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FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS

PROYECTO GRUPAL

Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano

FUNDAMENTOS DE QUIMICA FORO COLABORATIVO

TRABAJO GRUPAL

SUBGRUPO 21: HOLGUIN CHAVEZ JEYSON EDUARDO OSPINA MORA FELIPE ALEJANDRO MONSALVE MEJIAS MARYULIESKY MARIA URREGO BLANCO SEBASTIAN

PROFESOR: ANGELICA RODRIGUEZ

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS 2020 1 | Página

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INTRODUCCIÓN La oxidación en un proceso químico que podemos encontrar en nuestro día a día, se refiere a “la degradación de un material a causa de la acción del ambiente en que está inmerso” (Alter, Mestres, & Laco, 2003). El material donde es mas evidente o donde se puede producir mas rápido la corrosión, es en el hierro; muchos agentes intervienen en la rápida oxidación de este material. Sin embargo, en el mercado existen muchos anticorrosivos que son aplicados a este metal y ayudar a protegerlos de los agentes a los que son expuestos. Dentro de estos protectores se encuentran los esmaltes y las pinturas. Para el trabajo colaborativo de este módulo procedimos a sumergir unas puntillas en diferentes soluciones con la finalidad de observar su reacción. PRIMERA FASE - SEMANA 3 Procediendo de oxidación de las puntillas- Experimental Materiales • 24 puntillas de acero. • 24 copas plásticas pequeñas transparentes. • Cinta de enmascarar o sharpie. • Esmalte de uñas transparente. • Pintura casera a base de agua (temperas). • Una lija fina. Soluciones • Vinagre. • Gaseosa Coca-Cola. • Aceite de cocina. • Agua. • Agua salada (utilice sal de mesa). • Blanqueador (Clorox). • Jabón lavaplatos. • Alcohol. Procedimiento 1. Seleccione 24 puntillas de iguales características, limpie muy bien con una con una lija fina asegurándose de eliminar cualquier impureza. 2 | Página

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2. Agrupe las 24 puntillas en 3 series de 8 puntillas cada una. El primer grupo está compuesto por puntillas limpias, el segundo son puntillas que debe recubrir con esmalte transparente y la tercera serie son puntillas que debe recubrir con la pintura. 3. Disponga de 24 vasos transparentes agrupados en 3 series de 8 vasos cada una.

4. Marque los vasos de cada una de las series enumerándolos de 1 a 8 y posteriormente agregar las sustancias (soluciones) en el orden que se indica en la tabla 1. 5. Distribuya las 8 puntillas sin recubrimiento en los 8 vasos de la serie 1. 6. Distribuya las 8 puntillas con recubrimiento de esmalte en los 8 vasos de la serie 2. 7. Distribuya las 8 puntillas con recubrimiento de pintura en los 8 vasos de la serie 3.

8. Deje actuar por TRES DIAS, retire las puntillas y observe lo que ha sucedido. Haga un único registro fotográfico de su práctica luego de los tres días de acción de las puntillas en los medios líquidos. 9. Registre sus observaciones en la siguiente tabla 1, teniendo en cuenta cambio de coloración de la sustancia, aparición de residuos, cambio en las puntillas u otras características que identifique.

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De acuerdo con las instrucciones impartidas para la elaboración de este experimento, procedimos cada uno de los integrantes a realizar el experimento y a continuación presentamos las evidencias fotográficas:

-Proceso inicial:

Evidencia 1.

Evidencia 1.1.

Evidencia 1.2. 4 | Página

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Evidencia 2.

Resultados finales:

Evidencia 3.

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Evidencia 4.

