Diapositiva 1

Universidad Alas Peruanas LACORROSIN

Corrosin metlica

Origen de la Corrosin

Cul es el origen?

El agua es el disolvente universal por excelencia. Por s sola o unida a los diversos compuestos qumicos que se hallan disueltos en ella, puede provocar en algunos casos un ataque qumico al material constituyente de la tubera originando distintos procesos que se agrupan bajo el fenmeno de la corrosin.

Definiciones de la CorrosinEs una reaccin de oxidacin, semejante por tanto, a cualquier oxidacin qumica. Por tal razn, debe y puede ser regida por las leyes establecidas por la fsica y la qumica. Un metal slo podr corroerse, o sea, pasar a un estado ms oxidado, cuando sea inestable con respecto a los productos formados por su corrosin. Esta inestabilidad puede preverse en trminos energticos.Diversos autores la definen como:Corrosin es el ataque destructivo de un metal por reaccin qumica o electroqumica con su medio ambiente.Es la prdida o deterioro de las propiedades fsicas y/o qumicas de un metal, sobre todo el hierro, al interactuar con su medio. Sucede naturalmente, transformndose el metal en un xido, (reaccin andica, donde ocurre la disolucin del metal) que es un compuesto ms estable, por el cual el metal vuelve a su estado anterior u original, que es el que tena antes del proceso metalrgico.

La Corrosin es la causa general de la destruccin de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados por el hombre. Caractersticas Si bien esta fuerza destructiva ha existido siempre, no se le ha prestado atencin hasta los tiempos modernos, con el avance de la tecnologa.

La corrosin tiene lugar porque hay una diferencia de potencial entre objetos que se conectan elctricamente y la consecuente prdida de iones del metal en el nodo dan como resultado la corrosin.

CaractersticasEn el proceso deben darse cuatro elementos esenciales. Todos deben estar presentes para que la corrosin tenga lugar. Estos elementos son: Un electrolito que es un conductor no metlico en el que la corriente es transportada por el movimiento de iones.

Un nodo

Un Ctodo

Una conexin entre nodo y ctodo.

Cmo ocurre la Corrosin? Ocurre por la diferencia de potencial entre dos metales diferentes en contacto o por la diferencia de potencial entre diferentesreas de un mismo metal, que forman unacelda galvnica.

En presencia de un electrolito

Cada celda consiste de: un nodo que produceelectrones, de un ctodo y de un electrolito.

Tipos de CorrosinCorrosin uniforme:

Tiene como particularidad desarrollarse con la misma rapidez a lo largo de toda la superficie y puede describirse como la corrosin causada por un acido en un medio acuoso

Corrosin por picadura:

Se denomina as al tipo de ataque local formado cuando la velocidad de la corrosin es mayor en unas zonas comparadas con otras.

Corrosin por cavitacin:

Es la formacin y colapso de burbujas de vapor en la superficie de contacto dinmico metal-liquido, como consecuencia de los cambios en las presiones del liquido

Corrosin Intergranular:

Es un tipo de ataque localizado, producida en los espacios limitados de los granos de un metal y produce perdida e la resistencia mecnica y dctil

Corrosin galvnica:

Es el resultado de la exposicin de dos metales distintos en el mismo ambiente y mas notables cuando estn conectados elctricamente

Proceso de Corrosin

20La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (xido-reduccin) en la que intervienen dos factores: La pieza manufacturada El ambienteO por medio de una reaccin electroqumica.Los factores ms conocidos son las alteraciones qumicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formacin de ptina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latn).

Influencia del medio ambiente

Medio ambiente Naturaleza (cido, bsico, salino ..) concentracin de aniones ( Cl, SO4, NO3) y cationesconcentracin de oxgeno. Efecto evanstemperatura, presin, conductividad, luminosidad, etc.

BR. FELIX RODRIGUEZMedios Corrosivos en el medio ambiente Corrosin por el medio ambiente atmosfrico.

