Universidad Tecnológica de PanamáCentro Regional de Chiriquí

 Facultad de:

Ingeniería IndustrialCarrera

Ingeniería Mecánica Industrial  

Integrantes:Richard Castillo Ced. 4-786 -2180

Jonathan Castillo Ced. 4-786-1650Manuel Castillo Ced. 4-779-889

 TEMAS DE INVESTIGACIÓN:

PROCESOS DE CORROSIÓN Y MÉTODOS DE PROTECCIÓNDocente:

José A. Sánchez A. 

Grupo: B-8 

Año2015

 

Proceso de corrosión

Durante muchos años nuestra sociedad de consumo ha exigido mejores condiciones de vida paralelas a sus necesidades crecientes y esto ha generado un formidable desarrollo industrial al cual se le ha INVERTIDO mucho tiempo de estudio en el diseño y construcción de plantas, equipos e instalaciones industriales de procesos para la síntesis y manufactura de productos que satisfagan dichas necesidades. Hoy día con día se desarrollan nuevos procesos, nuevos productos, nuevas necesidades las cuales ponen a prueba la creatividad e inventiva del hombre.

PARA ESTOS PROCESOS SE REQUIERE DE INSTALACIONES EFICIENTES CON ÉXITOS PRODUCTIVOS Y ECONÓMICOS QUE POR TAL MOTIVO SE REQUIEREN FUERTES INVERSIONES DE CAPITAL. ESTO JUSTIFICA ESTABLECER PROGRAMAS DE PREVENCIÓN CONTRA INCENDIOS, TERREMOTOS, EXPLOSIONES Y DE MANTENIMIENTO Y CONTROL DE CORROSIÓN.

Es un hecho común el observar la gradual destrucción de los materiales de construcción utilizadas en la fabricación de maquinaria, equipos, tanques y tuberías.

EL QUE SI EL PRODUCTO PRESENTA UN ASPECTO DIFERENTE AL ORIGINAL LO ASOCIAMOS CON OXIDACIÓN O CORROSIÓN CONSIDERADA COMO UNA SITUACIÓN O ENFERMEDAD QUE EN MAYOR O MENOR GRADO LOS EQUIPOS LLEGAN A PADECER Y DESGRACIADAMENTE HASTA ENTONCES SE APLICAN SOLUCIONES CORRECTIVAS CARAS Y MUCHAS VECES NO LAS ADECUADAS.

¿QUE ES LA CORROSION?

La corrosión es un proceso que efectivamente puede comprometer la integridad de muchos tipos de metales como acero, hierro y cobre. La corrosión es un proceso que resulta de una reacción química entre un metal y su entorno. De acuerdo con la lista de control de la corrosión, existen varios factores conocidos que influyen o favorecen la misma. El entorno en el que se encuentra un metal, la tensión residual de su fabricación, su forma, su compatibilidad con otros materiales, así como el movimiento o las vibraciones, son todos factores que pueden favorecer la corrosión. Existen varios dispositivos y métodos para controlar o prevenir un material de la corrosión.

LA CORROSIÓN SE DEFINE COMO EL DETERIORO DE UN MATERIAL A CONSECUENCIA DE UN ATAQUE ELECTROQUÍMICO POR SU ENTORNO. DE MANERA MÁS GENERAL, PUEDE ENTENDERSE COMO LA TENDENCIA GENERAL QUE TIENEN LOS MATERIALES A BUSCAR SU FORMA MÁS ESTABLE O DE MENOR ENERGÍA INTERNA. SIEMPRE QUE LA CORROSIÓN ESTÉ ORIGINADA POR UNA REACCIÓN ELECTROQUÍMICA (OXIDACIÓN), LA VELOCIDAD A LA QUE TIENE LUGAR DEPENDERÁ EN ALGUNA MEDIDA DE LA TEMPERATURA, DE LA SALINIDAD DEL FLUIDO EN CONTACTO CON EL METAL Y DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALES EN CUESTIÓN. OTROS MATERIALES NO METÁLICOS TAMBIÉN SUFREN CORROSIÓN MEDIANTE OTROS MECANISMOS. EL PROCESO DE CORROSIÓN ES NATURAL Y ESPONTÁNEO.

