ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROYECTO DE CORROSIÓN

“VELOCIDAD DE CORROSION EN UN CLAVO DE

HIERRO EXPUESTO A LA HUMEDAD”

AUTOR:

CAMINOS ALARCON JOSELYN BELEN

RIOBAMBA– ECUADOR

2015

ÍNDICE GENERAL

INDICE DE SIMBOLOGIA:

PBI = producto interno bruto

INDICE DE CUADROS:

CUADRO #1 Pág.Fallas representativas en la industria – corrosión …………………………………………….. 5

CAPITULO I

INTRODUCCION

INTRODUCCION

La vida útil del equipo de la industria se acorta a menudo como un resultado de la corrosión y en los últimos 10 años se ha tenido grandes adelantos en su detección y remedios aplicados para controlar, en la producción. En términos técnicos simplificados, 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 problemas con gastos de operación muy elevados.

Para efectos prácticos, es casi imposible eliminar la corrosión y el secreto efectivo de la ingeniería en este campo radica más en su control, que en su eliminación siendo necesario tomar en cuenta el fenómeno corrosivo desde el diseño de las instalaciones y no después de ponerlas en operación. El ingeniero que trabaja en problemas de corrosión necesita saber dónde empezar y tener un conocimiento básico para reconocer la corrosión, cómo se produce, cómo impedir su severidad, qué herramientas son necesarias, técnicas de inspección, variables de diseño que afectan a la corrosión, selección de materiales y la forma de interpretar y aplicar la información del problema corrosivo, así como saber dónde obtener ayuda.

Todos los metales y aleaciones son susceptibles de sufrir el fenómeno de corrosión, no habiendo material útil para todas las aplicaciones. Por ejemplo el oro, conocido por su excelente resistencia a la atmósfera, se corroe si se pone en contacto con mercurio a temperatura ambiente. Por otra parte el acero no se corroe en contacto con el mercurio, pero rápidamente se oxida expuesto a la atmósfera. Afortunadamente se tienen bastantes metales que pueden comportarse satisfactoriamente en medios específicos y también se tienen métodos de control de la corrosión que reducen el problema. Los paros de las plantas pueden ocurrir y ocurren como un resultado de la corrosión, provocando gastos directos e indirectos de aspecto económico y humano (1)

Los metales están constantemente expuestos a la acción de la atmósfera, que como se sabe, está compuesta principalmente de 79 partes de nitrógeno y 21 partes de oxígeno.Como el nitrógeno es un gas muy poco activo, puede decirse que prácticamente inerte, toda la acción atmosférica depende de la actividad del oxígeno, que no es mucha por estar en estado molecular (con enlaces homopolares formando moléculas de O2).Y como, por otra parte, los metales son muy estables, resulta que, sin la intervención de otro agente, la acción del oxígeno solo sobre los metales resulta muy débil.Los agentes colaboradores del oxígeno son principalmente dos: el calor y la humedad.

El oxígeno con el calor produce la oxidación de los metales.Y el oxígeno con la humedad produce la corrosión.Ambos procesos son completamente distintos, aunque se emplean generalmenteProtecciones comunes para prevenirlos.

La corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente, es un proceso natural e inevitable pero si retardable, en el cual

se produce una transformación del elemento metálico a un compuesto más variable como los óxidos (2)

En la industria se utilizan varias maquinarias y equipos de diferentes metales, aleaciones y composiciones, cada una de ellas tienen su tiempo de vida útil luego del cual se deterioran por un fenómeno denominado CORROSION, el cual dependiendo de las condiciones ambientales y de trabajo aparece a largo o corto tiempo . De manera evidente existen deterioros por ataques a estos metales debido varios factores como lo son: cloruros disueltos en el aire, ambientes marinos provocados por la elevada humedad relativa y acción constante del viento, cabe recalcar que esta problemática incrementa por la presencia de una alta actividad industrial a temperaturas y presiones elevadas, son por estas razones que es fundamental el estudio del fenómeno conocido como corrosiónLa corrosión es uno de los principales problemas que causan pérdidas económicas en el ámbito industrial, en ocasiones una pequeña perdida de producto representa una pérdida millonaria anualmente, por el efecto de corrosión en tuberías, codos, empaques y cualquier material metálico que se encuentre en un medio corrosivo. En países industrializados se ha valorado en el 3% del PBI de todas las fallas que ocurren en las operaciones industriales de gas y petróleo lo más importante es la corrosión con el 33% de los casos como se puede apreciar en el cuadro #1

