para cromo de 0% a 12%. El punto
Ac4 pasa de 1400°C a 1000°C.
4. Que la ferrita de las aleaciones en que el cromo oscila entre 0% y 12%, se
transforma por calentamiento en austenita o fase gamma. Por enfriamiento
rápido hasta temperatura ambiente, se transforma la austenita en martensita.
5. Que como el límite del bucle gamma corresponde a 13% de Cr
aproximadamente, todas las aleaciones Fe – Cr con contenidos mayores a
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
13% de Cr serán aleaciones ferríticas al no existir transformación de la fase
alfa en fase gamma.
6. Que en la aleaciones Fe – Cr con contenidos entre 12% y 13% de Cr forman a
elevada temperatura estructuras bifásicas (alfa + gamma) que enfriadas
rápidamente a temperatura ambiente presentarán una estructura formada por
ferrita y martensita (aceros martensíticos – ferríticos).
7. Que en las aleaciones Fe – Cr con contenidos de 25% a 42% de Cr y de 48% a
65% de Cr a temperaturas comprendidas entre 600°C y 820°C aparece una
fase intermetálica llamada fase sigma que coexiste con la ferrita.
8. Que con contenidos de cromo de 42% a 48% aproximadamente, toda la ferrita
puede transformarse en fase sigma. Esta fase es muy dura y frágil. Se puede
disolver en la ferrita calentando por encima de los 820°C.
2.2.1 Diagrama Fe – Cr con diferentes contenidos de carbono
En la figura 2.2 se puede observar el diagrama hierro cromo con diferentes
porcentajes de carbono y a diferentes temperaturas. Esto es para notar la diferencia
que hace el aumentar o disminuir en pequeñas cantidades el contenido de carbono en
las aleaciones hierro cromo. Se explican algunos datos de interés, más adelante.
Figura 2.2: “Diagrama Hierro – Cromo con diferentes porcentajes de Carbono”.
Al analizar los gráficos Fe – Cr con diferentes porcentajes de carbono se
pueden extraer deducciones como son:
1. Que el límite del bucle gamma se amplía al aumentar el carbono. Con esto se
desprende que el carbono es un elemento gammágeno, favorecedor de la fase
gamma. Con carbono de 0,6%, el límite del bucle queda limitado para un
cromo aproximado del 18%. Con carbono superior al 0,6% ya no se amplía el
bucle y el exceso de carbono queda en el acero formando distintos tipos de
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
carburo de fierro y de cromo que dependerá de la temperatura, del contenido
de carbono y del porcentaje de cromo.
2. Que la fase alfa pura desaparece en las aleaciones Fe – Cr con porcentajes de
carbono mayores o iguales a 0,1%.
3. Que a partir del límite del bucle gamma y hasta contenidos de cromo de 26%
a 27% las estructuras son bifásicas a elevadas temperaturas (alfa + gamma).
4. Que se pueden conseguir aleaciones Fe – Cr – C de hasta 17% de Cr que sean
martensíticas a temperatura ambiente.
2.2.2 Diagrama Hierro – Carbono con diferentes porcentajes de cromo
En la figura 2.3 (a), (b) y (c) se muestra el diagrama hierro carbono con
diferentes porcentajes de cromo y comportamiento de éstos a diferentes temperaturas.
Y además las aleaciones en función de la temperatura.
Figura 2.3 (a) “Diagrama Fe – C” (Cr = 13%)
Figura 2.3 (b): “Diagrama Fe – C” (Cr = 17%)
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Figura 2.3 (c): “Diagrama Fe – C” (Cr = 25%)
A partir de estos diagramas se puede apreciar el efecto que tiene el porcentaje
de cromo en las aleaciones Fe – C, de éstos se deduce:
1. Que a medida que se aumenta el cromo, la superficie ocupada por la fase
gamma va disminuyendo hasta desaparecer para 25% de Cr por lo tanto, al
acción del cromo es inversa a la del carbono.
2. Que todas las aleaciones pasan de la zona bifásica.
3. Que las superficies ocupadas por la estructura bifásica pura, van
disminuyendo al aumentar el contenido de cromo.
4. Que la disolución total de los carburos en las aleaciones Fe – Cr – C, con 25%
de Cr es sólo posible con contenidos de carbono bajos.
2.2.3 Diagrama Hierro – Cromo – Níquel
2.2.3.1 Influencia del Níquel:
El níquel amplía el campo de estabilidad de la austenita y rebaja la
temperatura a la que ocurre la transformación α-ɣ. La Figura 1.4 muestra el diagrama
Fe-Cr-Ni, en la que se indica la formación a temperatura ambiente de las distintas
estructuras según el contenido de hierro, cromo y níquel.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Figura 2.4 “Diagrama Hierro – Cromo – Níquel”.
2.3 Fase Sigma
La fase sigma es un compuesto intermetálico de hierro y cromo. Su formación
en los aceros inoxidables puede deberse a la presencia de la ferrita. Esto es, si es que
están expuestos por largo tiempo a temperaturas entre los 600°C y los 820°C la ferrita
se transforma en este compuesto de Fe y Cr.
Esta fase se caracteriza por su pérdida de ductilidad y resiliencia, y sus
características fundamentales son:
a) Dureza superior a 900 Vickers
b) Gran fragilidad, posible presencia de finas grietas
c) Existencia de paramagnetismo.
La fase sigma no solo se forma en los aceros altos en contenido de cromo
yaque pueden darse en los aceros ferríticos con contenidos de cromo desde 14%.
También hay posibilidad que se forme en los aceros austeníticos y austeno –
ferríticos, sobre todo si está favorecida por la presencia de una fase alfa rica en
cromo, como es el caso del 25% de Cr y 20% de Ni.
Los elementos silicio, molibdeno, niobio y titanio, al favorecer la formación
de fase alfa, favorecen la formación de la fase sigma.
La precipitación de la fase sigma también aumenta cuando el acero ha sido
sometido previamente a una transformación en frío.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
En la figura 2.5 se muestra una imagen en la cual se observa la aparición de la
fase sigma. Es una micrografía obtenida por microscopía óptica de un acero SAF
2507 tratada a 875 °C por 2 horas donde se ha promovido significativamente la
precipitación de la fase sigma.
Figura 2.5: “Fase Sigma de un acero”
2.4 Precipitación de Carburos
Cuando los aceros inoxidables se hallan a temperaturas comprendidas entre
los 450°C y 900°C durante cierto tiempo, o se les enfría lentamente en dicho
intervalo de temperaturas o se origina en ellos una precipitación de carburos de hierro
y de cromo. Esta precipitación es más intensa en el intervalo de 600°C a los 850°C.
Por lo general, estos carburos se precipitan en las uniones de los granos
disminuyendo la cohesión de los mismos y haciendo que las zonas contiguas queden
empobrecidas en cromo con lo que pierden su carácter de inoxidable (pasividad) en
esas zonas y por consiguiente, su resistencia a la corrosión. De esta manera en ciertos
medios corrosivos se puede producir un ataque intergranular, cuya intensidad
dependerá de la temperatura a la que haya estado expuesta y el tiempo transcurrido,
así como de la composición química y del tratamiento previo realizado en el acero.
Esta precipitación se produce preferentemente en los aceros inoxidables
austeníticos y es típico en las zonas cercanas a los cordones de soldadura. Los
carburos precipitados son del tipo C6(Cr,Fe)23.
Límite de temperatura sensible a la corrosión intergranular: Se refiere al
límite de temperatura de precipitación de carburos de 450°C a 875°C. En el caso de
los aceros 18 – 8 la temperatura más severa es la de 650°C.
Zona de sensibilización: En el caso de soldadura existe una parte en que la
temperatura alcanza el límite de temperatura de precipitación de carburos, y esta zona
~ 16 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
es muy débil a la corrosión y a la formación de grietas. Esta parte se llama zona de
sensibilización a la corrosión intergranular.
Como medida preventiva del efecto que produce la precipitación de carburos,
se emplea el añadir otros elementos especiales a fin de formar otros compuestos de tal
manera que no se produzcan los compuestos de cromo y carbono. Para esto se utiliza
el Niobio o el Titanio. Estos tipos de aceros se les denomina aceros estabilizadores.
Otra forma de evitar esta precipitación de carburos en las juntas de grano es
fabricando los aceros con un contenido máximo de carbono de 0,03%.
También se puede utilizar, si es posible un tratamiento térmico de
solubilización.
En la figura 2.6 se observa la “decoración” del grano debido a la precipitación
de carburos.
Figura 2.6: “Precipitación de carburos”
2.5 Tipos de corrosión
La corrosión es un ataque destructivo de los metales, que puede ser de
naturaleza química o electroquímica. La corrosión química directa sólo se verifica en
condiciones extraordinarias que comprenden un ambiente altamente corrosivo o una
elevada temperatura o ambas cosas. No obstante, la corrosión que experimentan la
mayoría de los metales que contienen agua o están sumergidas en ella, o están
expuestos a películas humedad debido a la atmósfera, son de naturaleza
electroquímica, es decir, en donde se produce un flujo electrones debido a su
diferencia de potencial (del ánodo al cátodo) por medio de una solución.