Ms del 50% de las prdidas totales por corrosin se deben a la corrosin por el medio ambiente atmosfrico. Los factores que influyen en la velocidad de corrosin son: Humedad del aire, Presencia de gases, Presencia de polvo.

Los ambientes atmosfricos pueden ser industriales, marinos, urbanos y rurales dependiendo del grado de contaminacin y naturaleza de los contaminantes.

Corrosin por el terreno

Un trozo de metal situado en un terreno se comporta como una pila galvnica. La corrosin es debida a un proceso electroqumico donde el terreno se comporta como electrlito y las distintas reas del metal son los nodos y ctodos de las pilas electrolticas.

Por las diferentes caractersticas del terreno, se producen en el metal dos zonas de diferente potencial elctrico, generndose por ello una corriente elctrica continua.

Las caractersticas del electrlito (el terreno) influyen sobre la corrosin en los siguientes aspectos: Densidad, Aireacin, Composicin qumica, Microorganismos, Resistividad:

Corrosin por agua La corrosividad del agua se debe a la presencia del oxgeno y cloro disuelto. Las variables ms importantes que afectan a la corrosin por el agua de mar son: Velocidad del agua, Temperatura, Contenido en oxgeno.

La corrosin aumenta con el contenido de oxgeno y con la temperatura.

Fenmenos de la Corrosin en la vida diaria

En el automvil:

El inicio de la corrosin se observa a travs de la aparicin de manchas y picaduras minsculas en los paragolpes que si bien no afectan la resistencia mecnica, deslucen su presentacin. Bajo las alfombras aparecen picaduras perforantes y toda la zona expuesta a salpicaduras y deposito de barro que acta como un verdadero reservorio de humedad, que favorece a la corrosin. Dicha corrosin es acelerada en la zona costera por la influencia de la brisa marina que llega a poner en contacto con la carrocera gotitas de solucin de cloruro de sodio. La corrosin sufrida por la carrocera aumenta con el grado de humedad y con la temperatura, todo ello acrecentado por el contenido de gases sulfurosos en la atmsfera.(SO2+ 1/2O2SO3, SO3+ H2OH2SO4). (corrosin atmosfrica)

Proteccin contra la Corrosin Para evitar la corrosin es importante saber seleccionar adecuadamente los materiales, por ello deber tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

Se debe conocer el proceso de actuacin de los agentes corrosivos presentes que pueden dar lugar a la corrosin.

Se debe tener en cuenta que para la proteccin contra la corrosin pueden utilizarse ms de un material.

Es importante realizar las pruebas necesarias para comprobar que la seleccin de materiales escogida es la ms idnea.

El anlisis econmico ser una etapa ms del proceso de seleccin.

Proteccin contra la Corrosin Uso de materiales de gran pureza.

Presencia de elementos de adicin en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.

Recubrimiento superficial: pinturas, capas de oxido, recubrimientos metlicos.

Proteccin catdica, es una tcnica para controlar la corrosin galvnica de una superficie de metal convirtindola en el ctodo de una celda electroqumica.

Control de la corrosin en metales

CERMICOS

- Muy resistentes a la corrosin en la mayora de los medios.- Presentan generalmente gran fragilidad.- Los refractarios son muy estables a elevadas temperaturas.- En el caso de refractarios para hornos de fundicin, es preciso tener en cuenta el carcter cido o bsico de las escorias frente al carcter del refractario. Escorias de un carcter disuelven a los refractarios de carcter contrario, provocando el deterioro de las paredes del horno.

