UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE JALISCO

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

Práctica N° 2

Calculo de la velocidad de corrosión promedio en algunos metales comunes

Arreola Magaña Juan Nepomuceno 2115100172Landa López Daniel 2115100184Ramírez Salazar Manuel Alejandro 2115100193Sánchez Rodríguez Gerardo 2115100198Torres González Severo 2115100199

8°B VespertinoGuadalajara Jalisco a viernes 12 de Febrero de 2016

Calculo de la velocidad de corrosión promedio en algunos metales comunes Objetivos específicos:

1) Realizar un experimento para determinar la velocidad de corrosión de algunos materiales metálicos proporcionados por el profesor, a los cuales se les agregará una solución ácida, alcalina o sales para ataque químico. Se calculará la velocidad de corrosión cuando el metal haya pasado en un lapso de siete días dentro de la solución.

2) Comprobar con los cálculos correspondientes el desgaste que presentan los materiales utilizados, para reafirmar lo visto teóricamente en clase utilizando las formulas correspondientes y plasmando los resultados en el reporte de esta práctica.

Competencia: Habilidad para realizar el cálculo de la determinación de la velocidad de corrosión de un metal por medio de un químico agresivo.

Marco teóricoVelocidad de corrosión en los metales.La corrosión de metales ha estado centrado sobre las condiciones de equilibrio y tendencia de los metales a corroerse, relacionado con los potenciales de electrodo estándar de los metales.Los sistemas en corrosión no están en equilibrio y, por consiguiente, los potenciales termodinámicos no nos informan sobre las velocidades de las reacciones de corrosión.

Las cinéticas de los sistemas en corrosión son muy complejas y no están comprendidas totalmente.

La cantidad de metal uniformemente corroído de un ánodo o electrodepositado sobre un cátodo, en una disolución acuosa durante un periodo de tiempo, se puede determinar usando la ecuación de Faraday:

A partir de la pérdida de peso:mmaño

=87.6 WD∙ A ∙T

Donde W es la pérdida de peso en mg, D es la densidad en g/cm3 , A es el área en cm2 T es el tiempo de exposición en horas.

Para posibles cambios de unidad tener en cuenta:

1 mmaño

=1000 µmaño

=114 nmhrs

=31.7 Pmseg

Figura 1. Tabla de valores de aceptación para el acero.

Velocidad de penetración por corrosión.

K a∙ jn∙ D

Dónde: a es el peso atómico del metal, j es la densidad de corriente en µA/cm² , n es el número de electrones perdidos y D es la densidad en g/cm³. K depende de las unidades y es igual a 3,27 si la velocidad se expresa

en µm/año.

Referenciasalicante, u. d. (22 de febrero de 2016). Departamento de química física .

Obtenido de Cinetica de la corrosión: http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8231/1/CorrTema5.pdf

biblioteca digital. (22 de febrero de 2016). Obtenido de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_9.html

fundamentos de ciencia de materiales . (22 de febrero de 2016). Obtenido de http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm12/fcm12_3.html

Figura N° 2 Tabla de materiales, herramientas y reactivos

Materiales Herramientas Reactivos6 Etiquetas engomables 1 pinzas de punta o de

mecánico80 ml, Ácido sulfúrico

2 Vasos de plástico del N° 0 o 2

1 calibrador vernier clásico o digital

80 ml, Ácido nítrico

2 Metales diferentes de varias formas geométricas (rondana galvanizada, placa metálica).

1 balanza analítica

1 Par de guantes 1 Celular con cámara1 Lentes de seguridad 1 Pinzas para crisol2 Soluciones acidas, alcalinas o sales para ataque químico

1 Cepillo de dientes

1 Trapos limpios o papel de estraza

1 Mufla u Horno eléctrico

1 vaso de precipitado 1 Peto1 Bata 1 Careta plástica

1 Guantes de carnaza

Procedimiento1. Selección de los materiales que se van a utilizar.2. Se selecciona la solución o ácido que se le va a colocar a los metales.3. Se miden 80 ml. De la solución o ácido para colocarla con el material.4. Se pesa el material utilizado.5. Se procede con el dimensionamiento y se anota el mismo.6. Se pesa y se anota su masa.7. Se colocan los materiales cada uno en un vaso.8. Se vierte la solución química en el vaso.9. Se anota y coloca la etiqueta con el tipo de solución química, el tipo de

metal, la fecha y el número de equipo para dejarlo en reposo.10.Se colocan en la campana de extracción y se deja durante siete días.11.Una vez transcurrido el tiempo se observa el color del líquido por el

desgaste del metal.12.Se sacan los metales con unas pinzas de puntas y se observa el

desgaste físico en los materiales.13.Se lavan y cepillan los materiales para eliminar el material corrosivo

suelto por el ataque químico.14.Se toma los materiales con las pinzas de crisol y se llevan al horno

eléctrico, que debe de estar en 160°C para eliminar la humedad restante.