Evidencia 4.1. Posterior al haber realizado el experimento, procedimos a elaborar una tabla donde se registró todos los cambios observados en cada una de las puntillas de acuerdo a la solución en la cual estaba sumergida. NO. SUSTANCIA 1

Solución Salina

2

Vinagre

3

Blanqueador

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SERIE 1 Puntilla sin recubrimiento La solución salina se encuentra con residuos de color ladrillo, está tomo color naranja, la puntilla esta con una leve corrosión. Aparición de residuos color negro, la solución se torna de color naranja, la puntilla no presenta corrosión, pero si ciertas fisuras. Aparición de un color rosa y ladrillo en la sustancia, fragmentos de color café, la puntilla esta con un alto grado de óxido.

SERIE 2 Puntilla + Esmalte Se evidencia pocos residuos de coloración leve en la sustancia, se observa desprendimiento del esmalte, no hay corrosión en la puntilla. La sustancia toma un leve color café, la puntilla no presenta cambios, sin corrosión.

SERIE 3 Puntilla + Pintura Poca aparición de residuos, coloración leve en la solución, levantamiento de la pintura en la puntilla, se presenta corrosión. El vinagre torno un color café oscuro, partículas negras alrededor de la puntilla, se presenta una leve corrosión.

El líquido tiene un color rosa y marrón, se ven demasiados fragmentos color café en toda la puntilla, la puntilla esta oxidada.

Aparición de abundantes residuos color marrón y rosa, la solución se orna de color ladrillo, se evidencia un alto

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Coca-Cola

No hubo cambios en la sustancia, en la puntilla se ve corrosión leve. No existieron cambios en la solución ni en la puntilla.

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Aceite de cocina

6

Agua

El agua tomo color café en ciertas partes, y hay rastros pequeños de óxido.

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Jabón lavaplatos

El jabón al fondo tomo al lado de la puntilla color café, no se observó oxido en la puntilla.

En la mezcla se ve el color igual sin cambios, la puntilla sin cambios, no hay corrosión. En el líquido se ven pocos residuos de color café, la puntilla no tiene corrosión. El color del agua tiene al fondo un color café con amarillo al lado de la puntilla, la puntilla tiene oxidada la punta, corrosión leve. El color del jabón tiene al fondo café en la punta de la puntilla, tiene oxido en ciertas partes, poca corrosión.

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Alcohol

Parte de la sustancia se evaporo, el color de la mezcla sigue igual, no se presenta corrosión.

La solución está un poco espesa, la puntilla muestra una capa blanca y puntos de óxido, leve corrosión,

grado de corrosión en la puntilla. No hubo cambios en la solución, se presenta corrosión en la puntilla. No se presentan cambios ni en la sustancia, ni en la puntilla. Aparición de residuos relacionados con la pintura, eliminación de la pintura, no se observa corrosión. El jabón tiene un color muy leve al fondo, residuos de la pintura, la puntilla sin cambios no presenta corrosión, Parte del líquido se evaporo, no se evidencian residuos, corrosión leve en la puntilla. Tabla 1

SEGUNDA FASE - SEMANA 4 1. ¿Qué función tiene el esmalte? Indique cada uno un método “DIFERENTE” que se utilice a nivel industrial para prevenir la corrosión. Dentro del experimento realizado se pudo observar que el esmalte protegió la puntilla de los agentes corrosivos, por lo que podemos decir que su función principal es la de proteger este tipo de material. En la industria uno de los métodos para prevenir la corrosión es el uso de pintura anticorrosiva, la cual es aplicada al material que se quiere proteger. Un ejemplo, es que esta puede ser aplicada en una zona de alta salinidad como lo es en la costa, ya que como es conocido el salitre genera grandes daños específicamente en los metales hasta el punto de una corrosión total. La norma UNE-EN ISO 12944 establece seis tipos de ambientes en base al grado de corrosión ambiental: (Blatem Pinturas, 2018) 

“C1: ambientes interiores con calefacción y atmósferas limpias (colegios, oficinas, hoteles, comercios, etc).

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C2: ambientes exteriores con baja contaminación ambiental o interiores sin calefacción y con posibilidad de condensaciones (recintos deportivos cubiertos, almacenes…).