LA CORROSIÓN ES UNA REACCIÓN QUÍMICA (OXIDORREDUCCIÓN) EN LA QUE INTERVIENEN TRES FACTORES: LA PIEZA MANUFACTURADA, EL AMBIENTE Y EL AGUA, O POR MEDIO DE UNA REACCIÓN ELECTROQUÍMICA.

LOS FACTORES MÁS CONOCIDOS SON LAS ALTERACIONES QUÍMICAS DE LOS METALES A CAUSA DEL AIRE, COMO LA HERRUMBRE DEL HIERRO Y EL ACERO O LA FORMACIÓN DE PÁTINA VERDE EN EL COBRE Y SUS ALEACIONES (BRONCE, LATÓN).

SIN EMBARGO, LA CORROSIÓN ES UN FENÓMENO MUCHO MÁS AMPLIO QUE AFECTA A TODOS LOS MATERIALES (METALES, CERÁMICAS, POLÍMEROS, ETC.) Y TODOS LOS AMBIENTES (MEDIOS ACUOSOS, ATMÓSFERA, ALTA TEMPERATURA, ETC.)

ES UN PROBLEMA INDUSTRIAL IMPORTANTE, PUES PUEDE CAUSAR ACCIDENTES (RUPTURA DE UNA PIEZA) Y, ADEMÁS, REPRESENTA UN COSTO IMPORTANTE, YA QUE SE CALCULA QUE CADA POCOS SEGUNDOS SE DISUELVEN CINCO TONELADAS DE ACERO EN EL MUNDO, PROCEDENTES DE UNOS CUANTOS NANÓMETROS O PICÓMETROS, INVISIBLES EN CADA PIEZA PERO QUE, MULTIPLICADOS POR LA CANTIDAD DE ACERO QUE EXISTE EN EL MUNDO, CONSTITUYEN UNA CANTIDAD IMPORTANTE.

La corrocion se provoca por:

un flujo eléctrico masivo generado por las diferencias químicas entre las piezas implicadas. (la corrosión es un fenómeno electroquímico) Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química se ceden y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y en ella se verifica la reducción.

Como ocurre:

Para que esto ocurra entre las especies, debe existir un diferencial electroquímico. Si separamos una especie y su semireacción, se le denominará semipar electroquímico; si juntamos ambos semipares, se formará un par electroquímico. Cada semipar está asociado a un potencial de reducción (antiguamente se manejaba el concepto de potencial de oxidación). Aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción y, viceversa, aquél que exhiba un potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación.

ESTE PAR DE METALES CONSTITUYE LA LLAMADA PILA GALVÁNICA, EN DONDE LA ESPECIE QUE SE OXIDA (ÁNODO) CEDE SUS ELECTRONES Y LA ESPECIE QUE SE REDUCE (CÁTODO) ACEPTA ELECTRONES. AL FORMARSE LA PILA GALVÁNICA, EL CÁTODO SE POLARIZA NEGATIVAMENTE, MIENTRAS EL ÁNODO SE POLARIZA POSITIVAMENTE.

EN UN MEDIO ACUOSO, LA OXIDACIÓN DEL MEDIO SE VERIFICA MEDIANTE UN ELECTRODO ESPECIAL, LLAMADO ELECTRODO ORP, QUE MIDE EN MILI VOLTIOS LA CONDUCTANCIA DEL MEDIO. LA CORROSIÓN METÁLICA QUÍMICA ES POR ATAQUE DIRECTO DEL MEDIO AGRESIVO AL METAL, OXIDÁNDOLO, Y EL INTERCAMBIO DE ELECTRONES SE PRODUCE SIN NECESIDAD DE LA FORMACIÓN DEL PAR GALVÁNICO.

TIPOS DE CORROSIÓN

Antes de analizar los efectos para la sociedad que tiene la corrosión, tenemos que ver los diversos tipos de corrosión que existen. Los tipos de corrosión se pueden clasificar de la siguiente manera:

General o Uniforme

Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme producto de la pérdida regular del metal superficial.