En la actualidad se acepta que la resistencia a la corrosión de los aceros
inoxidables (que contienen siempre un elevado porcentaje de cromo) es debida a la
~ 17 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
formación de una capa superficial de óxido de cromo muy fina que impide que el
ataque y que la corrosión de los aceros penetre del exterior hacia el interior.
La adición de níquel mejora la resistencia a la corrosión de los aceros al cromo
porque aumenta la estabilidad de la capa de óxido superficial y favorece su
formación.
2.5.1 Clasificación
La corrosión ha sido clasificada de muchas maneras. Un método es dividir la
corrosión, en corrosión de baja temperatura. Otra forma es, separar la corrosión
oxidación y corrosión electroquímica. La clasificación seleccionada por su
simplicidad es (1) corrosión húmeda y (2) corrosión seca.
La corrosión húmeda ocurre cuando se está en presencia de un líquido, en
cambio la corrosión seca ocurre en ausencia de líquidos. La corrosión seca está
asociada a menudo con la corrosión a altas temperaturas.
2.5.2 Formas de corrosión
Es conveniente clasificar a la corrosión por las formas en que se presenta, es
así, que cada forma puede ser identificada por mera observación visual. En la mayoría
de los casos a simple vista, aunque algunas veces, se hace necesario el uso de
sistemas de aumento óptico.
A continuación se describen distintas formas de corrosión que son únicas pero
todas ellas en menor o mayor grado se encuentran interrelacionadas. Estas formas
son:
Ataque uniforme
Corrosión por grietas
Corrosión por picaduras
Corrosión intergranular
Corrosión debido a la erosión
Corrosión debido a esfuerzos
Corrosión Galvánica
2.5.2.1 Ataque Uniforme
El ataque uniforme es el más común de las formas de corrosión. Está
normalmente caracterizada por una reacción química o electroquímica que avanza
uniformemente sobre toda la superficie expuesta o sobre una gran área. El metal
comienza a adelgazarse y eventualmente se rompe.
~ 18 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
El ataque uniforme no presenta gran problema debido a que con la realización
de ensayos previos, se puede prever la vida útil de la pieza.
2.5.2.2 Corrosión por Grietas
La corrosión por grietas es intensiva y localizada, frecuentemente ocurre
dentro de grietas y otras áreas cubiertas sobre la superficie del metal expuesto a algún
medio corrosivo. Este ataque está usualmente asociado con pequeños volúmenes de
solución estancada causadas por hoyos, uniones, empaquetaduras, etc. Como
resultado, esta forma de corrosión es llamada corrosión por grietas o algunas veces
corrosión de depósitos o empaquetadura.
Este tipo de ataque ocurre en muchos medios, a pesar de esto, usualmente el
ataque es más intenso en aquellos que contienen cloruros. Para que el ataque por
grietas ocurra es necesario un período largo de incubación, seis meses a un año o
algunas veces se requiere más tiempo para que comience el ataque. Como sea, una
vez iniciado el proceso, va en sucesivo aumento la velocidad de ataque.
Los metales o aleaciones que dependen de películas de óxido o capas
pasivadas, para su resistencia a la corrosión, son particularmente susceptibles a la
corrosión por grietas. Estas películas son destruidas por una alta concentración de
cloruros, por iones de hidrógeno. Con lo cual la velocidad de disolución aumenta
marcadamente.
2.5.2.3 Corrosión por Picadura
Esta forma de corrosión es un ataque extremadamente localizado que resulta en
agujeros en el metal. Estos agujeros pueden ser de diámetro pequeño o grande, pero
en la mayoría de los casos ellos son relativamente pequeños. Las picaduras están
algunas veces aisladas o muy juntas, lo cual le da una apariencia de una superficie
rugosa. Generalmente una picadura puede ser descrita como una cavidad, con un
diámetro en la superficie igual o menos que en el interior.
La picadura es una de las formas de corrosión más destructivas. Su detección
es difícil por su reducido tamaño y porque la picadura a menudo se cubre con los
productos de la corrosión.
Una característica importante es que estas picaduras crecen en dirección a la
fuerza de gravedad.
La corrosión por picadura puede ser considerada como un estado intermedio
hacia la corrosión general.
~ 19 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
2.5.2.4 Corrosión Intergranular
La corrosión intergranular puede ser causada por impurezas en el borde del
grano, por ejemplo, un enriquecimiento de uno de los elementos de aleación o un
agotamiento de uno de estos elementos en las áreas del borde de grano
(sensibilización). Una de las impurezas que se pueden depositar en el borde de grano
son los carburos de cromo (C6Cr23) en donde queda una zona adyacente escasa en
cromo.
La cantidad de carbono presente en el acero es relativamente escasa, no
obstante, la merma de cromo puede llegar a ser muy importante, porque los carburos
que se precipitan tienen generalmente una composición del tipo C6Cr23, o sea que
forman precipitados cuyo contenido en peso de cromo es de un 94,3%.
2.5.2.5 Corrosión debido a la Erosión
La corrosión debido a la erosión es, la aceleración o el aumento en la tasa de
deteriorización o ataque sobre el metal debido al movimiento relativo entre el fluido
corrosivo y la superficie del metal.
El metal es removido desde la superficie en forma de iones disueltos. A veces, el
movimiento del ambiente disminuye la corrosión particularmente cuando ocurre el
ataque localizado bajo condiciones estacionarias.
2.5.2.6 Corrosión debido a Esfuerzos (Tenso Corrosión)
La corrosión debido a esfuerzos se refiere a las grietas causadas por la
presencia simultánea de tensiones, presencia de tensiones mecánicas de tracción y un
medio corrosivo específico, como por ejemplo, un medio con elementos clorados.
La susceptibilidad de la corrosión debido a esfuerzos está afectada por el
promedio de la composición química, la orientación preferencial de los granos, la
composición y distribución de los precipitados y el progreso de la fase de
transformación.
2.5.2.7 Corrosión en forma de Láminas de Cuchillo
Este tipo de corrosión se produce principalmente en los tipos estabilizadores
con titanio, tales como el AISI 321 y 318.
Debido a la alta temperatura durante la soldadura, el titanio se vaporiza en la
zona inmediata a la unión soldada y desaparece junto con la escoria. El carbono
queda liberado y en vez de combinarse con el titanio para formar el carburo de
titanio, se combina con el cromo, formando carburos de cromo, que se precipitan en
los límites de grano.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Estos carburos de cromo son muy ricos en cromo, elemento que es absorbido
hasta esta zona originándose una zona de bajo contenido de cromo. Esto produce una
diferencia de potencial en un medio conductor y, como consecuencia la corrosión en
un medio agresivo.
Dado que esto ocurre en la zona inmediata a la unión soldada y sigue la línea
de dicha unión, esta forma de corrosión intercristalina se denomina en forma de
láminas de cuchillo.
2.5.2.8 Corrosión Galvánica
Cuando dos metales diferentes están en contacto eléctrico y a su vez
conectados por medio de un electrolito (por ejemplo un líquido conductor como el
agua de mar o el agua dulce impura), fluye una corriente desde el metal anódico al
catódico o metal más noble a través del electrolito. Como resultado, el metal menos
noble se corroe.
Este tipo de corrosión es especialmente relevante cuando se plantean uniones
de acero inoxidable con acero al carbono o aceros de baja aleación. Es importante
seleccionar correctamente los materiales de modo que sean al menos tan nobles como
el material base. En ambientes corrosivos en los que pudiera estar presente el agua,
tales como ambientes industriales pesados, atmósferas marinas y donde pudiera
existir inmersión en agua salobre o marina, deben evitarse las uniones de aceros
inoxidables austeníticos mediante tornillos martensíticos y ferríticos.
La corrosión galvánica no debiera ser un problema en aceros inoxidables,
aunque a veces su prevención pueda requerir precauciones que a primera vista
resultan sorprendentes. Para evitar la corrosión galvánica, en principio, debe
impedirse el flujo de corriente:
Aislando los metales diferentes, por ejemplo rompiendo la conexión metálica.
Evitando la formación de puentes electrolíticos, por ejemplo rompiendo la
conexión electrolítica con pinturas u otros recubrimientos. Cuando se persigue
conseguir la protección de esta manera, y no es posible recubrir ambos
metales, es preferible recubrir el más noble (por ejemplo el acero inoxidable
en el caso de unión acero inoxidable/acero al carbono).
El riesgo de una ataque profundo de corrosión si el área del metal más noble
(por ejemplo el acero inoxidable) es mayor que el área del metal menos noble (como
el acero al carbono). Debe prestarse una especial atención al empleo de pinturas u
otros recubrimientos sobre acero al carbono. Si existen pequeños poros o agujeros en
el recubrimiento, la pequeña área de acero al carbono desnuda proporcionará
relaciones de área cátodo/ánodo muy grandes, dando lugar a un severo ataque por
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
picaduras del acero al carbono. Por supuesto, el ataque será probablemente mucho
más intenso en condiciones de inmersión. Por esta razón el preferible pintar el acero
inoxidable.
Relaciones desfavorables de área tienen lugar probablemente con tornillos y
en uniones. El empleo de tornillos de acero al carbono en elementos de acero
inoxidable debe evitarse ya que la relación de área del acero inoxidable en relación
con el acero al carbono es grande y los tornillos estarán sujetos a un ataque agresivo.
