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República Bolivariana De Venezuela. Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa. Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada. Ambiente Aguasay- Núcleo Anzoátegui.

CORROSION EN MEDIOS ACUOSOS

Profesora ING. Keila Rial.

Bachilleres: Bermúdez, Emilio CI: 23.016.912 Rondón, Darismar CI: 20.630.153 Flores, Katherine CI: 23.898.707 Conde, José CI: 19.764.146

Ing. Mecánica VIII-Semestre

Aguasay, Noviembre 2016.

Índice

Introducción...................................................................................................................3 Corrosión en medios acuosos........................................................................................4 Efectos de O2.................................................................................................................6 Temperatura...................................................................................................................6 Presión...........................................................................................................................7 PH..................................................................................................................................7 Velocidad de agua naturales..........................................................................................7 Conclusión.....................................................................................................................8

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Introducción Desde que el hombre comenzó a explotar los minerales y específicamente aquellos que por su naturaleza química requerían absorber energía para liberarlos del compuesto original, como es el caso de los metales, desde ese momento también descubrió la tendencia del metal en liberar esa energía para regresar a su estado inicial en forma de corrosión. La corrosión afecta de muchas formas, desde el punto de vista de presentación visual, así como también, desde el punto de vista estructural, en la construcción de piezas, equipo y maquinaria, cuyos esfuerzos a los que son sometidos pueden en determinado momento representar un riesgo y ser causa de destrucción, accidentes y en fin pérdida de todo tipo de recursos invertidos. De ahí que entender este fenómeno, conocer los medios donde se produce, los tipos y formas como se presenta, las alternativas de protección que existen para su control y mantenimiento preventivo son principalmente los motivos de estudio e investigación de este trabajo. La corrosión es un fenómeno natural que afecta en distinto grado a los metales, cuya esencia electroquímica implica la donación de electrones por el metal que se corroe, por lo tanto una determinación eléctrica de la tendencia del metal a donar electrones puede servir como criterio básico de la facilidad de la corrosión.

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Corrosión en medios acuosos La corrosión acuosa es un fenómeno de naturaleza electroquímica y su característica principal es que ocurre en presencia de un electrolito, como por ejemplo, agua de mar. Este proceso generalmente es peligroso, no solo por la pérdida de material, sino también por tratarse en algunos casos de un ataque localizado que da origen a picaduras de distintas profundidades sobre el metal. Un caso típico de esta forma de corrosión es el que sufren los cascos de las embarcaciones, generándose un circuito electroquímico o pila de corrosión, que trae como consecuencia una pérdida progresiva de espesor en algunas zonas del metal del casco. El desempeño y conveniencia de los ánodos a utilizar para una aplicación específica, depende de la composición del electrolito, material a proteger, temperatura de operación y densidad de corriente del ánodo. En el caso de la protección catódica para cascos de aluminio en agua de mar, se requiere de 10 veces menos corriente que para el acero, debido a las características aislantes de la capa de sólido que se forma sobre la superficie del aluminio. El carácter protector de esta película permite disminuir las densidades de corriente necesarias para proteger el casco, y así, garantizar la protección catódica en áreas susceptibles a corrosión por picado o corrosión por rendijas. Los ánodos más utilizados en la protección de cascos de aluminio en agua de mar son de cinc (Zn) o de aleaciones ternarias del metal, del tipo Al-Zn-X, donde X es mercurio (Hg), galio (Ga), estaño Sn o indio In. Generalmente, los ánodos de base aluminio presentan una eficiencia mayor que la de los ánodos de cinc en la protección del aluminio en agua de mar. Por ejemplo, al emplear una aleación de Al-In como ánodo de sacrificio, el acoplamiento con el casco a proteger incrementará la disolución de la aleación, contribuyendo a una mejor distribución de corriente. Por lo tanto, esta unión ayudará a la activación de la superficie por el aumento de la 4

corriente catódica de protección. Este comportamiento permitirá que el aluminio se active solo cuando los iones In- se reducen en presencia de iones Cl-. Por otra parte, en ánodos de aleaciones que contienen Sn y Zn los efectos de activación del aluminio dependerán de las condiciones de fundición y de los tratamientos térmicos al que ha sido sometido. En estas condiciones la formación de zonas enriquecidas en Sn-Zn en sitios específicos controla el potencial de activación, el ataque de iniciación, los sitios de propagación y la eficiencia del ánodo. Actualmente, se emplean embarcaciones con casco de aluminio en agua de mar protegidas mediante ánodos de sacrificio de base aluminio su uso permite disponer de embarcaciones más ligeras, rápidas y a su vez, con mayor vida útil que las embarcaciones que poseen casco de acero y ánodos de sacrificio a base de cinc. Por lo anterior.

Ánodo: Es aquella porción de la superficie del metal que se está corroyendo. Cátodo: Es la cantidad de superficie metálica que no se disuelve y es el sitio de otra reacción química necesaria para que ocurra el proceso de corrosión.