15.Se dejan ahí durante un tiempo mínimo de 30 min.16.Una vez transcurrido el tiempo se sacan los materiales utilizando careta,

peto, guantes de carnaza y las pinzas de crisol para evitar quemaduras.17.Se coloca el material en la meza con superficie de metal para dejar

enfriar el material por contacto.

18.Una vez frio se procede con su dimensionamiento y se registran los datos para el cálculo del área.

19.Se pesa en la balanza analítica.20.Se registra el peso y se realizan los cálculos para la determinación de la

velocidad de corrosión sufrida en los materiales utilizados.

Desarrollo de la prácticaSe comienza la práctica con la explicación del profesor sobre el procedimiento que se tendrá que seguir del uso y manejo de los metales y los reactivos.Después de esto se hace la repartición del material y las herramientas que se utilizaran incluyendo los metales y reactivos.Al equipo N°3 se le asignó una placa galvanizada de forma rectangular la cual se midió con el pie de rey (calibrador vernier), obteniendo, largo 1.371 in, ancho 0.655 in, espesor 0.020 in.Figura 3. Medición de la placa metálica.

Figura 4. Peso de la placa metálica en la báscula semianalitica

La placa pesó 2.539 x10−3 gramos. Y es colocada en un vaso de plástico debidamente identificado con el tipo de material y el reactivo correspondiente (80ml de ácido sulfúrico).Figura 5. Metales debidamente identificados con el tipo de reactivo correspondiente.

Enseguida se hace el mismo procedimiento con la siguiente muestra de material que es una rondana galvanizada la cual se midió como en la figura 4 y 5.

Figura 6. Medida de diámetro externo con el pie de rey.

Figura 7. Medición de diámetro interno de la rondana con el pie de rey.

Teniendo los siguientes datos, diámetro exterior 1.070 in, diámetro interior 0.395 in, espesor 0.090 in.Enseguida se pesó en la báscula semi-analitica pesando 7.967 x10−3 gramos.

Figura 8. Peso de la rondana galvanizada en báscula analítica.

Después de haber sido medida y pesada se colocó de igual forma en un vaso debidamente identificado con el tipo de material y reactivo correspondiente. Que en el caso de la rondana fueron 80 ml de ácido nítrico.Enseguida se colocaron en la torre de extracción para dejarlas reposar durante una semana.Figura 9. Posicionando materiales en la torre de extracción.

Terminando así la primer parte de la práctica del día 12 de febrero del 2106.

Se continúa con la práctica el día 19 de febrero del 2016, retirando los metales de los ácidos, haciéndose notar los cambios ocurridos a causa de la corrosión.Figura 10. Vasos con el cambio de coloración de la solución a causa de la corrosión que se presentó en la rondana galvanizada.

Figura 11. Corrosión en los metales.

Enseguida se lavaron las piezas metálicas y se tallo con un cepillo dental, esto para quitar el óxido.Figura 12. Lavado de los metales después de sacarlos de los reactivos.

Después de haber sido lavadas y secadas con una franela, se llevaron al taller de mecánica aplicada donde se colocaron en el horno eléctrico, a una temperatura de 160°C durante un lapso de tiempo de 30 minutos.Figura 13. Colocación de las piezas de metal dentro del horno.

Tras haber transcurrido este lapso de tiempo se saca el material del horno con unas pinzas para crisol y el equipo de protección adecuado (guantes de carnaza, mangas, careta y peto).

Figura 14. Extracción de los materiales del horno, usando el equipo adecuado.

Se colocan en una mesa con placa de metal para que se enfríen, para después medir y pesar nuevamente cada uno de los metales.Se comenzó con la placa, la cual se observó en las mediciones y el peso que no presento cambio alguno.Figura 15. Placa metálica sin corrosión.

Pesando la misma cantidad de gramos que al inicio de la práctica (2.539 x10−3). Y las mismas medidas, largo 1.371 in, ancho 0.655 in, espesor 0.020 in. Figura 16. Medición de la placa metálica

Se continúa con las mediciones de la rondana galvanizada.Figura 17. Medición de la rondana galvanizada.