C3: exteriores de zonas urbanas o próximas a la costa con un bajo nivel de salinidad, así como ambientes interiores con elevada humedad y poca contaminación (lavanderías, empresas de la industria alimentaria, etc).



C4: exteriores de zonas industriales y costeras con salinidad moderada e interiores de plantas químicas, barcos, piscinas cubiertas...



C5-I: ambientes exteriores de zonas industriales con una alta humedad y una atmósfera agresiva. También interiores de zonas con condensaciones permanentes y elevada contaminación.



C5-M: exteriores de zonas costeras y marítimas con alta salinidad y ambientes interiores de zonas con condensaciones permanentes y contaminación elevada.”

De acuerdo con el tipo de ambiente al que vaya a estar expuesto el material que se quiere proteger se debe escoger la pintura a aplicar. 2. Describa qué factores favorecen la aparición de corrosión de acuerdo a su experiencia en el experimento casero y en que situaciones de su cotidianidad usted ha podido hacer evidente estos cambios. Tenga en cuenta los cambios físicos de las puntillas, cambios de color y aspecto. Los principales factores que favorecen la corrosión son: 

El PH donde se encuentra expuesto el metal.



El tiempo del experimento.



Las sustancias y la reacción química de los elementos corrosivos.



La reacción y esfuerzo a la que es sometido el metal.

Teniendo en cuenta nuestro experimento se evidencia que al exponerse la puntilla a diferentes agentes o soluciones se presenta más corrosión que en los otros, también algo que influye es si el material está siendo protegido por algún proceso para evitar la corrosión, otro factor que puede influir es el ambiente en el cual esté expuesto. En nuestra vida cotidiana se puede evidenciar la corrosión en tuberías metálicas de agua, que por el efecto del agua, el tiempo en el cual están en contacto y el ambiente generan los efectos corrosivos en el metal.

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3. ¿Cómo se relaciona los medios ácidos y básicos con los procesos de oxidación de los metales? El proceso de la corrosión es un proceso electroquímico, la oxidación que se evidencia en los metales con la reducción del agente corrosivo, se producen en diversas zonas del metal. “Los óxidos básicos reaccionan con ácidos mientras que los óxidos ácidos reaccionan con bases, por ejemplo con óxidos básicos: CO2 + CaO

CaCO3

No todos los óxidos reaccionan completamente con agua. Algunos óxidos, por ejemplo, son insolubles en agua, aunque pueden disolverse a menudo en medios de pH adecuado: SeO2(s) + 2NaOH(ac) Na2SeO4(ac) + H2O(l)” (Fundamentos de reactividad inorgánica I) La relación de estos con la oxidación de los metales parte de que la corrosión es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno, en nuestro experimento el ataque químico fue las sustancias donde se sumergió la puntilla. 4. Que métodos se utilizan para proteger los metales de la corrosión. Mencione al menos tres de uso industrial y de ejemplos. 

“Recubrimiento por medio de galvanizado o acero con zinc podría ser una opción a considerar para estructuras.



Protección de Barrera, añadir una barrera de protección mediante pinturas y/o metalizados puede colaborar en la protección de estructuras o piezas.” (Reinnor S.A.L, 2017).



“Protección de sacrificio o Catódica. En el ánodo se generan electrones y por tanto es donde ocurre la corrosión, el ánodo se sacrifica. Mientras que el cátodo recibe electrones y está protegido de la corrosión. (Gutiérrez A. , 2017)

Grafica 1.

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Recubrimiento con plástico, se utiliza cuando hay metales expuestos al ambiente, se elaboran estructuras de plástico como aislante.

5. Si usted fuera el ingeniero encargado de proteger una tubería que transporta petróleo a través de muchos kilómetros (oleoducto), ¿qué método utilizaría para garantizar la no oxidación de la tubería? Tenga en cuenta el factor económico y sustente muy bien porque elegiría ese método y no otro. Nosotros proporcionaríamos dos aspectos importantes para el cuidado de las tuberías: 1. Proteger dichas estructuras metálicas con Ánodos de sacrificio: Estos son componentes principales de un sistema de protección catódica galvánica que se utiliza para proteger contra la corrosión las estructuras metálicas enterradas o sumergidas. 2. Realizar diferentes monitoreos de movimientos en la tierra y en las tuberías anticipando posibles fallos o corrosión dentro de la misma. 