Atmosférica

De todas las formas de corrosión, la Atmosférica es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Para hablar de esta clase de corrosión es mejor dividirla según ambientes.

Industriales

Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales. En adición, los ambientes industriales contienen una gran cantidad de partículas aerotransportadas, lo que produce un aumento en la corrosión.

Marinos

Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de cloridro, un ión particularmente perjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.

Rurales

En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y otras especies agresivas.

Existen factores que influencian la corrosión atmosférica. Ellos son la Temperatura, la Presencia de Contaminantes en el Ambiente y la Humedad.

Galvánica

La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos (con distinto par redox) se unen eléctricamente en presencia de un electrolito (por ejemplo, una solución conductiva).

EL ATAQUE GALVÁNICO PUEDE SER UNIFORME O LOCALIZADO EN LA UNIÓN ENTRE ALEACIONES, DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES. LA CORROSIÓN GALVÁNICA PUEDE SER PARTICULARMENTE SEVERA CUANDO LAS PELÍCULAS PROTECTORAS DE CORROSIÓN NO SE FORMAN O SON ELIMINADAS POR EROSIÓN.

Metales Líquidos

La corrosión con metales líquidos corresponde a una degradación de los metales en presencia de ciertos metales líquidos como el Zinc, Mercurio, Cadmio, etc. Ejemplos del ataque por metal líquido incluyen a las Disoluciones Químicas, Aleaciones Metal-a-Metal (por ej., el amalgamamiento) y otras formas

Altas Temperaturas

Algunos metales expuestos a gases oxidantes en condiciones de muy altas temperaturas, pueden reaccionar directamente con ellos sin la necesaria presencia de un electrolito. Este tipo de corrosión es conocida como Empañamiento, Escamamiento o Corrosión por Altas Temperaturas.

Algunas maneras de evitar esta clase de corrosión son las siguientes:

Alta estabilidad termodinámica, para generar en lo posible otros productos para reacciones distintas.

Baja Presión de Vapor, de forma tal que los productos generados sean sólidos y no gases que se mezclen con el ambiente.

La corrosión por Altas Temperaturas puede incluir otros tipos de corrosión, como la Oxidación, la Sulfatación, la Carburización, los Efectos del Hidrógeno, etc.

Localizada

La segunda forma de corrosión, en donde la pérdida de metal ocurre en áreas discretas o localizadas.

Al igual que la General/Uniforme, la corrosión Localizada se subdivide en otros tipos de corrosión. A continuación, veremos los más destacados.

Corrosión por Fisuras o “Crevice”

La corrosión por crevice o por fisuras es la que se produce en pequeñas cavidades o huecos formados por el contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o más comúnmente con un elemento no- metálico.

Algunas formas de prevenir esta clase de corrosión son las siguientes:

rediseño del equipo o pieza afectada para eliminar fisuras.

cerrar las fisuras con materiales no-absorventes o incorporar una barrera para prevenir la humedad.

prevenir o remover la formación de sólidos en la superficie del metal.

Corrosión por Picadura o “Pitting”

Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada.

Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas:

Corrosión por Fricción o Fretting: es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales.

Corrosión por Cavitación: es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido).

Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En

Corrosión Microbiológica (MIC)

Es aquella corrosión en la cual organismos biológicos son la causa única de la falla o actúan como aceleradores del proceso corrosivo localizado.

La MIC se produce generalmente en medios acuosos en donde los metales están sumergidos o flotantes. Por lo mismo, es una clase común de corrosión.

Los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie del metal, acelerando el transporte del oxígeno a la superficie del metal, acelerando o produciendo, en su defecto, el proceso de la corrosión

¿COMO OCURRE LA CORROSION?

