LABORATORIO MEDICION DE VELOCIDADES DE CORROSION.Iveth Yohanna Barrera Cristancho cd. 2063296Lady Johana Rocha Velasco cd. 2063342Victor Hugo Velasco Castillo cd. 2063100Laura Viviana Rueda Quiones cod :OBJETIVOS:* Evaluar las velocidades de corrosin en una pieza metlica a travs de los mtodos gravimtrico y electroqumico.* Identificar las diferentes reacciones que se formen entre la pieza metlica y las soluciones de HCl y NaCl.RESUMENEn la prctica realizada se determinaron las velocidades de corrosin en piezas metlicas, a travs del mtodo electroqumico que es una tcnica para determinar la concentracin de una especie de forma reducida u oxidada en una celda electroqumica compuesta por un electrodo de trabajo y por un electrodo de referencia separados, donde los productos de reaccin del electrodo de referencia lleguen al electrodo de trabajo; y el segundo mtodo el cual es el gravimtrico tiene por finalidad la ganancia o prdida de peso, este es apropiado cuando la muestra retiene todos sus productos de corrosin y no est contaminada por materias extraas.En el primer experimento se montaron dos celdas una en solucin de HCl al 10% y otra en solucin de NaCl al 3% usando dos electrodos, el de referencia (Platino) y el de trabajo (Hierro) conectados a un ampermetro para tomar las medidas de corriente en el tiempo. En el segundo mtodo se tomaron dos probetas de Fe segn la norma ASTM G1-90 de diferente peso y se sumergen en una solucin de HCl y NaCl y se dejaron durante 8 das para observar el cambio que se produce y as poder determinar las velocidades de corrosin respectivamente.Palabras claves: velocidad de corrosin, electrodo de trabajo, electrodo de referencia, mtodo electroqumico, mtodo gravimtrico.INTRODUCCINEs necesario conocer los diferentes mtodos para medir las velocidades de corrosin ya que el ataque destructivo que sufren instalaciones y equipos industriales a causa de la oxidacin espontnea de los metales presenta muchas prdidas a nivel industrial.La velocidad de corrosin se tomo en este caso en unidades de masa por unidad de rea por unidad de tiempo.Los mtodos ms empleados para determinar la velocidad de corrosin son: el mtodo gravimtrico que como su nombre lo indica, consiste en determinar la prdida de peso que ha experimentado un determinado metal o aleacin en contacto con un medio corrosivo y el mtodo electroqumico que consiste en la valoracin de la cintica y mecanismos de reaccin andica disolucin del metal y reaccin catdica reduccin de oxgeno o evolucin de hidrgeno; Las unidades ms frecuentes utilizadas en las velocidades de corrosin son: miligramos decmetro cuadrado da (mdd), milmetros por ao (mm/ao), pulgadas por ao o milipulgadas por ao (mpy).MARCO TERICO* MTODO DE MEDICIN DE LA VELOCIDAD DE CORROSINa) Mtodo GravimtricoPara determinar la velocidad de corrosin por este mtodo hay que someter al material en estudio a un ataque del agente corrosivo durante un periodo de tiempo bastante largo.Una vez finalizado el ataque se determina el cambio de peso que el material experimenta con el fin de obtener la velocidad de corrosin en m.d.d. es decir miligramos de material perdido por da transcurrido y dm2 de rea de material expuesta.b) Mtodo de las pendientes de TafelEste mtodo emplea potenciales superiores a +120 y 120 mV del potencial a circuito abierto. La ecuacin para sobre potenciales altos supone el despreciar una corriente frente a otra obteniendo:* Si el 120 Mv* Si el - 120 mV* Si se representa frente log i se obtiene una representacin como indica la Fig. 1Figura 1:La corriente de corrosin se puede obtener directamente de las grficas de Tafel por interseccin de ambas ramas como se observa en la Fig. 2. Conocida la icorr se puede calcular la velocidad de corrosin en m.d.d. usando para la conversin las leyes de Faraday.Figura 2:c) Mtodo de polarizacin linealFigura 3:El mtodo de polarizacin lineal se basa en medidas de corriente en un margen de potencial estrecho entre +20 y 20 mV con respecto al potencial a circuito abierto. Al utilizar mrgenes de potencial pequeos es un mtodo no destructivo.> ENSAYO DE INMERSIN TOTAEs uno de los mtodos para determinar el factor de resistencia qumica, este mtodo representa resultados razonablemente concordantes con los obtenidos a gran escala.