Para este caso usaríamos el método de recubrimiento para proteger las tuberías, ya que, dicho método es bastante eficiente, económico y sustentable para transportar el petróleo. Este método se basa en cubrir capas de pintura y otros productos la tubería para evitar de esta manera que el metal reaccione con el oxígeno y se produzca la oxidación.

TERCERA FASE - SEMANA 5 1. Describa las características físicas y químicas de un agua dura y un agua blanda y cuáles serían las implicaciones que de esta agua en un proceso de corrosión y por qué? “Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. El agua denominada comúnmente como “dura” tiene una elevada concentración de dichas sales y el agua “blanda” las contiene en muy poca cantidad.” (Facsa, s.f.) “El agua, además, es una sustancia ampliamente utilizada en la industria, desempeñando diversas funciones: producción de energía por vaporización, transferencia de calor, transporte de materias primas, fabricación de productos, lavado, entre otras; por tal motivo las concentraciones de calcio y magnesio en el agua industrial juegan un rol fundamental, ya que pueden causar problemas como incrustación o corrosión de tuberías. Por tal motivo el agua debe someterse generalmente a una serie de procesos que la acondicionen o ablanden, con el fin de lograr una eficiencia y costos óptimos para la producción.” (Gutiérrez M. A., 2006) Entre las aplicaciones del agua dura, encontramos. 10 | Página

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Para la preparación de agua potable en embotelladoras. En cervecerías En fabricación de Sodas Proceso de ablandamiento de la misma.

“Las principales fuentes industriales de la dureza del agua son las industrias químicas inorgánicas y la industria minera. Ambos elementos (calcio y magnesio) forman parte, además, de compuestos ampliamente utilizados.” “El grado de corrosión y solubilización de los metales también depende del pH, la alcalinidad y de la concentración de oxígeno disuelto.” (Gutiérrez M. A., 2006) 2. Describa el proceso químico que se puede aplicar sobre la superficie de una tubería de hierro para mitigar los efectos de la corrosión por efecto de la sobresaturación de oxígeno. “La corrosión en las tuberías puede avanzar en las partes interiores del metal a través del tiempo, que pueden conducir a un adelgazamiento de la tubería y eventualmente a la insuficiencia de la misma si no se trata. Además, las corrosiones de los subproductos se realizan a menudo en la tubería de aguas abajo, que puede contaminar el fluido, causar la erosión y la corrosión de las tuberías y obstruir los orificios de la válvula.” (TLV, s.f.) Como prevenir la corrosión “La mejor manera de combatir la corrosión es previniéndola de la manera más efectiva posible. Las condiciones que permiten que se produzca la corrosión pueden ser controladas y reducidas por la correcta aplicación de las trampas de vapor, venteo de aire, y procedimientos operacionales especialmente durante el paro - para evitar que el aire y el agua reaccionen. El tratamiento de agua adecuado y una estrecha vigilancia de los niveles de pH en el condensado también son factores de importancia crítica para ayudar a prevenir la corrosión.” (TLV, s.f.) 3. De acuerdo con el articulo explique cuál es el criterio técnico que se tiene para establecer el grosor y la elección de la pintura en el proceso de protección de las tuberías. De acuerdo al artículo, la escogencia de la pintura va de acuerdo a las hojas técnicas de dichas pinturas. Para el caso en estudio, se tenían aplicados cuatro tipos de pinturas: 

Oxiprimer Protecto LM-200: Resinas de poliuretanos. Capa intermedia para la posterior aplicación de un acabado tipo epóxico o poliuretano. Extraordinaria adhesión a superficies de acero. Posee propiedades anticorrosivas y se recomienda un espesor mínimo de 38 μm.