Por el contrario, la velocidad de ataque de un elemento de acero al carbono por un
tornillo de acero inoxidable es mucho más lenta. Es generalmente útil apoyarse en
experiencias previas en emplazamientos similares ya que metales diferentes pueden a
menudo trabajar unidos sin peligro bajo condiciones de condensación y humedad
ocasional sin efectos adversos, especialmente cuando la conductividad del electrolito
es baja.
La predicción de estos efectos es difícil ya que la velocidad se corrosión se
determina a partir de una serie de variables de cierta complejidad. El empleo de tablas
de potencial eléctrico ignora la presencia de películas superficiales de óxido y los
efectos de relaciones de área y de diferentes soluciones (electrolitos) químicas. Por
esta razón, un empleo desinformado de estas tablas puede conducir a resultados
erróneos. Dichas tablas deberían utilizarse de manera cuidadosa y solamente para
valoraciones iniciales.
Los aceros inoxidables generalmente forman el cátodo en un enlace
bimetálico y por ello no sufren corrosión. El contacto entre aceros inoxidables
austeníticos y zinc o aluminio puede dar lugar a una corrosión adicional de los
últimos dos metales. Es poco probable que el efecto de dicha corrosión sea
significativo desde un punto de vista estructural; no obstante, el polvo blanco/gris es
absolutamente antiestético.
El acoplamiento con cobre debe ser en general evitado excepto bajo
condiciones adecuadas no severas.
El comportamiento general de los metales en contacto bimetálico en
ambientes rurales, urbanos, industriales y costeros está completamente documentado
en BSI PD 6484 “Commentary on corrosión at bimetalic contacts and its alleviation”
[BSI; 1979].
La corrosión se atribuye frecuentemente a la acción galvánica cuando su
verdadera causa se debe efectivamente a unas condiciones anormales de operación.
Así por ejemplo, el uso de ácido clorhídrico para sustituir un material de limpieza
normal, puede destruir la película pasiva del acero inoxidable. En tal caso se puede
~ 22 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
formar una celda galvánica. El volver a proyectar y a construir una pieza que sea
completamente de acero inoxidable puede resultar muy costoso y la nueva pieza
proyectada puede ser difícil de fabricar. Así pues, cuando aparentemente la acción
galvánica sea la única causa de un desperfecto en una unidad que, demostradamente
es de buen diseño convendrá realizar una verificación meticulosa para cerciorarse de
que todas las condiciones de operación son normales.
2.5.2.8.1 Factores que influencian la corrosión galvánica:
El empleo de distintos metales en una solución corrosiva no significa que la
corrosión galvánica sea inevitable. Los factores que influencian la corrosión
galvánica son:
a) Conductividad del circuito: Tiene que existir el contacto entre metales diferentes
en una solución de alta conductividad para que se produzca el ataque galvánico.
b) Potencial entre ánodo y cátodo: la posición que ocupa cada metal en la serie
galvánica determina el potencial y la dirección del flujo de corriente cuando se
compone una celda. El metal que ocupa la posición más alta en la serie constituye el
cátodo. El otro metal es el ánodo y, debido a ello, es el que resulta atacado por la
acción de la celda. El potencial se incrementa cuanto más apartadas unas de otras son
las posiciones ocupadas por cada metal en la serie. Los aceros inoxidables en estado
pasivo figuran en la serie justo a continuación de la plata, del grafito y del oro. Así
pues, en una solución oxidante, los aceros inoxidables pasivos suelen constituir el
cátodo, mientras que serán los otros metales los que serán atacados. Cuando la
solución es reductora, el acero inoxidable se vuelve activo y los metales tales como el
cobre y el bronce constituirán el cátodo y acelerarán la corrosión del acero
inoxidable. El acero y la fundición de hierro ocupan puestos inferiores en la serie
galvánica que el que ocupa el acero inoxidable activo por lo que éste será atacado si
se forma una célula entre ellos y el acero inoxidable, lo mismo si están sumergidos en
una solución oxidante que en una reductora.
c) Polarización: Este efecto es el que se produce sobre los electrodos de una celda
galvánica por el depósito sobre los mismos de los gases liberados por la corriente. La
evolución de los iones de hidrógeno puede cambiar de pasiva en activa la superficie
del acero inoxidable, acelerando así la corrosión del ánodo.
d) Áreas relativas del cátodo y ánodo: el área relativa de las superficies ejerce un
efecto pronunciado sobre el daño producido por la acción galvánica. Un pequeño
ánodo con un cátodo grande produce una corriente de elevada densidad y acelera la
corrosión en el ánodo. Deberán evitarse las pequeñas áreas del metal menos noble.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
No se utilizarán piezas de sujeción de aluminio para el acero inoxidable. En cambio,
el empleo de piezas de sujeción de acero inoxidable para aluminio da resultados
satisfactorios.
e) Relación geométrica entre superficies de distintos metales: Un borde o una
esquina del metal menos noble no deberá estar en contacto con el centro de un área de
gran superficie del metal que ha de constituir el cátodo si llega a formarse una celda
galvánica.
2.5.2.8.2 Prevención de la corrosión galvánica:
Hay varias maneras de reducir y prevenir este tipo de corrosión:
Una manera es aislar eléctricamente los dos metales entre sí. A menos que
estén en contacto eléctrico, no puede haber una celda galvánica establecida.
Esto se puede hacer usando plástico u otro aislante para separar las tuberías de
acero para conducir agua de los accesorios metálicos a base de cobre, o
mediante el uso de una capa de grasa para separar los elementos de aluminio y
acero. El uso de juntas de material absorbente, que puedan retener líquidos, es
a menudo contraproducente. Las tuberías pueden aislarse con un
recubrimiento para tuberías fabricado con materiales plásticos, o hechas de
material metálico recubierto o revestido internamente. Es importante que el
recubrimiento tenga una longitud mínima de unos 500 mm para que sea
eficaz.
Otra forma es mantener a los metales secos y / o protegidos de los compuestos
iónicos (sales, ácidos, bases), por ejemplo, pintando o recubriendo al metal
protegido bajo plástico o resinas epoxi, y permitiendo que se sequen.
Revestir los dos materiales y, si no es posible cubrir ambos, el revestimiento
se aplicará al más noble, el material con mayor potencial de reducción. Esto es
necesario porque si el revestimiento se aplica sólo en el material más activo
(menos noble), en caso de deterioro de la cubierta, habrá un área de cátodo
grande y un área de ánodo muy pequeña, y el efecto en la zona será grande
pues la velocidad de corrosión será muy elevada.
También es posible elegir dos metales que tengan potenciales similares.
Cuanto más próximos entre sí estén los potenciales de los dos metales, menor
será la diferencia de potencial y por lo tanto menor será la corriente galvánica.
Utilizar el mismo metal para toda la construcción es la forma más precisa de
igualar los potenciales y prevenir la corrosión.
Las técnicas de galvanoplastia o recubrimiento electrolítico con otro metal
(chapado) también puede ser una solución. Se tiende a usar los metales más
~ 24 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
nobles porque mejor resisten la corrosión: cromo, níquel, plata y oro son muy
usados.
La protección catódica mediante ánodos de sacrificio: Se conecta el metal que
queremos proteger con una barra de otro metal más activo, que se oxidará
preferentemente, protegiendo al primer metal.2 Se utilizan uno o más ánodos
de sacrificio de un metal que sea más fácilmente oxidable que el metal
protegido. Los metales que comúnmente se utilizan para ánodos de sacrificio
son el zinc, el magnesio y el aluminio.
La protección catódica mediante una corriente eléctrica es otro ejemplo de
protección contra la corrosión. Una fuente de alimentación eléctrica de
corriente continua se puede conectar para oponerse a la corriente galvánica
corrosiva. Se emplea en estructuras grandes donde los ánodos galvánicos no
pueden suministrar suficiente protección.
2.6 Aceros inoxidables resistentes a altas temperaturas
Los aceros inoxidables resistentes a altas temperaturas también llamados
aceros resistentes al calor o bien aceros refractarios son aleaciones que deben soportar
medios corrosivos a altas temperaturas. El contenido de cromo y níquel por lo general
es superior al de los aceros inoxidables comunes y frecuentemente van acompañados
de otros elementos (Molibdeno, Cobre, Aluminio, etc.) para favorecer dicha
resistencia.
Estos aceros refractarios tienen una mayor resistencia a la corrosión a
temperaturas inferiores a los 400°C en comparación con los aceros inoxidables
comunes, estos es, en los mismos medios corrosivos.
La resistencia a la corrosión de los aceros resistentes al calor se debe
precisamente a la formación de una película de óxido, que deberá ser impermeable si
se desea una buena resistencia a la corrosión.
Al igual que en los inoxidables comunes, el elemento que dota a los
refractarios de buena resistencia a la corrosión es el cromo. Adiciones de aluminio,
Silicio, hace que mantengan dicha resistencia a más altas temperaturas.