> NORMA ASTM G1-90Norma Prctica para la Elaboracin, limpieza y evaluacin de muestras de prueba de corrosin.MATERIALES> Lminas de Fe de igual dimensin> 600 ml de solucin de cido clorhdrico al 10%> 600 ml de solucin de NaCl al 3%> Miliampermetro de baja resistencia interna> Electrodo de Fe de 1 cm2> Balanza> Reglacambiar fotosMETODOLOGALa prctica se desarrollo en dos partes: Primero se llev a cabo el montaje para desarrollar el mtodo electroqumico; para ste se prepararon dos soluciones: la primera solucin compuesta por 600 mL de agua destilada, a la cual se le agreg 120 mL de HCl y la segunda solucin de NaCl en la cual se tuvo que pesar 36 g de sal y agregar 1200 mL de agua destilada y agitar. Una vez preparadas las soluciones se continu a montar las respectivas celdas compuestas por la solucin (una de HCl al 10% y la otra de agua salina al 3%), dos electrodos; uno de Fe usado como electrodo de trabajo y el otro de Platino usado como electrodo de referencia.Cambiar fotosCon las celdas listas, se conectaron primero la celda compuesta con solucin de HCl al 10% a un miliampermetro y se tomaron lecturas durante 32 min de la corriente en microamperios con intervalos de dos minutos y luego se conecto la celda compuesta con solucin de NaCl y se repiti el procedimiento.Cambiar fotosEn la segunda parte de la prctica se desarroll el mtodo gravimtrico o de diferencia de peso en la cual se prepararon 2 probetas de Fe segn la norma ASTM G1-90 con previo aviso; se lijaron para limpiarlas y se tomaron las medidas y los respectivos pesos de las mismas.En dos vasos de precipitado se sumergieron cada una de las lminas anteriormente preparadas y amarradas a travs de un alambre a una barra usada como soporte y se les agreg a un vaso solucin de HCl al 10% y al otro vaso solucin de NaCl al 3% y se dejaron durante 8 das.Cambiar fotosSOLUCIN DE NaClSOLUCIN DE HClCambiar fotosPasados los 8 das volvimos al laboratorio a observar los vasos con sus respectivos resultados, de los cuales se sacaron cada una de las lminas, se lavaron y se tomaron las medidas y pesos nuevamente y se observaron los cambios y los productos de corrosin formados en cada uno de ellos.SOLUCIN DE HClSOLUCIN DE NaClcambiar fotosRESULTADOSa). Con los datos obtenidos en el mtodo electroqumico graficar i vs t* Medicin de la velocidad de corrosin en una solucin de Acido Clorhdrico al 10% por mtodo electroqumico* Cambiar datost (min) I (A)0 3962 3044 3056 3038 30210 30012 29514 29416 28618 28820 28622 28424 28226 28428 28230 28032 27734 27636 27238 265,940 264,1Grafica de I vs tcambiar* Medicin de la velocidad de corrosin en una solucin de Cloruro de sodio al 3% por mtodo electroqumicot (min) I (A)0 -134.22 -42.64 -42.16 -40.38 -38.310 -37.212 -36.214 -36.116 -35.818 -35.720 -35.922 -37.624 -37.226 -37.228 -37.230 -37.432 -37.6b). Calcular la velocidad de corrosin por el mtodo de diferencia de peso utilizando las siguientes ecuaciones:Tabla de datos:Donde:m.p.y: milsimas de pulgada de penetracin por aoW: prdida de peso en mgD: densidad del metal (7,87gr/cm)METODO GRAVIMETRICO HCL NaCLPeso inicial del cupon (mg) 33446 33135peso final del cupon (mg) 32780 32990area del cupon (in) 3,840895 3,840895area del cupon (dm) 0,247799 0,247799tiempo en dias 8 8velocodad por diferenciasde pesos (m.p.y) 0,01638 2,9945*10-5velocodad por diferenciasde pesos (m.d.d) 1471,6228 2,69035A: rea del electrodo de hierroT: tiempo total de exposicin en horasDonde:m.d.d: miligramo por dm por daW: prdida de peso mgA: rea del electrodo de hierro en dmT: tiempo en das o en fraccin de dasAplicando la formula tenemos que:Para el HCL:mpy= 0,01638 in/hm.d.d= 1471,6228 mg/dm2*diaPara el NaCL:m.p.y = 2,9945*10-5 in/hm.d.d= 2,69035 mg/dm2*diac). Calcular la velocidad de corrosin por mtodo electroqumico aproximado mediante la ecuacin:m.d.d: miligramo por dm por daK: equivalente electroqumico del electrodo de hierroA: area del electrodo de hierro en dmT: tiempo en das o en fraccin de dasTABLA DE DATOSMETODO ELECTROQUIMICO APROXIMADO HCL NaCLColumbios totales 0,89524 0,08277Area del electrodo 0,01 0,01Velocidad por electroquimica(m.d.d) 11537,85 1066,7398Para el HClK=Neq=n/a=2/55.85=0.0358A=0.01dm2T= 40 min = 1/36 dasI= Area bajo la curva de I Vs. t, en coulombs. Siendo I en Amperios y t en segundos.Como no tenemos la funcin se utiliza el mtodo de de Simpson:Donde h=(b-a)/nn= # de particiones, en nuestro caso 20.Coulombs totales= 0,89524m.d.d = 11537,85 mg/dm*diaPara el