Protecto Línea 4500: Pintura base epóxica dedos componentes. Protección en condiciones atmosféricas y químicas extremas. Soporta condiciones de abrasión y de inmersión. Extraordinaria adherencia.

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Wasser Mc. Prep. Bond: Primario sellador penetrante de baja viscosidad y curado en presencia de humedad, resistente a la intemperie. Posibilidades de aplicación sin exigente preparación de la superficie. Se recomienda su aplicación en espesores entre 38 y 51 μm.



Devthane 389: Recubrimiento alifático de uretano de dos componentes para ser aplicado sobre acero previamente imprimado. Se recomienda un espesor de película de entre 50y 75 μm.

Para realizar el análisis en las pinturas aplicadas se realizaron estudios preparando probetas de acero pintadas según las especificaciones del fabricante. Dichas probetas fueron enviadas al Laboratorio de Ensayos de Tropicalización (LABET) en Cuba, para ser sometidas a ensayos de determinación de propiedades físicas y de resistencia a la corrosión. 4. ¿Cómo actúa el cambio en la acidez o la basicidad del agua en un proceso de corrosión al interior de una tubería y por qué las sales allí presentes agravan el proceso de corrosión? Explique teniendo en cuanta las ecuaciones de oxidación y reducción. “El fenómeno de corrosión consiste en el proceso de deterioro de materiales metálicos mediante reacciones químicas y electroquímicas, debido a que estos materiales buscan alcanzar un estado de menor potencial energético.” (Jiménez, 2015) La Grafica 2 muestra de forma representativa un esquema de estos elementos, formando lo que se conoce como una celda electroquímica. Las ecuaciones de las reacciones que ocurren en los electrodos son las siguientes:

Grafica 2. Representación de una celda electroquímica.

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Ambas reacciones ocurren de forma simultánea. Como se observa en las ecuaciones, el ánodo cede electrones al sistema cuando reacciona, aumentando su número de oxidación, cambiando de su estado metálico base a cationes que se disuelven en el electrolito, siendo este el material que se sufre el fenómeno de corrosión; mientras que, en el cátodo, los aniones metálicos absorben electrones, disminuyendo su número de oxidación, por lo que cambian a su estado base.

5. Explique y discuta con sus compañeros de grupo los diferentes tipos de corrosión (cavitación, pitting, galvanizada, microbiológica, por erosión o tensión o fatiga), existentes y sugiera un ejemplo de la vida diaria en cada caso, puede incluir imágenes o diagramas, pero siempre teniendo en cuanta la referencia bibliográfica. Tenga especial cuidado con la copia de internet, pues esto le bajara puntos en su discusión. 

Corrosión por Cavitación:

La cavitación por corrosión es una forma de erosión-corrosión que es causada por la formación y el colapso de las burbujas de vapor en un líquido contra una superficie de metal. Ejemplo. En las palas de las bombas impulsadoras de agua, y muchas superficies con contacto con líquidos a cambios de presión.

- Imagen 1. 

Corrosión por pitting:

Es el ataque que produce penetración en el acero inoxidable, hace referencia a la ausencia de la paliación, por razones como agentes extremos que han actuado en el acero, o condiciones extremas, lo cual genera debilitamiento dejando picaduras o agujeros. 13 | Página

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Ejemplo. Tuberías de CIP en las empresas industriales, ya que por medio de esa tubería pasa soda, ácido y vapor para el lavado interno de la máquina y se evidencia esta clase de corrosión.

Imagen 2. 

Corrosión galvánica:

Es un proceso electroquímico que ocurre entre dos metales en presencia de un electrolito, puede ser cualquier clase de humedad, un metal actúa como cátodo y el otro como ánodo, la corrosión actúa sobre el metal que actúa como ánodo. Ejemplo. Está presente en estructura grandes que maneja varios metales para su construcción como antenas de operadoras, chasis de los carros antiguos.

Imagen 3. 

Corrosión microbiológica:

Como su nombre lo dice esta corrosión es producido por microorganismos como bacterias, hongos, algas, particularmente confundidos por corrosión provocado por agua. Ejemplo: Tubería que pasa por debajo del mar, bases de los puentes. 14 | Página

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Imagen 4. 

Corrosión por erosión o fatiga:

Hace referencia a la rotura o desgaste de un metal por alguna razón y que conlleva a la perdida de material protector para evitar la corrosión, Ejemplo. Tubería rota la cual pierde sus propiedades anticorrosivas.

Imagen 5.

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6. Organice la información y elabore un mapa conceptual del punto anterior (tipos de corrosión).

Corrosión Es el deterioro de un material por diferentes agentes en un entorno, debido a las siguientes clases de corrosión:

Tipos

cavitación

Es producida por una erosión de burbujas de vapor dentro de un líquido, que a diferentes presiones atacan a una pieza de metal.

Pitting

Hace referencia a falta de pasivación en ciertas partes de la pieza de acero, esto permite que la pieza se deteriore dejando marcas de picaduras en ella.

Galvanizada

Es un ataque electroquímico entre dos metales, uno cátodo y otro ánodo, generalmente la marca de corrosión se forma en el metal ánodo.

microbiológica

Producidas por bacterias, algas y hongos.

De Corrosión

Por Fatiga

Hace referencia a la rotura o fatiga de un metal perdiendo sus propiedades, por ende, tiende a verse corroído en esta parte de lesión. Mapa Conceptual.1 Tipos de Corrosión

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CONCLUSIÓN Durante el estudio del experimento de este trabajo colaborativo, pudimos observar que hay soluciones que no generan daños en los metales como lo es el aceite, el cual es utilizado como lubricante. Asimismo, encontramos que al someter la puntilla al blanqueador (clorox) se presentó alta corrosión en las puntillas. Es por ello que en las industrias se utilizan diversos anticorrosivos para evitar o disminuir el óxido en los metales. Dentro del más utilizado se encuentran las pinturas anticorrosivas que se deben aplicar en la superficie del metal. No obstante, para poder aplicar las pinturas se debe evaluar la ficha técnica y el ambiente bajo el cual estará expuesto el material.

BIBLIOGRAFIA

(s.f.). Obtenido de http://www.uah.es/edejesus/resumenes/QI/Tema_3A.pdf (s.f.). Obtenido de https://es.scribd.com/document/373260338/Corrosion-Por-Cavitacion. Alter, L. B., Mestres, F. L., & Laco, J. I. (2003). Corrosión y Protección. Barcelona: Edicions UPC. Blatem Pinturas. (20 de 3 de 2018). Obtenido de https://www.blatem.com/es/actualidad/noticias/como-evitar-la-corrosion-con-pinturaanticorrosion Facsa. (s.f.). Obtenido de https://www.facsa.com/la-dureza-delagua/#:~:text=Se%20denomina%20dureza%20del%20agua,contiene%20en%20muy%20po ca%20cantidad. Fundamentos de reactividad inorgánica I. (s.f.). Gutiérrez, A. (11 de 10 de 2017). Alacero. Obtenido de https://www.construccionenacero.com/blog/ndeg-39-proteccion-contra-la-corrosion Gutiérrez, M. A. (2006). Obtenido de http://repositorio.uchile.cl/tesis/uchile/2006/neira_m/sources/neira_m.pdf Jiménez, J. A. (30 de 04 de 2015). Obtenido de https://www.scielo.sa.cr/pdf/tem/v28n3/0379-3982tem-28-03-00127.pdf 17 | Página

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Pancorbo, F. J. (2011). Corrosión, degradación y envejecimiento de los materiales empleados en la edificación. Barcelona. Reinnor S.A.L. (21 de 09 de 2017). Obtenido de http://www.reinnor.com/como-proteger-losmetales-contra-la-corrosion/ TLV. (s.f.). Obtenido de https://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/corrosion.html

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