CUADRO #1FALLAS REPRESENTATIVAS EN LA INDUSTRIA-CORROSION

TIPO DE FALLAS %Corrosión 33

Fatigas 18Daño mecánico 14Fractura frágil 9

Defecto de fabricación 9Defectos de soldadura 7

Otros 10

La corrosión húmeda tiene lugar cuando el material se encuentra en un medio acuoso, se produce normalmente a temperatura ambiente o no muy elevada; es el tipo de corrosión más extendida por lo que afecta a un sinfín de elementos en los que el material es el acero tales como: tanques, tuberías, buques, intercambiadores, precalentadores, carcasas, estructuras, etc.Las razones por las que se produce corrosión húmeda son:

Dos zonas con distinto potencial electrodico (una de ellas constituye el ánodo que al ceder electrones sufrirá corrosión, mientras que la otra será el cátodo y absorberá electrones cedidos por el ánodo)

Un electrolito, conductor eléctrico líquido que contiene los elementos característicos del medio corrosivo

Una conexión eléctricamente conductora entre el ánodo y el cátodo

Cabe mencionar también el efecto de la corrosión atmosférica ya que tiene una velocidad de corrosión rápida en superficies húmedas en donde el electrolito está constituido:a) por una película de humedad (unas pocas monocapas)b) película acuosa (centenares de μm): metal perceptiblemente mojado. Los daños se deben en buena parte a la condensación de humedad durante el enfriamiento

periódico del aire (3)

FORMULACION DEL PROBLEMA:

LA CORROSION QUE SE DA EN METALES COMO …. COMPOSICION EN ACCION ATMOSFERICAEn el presente proyecto se tratará acerca de la velocidad de corrosión en un clavo de hierro expuesto a la humedad, en este caso el clavo se lo ha colocado en una esquina de la ducha, lugar húmedo debido al constante flujo de agua, se analizará la pérdida de peso del material luego del decapado (tratamiento superficial de metales que se utiliza para eliminar impurezas, tales como manchas, contaminantes inorgánicos, herrumbre o escoria, de aleaciones de metales ferrosos, cobre, y aluminio), cambios de coloración durante el transcurso del tiempo, reconocer las zonas corroídas e identificar físicamente las formas de corrosión por métodos ya estudiados, lo fundamental es encontrar un método de protección dependiendo del medio en el cual el metal se encuentra, ya que se puede obtener una visión a escala industrial de este proyecto en cuanto a corrosión y protección por efecto de la humedad se refiere

EVALUACION DEL PROBLEMA:

DELIMITADO: Los metales se deterioran más por corrosión que por oxidación, así en la atmosfera siempre está presente la humedad a temperatura ambiente, siendo sus efectos mayores en superficies expuestas directamente al agua debido a sus contenidos de calcio y magnesio, el hierro en presencia de la humedad y aire se transforma en oxido y si el ataque continua termina deteriorándose por completo, el fenómeno se efectúa cuando el metal pasa de su estado libre a un estado de combinación por un proceso de oxidación (4)CLARO: Los metales expuestos a la humedad, sumergidos en agua o enterrados presentan una corrosión por acción electrolítica, se refiere a los casos en donde el material es atacado por el agente corrosivo en presencia de un electrolitoSe trata de una corrosión galvánica cuando no depende de una fuerza electromotriz y electrolítica cuando presenta una fuerza electromotriz externa (5)EVIDENTE: En este tipo de corrosión podremos observar la formación de óxido de hierro debido a la formación de precipitado en el área donde el clavo se encuentra y un cambio de coloración del mismo, así como pérdida de peso y pérdida de sus características físicas (6)RELEVANTE: Al corroerse el metal en un medio húmedo pasa del estado libre al estado combinado cediendo electrones (ánodo), así el hierro tiene las siguientes transformaciones

Estas transformaciones solo tienen lugar con elementos capaces de captar electrones (O2, S, Cl2, Br2, I2, H+, etc.)Con el oxígeno seco y temperatura elevada tiene lugar a la siguiente reacción:

Con oxígeno húmedo a temperatura ambiente se forma el orín o herrumbre del hierro: (7)