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Electrolito: Para que se complete el circuito eléctrico la superficie metálica, tanto como el cátodo como el ánodo, deben estar cubiertas por una solución conductora de electricidad, es decir, de electrolito. Efectos de O2 De los gases disueltos es el peor de todos, basta con una pequeña concentración y puede producir una corrosión severa y si uno de los otros gases disueltos está presente aumenta la corrosión. El oxígeno siempre acelera la corrosión ya que es un oxidante fuerte y se reduce rápidamente en el cátodo, lo que significa que se combina muy fácil con los electrones del cátodo, con lo cual la velocidad de corrosión estará limitada con la rapidez con este gas se difunde desde el ceño electrolito a la superficie del metal. El oxígeno en estado gaseoso es un agente oxidante, y la mayoría de los metales tienen potenciales de reducción menores que éste, por lo tanto son fácilmente oxidables. Se sabe que la oxidación de los metales tiene lugar más fácilmente en puntos donde la tensión es mayor (donde los metales son más “activos”). Así, un clavo de acero, que en su mayor parte es hierro, se corroe primero en la punta y en la cabeza. Un clavo doblado se corroe más fácilmente en el recodo. Un punto de tensión en un objeto de acero actúa como ánodo donde el hierro se oxida a iones Fe2+ y se forman hendiduras. Los electrones producidos fluyen a través del clavo hacia las áreas expuestas al O2. Estas actúan como cátodos donde el O2(g) se reduce a iones hidróxido, (OH)-: O2(g) + H2O(l) + 4 e- ↔ 4(OH)-(aq) Al mismo tiempo, los iones Fe2+ migran a través de la superficie húmeda. La reacción global se obtiene ajustando la transferencia electrónica y sumando las dos semi-reacciones: 2(Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- )

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(oxidación, ánodo)

O2(g) + H2O(l) + 4 e- → 4(OH)-(aq)

(reducción, cátodo)

________________________________________ 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4(OH)-(aq)

(reacción global)

Los iones Fe2+ pueden migrar desde el ánodo a través de la disolución hacia la región catódica, donde se combinan con los iones (OH)- para formar óxido de hierro (II). El hierro de oxida aún más por el O2(g) hasta el estado de oxidación 3+, formándose el óxido de hierro (III) o también llamado herrumbre Fe2O3(s) , de color rojo. 4 Fe2+(aq) + O2(g) + 4 H2O(l) → 2 Fe2O3(s) + 8 H+(aq) Temperatura Al igual que las reacciones químicas, la velocidad de corrosión aumenta generalmente con la temperatura; la velocidad se duplica por cada diez grados centígrados que aumenta la temperatura. Una excepción de esto podría ser en un sistema abierto a la atmósfera la velocidad de corrosión inicial aumenta disminuyendo posteriormente si la temperatura se aumenta. Presión. La presión afecta la velocidad de las reacciones químicas en la que participan gases y por consiguiente las reacciones de corrosión no son una excepción. PH La velocidad de corrosión del acero aumenta a medida que disminuye el ph, el cual al ser muy altos suele ser muy corrosivo. La velocidad de corrosión con el ph está influenciada por la composición del electrolito. Al aumentar la concentración del

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ión hidrógeno es más ácida la solución y es menor el valor de ph. La magnitud de ph nos indica la intensidad de acidez o alcalinidad del medio. Diagramas de potencial ion ph. El uso de los potenciales Redox puede ser extendido, graficando los potenciales Redox como función del pH de la solución. Estos diagramas se conocen como diagramas de Pourbaix y se elaboran utilizando cálculos electroquímicos, datos de solubilidad y constantes de equilibrio. Es necesario recordar que el pH es simplemente el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno de tal manera que un pH de 7 indica que se tiene 10-7 iones gramo de hidrógeno por litro de solución y corresponde a una solución neutra, mientras que un pH = 0 representa una solución muy ácida y un pH = 14, es una solución muy alcalina.

Velocidad de agua naturales La agresividad de un agua depende de su capacidad para conducir la corriente eléctrica. Un agua poco conductora ocasionará que la actividad de las pilas de corrosión que se puedan formar en la misma sea pequeña, ya que el circuito eléctrico que se cierra a través de ella presenta una resistencia eléctrica elevada. En el agua de mar; cuya conductividad es muy alta por la gran cantidad de iones presentes, la

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actividad de los procesos de corrosión es tan alta, que en lapsos muy cortos se pueden originar fenómenos muy graves. Un agua dulce y una de mar constituyen casos extremos, y entre ambos existen una gran variedad de aguas cuya agresividad frente a los metales varía en función de su composición y factores como la concentración de oxígeno disuelto, pH, temperatura, concentración de cloruros y sulfatos, agitación y velocidad del medio, etcétera. El agua de mar se caracteriza por la gran estabilidad de sus propiedades fisicoquímicas, y sobre todo por su salinidad, que varía entre 30 y 37%. Por salinidad se entiende la cantidad de sales anhidras contenidas en 1 kg de agua de mar, lo cual puede determinarse evaporando 1 kg de esta agua de mar y pesando el residuo seco.

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Conclusión

La corrosión acuosa ocurre en presencia de un electrolito, siendo este proceso generalmente es peligroso, no solo por la pérdida de material, sino también por tratarse en algunos casos de un ataque localizado que da origen a picaduras de distintas profundidades sobre el metal. Un caso típico de esta forma de corrosión es el que sufren los cascos de las embarcaciones, generándose un circuito electroquímico o pila de corrosión, que trae como consecuencia una pérdida progresiva de espesor en algunas zonas del metal del casco. Actualmente, se emplean embarcaciones con casco de aluminio en agua de mar protegidas mediante ánodos de sacrificio de base aluminio. Se puede determinar que la corrosión es de gran importancia y preocupación, ya que se trata del deterioro de los materiales el cual si no es tratado a tiempo se obtendrá una pérdida total del equipo o material que ha sido corroído.

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