La rondana muestra un pequeño desgaste por la corrosión dando como medidas, diámetro exterior 1.070 in, interior 0.395 in, espesor 0.088 in y 7.374 x10−3 gramos de peso. Terminando así con las mediciones para poder calcular la velocidad de corrosión de los materiales utilizados.RONDANA GALVANIZADA

Diámetro exterior = 1.070inDiámetro interior = 0.395inAltura (h) = 0.090inMasa inicial (m₀) = 7.967gMasa final (m₁) = 7.374gDensidad (P) 7.85g/cm³CALCULANDO ÁREA

Radioexterior=diámetroexterior2

=1.0702

=0.535∈¿

Radio interior=diámetro interior2

=0.3952

=0.1975∈¿

Espesor (e)=radio exterior−radio interior=0.535∈−0.1975∈¿0.3375∈¿

Área=2πe (e+h)

Área=2π (0.3375)(0.3375+0.090)=0.9065∈²

1 in2=6.4516 cm²

0.9065∈²∗6.4516=5.8483cm²

Área=5.8483 cm ²

CALCULANDO cm/día

Vcorr=mo−m1P∗A∗t

Vcorr= (7.967−7.374 )(7.85∗5.8483∗7 )

=1.8452∗10−3

Vcorr= g

( gcm3 )∗cm2∗dia=

g1

g∗diacm

= g∗cmg∗dia

= cmdia

Vcorr=1.8452∗10−3 cm /dia

CALCULANDO mm/año1cmdia

=3650mmaño

(1.8452∗10−3 ) cmdia

∗3650=(6.7350 ) mmaño

Vcorr=6.7350 mmaño

CALCULANDO MPY

0.0254 mmaño

=1MPY

6.7350 mmaño

.0254=265.1574MPY

Vcorr=265.1574MPY

CALCULANDO IPY1MPY=0.001 IPY

265.1574∗0.001=0.2651 IPY

Vcorr=0.2651 IPY

CALCULANDO MDD

MPY=1.44∗MDD¿

MDD=MPY∗¿1.44

¿= densidad sustanciadensidad referencia

=7.85cm ³

g / ¿

1cm ³g / ¿=7.85cm ³

g/ ¿¿¿¿

MDD=0.2651∗7.851.44

=1.4451

Vcorr=1.4451MDD

CALCULANDO GMD1MDD10

=1GMD

1.4451MDD10

=0.1445GMD

Vcorr=0.1445GMD

Según la tabla de valores de aceptación para el acero y con base a los resultados de la práctica en mm/año la rondana es inaceptable.

Calculando área final:Datos:Diámetro mayor: 2.7178cmDiámetro interior: 1.033cmh: 0.086 in = 0.21844cme= 0.85725 cm

A=2π (e ) ( e+h )

A=2π (0.85725 ) (0.85725+0.21844 )

(5.38626 ) (1.07569 cm )

Af=5.7939 cm2

Calculando el cambio de área:

%ΔΔ=( Ao−AfAo )×100%%ΔΔ=(5.8486 cm2−5.7939 cm25.8486 )×100%

( 0.0555.8486 )=9.403 x10−3 x100%

%=0.9403%

Lámina galvanizada Datos:Largo= 1.371 inAncho= 0.655 inEspesor= 0.020 in

¿

¿

¿

Calculando el área:2ab+2ac+2bc

(2 ) (3.4823 ) (1.6637 )+ (2 ) (3.4823 ) (0.0508 )+(2 ) (1.6637 ) (0.0508 )

11.5870+3.5380+0.1690

A=15.294 cm2

Nota: La placa de lámina galvanizada no sufrió cambio alguno al estar sumergida el agente químico.Según la tabla de valores de aceptación para el acero y con base a los resultados de la práctica la lámina galvanizada es aceptable.

Observaciones personales y recomendaciones.No se tuvieron observaciones y recomendaciones Arreola Magaña JuanNo se tuvieron observaciones y recomendaciones Landa López DanielSe observó que depende mucho de la calidad del material para que su velocidad de corrosión no sea tan rápida, y también la agresividad de al medio al cual este expuesto.Manuel Alejandro Ramírez SalazarSe observó que al sacar los materiales del químico, en el caso de la placa, se ilustraba un poco de pandeo y su masa se conserva igual, en caso de la rondana que se introdujo en ácido nítrico y después de los 7 días, el color del líquido era café y una sola parte de la rondana fue oxidada.Gerardo Sánchez Rodríguez. Para la segunda parte de la práctica se observó que uno de los materiales presentaba desprendimiento de la capa que lo cubría, en este caso fue el material de la rondana de galvanizado, lo que hizo que se observara un color café en el líquido, pero cuando se limpió se observó que fue solo un pequeña parte de la rondana, su corrosión no fue uniforme.Severo Torres González.