2.7 Pasividad
El fenómeno de la pasividad metálica ha fascinado a ingenieros y científicos
por más de ciento veinte años desde los días de Faraday. El fenómeno es bastante
difícil de definir por su naturaleza compleja y a las condiciones específicas en la cual
ocurren. Esencialmente, la pasividad se refiere a la pérdida de reactividad química
experimentada por ciertos metales y aleaciones bajo condiciones de ambientes
~ 25 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
particulares. Esto es, que ciertos metales y aleaciones llegan a ser inertes y actúan
como si fueran metales nobles tales como: platino y oro. Afortunadamente, desde el
punto de vista ingenieril, el metal mayormente susceptible a este tipo de conducta son
los metales ingenieriles y estructurales, incluidos el fierro, níquel, silicona, cromo,
titanio y aleaciones que contienen estos metales. También bajo condiciones limitadas
otros metales como el zinc, cadmio y uranio, también han exhibido los efectos de
pasividad.
La pasividad, a pesar de la dificultad para ser definida, puede ser
cuantitativamente descrita por la caracterización de la conducta de metales en los
cuales muestra un efecto inusual. La primera consideración de la conducta de lo que
puede ser llamada un metal normal, es en un metal que no muestra efectos de
pasividad.
2.8 Elementos clorados (cloro)
a) Características:
1. El cloro en condiciones ordinarias de presión y temperatura, es un gas
amarillo verdoso de un olor irritante característico. Se le considera un gas
compresible no inflamable, ni aún en estado líquido; sin embargo el cloro
gaseoso puede soportar la combustión de ciertos materiales bajo determinadas
condiciones.
2. El cloro es muy activo químicamente, razón por la cual no se le encuentra en
estado libre, sino en combinación con otros elementos como el sodio con el
cual está ampliamente distribuido en la naturaleza como cloruro de sodio, y
constituye su fuente principal.
3. El cloro gaseoso es 2.5 veces más pesado que el aire, por lo que tiende a
acumularse en los lugares bajos y se difunde lentamente en él.
4. El cloro gaseoso puede ser licuado por aplicación de presión a baja
temperatura y en esta forma es un líquido claro color ámbar, 1.5 veces más
pesado que el agua.
5. A la presión atmosférica hierve a -34.05º C y se congela a -100.98oC
aproximadamente.
6. El cloro es sólo ligeramente soluble en agua.
7. A pesar de que el cloro seco (gas o líquido) normalmente no es reactivo ni
corrosivo con algunos metales tales como el cobre o el acero al carbón, si es
fuertemente reactivo (poderosamente corrosivo) cuando hay presencia de
humedad.
b) Reacciones químicas:
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
1. Reacciones con el agua: El cloro es sólo ligeramente soluble en agua.
Cuando éste reacciona con el agua pura, se forma una solución débil de ácidos
clorhídrico e hipocloroso. El cloro hidratado (Cl2.8H2O) puede cristalizarse a
temperaturas por debajo de los 49.3º F (9.6º C) a la presión atmosférica, y a
temperaturas y presiones más altas.
2. Reacciones con metales: Por debajo de los 121º C el hierro, el cobre, el
acero, el plomo, el níquel, el platino, la plata y el tantalio son resistentes al
cloro seco, líquido o gaseoso. A temperaturas ordinarias el cloro seco, líquido
o gaseoso, reacciona con el aluminio, el arsénico, el oro, el mercurio, el
selenio, el telurio y el estaño. A ciertas temperaturas el sodio y el potasio
arden con el cloro gaseoso. El cloro húmedo, a causa de los ácidos clorhídrico
e hipocloroso formados directamente por hidrólisis, es muy corrosivo para la
mayoría de los metales comunes.
3. Reacciones con otros elementos: Estas reacciones ocurren bajo
condiciones específicas con la mayoría de los elementos, y pueden ser
extremadamente rápidas. En su punto de ebullición el cloro reacciona con el
azufre. No reacciona directamente ni con el oxígeno ni con el nitrógeno,
puede hacerlo con los óxidos y compuestos del nitrógeno pero sólo de manera
indirecta. Las mezclas de hidrógeno y cloro pueden reaccionar violentamente.
4. Reacciones con compuestos inorgánicos: La preparación de sosa y cal
blanca (sodio e hipoclorito de calcio) son reacciones típicas del cloro con los
álcalis y los hidróxidos de los metales alcalinotérreos, los hipocloritos
formados son poderosos agentes oxidantes. Debido a su gran afinidad con el
hidrógeno, el cloro remueve el hidrógeno de algunos compuestos, como en la
reacción con el sulfuro de hidrógeno para formar ácido clorhídrico y azufre.
El cloro como ion hipocloroso, reacciona con los iones amonio para formar
varias mezclas de cloraminas.
5. Reacciones con compuestos orgánicos: El cloro reacciona con muchos
compuestos orgánicos para formar derivados clorinados. Algunas reacciones
pueden ser extremadamente violentas, especialmente aquellas con
hidrocarburos, alcoholes y éteres.
~ 27 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO III
“Caracterización de los aceros inoxidables”
3.1 Clasificación de los Aceros Inoxidables
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Los aceros inoxidables de acuerdo a su composición y características
metalográficas los podemos agrupar en:
1. Aceros Inoxidables Austeníticos
2. Aceros Inoxidables Martensíticos
3. Aceros Inoxidables Ferríticos
4. Aceros Inoxidables endurecidos por precipitación
5. Aceros Inoxidables Dúplex
3.1.1 Aceros Inoxidables Austeníticos
La clase austenítica contiene níquel como segundo elemento principal de
aleación, son resistentes a la corrosión atmosférica y a ciertos ácidos. Estos aceros no
pueden ser templados ni revenidos ni recocidos en forma ordinaria, debido a que en
cualquier estado y a cualquier temperatura están constituidos fundamentalmente por
austenita, que tiene gran estabilidad y no se transforma por el enfriamiento rápido en
otros constituyentes y por lo tanto, en estos aceros el temple no se puede producir.
En la figura 3.1 se muestra una micrografía de la austenita. Se puede notar que
posee una forma característica y clara, además, sus límites de grano son bien
“marcados” o “gruesos”, de esta forma, se puede diferenciar de las otras fases como
la martensita y la ferrita.
Figura 3.1: “Microscopía de la Austenita”
Estos aceros son normalmente no magnéticos, su estructura cristalina es
cúbica centrada en las caras (FCC) y se pueden endurecer por deformación en frio
haciéndose débilmente magnéticos. Su tenacidad y ductilidad son mucho mayores
que la de los aceros al carbono y tienen una excelente resistencia a temperaturas
extremas.
3.1.1.1 Características básicas:
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Elevada resistencia a la corrosión en una amplia gama de ambientes
corrosivos, generalmente mejor que la de los aceros martensíticos o ferríticos,
pero son vulnerables al agrietamiento por corrosión bajo tensiones en
ambientes de cloruro.
Excelente soldabilidad, mejor que los grados ferríticos y martensíticos.
Sobresaliente maleabilidad y ductilidad, mejor que los grados ferríticos y
martensíticos.
Muy buenas propiedades criogénicas y buena resistencia a alta temperatura.
La plasticidad de la estructura de la austenita, transmite a estos aceros, su
tenacidad, reducción en área y excelente resistencia al impacto aun a
temperaturas criogénicas.
Endurecible solamente por trabajo en frío. Los aceros inoxidables austeníticos
no pueden ser templados para obtener martensita, ya que el níquel estabiliza la
austenita a temperatura ambiente e incluso por debajo de ella.
Comparado con el acero al carbono posee menor punto de fusión, menor
conductividad térmica, mayor resistencia eléctrica y coeficientes de expansión
térmica aproximadamente 50% mayores.
Las características magnéticas de los metales de aporte de acero inoxidable
austenítico varían desde no magnéticos como los tipos 310, 320, 330
completamente austeníticos a notablemente magnéticos como el tipo 312, que
contiene más de un 25% de ferrita. La mayoría de los aceros inoxidables
austeníticos comunes tales como 308L, 309L, 316L y 347 son levemente
magnéticos debido a la presencia de algo de ferrita.
3.1.1.2 Aplicaciones típicas:
Algunos aceros completamente austeníticos pueden ser usados a temperaturas
tan bajas como -270°C.
Plantas y equipos químicos.
Equipos para procesamiento de alimentos.
Usos arquitectónicos.
3.1.1.3 Acero AISI 301
Este grado tiene menor resistencia a la corrosión que otros aceros inoxidables
de la serie 300. Puede ser fácilmente formado, pero es más susceptible de
endurecimiento por trabajo en frío que otros tipos cromo – níquel.
El tipo 301 ofrece buenas propiedades de soldabilidad y tiene cinco grados
diferentes:
Recocido
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Endurecimiento de un cuarto
Medio endurecido
Tres cuartos endurecido
Endurecido completo
La AISI los clasifica de acuerdo a la serie 200 y 300.
3.1.2 Aceros Inoxidables Martensíticos
Son aceros al cromo que reciben su nombre por quedar con esa estructura
después del tratamiento térmico de temple y aún también después del enfriamiento al
aire. Estos aceros suelen contener un de un 11% a un 18% de cromo y el carbono se
encuentra en cantidades tales que promueve la formación de martensita, alcanzando
un máximo de 1,2%.
En la figura 3.2 se observa la metalografía de la martensita, la cual es en
forma acicular, bastante diferente de la austenita y ferrita, lo que la hace fácil de
detectar y especificar.
Figura 3.2: “Microscopía de la martensita”
Tienen estructura ferrítica cuando han sido recocidos, pero al enfriarlos
rápidamente en aire o agua, después de haber sido calentados por encima de su
temperatura crítica, adquieren una estructura martensítica. La transformación
austenita – ferrita es muy lenta y por lo tanto al enfriarlos al aire adquieren dureza
considerable. Tienen excelente resistencia mecánica y buena tenacidad.