RECUBRIMIENTOS

POR CONVERSIN

Anodizado del Aluminio Consiste en formar sobre la superficie del aluminio una capa de xido del mismo metal conectando la pieza al nodo de una celda electroltica con electrolito solucin diluida de cidos (crmico, oxlico, sulfrico, etc) y utilizando densidades de corriente 1 A/dm2. La capa porosa del xido formado es mala conductora elctrica, por lo que al ir formndose la capa, si se forma irregularmente, presentando distinto espesor sobre la superficie, las zonas de mayor grosor presentan mayor resistencia al paso de corriente (y por tanto al depsito de xido) desviando la corriente a las zonas de menor espesor, en las que la capa crecer ms rpidamente, de forma que el espesor de la capa se autoregula, consiguindose capas muy homogneas incluso en perfiles complicados.

Propiedades- La capa es adherente, continua y aislante. Presenta gran porosidad, lo que facilita el anclaje de pinturas. Es ms dura que el aluminio.La capa porosa es anhidra. Se puede conseguir un incremento de la accin protectora por colmatacin o sellado, procedimiento que consiste en cerrar los poros hidratando, exponiendo la capa oxidada a vapor de agua o agua caliente.

Anodizado del Titanio- Se produce en forma natural al ser expuesto a atmsferas oxidantes.

El aluminio y titanio anodizado tiene mltiples aplicaciones: Estructuras arquitectnicas: ventanas, puertas, accesorios de bao Electrodomsticos Exteriores e interiores de edificios Elementos de electrnicaElementos deportivosIndustria aeronutica

Pavonado del Hierro- La capa de Fe2O3 no protege al metal subyacente. Si el acero se calienta a 650C durante 3-4 horas en atmsfera de vapor de agua y benceno, enfriando a continuacin hasta 150C y sumergiendolo en aceite hirviendo hasta que este se oxide, se forma una capa de Fe3O4 impermeable a reactivos gaseosos.

Fosfatado del acero- Aplicando sobre la superficie del metal, mediante brocha o rociado, una solucin diluida de ortfosfato ( de cinc o manganeso ) y cido fosfrico, se forma una capa de fosfato, que no es protectora, pero que presenta buena adherencia para aplicar pinturas protectoras, lo que no sucede con el acero desnudo.

Cromatado- Consiste en formar sobre la superficie metlica una capa mixta del metal a proteger y de xido de cromo por inmersin de la pieza durante algunos segundos en una solucin de dicromato potsico ( 200g/l ) y H2SO4 ( 8ml/l ) a temperatura ambiente. A continuacin se lava con agua. La capa formada es protectora.

METALICOS

Galvanizado Es un recubrimiento de cinc sobre la superficie del acero, que se realiza preparando previamente la superficie metlica ( decapado y lavado ), sumergiendo a continuacin la pieza en cinc fundido durante varios minutos. Se forman capas de cinc de espesor entre 40 80 ( 85 suponen aproximadamente 60 g/m2 de capa de cinc). El cinc es andico respecto del hierro, por lo que si se produce rotura de la capa (agrietamiento ), la superficie que queda descubierta del acero, queda protegida por el sacrificio andico del cinc.Estaado - Procedimiento similar al de galvanizado, utilizando estao en lugar de cinc. El estao es catdico en relacin al hierro, de forma que si se produce rotura de la capa, el hierro puede corroerse con intensidad, pero en usos habituales de materiales con este tratamiento, ( botes de conservas ), el in estannoso forma complejos con agentes presentes en los jugos de la conserva, reduciendo la actividad del estao, lo que da lugar a una inversin de la polaridad ( el estao se hace ms andico que el hierro ), y el acero queda protegido por la accin andica del estao.

Emplomado- El plomo resiste bien el ataque por H2SO4. En estado slido, es totalmente insoluble en hierro, por lo que no se une a l, formando capas superficiales protectoras del sulfrico. Por esta causa, el emplomado se realiza por inmersion, no en plomo fundido puro, sino en mezcla con otros metales ( estao ); el estao se disuelve en el hierro slido y actua de puente que permite anclar la capa de plomo.

Aluminizado- Por inmersin del acero en aluminio fundido a 700 900 C durante algunos minutos. Las propiedades de la superficie formada, son similares a las del aluminio.