FACTIBLE: La lucha contra la corrosión es un problema muy complejo, debido al gran número de factores que entran en juego; por tanto, cada caso específico requiere un tratamiento particular y no es posible encontrar soluciones generales.Se procurará proyectar la estructura de manera que por su forma o el ambiente en que se encuentre no se favorezcan las circunstancias corrosivas.Se tratará de evitar las zonas de estacionamiento de líquidos, las uniones remachadas, el contacto de metales muy separados en la serie galvánica, ángulos vivos, zonas con acritud, etc.Sobre la elección del procedimiento más adecuado para cada caso no se pueden dar normas generales. Cada problema debe ser estudiado como un caso particular, puesto que simplemente pequeñas impurezas en el medio o en el metal pueden cambiar por completo el planteamiento del problema.Además de los procedimientos para proteger al metal de la corrosión se deberá tratar, en la medida de lo posible y atendiendo a las solicitaciones a las que estará sometido el metal, de que la pureza del metal sea lo mayor posible, ya que cuanto mayor sea esta mayor será su resistencia a la corrosión.También se podrá añadir elementos de aleación, así se aumenta su resistencia a la corrosión al añadirle Cr, Ni, Si y otros elementos. Ejemplo: aceros inoxidables 18% cromo 8% níquel. Existen también aleaciones no férreas resistentes a la corrosión: bronces, latones, metal monel, alpaca, duraluminio, etc.Otra modificación del metal puede ser el someterlo a tratamientos térmicos. Como las aleaciones de fase única son las más resistentes a la corrosión, es necesario en muchos casos un tratamiento térmico adecuado para conseguir una estructura homogénea (aceros inoxidables austénicos). (8)

VARIABLES: Las variables físicas en este proyecto son el tiempo (El tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida).), el peso ( el peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto, equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, originada por la acción del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo) y la densidad ( magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.) (9)

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL: Encontrar la velocidad de corrosión en un clavo de hierro expuesto a la

humedadOBJETIVOS ESPECIFICOS: Analizar los factores por los cuales el clavo de Hierro se ha corroído con

el paso del tiempo Comparar las características físicas antes y después del tiempo en el cual

el clavo se ha corroído Métodos de protección contra la corrosión húmeda

Explicar las formas de corrosión observadas durante los diferentes periodos de corrosión

JUSTIFICACION E IMPORTANCIA

El presente proyecto se realizó con la finalidad de calcular la velocidad de corrosión del hierro al someterlo en un medio húmedo para tomar medidas precautelarías y poder elegir un inhibidor o protector de la corrosión, de esta manera se obtendrán conocimientos aplicativos no solo a nivel de laboratorio sino a nivel industrial ya que existen maquinarias que se encuentran construidas con hierro o aleaciones del mismo, es por esta razón que además de mostrar el conocimiento adquirido para identificar la corrosión se puede proyectar a un futuro como una opción de protecciónSe puede tomar como base de protección este proyecto e inevitablemente con el paso del tiempo la tecnología avanzará y se crearán nuevos métodos anticorrosivos para el bien de la industria y de la sociedad siempre enfocándose en la amistad con el medio ambiente y con la eficiencia que se requiereAl calcular la velocidad de corrosión tendremos una mejor visión de lo que a nivel industrial sucede al observar coloraciones marrones o negras en tanques de almacenamiento y otros equipos, por lo que es fundamental ser observadores e inmediatamente tomar decisiones cuando se presenten este tipo de alertas, además n la industria se necesita ahorrar costos y cuando la corrosión se presenta es mejor invertir en un método protector que tener pérdidas por parar la producción por daños de corrosiónEn el campo tecnológico existen varias investigaciones acerca de corrosión húmeda y considero que cada persona tiene su propio criterio en cuanto a lo observado es por esta razón que mi proyecto puede contribuir en cuanto a la formación académica como experimento aplicativo para conocimientos iniciales a esta cátedra

CAPITULO II

MARCO TEORICO

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

Podemos empezar diciendo que la corrosión de los metales es en cierto sentido inevitable, una pequeña venganza que se toma la naturaleza por la continua expoliación a que la tiene sometida el hombre. Recordemos que los metales, salvo alguna que otra rara excepción, como los metales nobles (oro, platino, etc., se encuentran en estado nativo en la Tierra), no existen como tales en naturaleza, sino combinados con otros elementos químicos formando los minerales, como los óxidos, sulfuros, carbonatos, etc.

Para la obtención de los metales en estado puro, debemos recurrir a su separación a partir de sus minerales, lo cual supone un gran aporte energético. Pensemos solamente en el enorme consumo de energía eléctrica que supone el funcionamiento de una acería para obtener un material tan indispensable para el desarrollo actual, como el acero. Pues bien, producido el acero, éste prácticamente inicia el periodo de retorno a su estado natural, los óxidos de hierro.

Esta tendencia a su estado original no debe extrañar. Si después de milenios el hierro se encuentra en los yacimientos bajo la forma de óxido, es que este compuesto representa el estado más estable del hierro respecto al medio ambiente. El mineral de hierro más común, la hematita, es un óxido de hierro, Fe2O3. El producto más común de la corrosión del hierro, la herrumbre, tiene la misma composición química. Un metal susceptible a la corrosión, como el acero, resulta que proviene de óxidos metálicos, a los cuales se los somete a un tratamiento determinado para obtener precisamente hierro. La tendencia del hierro a volver a su estado natural de óxido metálico es tanto más fuerte, cuanto que la energía necesaria para extraer el metal del mineral es mayor. El aluminio es otro ejemplo de metal que obtenido en estado puro se oxida rápidamente, formándose sobre su superficie una capa de alúmina (A12O3, óxido de aluminio). La razón de ello estriba en el gran aporte energético que hay que realizar para obtener una determinada cantidad del metal a partir del mineral, bauxita (Al2O3) en este caso.

Entonces, la fuerza conductora que causa que un metal se oxide es consecuencia de su existencia natural en forma combinada (oxidada). Para alcanzar este estado metálico, a partir de su existencia en la naturaleza en forma de diferentes compuestos químicos (minerales), es necesario que el metal absorba y almacene una determinada cantidad de energía. Esta energía le permitirá el posterior regreso a su estado original a través de un proceso de oxidación (corrosión). La cantidad de energía requerida y almacenada varía de un metal a otro. Es relativamente alta para

metales como el magnesio, el aluminio y el hierro y relativamente baja para el cobre y la plata. (10)

FUNDAMENTACION TEORICA

Se define la corrosión, en general, como la destrucción lenta y progresiva de un metal por la acción de un agente exterior. Uno de los factores que limitan la vida de las piezas metálicas en servicio es el ataque químico o físico-químico que sufren en el medio que les rodea.Se suele limitar el concepto "corrosión" a la destrucción química o electroquímica de los metales.

En realidad es difícil dar una definición exacta de corrosión.

Se incluyen a continuación algunas de estas definiciones:

"La corrosión puede ser definida como la reacción de un material con su entorno".

"La corrosión consiste en una oxidación del metal y, si el óxido no es adherente y es poroso, puede dar lugar a la destrucción de todo el metal"

"Corrosión: ataque de un material por el medio que le rodea con la consiguiente pérdida de masa y deterioro de sus propiedades"

"Corrosión es la destrucción de un cuerpo sólido causada por un ataque no provocado, de naturaleza química o electroquímica que se inicia en la superficie"

Esta última es la definición más generalmente aceptada, originaria del "Reichanschuss für Metallschutz". En cualquier caso, la corrosión es un proceso destructivo en lo que a ingeniería se refiere, y representa una enorme pérdida económica.

La corrosión de los metales también puede ser considerada como el proceso inverso de la metalurgia extractiva. Muchos metales existen en la naturaleza en estado combinado, por ejemplo, como óxidos, sulfatos, carbonatos o silicatos. En estos estados, las energías de los metales son más bajas. En el estado metálico las energías de los metales son más altas, y por eso, hay una tendencia espontánea de los metales a reaccionar químicamente para formar compuestos.

EFECTOS DE LA CORROSION

El efecto de la corrosión es, en el peor de los casos, la destrucción total de un componente, pero también da lugar a otros problemas, que por menos contundentes no dejan de ser perjudiciales y, en algunos casos, peligrosos para la seguridad de las personas. Por citar algunos se podría hablar de inicios de fractura, fugas en tanques o conducciones, merma de resistencia mecánica en estructuras o en partes de máquina, desviaciones del funcionamiento normal de equipos, contaminación debida a las sustancias que se producen en la corrosión y perjuicio en el aspecto estético.

Desde el punto de vista económico se distinguen dos tipos de pérdidas debidas a la corrosión, las directas y las indirectas.

TIPOS DE CORROSION

Se pueden distinguir entre dos tipos básicos de corrosión: La corrosión generalizada o corrosión uniforme y la corrosión localizada.

La corrosión generalizada afecta más o menos por igual a todos los puntos de la pieza. La corrosión general solo se observa en puntos concretos. En general,la localizada supone perdidas pequeñas de material, pero sus consecuencias son peores.

La corrosión general permite un mayor seguimiento y previsión, ya que la corrosión localizada es menos previsible y su evolución es mucho menos regular.

- Electroquímica:

Aunque el aire atmosférico es el medio más común, las soluciones acuosas son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión. En el término solución acuosa se incluyen aguas naturales, suelos, humedad atmosférica, lluvia y soluciones creadas por el hombre. Debido a la conductividad iónica de estos medios, el ataque corrosivo es generalmente electroquímico.

La definición más aceptada en la bibliografía alemana, elaborada por Lange, entiende por corrosión electroquímica "el paso de electrones e iones de una fase a otra limítrofe constituyendo un fenómeno electrónico, es decir, transformaciones materiales con la cooperación fundamental, activa o pasiva, de un campo eléctrico macroscópico, entendiéndose por macroscópico aquel campo eléctrico que tiene dimensiones superiores a las atómicas en dos direcciones del espacio".

Conforme a la teoría de Lange, en los procesos de corrosión electroquímica de los metales se tiene simultáneamente un paso de electrones libres entre los espacios anódicos y catódicos vecinos, separados entre sí, según el esquema siguiente:

Fenómeno anódico: Ed1 ↔ Ec1 + n.e‾

Fenómeno catódico: Ec2 + n.e‾ ↔ Ed2

Lo que entraña una corriente electrónica a través de la superficie límite de las fases. En el proceso anódico, el dador de electrones, Ed1, los cede a un potencial galvánico más negativo, y dichos electrones son captados en el proceso catódico por un aceptor de electrones, Ec2, con potencial más positivo

- Uniforme:

La corrosión uniforme puede ser descrita como una reacción de corrosión que ocurre por igual en toda la superficie del material, causando un pérdida general del metal.

- Galvánica:

Definición: 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- Por picadura (Pitting):

La corrosión por picadura es un tipo de corrosión altamente localizada que frecuentemente se observa en superficies con poca o ninguna corrosión general.

Las picaduras ocurren como un proceso de disolución local anódica donde la pérdida de metal es aumentada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo grande. Las picaduras suelen ser de pequeño diámetro (décimas de milímetro).

- Por fisuras:

Alrededor del hueco formado por contacto con otra pieza de metal igual o diferente a la primera o con un elemento no metálico.

El proceso de pitting y el crevice tienen en común que el agresivo químico está semiestancado, situación de ánodo localizado.

- Erosión:

La corrosión por erosión está causada o acelerada por el movimiento relativo de la superficie de metal y el medio. Se caracteriza por rascaduras en la superficie paralelas al movimiento.

La erosión suele prevalecer en aleaciones blandas (por ejemplo, aleaciones de cobre, aluminio y plomo).

Las aleaciones que forman una capa pasivante muestran una velocidad limite por encima de la cual la erosión aumenta rápidamente. Otros factores como turbulencia, cavitación, o efectos galvánicos pueden aumentar la severidad del ataque.

- Intergranular:

La corrosión intergranular se refiere a la corrosión selectiva de los límites de grano en metales y aleaciones.

Los límites de grano son zonas de alta energía debido a la gran proporción de dislocaciones en la estructura natural del material.

Este ataque es muy común en algunos aceros inoxidables y aleaciones de níquel.

- Exfoliación:

Corrosión en los límites de grano paralelos a la superficie del metal donde los productos de corrosión separan el metal. También llamada corrosión laminar.

- Corrosión bajo tensión:

Ataque de un material por la acción conjunta de dos causas: química (agresivo químico) y física (tensión mecánica). Por separado, ninguna ataca al material.

La progresión de la corrosión bajo tensión es de tipo arbóreo. Sigue los límites de los cristales (corrosión por límite de grano o corrosión intergranular).

- Por fatiga:

Producida por la unión de una tensión cíclica y de un agente corrosivo. El ataque es transgranular (rotura recta).

- Corrosión por rozamiento:

El ataque ocurre cuando dos piezas de metal se deslizan un encima del otro y causan daños mecánicos a uno o a los dos elementos.

En algunos casos, el calor de fricción oxida el metal y su óxido se elimina. En otros casos, la eliminación mecánica de la capa pasivante expone la superficie limpia del metal a los ataques corrosivos.

- Ataque por hidrógeno:

A temperaturas elevadas y presión parcial de hidrógeno alta, hidrogeno penetra el acero al carbono, reaccionando con el carbón del acero para formar metano. La presión generada causa una pérdida de ductilidad (fragilización por hidrógeno, "hydrogen

embrittlement") y fallos por rotura o formación de burbujas en el acero. La eliminación de carbono del acero (descarburización) provoca el descenso de la resistencia del acero.

- Pérdida selectiva:

Es el proceso donde un elemento específico es eliminado de una aleación debido a una interacción electroquímica con el medio. La deszincación de aleaciones de latón es el ejemplo más común de este tipo de corrosión. Suele ocurrir cuando el metal es expuesto a aguas blandas y puede ser acelerada por concentraciones altas de dióxido de carbono y la presencia de iones cloruro.

La corrosión no se puede evitar, tan solo disminuir y prevenir.

Los avances científicos han producido muchos materiales resistentes a la corrosión dependiendo del producto con el cual esté en contacto. Algunos de los factores que influyen en la corrosión son:

- pH de la solución: se estudia el la velocidad de corrosión dependiendo del pH de la solución y del material que del cual esté fabricado el componente.

- Agentes oxidantes: La mayor parte de la corrosión observada en la práctica se da en condiciones en que la oxidación del hidrógeno para dar agua es una parte necesaria del proceso de corrosión. Por esta razón los agentes oxidantes son con frecuencia potentes aceleradores del proceso de corrosión. Aunque pueden acelerar la corrosión de unos materiales, pueden en cambio retardar la que se produzca en otros mediante formación de óxidos en superficie o absorción de capas de oxígeno que las hacen resistentes a los ataques químicos.

- Temperatura: La velocidad de corrosión tiende a aumentar si aumente la tª.

Con el fin de combatir la corrosión se ha de hacer una buena selección de materiales.

Este factor es en el primero en el cual se piensa ya que se ha de elegir un material económico y que cumpla todos los requisitos del proceso.

La mayoría de los metales y en particular el Fe al exponerse al aire o al agua se corroen.

Este fenómeno se explica considerando en el metal pequeñas partes formadas por metal de base y pequeñas impurezas o en caso de un metal puro, ha de tener partes químicamente activas, por haber estado expuesto a esfuerzos de tensión compresión etc. (11)

PREGUNTAS CIENTIFICAS A CONTESTARSE

Que sucede si expongo un clavo de hierro a la humedad?

Cuál sería la medida de precaución para disminuir la velocidad de corrosión para el hierro?

Cuáles son los factores que incrementan la velocidad de corrosión?

Porque llama tanto la atención los problemas de corrosión a nivel industrial?

VARIABLES DE LA INVESTIGACION

VELOCIDAD DE CORROSION:

La velocidad de corrosión viene dada por la corriente y se refiere en unidades de masa por unidad de área, por unidad de tiempo

TEMPERATURA:

La velocidad de corrosión se duplica cada 30ºC de aumento de temperatura

CONCENTRACION DE CLORO Y OXIGENO:

La velocidad de corrosión es proporcional al contenido de cloro y oxigeno presente en el agua

CONTENIDO DE CARBONO CALCICO:

La presencia de esta sustancia reduce la velocidad de corrosión ya que la alcalinidad cálcica en el agua produce una protección sobre las paredes

PH DEL MEDIO:

La velocidad de corrosión se reduce con un pH fuertemente alcalino, mientras que con un pH fuertemente acido avanza a gran velocidad

TIEMPO DE CORROSION:

Tiempo de corrosión son los días, meses o años que un metal se encuentra expuesto en un medio agresivo y en el cual el metal ha llegado a deteriorarse parcial o completamente

DEFINICIONES CONCEPTUALES:

CORROSION:

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno.

ELECTROLITO:

Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico.

ANODO:

El ánodo es un electrodo en el que se produce una reacción de oxidación, mediante la cual un material, al perder electrones, incrementa su estado de oxidación.

CATODO:

Un cátodo es un electrodo con carga negativa que sufre una reacción de reducción, mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al recibir electrones.

MEDIO AGRESIVO:

Sinónimo de electrolito

INHIBIDOR:

Son sustancias que se añaden en pequeñas cantidades en un ambiente determinado (liquido o gaseoso) reduciendo la acción nociva que ejerce el medio sobre el metal con el objetivo de polarizar la celda de corrosión y disminuir la velocidad de degradación del metal

DECAPADO:

El decapado es un tratamiento superficial de metales que se utiliza para eliminar impurezas, tales como manchas, contaminantes inorgánicos, herrumbre o escoria, de aleaciones de metales ferrosos, cobre, y aluminio.1 Se utiliza una solución

denominada licor de pasivado, que contiene ácidos fuertes, para remover impurezas superficiales. Por lo general es utilizado para quitar escorias o limpiar aceros en varios procesos de fabricación de componentes mecánicos, antes de realizar otras operaciones tales como extrusión, soldadura, pintura, plateado.

HUMEDAD:

La cantidad de vapor de agua contenida en el aire, en cualquier momento determinado, normalmente es menor que el necesario para saturar el aire. La humedad relativa es el porcentaje de la humedad de saturación, que se calcula normalmente en relación con la densidad de vapor de saturación

PITTING:

La corrosión por picadura es un tipo de corrosión altamente localizada que frecuentemente se observa en superficies con poca o ninguna corrosión general.

Las picaduras ocurren como un proceso de disolución local anódica donde la pérdida de metal es aumentada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo grande. Las picaduras suelen ser de pequeño diámetro (décimas de milímetro).

PRECIPITADO:

Un precipitado es el sólido que se produce en una disolución por efecto de cristalización o de una reacción química. A este proceso se le llama precipitación. Dicha reacción puede ocurrir cuando una sustancia insoluble se forma en la disolución debido a una reacción química o a que la disolución ha sido sobresaturada por algún compuesto, esto es, que no acepta más soluto y que al no poder ser disuelto, dicho soluto forma el precipitado

CAPITULO III

METODOLOGIA

DISEÑO DE LA INVESTIGACION

Modalidad de la investigación

El presente proyecto tiene la modalidad de proyecto factibles debido a que está compuesto de diversas ideas que se interrelacionan y se llevan a cabo de forma coordinada para alcanzar una meta que en este caso es calcular la velocidad de corrosión en un clavo de hierro después de un determinado tiempo, este proyecto gracias a sus características experimentales puede materializarse y brindar soluciones a diferentes problemas de corrosión, satisfaciendo las necesidades que cada persona tiene tras un profundo análisis del tema a tratar

Para realizar este proyecto he partido de una base sólida surgida por la investigación que es la corrosión por humedad, ofreciendo posibles soluciones que se puedan instrumentar ya que por sus características resulta accesible.

He elaborado el previo análisis, hipótesis y objetivos del tema de investigación, un sustento teórico y científico también acompaña el respaldo del presente proyecto y finalmente se ha establecido una metodología para llevar a cabo esta propuesta

Desde un punto de vista económico es viable pues simplemente se necesita alrededor de un dólar para comprar el clavo de hierro y tiempo para que el fenómeno de corrosión se produzca; así puedo concluir que mi proyecto es factible económica y teóricamente

Al concluir con mi proyecto daré respuestas y posibles soluciones para el problema eminente que surge y que se ha expuesto en las preguntas científicas a contestarse basado en la investigación y en lo observado experimentalmente

Tipo de investigaciónEl tipo de investigación que se ha utilizado para la realización de este proyecto es EXPERIMENTAL ya que está conformada de propuesta, memoria, presentación y ampliación del proyecto, además de tener un contenido científico con el fin de servir de apoyo para el inicio de un trabajo de investigación para cualquier estudiante que tiene dudas con referencia al tema o está empezando a cursar esta asignatura

Posee introducción, revisión bibliográfica, procedimiento experimental, resultados, conclusiones y bibliografía por lo que puedo mencionar que es un proyecto completo

El enfoque del proyecto experimental en la corrosión por humedad se ha revelado como una metodología docente que permite investigar e integrar la variedad multidimensional de los atributos del producto

En el presente escrito se formula una propuesta de fundamentación metodológica para el desarrollo de proyectos experimentales en el ámbito educativo

La investigación experimental se presenta mediante la manipulación de variables experimentales no comprobadas, condiciones rigurosamente controladas y con el fin de describir de qué modo o la causa por la que se produce una situación o acontecimiento en particular

Su diferencia en cuanto a otros tipos de investigación es que el objetivo de estudio y el tratamiento dependen completamente del investigador y de las decisiones que tome para manejar el experimento, ya que l experimento es una situación provocada por el experimentador para introducir determinadas variables de estudio manipuladas por él para controlar el aumento o disminución de esas variables y su efecto en las conductas observadas

Operacionalizaciòn de variables

VELOCIDAD DE CORROSION:

La velocidad de corrosión viene dada por la corriente y se refiere en unidades de masa por unidad de área, por unidad de tiempo

TEMPERATURA:

La velocidad de corrosión se duplica cada 30ºC de aumento de temperatura

CONCENTRACION DE CLORO Y OXIGENO:

La velocidad de corrosión es proporcional al contenido de cloro y oxigeno presente en el agua

CONTENIDO DE CARBONO CALCICO:

La presencia de esta sustancia reduce la velocidad de corrosión ya que la alcalinidad cálcica en el agua produce una protección sobre las paredes

PH DEL MEDIO:

La velocidad de corrosión se reduce con un pH fuertemente alcalino, mientras que con un pH fuertemente acido avanza a gran velocidad

TIEMPO DE CORROSION:

Tiempo de corrosión son los días, meses o años que un metal se encuentra expuesto en un medio agresivo y en el cual el metal ha llegado a deteriorarse parcial o completamente

CUADRO #2

MATRIZ DE OPERACIONALIZACION DE VARIABLES

VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES TECNICAS Y/O INSTRUMENTOS

Velocidad de corrosión

Mm/año Deterioro de la estructura metálica

Decapado, pesaje utilización de la

fórmula de corrosión

Temperatura ºC A temperaturas elevadas incrementa

la velocidad de corrosión

termómetro

Concentración de cloro y oxigeno

ppm incrustaciones Coloración blanquecina

Contenido de ppm Cambios de coloraciones

carbono cálcico coloración

pH del medio Acido-básico Deterioro del metal Ph-metro

Tiempo de corrosión

Días Cambios físicos del material

Días calendario

ELABORACION: Joselyn Caminos Alarcón

FUENTE: Joselyn Caminos Alarcón

Procedimientos de la investigación

Comprar un clavo de hierro

Limpiarlo muy bien (retirarle la grasa que puede poseer)

Pesarlo y guardar es dato

Colocarlo en el lugar en donde se mantendrá durante 3 meses aproximadamente (esquina de la ducha)

Periódicamente revisar el estado físico del clavo (coloración, precipitaciones, residuos, etc.)

Tomar estos apuntes cada 2 o 3 semanas

Una vez transcurrido el tiempo de corrosión se procede a decapar el clavo

Una vez decapado se procede a pesar

Finalmente se anotan las observaciones físicas y se procede a calcular la velocidad de corrosión

PROCESAMIENTO Y ANALISIS

CUADRO #3

DATOS PARA LA DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE CORROSION

PESO INICIAL (g)

PESO FINAL (g) DENSIDAD DEL MEDIO

DIAMETRO DEL CLAVO

AREA DEL CLAVO

ELABORACION: Joselyn Caminos Alarcón

FUENTE: Joselyn Caminos Alarcón

CUADRO #4

OBSERVACIONES OBTENIDAS DURANTE EL TIEMPO DE CORROSION

TIEMPO COLORACION ASPECTO FISICO

SEMANA 1

SEMANA 3

SEMANA 5

SEMANA 7

SEMANA 9

SEMANA 11

SEMANA 13

SEMANA 15

ELABORACION: Joselyn Caminos Alarcón

FUENTE: Joselyn Caminos Alarcón

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/mgd/hernandez_m_js/capitulo1.pdf

http://www.fisicanet.com.ar/quimica/corrosion/ap03_corrosion.php

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_7.html

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1007/MEDINACUSTODIO.pdf?sequence=1

http://159.90.80.55/tesis/000142075.pdf

http://www.uaeh.edu.mx/docencia/Tesis/icbi/licenciatura/documentos/Seleccion%20electroquimica.pdf

https://books.google.com.ec/books?id=B6tV_j4ofmQC&pg=PA25&lpg=PA25&dq=corrosion+humeda&source=bl&ots=WPVlZarctS&sig=MMa6zQ02GAs2fXEOl8wqS2PZeOs&hl=es&sa=X&sqi=2&ved=0CEEQ6AEwB2oVChMI2-qJkM6LxwIVBJINCh1SmgGA#v=onepage&q=corrosion%20humeda&f=true