Resisten sin oxidarse, temperaturas de hasta 750°C. Los aceros martensíticos
tienen el menor nivel de cromo de la familia de los aceros inoxidables y su resistencia
a la oxidación es más baja. Son magnéticos y su estructura cristalina es tetragonal
centrada en el cuerpo. Se caracterizan porque pueden ser tratados térmicamente en
forma análoga a los aceros ordinarios.
~ 31 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
El campo en donde se utilizan estos aceros es muy amplio, es el más simple y
barato de los aceros inoxidables. Debido a que estos aceros son autotemplables tienen
tendencia a la fisuración y para contrarrestar este efecto es preciso realizarles un
tratamiento térmico adecuado.
Según la AISI los clasifica por la serie AISI 400 y 500.
3.1.3 Aceros Inoxidables Ferríticos
Son aleaciones hierro – cromo en la que el contenido de cromo varía entre un
16% a un 30% y el carbono se encuentra con un máximo de 0,35% siendo éste el que
determina las características de la matriz. Son magnéticos y poseen una estructura
cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC). Su resistencia a la corrosión es
ligeramente superior a la de los aceros martensíticos.
En la figura 3.3 se muestra la metalografía de la ferrita, la cual se puede notar
que es similar a la de la austenita, pero en dimensiones mayores y con límites de
grano más delgados.
Figura 3.3: “Microscopía de la ferrita”
Se caracterizan por no poder ser tratados térmicamente como los aceros
ordinarios. Esto implica que no se endurecen al someterlos a temple y solo se logra
un leve endurecimiento por deformación en frío. Este comportamiento se debe a que
en cualquier estado y en cualquier temperatura tiene una estructura fundamentalmente
ferrítica.
La clasificación que tienen estos aceros es de la serie AISI 400.
3.1.4 Aceros inoxidables Endurecidos por Precipitación
~ 32 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Estos aceros contienen elementos de aleación (Al, Cu, Mo, W, Co, Ti, Ni, N,
B, etc.) que son solubles en el metal a alta temperatura, pero insolubles a
temperaturas bajas. Esto trae como consecuencia, que si se enfrían rápidamente desde
temperaturas altas, se consigue retener en soluciones sólidas los átomos de los
elementos de aleación. En esta condición no contribuyen a modificar o mejorar las
propiedades mecánicas. Calentando ahora a unos 420°C a 650°C se aporta suficiente
energía térmica como para hacer precipitar a los elementos disueltos, en forma de
cristales que se dispersan en la matriz metálica y mejoran las propiedades mecánicas.
A temperaturas bajas el tamaño de los precipitados es extremadamente fino y
su número muy alto. Aumentando la temperatura se obtienen precipitados cada vez
más gruesos.
Puesto que la cantidad de precipitados (número de partículas por unidad de
volumen) y no el tamaño de la partícula es el factor que determina el aumento de la
resistencia mecánica, estos aceros se tratan térmicamente entre 420°C y 500°C. Este
proceso descrito se conoce como envejecimiento.
En la figura 3.4 se puede observar la microestructura (o matriz) de un acero
inoxidable endurecido por precipitación. Es de una forma muy diferente de los aceros
más conocidos, por lo que puede identificarse más fácilmente.
Figura 3.4: “Microscopía de un acero endurecido por precipitación mostrando una
matriz austenítica con martensita y ferrita”.
3.1.5 Aceros Inoxidables Dúplex
Son aceros aleados a base de hierro con cromo, molibdeno y una cantidad de
estabilizadores de la Austenita como Níquel y Nitrógeno para lograr el balance
deseado entre las fases ferríticas y austeníticas de donde deriva su denominación
Duplex. El Nitrógeno aumenta el límite de fluencia y reduce la velocidad de la
formación de compuestos intermetálicos frágiles. El Molibdeno mejora la resistencia
a la corrosión por picadura y rendija.
En contenido típico de ferrita de estos aceros va entre un 40% y 60%.
Contienen cromo relativamente alto (entre 18% y 28%) para mantener la resistencia a
~ 33 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
la corrosión de los aceros austeníticos y cantidades moderadas de níquel (entre 4,5%
y 8%) para aumentar el contenido de ferrita y así aumentar la resistencia al
agrietamiento por corrosión de tensiones en medios con cloruros a alta temperatura.
Sin embargo, es habitual considerar que los aceros inoxidables Dúplex tienen
cantidades aproximadamente iguales de ferrita y austenita, favoreciéndose
ligeramente en la actualidad la austenita para mejorar la tenacidad y las características
de procesado. Las interacciones de los elementos de aleación más importantes,
especialmente el cromo, molibdeno, nitrógeno y níquel, son bastante complejas. Para
conseguir una estructura Dúplex estable que responda bien al procesado y a la
fabricación, se debe cuidar la obtención del nivel correcto de cada uno de estos
elementos.
En la figura 3.5 se observa la metalografía de un acero inoxidable tipo dúplex.
La cual es una mezcla de ferrita y austenita, las regiones o lugares más claros
corresponden a la austenita, mientras que las zonas más oscuras corresponden a la
ferrita.
Figura 3.5: “Microscopía de un acero dúplex”
~ 34 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO IV
“Procedimiento experimental”
4.1 Procedimiento Experimental
~ 35 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
El presente proyecto que se desarrolla en esta memoria consta de un trabajo de
investigación, el cual es: Encontrar la o las causas de la falla del equipo, es decir,
averiguar porque el sistema motor – bomba resultó corroído.
Las características de la moto bomba nombradas anteriormente en el capítulo
1, son los datos técnicos que se pueden observar en la parte superficial exterior (en el
cilindro) del equipo. Cabe destacar que el equipo es de acero inoxidable, sin embargo,
no se sabe qué tipo de acero inoxidable es. Esto se logra determinar mediante análisis
metalográfico y químico.
Ya mencionados los datos del equipo, se hace importante ahora describir la
experiencia y el trabajo que se tuvo que hacer para lograr desarrollar esta
investigación, y que tenga resultados favorecedores.
4.1.1 Descripción del trabajo realizado
1. Inspeccionar el equipo visualmente, introducirse en el tema y obtener algún
tipo de información mediante la observación macroscópica.
2. Plantear hipótesis con la información obtenida mediante lo que se observa y
de acuerdo a lo observado, indagar y deducir el fundamento de la falla, lo que
podría haber sucedido, cómo y porqué.
3. Con la información obtenida de que el equipo trabajaba en la localidad de
Chaca, se procedió a ir al lugar para obtener muestras de agua, del mismo
pozo en donde el equipo desempeñaba su trabajo. Esto para poder averiguar,
el PH de dicha agua, su dureza y la cantidad de elementos clorados que posee
el agua con el que trabajaba la motobomba.
4. Se planteaba una hipótesis de que la falla podría haber ocurrido mediante
corrosión galvánica, debido a que solo un elemento en la parte superior del
equipo estaba corroído, los demás elementos de la moto bomba, solo tenían
oxidación, lo cual no es menor, pero era muy notorio, por lo que se procedió a
atacar con ácido clorhídrico una parte del equipo y también al elemento que se
había corroído.
5. Luego se procedió a realizar las tareas previas para lograr observar la
microscopía del acero, es decir, mirarlo a través de un microscopio y observar
su metalografía. Se cortó una sección rectangular, se encapsuló, se lijó, se
pulió, se atacó y finalmente se logró observar su microestructura.
6. Para saber que microestructura tiene el acero que se está trabajando, fue
necesario obtener viruta del elemento corroído y realizar un análisis químico,
en el cual se determinó la composición química del acero en cuestión, o sea,
se pudo conocer la cantidad de elementos de aleación que poseía nuestro
equipo en investigación.
~ 36 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
7. Luego, se determina si el acero que se está analizando, es de tipo,
martensítico, ferrítico, austenítico, Duplex o endurecido por precipitación.
Dentro de este punto cabe mencionar que además se realizó un proceso muy
simple el cual era acercar un imán al acero corroído. Esto se realizó con la
intención de descartar tipos de aceros inoxidables y dar finalmente con la
respuesta.
De acuerdo a la teoría, los aceros inoxidables Austeníticos son no magnéticos,
es decir, no los atrae el imán. Sin embargo, al poseer algunos otros elementos
químicos en su composición, puede que sea levemente magnético. En cambio,
los demás tipos de aceros que existen son magnéticos.
Al colocar un imán cerca del elemento corroído, se pudo notar que, el imán
atrajo al acero, pero levemente.
8. El siguiente paso que se realizó fue obtener dos tipos de aceros inoxidables;
uno que sea austenítico y el otro de cualquier tipo, ya sea, ferrítico,
martensítico, etc. Desde el punto de vista para descartar aceros, se tomó uno
que no sea magnético y el otro que si sea magnético. Esto se realizó para
atacarlos con ácido clorhídrico y ver su reacción hacia este compuesto. La
finalidad para realizar el ataque es comparar esta reacción al ácido clorhídrico
con la reacción que sufrió el elemento corroído hacía el mismo ácido. Cabe
mencionar que el ataque se realizó a ambos aceros diluido en agua destilada
en concentraciones de 5%, 3% y 1% de ácido clorhídrico, respectivamente.