Metalizacin- Es un procedimiento de aplicar capas protectoras sobre la superficie del metal, rocindola con gotas (liquidas ) del metal que se va a utilizar como protector; la capa se formar al solidificar las gotas proyectadas. Tambin se puede aplicar utilizando el metal protector en estado gaseoso, que solidificar sobre la superficie de la pieza.

INORGNICOS

Vitreos - Los esmaltes vtreos, revestimientos de vidrio y porcelana, deben tener un coeficiente de expansin adecuado a la superficie metlica a proteger. El vidrio, en polvo ( fritura ) se aplica a la superficie metlica decapada y se calienta hasta temperatura de reblandecimiento del vidrio, adhirindose al metal. Se suele aplicar sobre aceros, cobre, bronces y aluminio.Los vidrios son borosilicatos alcalnos ms o menos complejos, que, dependiendo de su composicin, puede resistir el ataque de cidos fuertes y de lcalis. No son permeables al agua ni al oxgeno aunque permanezcan en ellos prolongadamente. Se deben mantener exentos de grietas que puedan dejar alguna zona del metal sin cubrir, porque no protegen catdicamente ( son aislantes elctricos ). Su principal inconveniente es la tendencia al deterioro mecnico (fragilidad ) y al choque trmico ( desconchamiento cuando sufren grandes variaciones de temperatura rpidas ).

Cemento Portland

( CaO 65%, MgO 2%, Al2O3 6%, Fe2O3 3%, SiO2 21%, SO3 2%, lcalis 1%) Se aplican por colada centrfuga ( por ejemplo, en el interior de tuberas). Se utiliza para proteccin de interiores de tuberas de fundicin y de acero (protegerlas del lquido que fluye) o externamente (del suelo, si estn enterradas), protegen del agua de mar o de minas, para depsitos de petrleo (hay que dejar que el cemento cure ( frage ) durante varios das antes de depositar el petrleo) y para depsitos de productos qumicos en general. Se deterioran por choque mecnico o trmico, pero se restauran fcilmente aplicando cemento fresco. Pueden ser atacados por aguas que contengan sulfatos.

ORGNICOS

Pinturas- Son mezclas de partculas insolubles, en suspensin sobre un soporte orgnico ( aceite ). Los pigmentos, son generalmente son xidos metlicos (TiO2, Pb3O4, Fe2O3, CrO4Zn, SO4Ba, arcillas ). Los aceites, se denominan secantes cuando expuestos al aire, polimerizan (reaccionan unas molculas con otra formando largas cadenas) al oxidarse, solidificando, proceso que puede acelerarse utilizando pequeas cantidades de catalizadores (jabones de plomo, manganeso o cobalto). Otro tipo de soporte orgnico lo constituyen las resinas sintticas, en los casos de contacto continuo con agua, o se necesite resistencia lcalis, cidos o temperaturas altas. Estas resinas secan por evaporacin del disolvente en el que se encuentran, o bien polimerizan por calor o adicin de catalizadores adecuados. Los barnices, estn constituidos por mezclas de aceites secantes, resinas sintticas y un diluyente voltil. Las lacas, resinas disueltas en substancias voltiles y a veces contienen pigmentos.

INHIBIDORES

Se conoce como inhibidor a la substancia que aadida al lquido corrosivo, disminuye la velocidad de corrosin. Hay inhibidores que provocan la pasividad del metal, al conseguir que en las reas andicas se supere la densidad crtica de pasivacin, provocando una polarizacin catdica que conduzca a que la interseccin de las curvas de polarizacin catdica y andica se corten en la regin pasiva. Son, por tanto, oxidantes (generalmente inorgnicos), que actan como despolarizantes, aumentando la densidad de corrosin hasta superar la densidad crtica de pasivacin icp, provocando la formacin de la capa pasiva.