Conclusiones:En la práctica realizada, uno de los metales no presento cambio alguno mientras que el otro presento corrosión de uno de sus lados y al tiempo de lavarlo la mayor parte del óxido se desprendió.

Con esto se observó cómo reaccionan los diferentes metales ante soluciones corrosivas acidas o alcalinas. Así como también la resistencia que pueden presentar ante la corrosión, dependiendo del material, si es galvanizado, acero común o algún otro material. Y que tras un cálculo se puede saber que tanto material fue el que se desprendió. Esto fue en un experimento con muestras pequeñas, pero que es algo que se puede emplear en la vida diaria dentro de las empresas u otros lugares, donde los factores de humedad, temperatura o soluciones, corroen las estructuras y ya con esto poder dar una solución.Arreola Magaña Juan Nepomuceno Al realizar esta práctica se pusieron en práctica los conocimientos adquiridos en la unidad 1. Se logró cumplir los objetivos específicos planteados al inicio de este experimento, aunque solo se obtuvieron resultados de la velocidad de corrosión de la rondana. En el caso de la placa metálica no se obtuvo ningún resultado ya que al realizar las mediciones después de una semana, la masa y el área de la pieza eran las mismas que al inicio del experimento, por lo que se concluyó que el galvanizado de la placa era de muy buena calidad. Todo lo aprendido en esta práctica es de mucha utilidad en el ejercicio del mantenimiento, ya que es de suma importancia conocer cuanta corrosión tendrá un equipo o una maquina en determinadas condiciones de operación. Daniel Landa LópezDe lo visto en clase de la corrosión de los materiales, en esta práctica se pudo comprobar que la corrosión puede darse de manera rápida o todo lo contrario, si bien, a un par de piezas de distintos materiales (en este caso metales) y distintas formas, se pusieron cada uno en una sustancia diferente, para que esta sustancia realizará un ataque químico sobre los metales; al dejar los metales por un tiempo de siete días, se observó que en un material no ocurrió ningún tipo de corrosión a simple vista y se dedujo que era un buen material, por lo que al realizar sus mediciones fueron idénticas a las de un principio, en cambio la otra pieza si sufrió corrosión y desgaste, no muy considerables pero suficientes para calcular la velocidad de corrosión. Manuel Alejandro Ramírez SalazarCon esta práctica se determinó el desgaste que sufren diferentes formas de piezas de diferentes tipos de materiales, a los cuales se les dejo con una sustancia química para la valoración del desgaste que sufre en este tipo de químico. Se obtuvieron todos los datos de los diferentes materiales que se utilizaron, con el fin de realizar los cálculos que permitan la determinación del desgaste sufrido, en la realización de dichos cálculos, se tuvo algunos problemas ya que no se estuvo de acuerdo en fórmulas utilizadas lo que obligo a revisar las operaciones minuciosamente, aun con esto no se tiene la certeza que sean los resultados correctos, físicamente se observó que solo uno de los materiales fue el que presento un desgaste que no fue tan considerable. Severo Torres González Se realizó la práctica llevando acabo introducir dos elementos metálicos a sustancias con las cuales el objetivo de ellas era oxidar el metal, de tal manera que se dio a conocer equipos o materiales a utilizar, como la báscula analítica,

ya que esa es más precisa para obtener la masa de los materiales, así mismo también se obtuvieron las mediciones de cada uno, para poder calcular el área de los mismos, así como la velocidad de corrosión, los materiales que se sumergieron fueron una rondana galvanizada y una placa de acero en ácido nítrico y sulfúrico por un tiempo de siete días , al concluir el tiempo destinado y retirar los metales del ácido, se obtuvo el último dato para poder calcular la velocidad de corrosión, la cual era la masa final, con estos datos se obtuvieron complicaciones respecto al cálculo de la velocidad de corrosión, por la identificación en los factores de conversión, se aclararon las dudas llevándose acabo dichos cálculos, obteniendo la velocidad de corrosión de cada metal.Gerardo Sánchez Rodríguez