NaClK=Neq=n/a=2/55.85=0.0358A=0.01dm2T= 40 min = 1/36 dasI= Area bajo la curva de I Vs. t, en coulombs. Siendo I en Amperios y t en segundos.Como no tenemos la funcin se utiliza el mtodo de de Simpson:Donde h=(b-a)/nn= # de particiones, en nuestro caso 20.Coulombs totales= 0,08277m.d.d = 1066,7398 mg/dm*diad). Cual es el mtodo de la medida mas exacta? Explicar las razones de diferencia.El mtodo de medida ms eficiente es aquel en el que se pierde ms peso, el mtodo que mejor se ajusta a esto es el mtodo gravimtrico, pero es ms lento que el mtodo electroqumico, su ventaja es que se puede observar mejor el efecto de corrosin y se necesitan menos clculos para determinar la velocidad de corrosin debido a que este mtodo depende de la prdida de peso del material despus de haberse sumergido en la solucin por un determinado tiempo.e). Explicar la reaccin que ocurre en las areas anodicas y catdicas respectivamente incluyendo los iones que se forman en cada una de ellas.Cuando se sumergen dos materiales diferentes en una solucin corrosiva o conductora, se establece un potencial elctrico entre los dos, una corriente de electrones fluye y causa una corrosin en el nodo.La fuerza activante para la corriente elctrica y para la corrosin, es la diferencia de potencial elctrico entre los metales.Segn el potencial de reduccin, el Platino acta como ctodo ya que es ms pasivo que el Hierro. Los dos electrodos se encuentran en una misma concentracin se puede sacar el potencial de la celda sumando el potencial del ctodo y el nodo.Considerando las reacciones parciales se tiene:Reaccin catdica:Pt Pt+2 + 2e 1.2Reaccin andica:Fe Fe+2 + 2e -0.04Reaccin total:Pt+2 + Fe Pt+ Fe+2Como el Hierro acta como nodo y se oxida, entonces el potencial del electrodo ser +0.04 y se suma con el del platino que es 1.2.Ecelda=1.2+0.04=1.24 voltiosf). Observar los cambios de color que se presentan en los sistemas con pares galvanicos, definir quienes forman el par y qu tipo de proteccin ocurre.Para el caso del cupon sumergido en HCl, al depositarse hierro en la solucin, el hierro se ataca rpidamenten por el acido clorhdrico desprendindose el hidrgeno, segn la siguiente reaccin:Fe + 2HCl FeCl2 +H2la formacin de productos de corrosin tratan de pasivarse y al mezclarse con la solucin esta se torna de un color verdeVemos que el hierro se oxida, ya que hay desprendimiento de electrones e inones, para formar cloruro de hierro e hidrogeno diatomico, lo que hace que el cupn vaya perdiendo peso.Para el caso del cupon sumergido en NaCl,. En la mayora de estos sistemas, lacorrosin solamente ocurre cuando stas contienen oxgeno disuelto. Las soluciones acuosas disuelven rpidamente el oxgeno del aire, siendo ste la fuente de oxgeno requerida en los procesos corrosivos.Los productos de corrosin en este caso demoran mas en pasivarse debido a que los productos de corrosin son inmiscibles.Esta reaccin muestra que el Hierro se combina con la solucin salina y el oxgeno para darnos la substancia insoluble de color caf rojizo.OBSERVACIONES:Para el caso de la solucin de NaCl en el mtodo electroqumico el ampermetro utilizado se apago involuntariamente en el tiempo numero 14 correspondiente a los 26 minutos, por el cual se incremento un poco la intesidad, pero al cabo de un tiempo comienza a disminuir como podemos observar en la grafica de I vs t para la solucin de NaCl.CONCLUSIONES:Al establecer la velocidad de corrosin se pudo observar que el mtodo ms eficiente es el gravimtrico debido a que se debe esperar un perodo de tiempo largo para determinarla y as obtener un resultado ms preciso.El mtodo electroqumico proporciona una velocidad de corrosin instantnea, no hace falta instrumentacin muy sofisticada pues solamente necesitamos de un ampermetro y por lo tanto es un mtodo econmico; puede existir cada hmica en sistemas altamente resistivos, lo que lo hace poco recomendable.En presencia de un medio agresivo salino o cido, la velocidad de corrosin aumenta debido al pH al que est expuesto el material de estudio.BIBLIOGRAFIA:* MANUAL BASICO DE CORROSION PARA INGENIEROS, FELIX C. GOMEZ DE LEON HIJES, DIEGO J. ALCARAZ LOERENTE* http://books.google.com.co/books?id=B6tV_j4ofmQC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false* http://www.slideshare.net/123jou/integracin-numrica-parte-ii* http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/josem/static/CORROSION.pdf