El tiempo ms efectivo para prevenir la corrosin es durante el diseoFactoresCondiciones del medio composicin qca, T Aspectos fsicos Esfuerzos, soldadura, usoMtodos de prevencin de la corrosinSeleccinMaterialMtodo de prevencin adecuadoFactor econmicoDISEODatos de corrosin se derivan de diversas fuentesDiseos previos (plantas o aplicaciones similares)Datos del fabricanteDatos en publicacionesDesarrollos especializados

Diseo de nuevos equipos y materialesEl diseador debe estar actualizado en las innovaciones que permitan resolver problemas no tratados en el pasado

Naturaleza y composicin de los materialesSe deben considerar las condiciones extremas que puedan cambiar los materiales. Ej: agentes agresivos como los cidos.DISEOMtodos por polarizacin electroqumicaSuelen ser econmicos de ah su gran utilizacin. Las tcnicas ms importantes son:

Proteccin andicaMantienen el metal que estn protegiendo en condicin andica pero con la tensin suficiente para que sea posible la pasivacin del metal, disminuyendo as su velocidad de corrosin. Se ha utilizado con xito en recipientes de acero inoxidable para cido sulfrico.

Deteccin catdicaCon una fuente exterior de tensin hacen ms electronegativo el metal que protegen, teniendo en cuenta que la corrosin electroqumica es slo factible en las zonas andicas, y que stas quedan eliminadas de la superficie, favorecida por dicho sistema de proteccin. Se suele utilizar en tuberas enterradas.Proteccin Andica y CatdicaProteccin andica

Formacin de pelculas pasivas protectoras alimentadas con dbiles corrientes

Modificacin del metal

Aumentar pureza (Zn), alearlo (acero inox., bronce, latn), tratamientos trmicos,

Control del MedioMtodos modificando el medio

Son clsicos, dentro de estos mtodos, los siguientes:

La deshumidificacin del aireLa desaireacin del aguaLa adicin de inhibidores de corrosin

En un buen nmero de procesos de corrosin electroqumica se establece la intervencin del agua (electrolito) y del oxgeno (reactivo catdico). La eliminacin de uno u otro de estos elementos, necesarios para la corrosin, conlleva la supresin del proceso corrosivo.*Lavado Caustico: se utiliza una solucin de soda caustica caliente para remover contaminantes orgnicos como sucio, grasas y aceites, de la superficie del acero.

* Secado e Inspeccin:

De inmediato las piezas son enfriadas con agua o al aire yluego sometidas a inspeccin. En esta etapa se verifica el espesor del recubrimiento y la apariencia de la superficie.*Fundente (flux): Que consiste en una solucin de sales de clorudos amoniacales de zinc.El fundente elimina el oxido y previene la oxidacin posterior de la superficie para asegurar que el zinc fundido puede mojar completamente al acero*Decapado:

el oxido y la herrumbre se eliminan de la superficie utilizando una solucin diluida de acido sulfrico caliente o de acido clorhdrico a temperatura ambiental. ConclusionesEl proceso de corrosin es considerado por las personas e industrias como un mal que pone en evidencia el estado natural de los metales logrando el deterioro del mismo.

El estudio de la corrosin forma parte indispensable para un Ingeniero, ya que depender de l, detectar a tiempo o no en una empresa, el riesgo de corrosin de un metal.

Es importante considerar el esfuerzo humano para disear y reconstruir el equipo metlico corrodo y que puede estar disponible para otros propsitos. La corrosin por tanto es un proceso destructivo en lo que a ingeniera se refiere y representa una enorme prdida econmica.

Corrosin: Un Desconocido Peligroso

Seamos garantes y vigilantes de los elementos o instrumentos que utilizamos, y nos rodean en nuestro trabajo

Recuerden compaeros como futuros profesionales tenemos que tener claro que una de nuestras funciones est orientada hacia el diseo de proyectos, instalacin, montaje y reparacin de maquinas, planificacin, programacin y evaluacin del mantenimiento de equipos.