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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL. NÚCLEO SUCRE – EXTENSIÓN CARÚPANO.

PROFESOR:

BACHILLERES:

ING. JOSE A, SALAZAR F.

GUEVARA M, DAVID J. HIDALGO R, GABRIELA V. MARCANO G, JOHNNY M MARIN P, VICTOR A.

INGENIERIA MECANICA. 7MO SEMESTRE. “A”

CARÚPANO, MAYO DE 2016.

La corrosión es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico o 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 reacción química, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la concentración de los reactivos y de los productos. Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión también, pueden contribuir al deterioro. La mayor parte de la corrosión de los materiales concierne al ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres que son capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de los mismos. Las reacciones electroquímicas

exigen

un

electrolito

conductor,

cuyo

soporte

es

habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le denomine "corrosión acuosa". Muchos metales sufren corrosión en mayor o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas. Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con el medio, es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en ocasiones una degradación importante de los metales especialmente cuando va acompañado de altas temperaturas. Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos directos. Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas. Los

polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros orgánicos,

provocando

en

ellos

cambios

dimensionales

o

en

sus

propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente. Un principio natural en todos los campos de las ingenierías es la degradación de las máquinas y piezas en servicio. Es obvio demostrar que la corrosión constituye una de las fuentes importantes de degradación de los ingenios diseñados por el técnico. Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de un ingenio, disminuir su mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo definido de servicio, o, cuando no, impedir accidentes que pueden provenir de fracturas súbitas, consecuencias del proceso corrosivo.  CORROSION QUIMICA: En la corrosión química un material se disuelve en medio líquido corrosivo y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido. Las aleaciones base cobre desarrollan un barniz verde a causa de la formación de carbonato e hidróxidos de cobre, esta es la razón por la cual la Estatua de la Libertad se ve con ese color verduzco.  Tipos de corrosión química 

Ataque por metal líquido:

Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más críticos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará varias grietas. 

Lixiviación selectiva: Consiste en separar sólidos de una aleación. La corrosión grafítica del

hierro fundido gris ocurre cuando el hierro se diluye selectivamente en agua o la tierra y desprende cascarillas de grafito y un producto de la corrosión, lo cual causa fugas o fallas en la tubería. 

Disolución y oxidación de los materiales cerámicos: Pueden ser disueltos los materiales cerámicos refractarios que se

utilizan para contener el metal fundido durante la fusión y el refinado por las escorias provocadas sobre la superficie del metal. 

Ataque químico a los polímeros: Los plásticos son considerados resistentes a la corrosión, por ejemplo

el teflón y el vitón son algunos de los materiales más resistentes, estos resisten muchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero existen algunos más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas. Aspectos Generales El ingeniero que trabaja en problemas de corrosión necesita saber y tener un conocimiento básico para reconocer la corrosión, como se produce, como impedir su severidad, que herramientas son necesarias, técnica de inspección, variable de diseño que afectan a la corrosión, selección de

materiales y aplicar la información del problema corrosivo, así como saber dónde obtener ayuda. Todos los metales son susceptibles a sufrir el fenómeno de corrosión, no habiendo material útil para todas las aplicaciones es 1) el oro es resistente a la atmósfera, pero se corroe si se pone en contacto con mercurio a temperatura ambiente. 2) el acero no se corroe en contacto con el mercurio pero se oxida expuesto a la atmósfera. En termino técnico, y simplificado la corrosión ha sido definida como la destrucción de un metal por reacción química o electroquímica por el medio ambiente y representa la diferencia entre una operación libre de problema con gastos en operaciones muy elevados.  Dentro de los aspectos económicos tenemos:  Reposición del equipo corroído.  Coeficiente de seguridad y sobre diseño para soportar la corrosión.  Mantenimiento

preventivo

como

la

aplicación

de

recubrimientos.  Paros de producción debida a fallas por corrosión.  Contaminación de productos.  Dentro de los aspectos humanos y sociales tenemos:  La seguridad, ya que fallas violentas pueden producir incendios, explosiones y Liberación de productos tóxicos.  Condiciones insalubres por ejemplo, contaminaciones debido a productos del Equipo corroído o bien un producto de la corrosión misma.  Agotamiento de los recursos naturales, tanto en metales como en combustibles Usados para su manufacturera.

 Apariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la Vista. Naturalmente, estos aspectos sociales y humanos también tienen sus aspectos Económicos y podemos ver claramente que hay muchas razones para controlar la Corrosión. Área de Aplicación Aplica a las actividades del área de limpieza y aplicación de recubrimientos anticorrosivos en ductos en plataforma o en instalaciones superficiales en tierra como trampas de diablos, válvulas de seccionamiento, arribos playeros, etc. Donde se requiera la protección contra la corrosión exterior de ductos en ambientes marinos y costeros. Problemas de corrosión en las plantas químicas El fallo de los materiales metálicos en la industria química puede ocurrir en muy diferentes maneras debido a la amplia gama de materiales utilizados, a la diversidad de productos químicos (y mezclas) que se manejan y al amplio espectro de condiciones experimentales que nos podemos encontrar. A continuación pasamos a estudiar algunos de estos medios corrosivos. El propósito de esta sección es dar unas guías mínimas útiles para la selección de materiales. El ejemplo más común a lo largo de la misma, será el del acero al carbono, ya que es el material más usado en ambientes poco o moderadamente corrosivos. Se hace mención de otras aleaciones en medios más agresivos.  Medios agresivos habituales en la industria química.

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Agua y disoluciones acuosas.  Efecto del pH.  Oxígeno y otros gases disueltos.  Dureza.  Efecto de la temperatura.  Cloruro sódico.  Otras sales disueltas. Ácidos.  Ácido sulfúrico.  Ácido nítrico.  Ácido clorhídrico.  Ácido fluorhídrico.  Ácidos orgánicos. Álcalis.  Hidróxidos cáusticos.  Hipocloritos.

 Selección de materiales. “Combinaciones naturales”.  Tipos más frecuentes de fallos por corrosión.  Medidas protectoras contra la corrosión  Inhibidores.  Protección anódica  Decisiones económicas.  Flujo de caja rebajado. Ácido nítrico: El compuesto químico ácido nítrico (HNO3) es un líquido viscoso y corrosivo que puede ocasionar graves quemaduras en los seres vivos. Se obtiene mezclando pentóxido de dinitrógeno (N2O5) y agua. Sintetizar ácido nítrico puro impone habitualmente la destilación con ácido sulfúrico, ya que el ácido nítrico forma un azeótropo con el agua en una composición del 68 % de ácido nítrico y 32 % de agua. Las soluciones comerciales incluyen entre

un 52 % y un 68 % de ácido nítrico. Si la solución incluye más de un 86 % de ácido nítrico se nombra como ácido nítrico fumante y viene en dos variedades, blanco y rojo. El ácido nítrico blanco fumante también se llama 100 % ya que casi no tiene agua (menos de un 1 %) según el proceso. Reacciona violentamente con sustancias orgánicas como Acetona, Acido Acético, Anhídrido Acético, Alcoholes, Trementina, causando riesgo de fuego y explosión. En presencia de Polvos Metálicos, Carburos y Sulfuro de Hidrógeno da lugar a reacciones explosivas. El ácido nítrico puro es un líquido viscoso, incoloro e inodoro. A menudo, distintas impurezas lo colorean de amarillo-marrón. A temperatura ambiente libera humos amarillos. El ácido nítrico concentrado tiñe la piel humana de amarillo al contacto, debido a la presencia de grupos aromáticos presentes en la queratina de la piel. El Ácido Nítrico concentrado es un agente oxidante muy fuerte y ataca metales nobles como el Cobre y la Plata aunque no el oro y ni el Platino; no obstante, estas propiedades oxidantes desaparecen cuando se encuentra en forma diluida. El ácido nítrico es altamente corrosivo y ataca a una gran cantidad de metales. Las reacciones entre el ácido nítrico y diversas sustancias orgánicas son a menudo muy exotérmicas y explosivas, y las reacciones con metales pueden producir gases tóxicos. El ácido nítrico produce quemaduras en la piel y sus vapores son muy irritantes para la piel y las mucosas. La inhalación de cantidades significativas de estos vapores puede producir intoxicación aguda. Incendios y explosiones. El ácido nítrico ataca a la mayor parte de las sustancias y a todos los metales, excepto a los metales nobles (oro, platino, iridio, torio, tantalio) y

ciertas aleaciones. La magnitud de la reacción varía según el metal de que se trate y la concentración del ácido. Durante la reacción se producen gases como óxidos de nitrógeno, nitrógeno y amoníaco, pudiendo producir, todos ellos, efectos tóxicos o asfixiantes. Cuando el ácido nítrico entra en contacto con sodio o potasio, se produce una reacción violenta y peligrosa, liberándose nitrógeno. No obstante, en el caso de ciertos metales se forma una película de óxido protectora que previene ataques posteriores. El ácido nítrico puede reaccionar explosivamente con sulfuro de hidrógeno. Los nitratos obtenidos como resultado de la acción de este ácido sobre diferentes bases son poderosos agentes oxidantes. Incluso cuando se trata de soluciones diluidas, el ácido nítrico es una sustancia fuertemente oxidante. Las soluciones con una concentración superior al 45% pueden provocar la ignición espontánea de materiales orgánicos como trementina, madera, paja, etc. Riesgos para la salud. Las soluciones de ácido nítrico son muy corrosivas y producen lesiones en la piel, los ojos y las mucosas,cuya gravedad depende de la duración del contacto y de la concentración del ácido. Estas lesiones pueden ir desde una simple irritación hasta quemaduras y necrosis localizada después de un contacto prolongado. Los vapores de ácido nítrico son también corrosivos para la piel, las mucosas y el esmalte dental. Aplicaciones  Como agente nitrante en la fabricación de explosivos.  En la fabricación de abonos. El nitrosulfato amónico es un abono nitrogenado simple obtenido químicamente de la reacción del ácido nítrico y sulfúrico con amoniaco.2

 El ácido nítrico es empleado en algunos casos en el proceso de pasivación.  El ácido nítrico es utilizado en grabado artístico (aguafuerte), también se usa para comprobar el oro y el platino.  En la industria electrónica, es empleado en la elaboración de placas de circuito impreso (PCBs). Ácido sulfúrico: El Ácido Sulfúrico, de fórmula H2SO4 (óleum: H2SO4 con SO3 en solución), a temperatura ambiente es un líquido corrosivo, es más pesado que el agua e incoloro (a temperatura y presión ambiente). El óleum tiene un olor picante y penetrante. Esta es la sustancia más importante de la industria química mundial. Sus nombres químicos son ácido sulfúrico y ácido sulfúrico fumante. También es llamado aceite de vitriolo, ácido de baterías y ácido de fertilizantes. El ácido sulfúrico es un ácido diprótico, ya que cada unidad de ácido produce dos iones H en dos etapas independientes: H2SO4 (ac) H (ac) + HSO4 (ac) HSO4 (ac) H (ac) + SO4 (ac) Existen dos procesos principales para la producción de ácido sulfúrico, el método de cámaras de plomo y el proceso de contacto. El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y es utilizado actualmente para producir gran parte del ácido consumido en la fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido (62%78% H2SO4). El proceso de contacto produce un ácido más puro y concentrado, pero requiere de materias primas más puras y el uso de

catalizadores costosos. En ambos procesos el dióxido de azufre (SO2) es oxidado y disuelto en agua. El óxido de azufre (IV) es obtenido mediante la incineración de azufre, tostando piritas (Disulfuro de hierro), tostando otros sulfuros no ferrosos, o mediante la combustión de sulfuro de hidrógeno (H2S) gaseoso. Si a un metal le agregas ácido sulfúrico (H2SO4) se forma un oxiacido sulfato y se forman moléculas de agua. Siempre y cuando el metal sea reactivo con los oxiacidos. Por ejemplo si combinas Sodio (Na) con ácido sulfúrico (H2SO4) los productos son sulfato de sodio (Na2SO4) y agua (H2O) desprendiendo en algunos casos un gas que es Hidrogeno molecular (H2).

Corrosividad: Es un líquido altamente corrosivo, particularmente en concentraciones bajo 77,67%, corroe los metales, con excepción del oro, iridio y rodio, dando lugar al desprendimiento de hidrógeno. Principales usos El Ácido Sulfúrico es un producto industrial fundamental. Sus aplicaciones son numerosísimas y su consumo es extraordinario, por su facilidad de reacción con otras materias, eliminando metales, oxígeno, agua

y otras sustancias no deseadas. Los usos del ácido sulfúrico son tan variados que el volumen de su producción proporciona un índice aproximado de la actividad general industrial. Este Ácido es un producto que directa o indirectamente está presente en toda industria, y su consumo es el termómetro de la industria de un país. Sus principales usos son:  Producción de superfosfato de calcio (fertilizantes).  Potabilización de agua: para producir sulfato de aluminio a partir de bauxita.  Detergentes: en la sulfonación de dodecil-benceno, que es la materia prima básica para la mayoría de los detergentes utilizados en el hogar y la industria. También para esto se utiliza óleum 22%.  Fábricas de Papel: En el proceso de producción de la pulpa de papel, e indirectamente en el uso de - sulfato de aluminio. Este también se      

utiliza en la depuración de aguas residuales y en la potabilización. Agro-Fito Sanitario: en la producción de sulfato de cobre. Refinación de Petróleo: para las calderas y procesos químicos. Generación térmica de energía: para el tratamiento de las calderas. Metalurgia: para el decapado de metales. Producción de ácido para baterías eléctricas. Producción de sulfato de aluminio: se lo utiliza en reacción con hidróxido de aluminio. El sulfato de aluminio producido se utiliza principalmente en potabilización de aguas, curtiembres, producción de

papel y sales de aluminio.  Producción de sulfato de cromo: se lo utiliza en reacción con dicromato de potasio y un agente reductor. El sulfato de cromo se utiliza principalmente para el curtido de cueros (curtido al cromo).  Fabricación de productos orgánicos, pinturas, pigmentos y rayón.  Explosivos: por su gran capacidad de reacción.