9. Al obtener los resultados del ataque con ácido clorhídrico a los aceros
utilizados como comparación y los resultados químicos de la composición del
elemento corroído, se procede a discutir y verificar de acuerdo al
comportamiento de la corrosión, de acuerdo a la teoría y de acuerdo al
ambiente de trabajo de la motobomba; se opta por una de las hipótesis. Siendo
con esto, el paso final.
En el procedimiento de ataque con ácido clorhídrico, se muestra en las
siguientes figuras, para obtener una noción y observación más clara de lo sucedido
luego que el ácido actuara sobre los elementos del equipo.
En las figuras 4.1, 4.2 y 4.3 se muestra el ataque con ácido clorhídrico hacía el
cuerpo del equipo (la parte exterior), hacia el exterior del rodete y hacia el elemento
corroído, respectivamente.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Figura 4.1: “Ataque con ácido clorhídrico hacía la parte exterior del equipo”.
Figura 4.2: “Ataque con ácido clorhídrico a la parte exterior del rodete”.
Figura 4.3: “Ataque con ácido clorhídrico hacia el elemento corroído”.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Lo que se quería conseguir con este ataque era observar la reacción del acero
hacía el ácido; si las reacciones eran distintas entonces nos enfrentamos a diferentes
tipos de aceros dentro del mismo equipo. Tal y como se observa, la reacción hacia el
ácido clorhídrico es distinta, por lo cual se tiene una hipótesis del porqué falló el
equipo.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO V
“Hipótesis”
~ 40 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
5.1 Caracterización del acero en estudio
5.1.1 Microscopía
La motobomba en estudio se sabe que es de acero inoxidable, sin embargo, no
se tiene la certeza de que tipo de acero es. La prueba del imán resultó que la moto
bomba en estudio es levemente magnética, por lo cual se puede inferir que,
prácticamente no es magnética. Y de acuerdo a esa sencilla experiencia se puede
deducir que el acero en estudio es de tipo Austenítico.
En la descripción del procedimiento experimental, se mencionó que se
realizaron pasos para observar la microestructura de la motobomba en estudio.
En las figuras 5.1 (a), (b) y (c) se muestran la microestructura del acero
inoxidable de la motobomba. Estas fotografías se obtuvieron a través del computador
que está conectado a un microscopio en el laboratorio de materiales de la escuela de
ingeniería mecánica. En las fotografías se puede observar que coexisten la austenita y
la ferrita. Puede pensarse que es un acero de tipo dúplex, aunque si fuera un acero
Duplex éste sería magnético, pero no lo es. La austenita se encuentra en mayor
cantidad que la ferrita, es decir, predomina la Austenita. De acuerdo a estas imágenes,
se puede inferir que el acero de la motobomba en estudio, es de tipo Austenítico
Figura 5.1 (a): “Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído”.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Figura 5.1 (b): “Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído”.
Figura 5.1 (c): “Microestructura de la motobomba en estudio, específicamente del
elemento corroído”.
Cuando se realizó la prueba de si el imán atraía al elemento corroído, se notó
que si lo atraía pero con una fuerza muy débil. Al observar que existe ferrita dentro de
la matriz de su microestructura, se infiere que es por esta razón que el imán atrae
débilmente al acero.
5.1.2 Comparación de reacción al ácido clorhídrico
Para verificar si el acero inoxidable del que está hecho la motobomba en
estudio es de tipo Austenítico, se realizó una pequeña experiencia, la cual consiste en:
Se tienen dos aceros inoxidables sin saber su tipo. Sin embargo, se realizó el
~ 42 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
procedimiento más sencillo para verificar el tipo de acero del que están hechos. Se
tomó un imán y a uno de ellos lo atrajo con una fuerza muy contundente como para
decir que ese acero si es magnético; mientras que al otro acero no lo atrajo para nada.
Es decir, estábamos en presencia de un acero Austenítico y otro de tipo o ferrítico o
martensítico o dúplex.
Cada uno de ellos se atacó con distintas concentraciones de ácido clorhídrico
para observar la reacción a este compuesto. Esto, con el fin de comparar la reacción al
ácido que manifestaron los elementos de la motobomba atacados, especialmente la
del “elemento corroído”.
En la figura 5.2 se observa el ataque que se realizó con ácido clorhídrico al
acero magnético con sus respectivas concentraciones de ácido. Diluidas en agua
destilada.
En la figura 5.3 se observa el ataque con ácido clorhídrico al acero no
magnético (Austenítico), con sus respectivas concentraciones de ácido. Diluidas en
agua destilada.
Figura 5.2: “Ataque con ácido clorhídrico al acero magnético”
Figura 5.3: “Ataque con ácido clorhídrico al acero no magnético (Austenítico)”
~ 43 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
En la figura 5.4 se observa claramente el ataque que sufrió el acero magnético
a las diferentes concentraciones de ácido clorhídrico. Esta reacción al ácido
clorhídrico difiere a la reacción que sufrió el elemento corroído.
En la figura 5.5 Se puede observar la reacción del acero Austenítico al ácido
clorhídrico, el cual fue similar a la reacción que sufrió el elemento corroído. Si bien,
el elemento corroído de la motobomba, notoriamente sufrió menos daño, se puede
inferir con más certeza que el acero de la motobomba, específicamente del “elemento
corroído” es un acero inoxidable Austenítico.
Figura 5.4: “Respuesta al ataque con ácido clorhídrico al acero magnético”
Figura 5.5: “Respuesta al ataque con ácido clorhídrico al acero no magnético
(Austenítico)”
~ 44 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
5.1.3 Análisis químico (composición del acero en estudio)
Para determinar de manera más confiable si el acero de la motobomba en
estudio es un acero austenítico, se realizó un análisis químico para determinar la
composición que tiene el acero con el que se trabaja en esta investigación. Este
análisis lo realizó el departamento de química de la Universidad de Tarapacá en
conjunto con una empresa ubicada en Santiago de Chile llamada Andes Analytical
Assay. Los resultados se muestran en la tabla N°3.
Tabla N°3: “Composición química del acero inoxidable de la
motobomba. Del elemento corroído
Elemento Cantidad (%)
Al 0,03
Cr 17
Fe 70
Mn 1,53
Ni 8,42
Si 1,29
Mo 0,102
P 0,03
S <0,05
La teoría claramente afirma que los aceros inoxidables Austeniticos poseen en
su composición, cantidades de Níquel. De la familia de los aceros inoxidables, los
únicos que poseen Níquel son los aceros Austeníticos y los Dúplex, debido a que
estos también contienen austenita en su microestructura. Sin embargo, los aceros
Dúplex poseen, además de níquel, otros elementos que son fundamentales para ellos,
los cuales son el Mo y el N. Como se observa en la tabla, el acero inoxidable en
estudio posee Mo, pero es una cantidad muy pequeña. Además, se debe mencionar
otro punto de importancia, el cual es que el acero en estudio no tiene cantidades de
Nitrógeno, por lo tanto, de acuerdo al análisis químico, el acero de la motobomba en
estudio no es de tipo Dúplex, sino que es de tipo Austenítico.
De acuerdo a la composición química de algunos aceros Austeníticos, como
por ejemplo el AISI 301 o el AISI 304, se puede inferir a qué tipo de acero
austenítico es el de la motobomba en estudio. Se realizó una comparación de sus
elementos de aleación con los elementos que dice la teoría.
En la figura 5.6 se muestra una tabla en donde se puede observar algunos
elementos químicos que posee un acero austenítico AISI 301. Al compararla con la
tabla N°3 se puede notar que cumple con la mayoría de los elementos, es decir,
~ 45 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
poseen una gran similitud. Lo cual, de acuerdo a esto, se puede inferir que el acero en
estudio es un acero Austenítico AISI 301.
Mientras que en la figura 5.7 se puede observar lo mismo que en la figura 5.6.
Pero para un acero Austenítico AISI 304. Se observa que al comprar la figura 5.7 con
la tabla N°3 existen mayores diferencias que con la figura 5.6. Por lo tanto, de
acuerdo a esto, se puede deducir que el acero en estudio no es un 304 sino que es un
Austenítico AISI 301.
Figura 5.6: “Elementos químicos de un acero austenítico 301”.
Figura 5.7: “Elementos químicos de un acero austenítico 304”.
5.2 Hipótesis
El sistema motor – bomba a analizar se encontraba en el laboratorio de
termofluidos de la escuela de ingeniería mecánica. El estado de dicho equipo era
notorio a simple vista, es decir, se observaba que el equipo había sido atacado por una
oxidación y corrosión ya bastante avanzada, debido a que, en su parte superior, un
elemento se encontraba bastante deteriorado; existía pérdida de material debido al
ataque corrosivo. El cuerpo superficial se encontraba con pequeñas cantidades de
óxido. No sólo la parte exterior tenía oxidación, sino que también el rodete de dicha
bomba.
En el capítulo anterior de esta memoria, se describió el procedimiento
experimental que se realizó para esta investigación. De acuerdo a lo descrito
anteriormente, y de acuerdo a la tabla mostrada con los resultados del análisis de agua
en el capítulo 1 se darán a conocer las hipótesis de la falla.
Ácido Clorhídrico
En los procedimientos que se realizaron para la investigación, se nombra un
ataque con ácido clorhídrico.