Para el caso del fierro y del Acero, que son los materiales de construcción mas comunes, el proceso de corrosión considera la formación de pequeñas pilas galvánicas en toda la superficie expuesta, presentándose un flujo de electrones de las zonas anódicas donde se disuelve el fierro hacia las zonas catódicas donde se desprende hidrogeno o se forman iones hidroxilo (álcali); para cerrar el circuito eléctrico se requiere la presencia de un electrolito proporcionado por el medio. El siguiente diagrama muestra esta situación

Las zonas anódicas y catódicas son ocasionadas por diferencias en la estructura cristalina, restos de escoria y oxido en general, así como a diferencias de composición en la superficie de los Aceros comerciales. De acuerdo con la figura anterior, además de los procesos en el metal tienen un papel preponderante la cantidad de oxigeno presente y la conductividad eléctrica del medio.

¿ COMO CONTROLAR LA CORROSION ?

A la fecha se cuenta con varios métodos que han resultado ser los mas prácticos para controlar la corrosión del Acero, cuya selección para cada caso depender de las condiciones del medio y de factores técnico - económicos.

- Protección catódica.

El proceso de corrosión del Acero considera un flujo de electrones que abandonan la superficie metálica con la consecuente disolución del Acero en forma de iones Fe++. Durante la protección catódica a través de un circuito eléctrico externo o sistema de nodos de sacrificio, se imprime corriente a la superficie metálica invirtiendo el sentido del flujo de electrones y evitando así la disolución del fierro.

Lingote de Zinc soldado al casco de un Barco Camaronero como ánodo de sacrificio

Ánodos de sacrificio (Zinc) distribuidos a lo largo del casco de embarcaciones de acero

inhibidores de la corrosión.

ESTE MÉTODO CONSIDERA EL USO DE PEQUEÑAS CANTIDADES DE COMPUESTOS ORGÁNICOS O INORGÁNICOS CAPACES DE FORMAR UNA PELÍCULA O BARRERA ADHERENTE EN LA SUPERFICIE DEL ACERO POR ATRACCIÓN ELÉCTRICA O POR UNA REACCIÓN, EVITANDO EL ACCESO DE LOS AGENTES CORROSIVOS.

- Uso de recubrimientos anticorrosivos.

ESTE MÉTODO AL IGUAL QUE EL ANTERIOR CONSIDERA LA FORMACIÓN DE UNA BARRERA QUE IMPIDA EN LO POSIBLE EL ACCESO DE LOS AGENTES CORROSIVOS A LA SUPERFICIE METÁLICA; NO OBSTANTE, LA BARRERA ES FORMADA A PARTIR DE LA APLICACIÓN DE UNA DISPERSIÓN LIQUIDA DE UNA RESINA Y UN PIGMENTO, CON ELIMINACIÓN POSTERIOR DEL SOLVENTE, OBTENIÉNDOSE UNA PELÍCULA SÓLIDA ADHERIDA A LA SUPERFICIE METÁLICA.

- Selección de materiales de construcción

LA ALTA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE ESTOS MATERIALES SE BASA EN LA FORMACIÓN INICIAL DE UNA CAPA DELGADA DE ÓXIDO DEL METAL Y MUY ADHERENTE E IMPERMEABLE. A ESTE FENÓMENO SE LE CONOCE COMO PASIVACIÓN.

Galvanizado

El proceso de galvanización implica la formación de una capa de zinc sobre la superficie de un metal. El zinc tiene la capacidad natural de resistir la corrosión.

Recubrimientos de polímeros

De acuerdo con la guía para la conservación de metales, el agua, el oxígeno y los electrolitos promueven la rápida corrosión. Si tomas uno de estos elementos fuera de la ecuación, un metal dado no se corroerá con la misma facilidad. Puedes aplicar materiales poliméricos a los metales en forma de hoja o en polvo para evitar que se corroa.

Revestimientos de conversión

Utilizando recubrimientos de conversión puedes disminuir la probabilidad de corrosión de un metal. Las reacciones químicas en este método producen capas resistentes a la corrosión generalmente de fosfato o cromato en la superficie de un metal.

Pintura

Las pinturas pueden evitar que los electrolitos tomen su parte necesaria en el proceso de corrosión. Muchas pinturas naturalmente la desalientan ya que a menudo contienen sales de metales pesados orgánicos. Puedes "galvanizar" los metales pintando una capa de zinc sobre la superficie.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN