CLA CORROSIÓN Valeria Saray Juárez Agredano 3ºF T/M N.L.19 |Mtra. Alma Maite Barajas Cárdenas |Escuela Secundaria

Técnica 107

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¿EN QUE

AFECTA LA CORROSIÓN A LAS PERSONAS?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 llamada

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.

Objetivo del proyecto

♫Se busca con esta investigación encontrar las causas de la corrosión y con esto encontrar la manera de evitarla y disminuirla ya que por lo visto esto pone en riesgo la seguridad de las personas y genera gastos millonarios en la reparación de sus efectos creando una grieta en la economía mundial.

Introducción ♫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 5 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 corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (fisicoquímica).

Métodos preventivos de protección♫ Lo que provoca la corrosión es 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.

♫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.

♫Para que haya corrosión electroquímica, además del ánodo y el cátodo, debe haber un electrólito (por esta razón, también se suele llamar corrosión húmeda, aunque el electrólito también puede ser sólido). La transmisión de cargas eléctricas es por electrones del ánodo al cátodo (por medio del metal) y por iones en el electrólito.

♫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 milivoltios 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.

♫La manera de corrosión de los metales es un fenómeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteorítico), los metales están presentes en la Tierra en forma de óxidos, en los minerales (como la bauxita si es aluminio o la hematita si es hierro). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los óxidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal.

♫La corrosión, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el óxido.

♫A menudo se habla del acero inoxidable: este tipo de acero contiene elementos de aleación (cromo) en 11% como mínimo lo cual le permite ser inoxidable al estar expuesto al oxígeno, además de ser un estabilizador de la ferrita.

♫El cromo hace que se contraiga la región de la austenita y en su lugar la región de la ferrita disminuye su tamaño.

Se encuentran las pinturas anticorrosivas como métodos eficaces ante la protección de los materiales en un espacio propicio a la corrosión estas pinturas contienen cinc y plomo que retarda este proceso

Y también se recomienda engrasar las herramientas y piezas móviles de las maquinarias ya que esto evita el choque constante con otros metales y la exposición del material al medio

Tipos de corrosiónExisten muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosión, que tal como se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un proceso electroquímico.

♫Corrosión química

En la corrosión química un material se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido y demás para todos.

Las aleaciones base cobre desarrollan una 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.

♫Ataque por metal líquido

Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más altos 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 solventes agresivos a los termoplásticos, es decir las moléculas del solvente más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas.

♫Celdas de composición

Se presentan cuando dos metales o aleaciones, tal es el caso de cobre y hierro forma una celda electrolítica. Con el efecto de polarización de los elementos aleados y las concentraciones del electrolito las series fem quizá no nos digan que región se corroerá y cual quedara protegida.

♫Celdas de esfuerzo

La corrosión por esfuerzo se presenta por acción galvaniza pero puede suceder por la filtración de impurezas en el extremo de una grieta existente. La falla se presenta como resultado de la corrosión y de un esfuerzo aplicado, a mayores esfuerzos el tiempo necesario para la falla se reduce.

♫Corrosión por oxígeno

Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalación.

♫ Corrosión microbiológica

Es uno de los tipos de corrosión electroquímica. Algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno-dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En este caso se clasifican las ferrobacterias.

♫Corrosión por presiones parciales de oxígeno

El oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra próxima a ella y se forma una pila. El área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno.

♫Corrosión galvánica

Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. 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 los electrones.

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HIPÓTESISEn base a la información recabada nos damos cuenta que en un puerto o en el mar es mucho mas fácil que se oxiden

los materiales ya que hay un alto grado de salinidad y oxigeno.

Experimentación

♫ Para comprobar nuestra hipótesis utilizaremos una practica donde demostraremos que las piezas metálicas se oxidan mas fácil en un entorno con un alto grado de salinidad y oxigeno.

Materiales Material Cantidad

Cristalizadores 3

Vasos de precipitado de 100 ml 3

Fibras metálicas pequeñas 3

Agua de la llave 300 ml

Vinagre 20 ml

Agua salada 50 ml

procedimiento

Vierte 100 ml de agua

en un cristalizador

Humedece una fibra con agua y coloca

el vaso invertido sobre el cristalizador

Repite el procedimiento con los demás vasos con el vinagre y el agua salada

Deja los vasos en

reposo toda la noche y observa lo que ocurre

video sobre la corrosión http://www.youtube.com/watch?v=LvfWLv5AyvM

Crucigrama VERTICALES

1. Nombre común que se le da a la oxidación de los metales

2. ¿Qué elementos pierden los metales en el proceso de corrosión?

3. ¿Qué tipo de compuestos forman los metales durante la corrosión?

4. ¿Fluido donde son solubles los compuestos iónicos?

5. Son grandes medios de transporte marítimo que se corroe fácilmente

6. Estructura metálica que sirve para formar una red de transporte de fluidos.

7. ¿A que sector del país afecta la corrosión?

8. ¿En donde cuesta 70,000 mdd por año la corrosión?

9. Son pequeños complementos metálicos que se oxidan fácilmente y una vez que lo hacen ya no sirven.

10. La corrosión es un proceso muy…

11. Qué le hace la corrosión a las estructuras metálicas

12. ¿Qué produce la oxidación a los marcos de ventanas?

13. Con la oxidación las laminas de los autos se…

14. ¿Cómo se llama la reacción del hierro oxidado?

15. En esta reacción, con que reacciona el hierro?

16. ¿De qué color es el compuesto iónico que se crea?

17. El 15% de la producción de la industria… se destina a la remodelación de las viejas estructuras metálicas.

18. ¿Qué parte del hierro se utiliza para reparar el viejo?

19. ¿Cuál es el primer factor que acelera la corrosión?

20. ¿cuál es el segundo factor que acelera la corrosión?

21. ¿Qué tipo de metal es el Sodio?

22. ¿Cuál es el metal más difícil de oxidar?

23. ¿Qué le ponen a las latas de alimentos para evitar la corrosión?

24. ¿Qué aceros se deben usar para evitar la corrosión?

25. ¿Qué pinturas no se corroen?

26. Menciona un metal contenido en las pinturas anticorrosivas.

27. Menciona otro metal que contienen las pinturas anticorrosivas.

28. ¿De qué metal está hecha la estatua de la libertad?

29. Es un proceso que favorece la corrosión en el cual un metal se comporta como ánodo y otro como cátodo.

30. ¿De qué color se ve la estatua de la libertad?

HORIZONTALES

1. ¿En qué zona del proceso de la corrosión se presenta el flujo de electrones?

2. ¿Hacia qué zona del proceso de la corrosión se disuelve el fierro?

3. ¿Qué se requiere para cerrar el circuito de la corrosión?

4. ¿Cómo se vuelven las zonas anódicas y catódicas cuando se cierra el circuito de la corrosión?

5. ¿Durante la corrosión se generan restos de óxido en general y qué más?

6. ¿De qué tipo de proceso es la corrosión?

7. Nombra un tipo de compuestos inhibidores de la corrosión

8. Otro tipo de compuestos inhibidores de la corrosión

9. ¿Los compuestos inhibidores se caracterizan por tener grandes cargas de qué tipo?

10. ¿En qué parte tienen la carga electromagnética los compuestos inhibidores?

11. Proceso de oxidación que se da en los medios fluidos.

12. ¿Qué elemento de la naturaleza causa alteraciones químicas en los metales?

13. Material que no es tan conocido por su corrosividad compuesto de arcillas y feldespatos.

14. Nombre común del polímero.

15. Tipo de corrosión que consiste en separar los líquidos de una aleación

16. ¿qué tipo de corrosión sucede en un medio líquido compuesto?

17. ¿Qué plástico resiste a la corrosión?

18. ¿Qué tipo de plásticos son dañados por algunos solventes?

19. ¿Qué provocan los solventes en el plástico?

20. ¿Qué ocasiona la hinchazón en el plástico?

21. ¿De qué tipo de celda se presenta cuando se forma una celda electrolítica?

22. Celda que se presenta por acción galvanizada.

23. Este tipo de corrosión ocurre en superficies expuestas al oxígeno.

24. Es uno de los tipos de corrosión electroquímica.

25. ¿Qué tipo de celda se genera cuando dos metales distintos actúan como ánodo y cátodo?

26. ¿Cómo se le llama al elemento del material que se oxida?

27. ¿Cómo se le llama al elemento del material que se reduce?

28. ¿Como qué actúa el área sujeta a menor aireación en la corrosión sujeta por presiones parciales de oxigeno?

29. ¿Como qué actúa el área sujeta a mayor oxigeno en la corrosión sujeta por presiones parciales de oxigeno?

30. Un microorganismo hidrogenodependiente que usa el hidrógeno disuelto en el agua para su proceso metabólico.

crucigrama

Resultados y conclusiones

♫Nuestra hipótesis se comprobó ya que la fibra en el agua salada se oxido mas rápido y el oxigeno del agua (H2O) lo logro con mayor rapidez. Por lo tanto las estructuras metálicas marítimas se oxidan con mayor rapidez ya que el ambiente donde están lo propicia porque contiene estos dos elementos el oxigeno y la salinidad.

Autoevaluación ♫ Menciona la corrosión mas común y en que consiste.

♫Menciona que sucede en la corrosión química para que se deje de disolver el material.

♫Anota que contienen las pinturas anticorrosivas.

♫Explica que evita el engrasar los materiales.

crucigrama solución

Respuestas autoevaluación♫ Galvánica, resulta cuando dos metales distintos interactúan entre si uno como ánodo y otro como cátodo.

♫ El material se disuelve completamente o el liquido se satura.

♫Plomo y cinc.

♫El choque constante con el medio ambiente y con otros metales, esto provoca la oxidación de el material.

Bibliografía ♫Corrosion et chimie de surfaces des métaux, D. Landolt, vol. 12 de Traité des matériaux, éd. Presses Polytechniques et

Universitaires Romandes, 1993

♫http://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol20num2/articulos/corrosion/ Ricardo Orozco Cruz, Enrique A. Martínez Martínez , Ricardo Galván Martínez, José Luís Ramírez Reyes e Imelda Fernández Gómez

♫http://www.101viajes.com/San-Francisco/Golden-Gate

♫http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-una-bateria/

♫http://descubrirlaquimica.wordpress.com/2013/12/31/el-cromo/

♫http://www.tuguiadenuevayork.com/fotos-estatua-libertad/

♫http://www.construnario.com/notiweb/tematicos_resultado.asp?id=169&informe=2

♫http://www.figuras.miniatures.de/plastico-corrosion-plasty-indio-tronco.html

♫http://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n_galv%C3%A1nica

♫http://es.dreamstime.com/imagen-de-archivo-libre-de-regal%C3%ADas-locomotora-de-vapor-oxidada-vieja-image6193906

♫http://www.quiminet.com/articulos/tuberia-revestida-resistente-a-la-corrosion-13820.htm

♫http://www.youtube.com/watch?v=zCNHVMIYqiA