~ 46 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Se realizó el ataque para conocer si el acero inoxidable del equipo, es del
mismo tipo en todos sus componentes y elementos. Esto se sabía mediante la forma
de reacción del acero, es decir, si la reacción al ácido es distinta, se determina que el
acero no es del mismo tipo en cada uno de sus componentes. Finalmente la reacción
al ácido clorhídrico fue diferida en los tres elementos.
Resultados análisis de agua
Se realizaron análisis químico de la misma agua con la que trabajaba el
sistema motor – bomba. El objetivo del análisis de agua, es determinar el PH, la
conductividad eléctrica, la dureza y la cantidad de elementos clorados (cloruro). Y
con esto hacer inferencias si la falla que le ocurrió a la motobomba fue causada por la
exposición prolongada de los elementos clorados.
Corrosión por tensión (Tensocorrosión)
De acuerdo a la literatura el acero se puede corroer debido a esfuerzos o
tensiones. La acción de esos esfuerzos puede ser por una carga cíclica externa o por
tensiones internas en el acero, las cuales podrían permanecer en el acero post
tratamientos térmicos, soldaduras, conformados, etc. Al combinar las tensiones y el
medio en el cual trabaja el acero se puede generar una corrosión por tensión. Para que
la corrosión por tensión se lleve a cabo deben existir las tensiones y un medio
corrosivo, especialmente en medios con elementos clorados (que contengan cloro).
Teóricamente, la motobomba en estudio podría cumplir con los antecedentes
mencionados para sufrir una corrosión por tensión debido a que este equipo se
encontraba trabajando en un medio con un alto índice de elementos clorados y puede
ser que en el proceso de fabricación hayan quedado tensiones internas, favoreciendo
la corrosión por tensión.
5.2.1 Hipótesis N°1
“Es posible que el equipo haya sufrido una corrosión galvánica, ya que, al
ser diferentes tipos de acero, éstos poseen diferentes potenciales, los cuales nos hace
pensar que se formó un par Galvánico, actuando un elemento como cátodo y el otro
actuando como ánodo. Todo esto, siempre y cuando, además hayan participado otros
factores, como por ejemplo, el paso de corriente, ya sea, a través del agua o del aire,
etc.”
5.2.2 Hipótesis N°2
“Se observa que los elementos clorados están en un nivel bastante elevado.
Estos son perjudiciales para la gran mayoría de los aceros, y para este caso, lo es.
~ 47 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Los cloruros pudieron haber actuado como oxidación y corrosión al acero. En el
caso de la oxidación, quizás llegó a ser solo oxidación debido a que en esos
elementos de la máquina, poseían mayor espesor, en cambio, en el elemento
corroído, el espesor era mucho menor, con lo cual ocasionaría la corrosión y la
pérdida de material debido a los elementos clorados”
5.2.3 Hipótesis N°3
“La bomba se encontraba trabajando en un pozo con agua dura y con valores
de elementos clorados algo elevados (medio corrosivo para los aceros inoxidables).
Además, puede que en el proceso de fabricación o en algún tratamiento térmico la
motobomba haya quedado con tensiones internas residuales y de esta manera,
favorecería la corrosión que sufrió el equipo en investigación, sería una corrosión de
tipo bajo tensión. Resultando corroído el elemento más pequeño y de menor espesor,
mientras que el resto del equipo haya sufrido oxidación a lo largo del tiempo.
Quizás, si el equipo hubiera permanecido más tiempo en funcionamiento, la
oxidación y/o corrosión seria aún más grave”
~ 48 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO VI
“Análisis y discusión de resultados”
~ 49 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
6.1 Discusión de los resultados que arrojó la investigación
Durante el proceso de investigación, se realizaron diversos pasos para dar con
la respuesta y obtener resultados satisfactorios, como por ejemplo realizar ensayos y
análisis químico, los cuales fueron de suma importancia para ir aclarando la
investigación.
En los capítulos anteriores se describieron, desde el medio de trabajo y sus
alrededores de la motobomba, hasta inferir el tipo de falla que sufrió dicho equipo,
para ser más claro, para poder deducir que tipo de corrosión sufrió la motobomba.
Durante el proceso de investigación se plantearon tres hipótesis, las cuales
fueron dadas a conocer en el capítulo anterior. En base a todo lo obtenido y
recopilado se realiza un análisis y/o discusión de las hipótesis.
Hipótesis N°1:
“Es posible que el equipo haya sufrido una corrosión galvánica, ya que, al
ser diferentes tipos de acero, éstos poseen diferentes potenciales, los cuales nos hace
pensar que se formó un par Galvánico, actuando un elemento como cátodo y el otro
actuando como ánodo. Todo esto, siempre y cuando, además hayan participado otros
factores, como por ejemplo, el paso de corriente, ya sea, a través del agua o del aire..
Al observar el equipo, se puede ver que éste sufrió corrosión únicamente en
un elemento, el cual es el mismo que se ha descrito como “elemento corroído”,
mientras que en el resto de la motobomba solo hubo oxidación. No hubo pérdida de
material como en el elemento corroído. La forma de corrosión no fue uniforme, por lo
tanto existe un punto a favor para esta hipótesis.
En la corrosión galvánica puede darse una corrosión de tipo uniforme o
localizada. Que además depende del medio o del fluido en el que está inmerso el
metal. En este caso, la motobomba estaba inmersa en agua dulce pero, de una dureza
elevada (iones metálicos en gran cantidad) y de iones cloruro. Es sabido que el
contenido de cloruros para los aceros inoxidables es peligroso.
Hay que destacar además, la densidad de corriente que circulaba a través de la
motobomba. La corriente es un factor de suma importancia para que se forme un par
galvánico y ocurra corrosión por esta forma. Es probable que en el funcionamiento de
la motobomba, se haya “escapado” una cantidad de corriente, es decir, que haya
aumentado la densidad de corriente, originando corrientes parásitas y favoreciendo la
corrosión galvánica inducida por el aumento de la densidad de la corriente.
~ 50 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Es importante mencionar además que, la reacción hacia el ácido clorhídrico
resultó ser distinta para diferentes elementos de la motobomba, es decir, los aceros en
juego son de distinto tipo y por lo tanto se puede decir que, al ser de diferente
naturaleza, su potencial también lo es, favoreciendo la formación de un par galvánico.
Pero no solamente hablando de los elementos de la motobomba, sino que también, es
posible la heterogeneidad de material dentro del mismo elemento corroído. El
elemento corroído es un acero Austenítico, por lo tanto, posee diversos elementos de
aleación entre los cuales se pueden mencionar, el hierro, el cromo y el níquel. Estos
elementos están cercanos unos a otros en la tabla de potencial, pero es probable que,
debido al aumento de la densidad de corriente y a la generación de corrientes
parásitas uno o dos de los elementos haya cambiado su potencial, alejándose aún más
entre si y así es posible que el níquel con el cromo hayan formado un par galvánico o
el níquel con el hierro, etc. Sin olvidar que este elemento de la motobomba estaba
sumergido en el agua.
Otro punto importante a mencionar es que el agua, como todo compuesto
conduce corriente eléctrica. Como en este caso, es agua, la conductividad eléctrica es
más facilitada cuando el agua es más dura, porque al poseer elementos minerales,
estos conducen más fácilmente la corriente eléctrica. Y para este caso, favorece la
generación de corrientes parásitas y el aumento de la densidad de corriente.
Hipótesis N°2:
“Se observa que los elementos clorados están en un nivel bastante elevado.
Estos son perjudiciales para la gran mayoría de los aceros, y para este caso, lo es.
Los cloruros pudieron haber actuado como oxidación y corrosión al acero. En el
caso de la oxidación, quizás llegó a ser solo oxidación debido a que en esos
elementos de la motobomba, poseían mayor espesor, en cambio, en el elemento
corroído, el espesor era mucho menor, con lo cual ocasionaría la corrosión y la
pérdida de material debido a los elementos clorados”
La observación del equipo, muestra claramente que sufrió oxidación y
corrosión heterogénea, no homogénea o uniforme. Si la corrosión que sufrió la
motobomba haya sido provocada únicamente por la cantidad de elementos clorados
que posee el agua con el que trabajaba el equipo, la corrosión y oxidación tendría que
haber sido uniforme y no localizada como fue en este caso. La teoría dice que los
aceros inoxidables son susceptibles a los iones cloro sobre todo si su exposición es
prolongada, como lo es en este caso, pero como la motobomba estaba completamente
sumergida, probablemente tendría que haber sufrido una corrosión uniforme, lo que
no fue así.
~ 51 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Existe el agua con sus elementos clorados, con su dureza, con el paso de
corriente; el ambiente de trabajo de la motobomba claramente está más enfocado a la
formación de un electrolito que a una simple corrosión por la exposición de iones
cloro.
La naturaleza de los diferentes elementos dentro de la motobomba es
diferente, pero esto no quiere decir que por solo la exposición al agua, haya sufrido
oxidación y corrosión el equipo.
Hipótesis N°3:
“La bomba se encontraba trabajando en un pozo con agua dura y con valores
de elementos clorados algo elevados (medio corrosivo para los aceros inoxidables).
Además, puede que en el proceso de fabricación o en algún tratamiento térmico la
motobomba haya quedado con tensiones internas residuales y de esta manera,
favorecería la corrosión que sufrió el equipo en investigación, sería una corrosión de
tipo bajo tensión. Resultando corroído el elemento más pequeño y de menor espesor,
mientras que el resto del equipo haya sufrido oxidación a lo largo del tiempo.
Quizás, si el equipo hubiera permanecido más tiempo en funcionamiento, la
oxidación y/o corrosión seria aún más grave”
De acuerdo a la teoría, la corrosión por tensión es una corrosión localizada, lo
cual si cumple para este caso. Además, para que exista corrosión por tensión se
induce por la influencia combinada de un medio corrosivo, (lo cual si existe, ya que la
motobomba trabajaba en un medio corrosivo que contiene iones cloro) y esfuerzos de
tracción. La motobomba trabajaba sumergida en el agua, lo cual estaba sometida a
fuerzas de presión, incluso cuando no funcionaba o no trabajaba el equipo. La
motobomba estaba sometida a fuerzas de compresión, no de tracción, porque el
existir presión sobre todo el equipo, esta presión “presiona” a la motobomba. Por lo
tanto hay un punto desfavorable para la corrosión por tensión.
Existe otro punto importante a mencionar, el cual es que la corrosión por
tensión actúa por esfuerzos de tracción y además deja marcas en forma de fisuras o
cortes. Esto no se manifiesta en este caso, ya que no se observan fisuras en ningún
lugar del equipo. Lo que se observa es una pérdida de masa (de material), pero en
ningún caso, se observa un corte o una fisura que haya sido consecuencia de tensiones
de tracción o internas.
Puede ser que, el espesor del acero tenga alguna relación con la forma de
corrosión ya que solo existe corrosión en el “elemento corroído”, el cual posee menor
espesor que las otras partes de acero del equipo. Y en los demás elementos de la
motobomba solo existe oxidación, sin embargo, como ya se mencionó anteriormente,
~ 52 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
no hay marcas o señales de cortes o fisuras, que son característicos de la
tensocorrosión.
Según la teoría, las tensiones internas residuales, por lo general se concentran
en las puntas de la estructura o del equipo, es decir, hay más probabilidades de que
existan tensiones internas en donde hay un cambio brusco de linealidad o de sección.
En el caso de la motobomba en estudio, este no presenta cambios bruscos de sección,
la mayoría de los cambios de sección en este equipo son bien pronunciados, es decir,
poseen cierto radio. En otras palabras, en vez de tener puntas concentradoras de
tensiones, posee cambios de linealidad con curvas. Esto reduce la posibilidad de que
existan tensiones internas.
En la tensocorrosión no entra en juego la densidad de corriente, es importante
mencionarlo, ya que es un factor de suma importancia para la investigación, pero no
favorece a la corrosión por tensión.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
CAPÍTULO VII
“Conclusión”
~ 54 ~
Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
7.1 Conclusiones
De acuerdo a los ensayos y experimentos realizados, la información obtenida,
los análisis químicos, la teoría, el lugar, el medio ambiente y las condiciones de
trabajo de la motobomba; se puede inferir la causa del fallo del equipo.
Se explicó en el capítulo anterior, la discusión y un análisis de cada hipótesis
planteada, explicando los puntos a favor y en contra de cada una de ellas.
En base a los resultados obtenidos de toda la investigación, se infiere que la
motobomba fue atacada por una Corrosión Galvánica. Las probabilidades de que
haya ocurrido este tipo de corrosión, es elevada debido a que las condiciones en las
que trabajó la motobomba así lo indican. Existe además un respaldo teórico, es decir,
según la teoría, las posibilidades de que el equipo haya sido atacado por una corrosión
galvánica, son elevadas.
Los factores que están involucrados para que la motobomba haya fallado,
apuntan hacía la corrosión galvánica. Esto es porque, existe circulación de corriente
eléctrica, la cual pudo haberse transformado en corrientes parásitas, debido a la
elevada dureza del agua, haciendo que aumente su conductividad eléctrica y
aumentando a la vez el potencial de un elemento del acero haciendo que se alejen de
los valores de potenciales entre sí. Cabe destacar que la existencia de un electrolito y
par galvánico, aumenta las probabilidades de apuntar hacia una corrosión galvánica.
Para que se produzca una corrosión solo por la exposición a los elementos
clorados, la corrosión (u oxidación) debió haber sido uniforme y homogénea, debido
a que la motobomba en su totalidad, se encontraba sumergida sobre el agua. Por lo
tanto de acuerdo a los resultados de la investigación y a la teoría, las probabilidades
para que haya existido una corrosión por esta forma, son muy bajas.
De la misma manera para la corrosión por tensión. Para que exista una
corrosión bajo tensión deben existir tensiones internas, las cuales puede ser que si
existan en la motobomba debido al conformado que tuvo el equipo. Sin embargo, la
corrosión por tensión necesita del medio corrosivo, el cual si existe, y también de
tensiones de tracción. De acuerdo a esto, lo último no existe. Además, es muy
importante mencionar que de acuerdo a la teoría, la corrosión bajo tensión se
manifiesta en forma de fisura y/o cortes. Lo cual, para este caso, no existe. Por lo
tanto, de acuerdo a lo investigado se infiere que la corrosión que sufrió la motobomba
no fue por tensiones.
En resumen, todo lo investigado indica que la falla pudo ser causada por una
corrosión galvánica.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
ANEXOS
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Anexo N°1: Especificaciones técnicas con mayor detalle de la motobomba.
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
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Estudio de componente de acero inoxidable corroído de bomba accionada por energía solar
Anexo N°2: Tabla de potenciales de algunos elementos.
Agente oxidante Agente reductor E°red (V)Li+ (ac) + e─ →Li (s) - 3.05K+ (ac) + e─ →K (s) - 2.93Ba2+ (ac) + 2e─ →Ba (s) - 2.90Ca2+ (ac) + 2e─ →Ca (s) - 2.87Na+ (ac) + e─ →Na(s) - 2.71Mg2+ (ac) + 2e─ →Mg (s) - 2.37Al3+ (ac) + 3e─ →Al (s) - 1.66Mn2+ (ac) + 2e─ →Mn (s) - 1.18Zn2+ (ac) + 2e─ →Zn (s) - 0.76Cr3+ (ac) + 3e─ →Cr (s) - 0.74Fe2+ (ac) + 2e─ →Fe (s) - 0.44Cr3+ (ac) + e─ →Cr 2+(ac) - 0.41Cd2+ (ac) + 2e- →Cd (s) - 0.40PbSO4 (s) + 2e─ →Pb(s) + SO4
2- (ac) - 0.36Tl+ (ac) + e─ →Tl(s) - 0.34Co2+ (ac) + 2e─ →Co (s) - 0.28Ni2+ (ac) + 2e─ →Ni (s) - 0.25AgI (s) + e─ →Ag(s) + I─ (ac) - 0.15Sn2+ (ac) + 2e─ →Sn (s) - 0.14Pb2+ (ac) + 2e─ →Pb (s) - 0.132 H+ (ac) + 2e─ →H2 (g) 0.00AgBr (s) + e─ →Ag(s) + Br ─ (ac) 0.07S(s) +2H+ (ac) + 2e─ →H2S (ac) 0.14Sn4+ (ac) + 2e─ →Sn2+ (ac) 0.15Cu2+ (ac) + e─ →Cu + (ac) 0.15SO4
2─ (ac) +4H+ (ac) +2e─ → SO2 (g) +2 H2O 0.20
Cu2+ (ac) + 2e─ →Cu (s) 0.34Cu+ (ac) + e─ →Cu (s) 0.52I2 (s) + 2 e─ →2 I ─ (ac) 0.53Fe3+ (ac) + e─ →Fe 2+(ac) 0.77Hg2
2+ (ac) + 2e─ →2 Hg (l) 0.79Ag+ (ac) + e─ → Ag (s) 0.802 Hg2+ (ac) + 2e─ → 2Hg2+ (ac) 0.92NO3
─ (ac) +4H+ (ac) + 3e─ →NO(g) + 2H2O 0.96AuCl4 (ac) + 3e─ →Au (s) + 4 Cl─ (ac) 1.00Br2 (l) + 2 e─ →2 Br ─ (ac) 1.07O2 (g) + 4H+ (ac) + 4e─ →2H2O 1.23MnO2 (s) + 4H+(ac)+ 2e─ →Mn2+ (ac) +2H2O 1.23Cr2O7
2─ (ac) + 14H+(ac)+ 6e─ →2 Cr3+ (ac) + 7H2O 1.33
Cl2 (g) + 2 e─ →2 Cl ─ (ac) 1.36ClO3
─ (ac) + 6H+(ac)+ 5e─ → ½ Cl2(g) + 3H2O 1.47Au3─ (ac) + 3e─ →Au (s) 1.50MnO4
─ (ac) + 8H+(ac) + 5e─ →Mn2+ (ac) +4H2O 1.52PbO2(s)+SO4
2─ (ac)+4H++2e─ →PbSO4 (s) +2H2O 1.68H2O2 (ac) + 2H+(ac)+ 2e─ →2H2O 1.77Co3+ (ac) + e─ →Co 2+ (ac) 1.82F2 (g) + 2 e─ →2 F ─ (ac) 2.87
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