Lab 5 Prevención de La Corrosión Uni

8/10/2019 Lab 5 Prevencin de La Corrosin Uni

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facul tad de Ing en iera Qum ica y Tex til

Laborator io de Corrosin 1 PI 515-B- 0 -

INDICE

Pgina

I OBJETIVOS..1

II FUNDAMENTO TERICO.1-4

2.1 Proteccin Catdica en Tubos Enterrados por CorrienteImpresa

2.2 Proteccin Catdica en Tubos Enterrados por nodo deSacrificio

2.3 Medicin de la Resistividad de Suelos

2.4 Proteccin con Pinturas

III DESARROLLO EXPERIMENTAL5-11

3.1 Proteccin Catdica en Tubos Enterrados por CorrienteImpresa


3.3 Medicin de la Resistividad de Suelos


IV BIBLIOGRAFA.12


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PREVENCIN DE LA CORROSIN

I- OBJETIVOS

Estudiar los principios de la proteccin catdica para el mantenimientode estructuras enterradas en medios agresivos.

Establecer las diferencias entre la proteccin catdica por nodos desacrificio y por corriente impresa.

Conocer la aplicacin de aplicacin de las recubrimientos (pinturasanticorrosivos) a estructuras sumergidas en agua de mar.

II- FUNDAMENTO TERICO

2.1 Proteccin Catdica por Corriente Impresa

Este mtodo se basa en la aplicacin de una corriente continua a bajosvoltajes, el cual es suministrado usualmente por un rectificador, donde elterminal negativo se le conecte a la propia estructura. Los rectificadores sonalimentados por corriente alterna; suministrando una fuente de corriente continuaapta para la proteccin de la estructura y consistemas de adecuacin regulablemanual y/o automtica, a fin de regular lascaractersticas de la corriente, segnlas necesidades delsistema a protegerComo nodos auxiliares se pueden usar varios materiales, su uso va adepender del medio (electrolito).

Material Densidadesde corriente(A/cm2)

Consumo(Kg./A. ao) Aplicaciones

Grafito 2.510 0.12 Terrenos de resistividadmedia, aguas dulces.

Chatarra deFe

550 9.1 Terrenos de resistividadelevada, aguas dulces yagua de mar.

Ferrosilicio 550 0.23 Terrenos de resistividadmedia y baja, aguas

dulces y agua de mar.Aleacin Pb-Ag

300 0.09 Aguas de mar.

Ti platinado 500 - 700 Despreciable Muy buen uso en aguade mar, aparte de lasaguas dulces y lossuelos.

Tab la N 1:Caractersticas de los materiales utilizados como nodos en laproteccin catdica por corriente impresa.

2.2 Proteccin Catdica por nodo de Sacrificio
http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml


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Una estructura puede protegerse contra la corrosin unindola a otro metalmucho ms electronegativo, que actuara como nodo frente a ella, corroyndoseal tiempo que la protege, esta es la idea bsica de la proteccin catdica pornodos de sacrificio. En la que se consigue que la corriente necesaria para laproteccin sin necesidad de una fuente externa .Los nodos de sacrificio son losmateriales muy electronegativos, como el magnesio el zinc y el aluminio, oaleaciones basadas en estos metales, suplen a la fuente de energa externa porlo que el procedimiento es particularmente til donde no existe la posibilidad deutilizar una instalacin elctrica o es antieconmico su empleo. Naturalmente laproteccin cesa al consumirse os nodos y es preciso prever su reemplazo.

2.2.1 Caractersticas Fundamentales de los nodos de Sacrificio Tener un potencial de disolucin lo suficientemente negativo para

polarizar la estructura (en el caso del acero a -0,8 V). El material debe tener un elevado rendimiento elctrico en A/h kg.

El nodo deber corroerse uniformemente. El metal ser de fcil adquisicin y deber poder fundirse en diferentesformas y tamaos.

El metal deber tener un costo razonable, de modo que unido con otrascaractersticas electroqumicas se pueda conseguir la proteccin a uncosto razonable por amperio/ao.

2.2.2 Ventajas de los nodos de Sacrificio Costes de instalacin menos elevados. No causa interferencia con las estructuras metlicas vecinas. Existe menor riesgo de sobreproteccin que en las proximidades de los

nodos dispersores del mtodo de corriente impresa. Requiere menor especializacin de los tcnicos encargados de aplicar ycontrolar la proteccin.

2.3 Medicin de Resistividad de SuelosEl terreno o suelo por su contenido variable de humedad, sales y materiaorgnica en descomposicin es el electrolito ms complejo de todos los quese pueden encontrar. Por necesidades mecnicas, econmicas y deseguridad, la industria tiene que apoyar sobre l y enterrar numerosas y muyvariadas estructuras de acero, las cuales se ven sometidas a un proceso decorrosin que en algunos casos puede ser complicado. El suelo

generalmente es un medio heterogneo en donde se dan muchasvariaciones en la velocidad de corrosin de los metales. Un suelo naturalcontiene los siguientes elementos: arena, arcilla, cal y humus. Estoscomponentes pueden estar mezclados en el suelo en diferentesproporciones que darn lugar a distintos grados de agresividad.

2.3.1 Causas de Corrosin en SuelosSi el oxgeno atmosfrico no puede penetrar el suelo, es frecuente el casoen suelos arcillosos o turbosos, el hidrgeno producido a consecuencia de lareaccin catdica en la estructura enterrada puede llegar a ser eliminado(oxidado) por una accin microbiana. Este proceso es el resultado de laactividad metablica de un microorganismo (la bacteria Sporovibrio


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desulfuricans) que se desarrolla en ausencia completa de oxgeno libre(condiciones anaerobias).Para oxidar el hidrgeno de estos medios nutritivos orgnicos, esta bacteriano utiliza el oxgeno libre, sino el in sulfato (SO2

- 4), reducindolo a sulfuro(S2-) Uno de los mecanismos aceptados para explicar lo anterior es elsiguiente:

eFeFe 844 2

2488 HeH

OHSHSO 22

2

2

4 44

)(

22

sFeSSFe

)(2

2)(3)(63

sOHFeOHFe

El resultado neto es que la corrosin contina y se denomina corrosinanaerobia. Los sntomas caractersticos en las conducciones metlicasenterradas son el ennegrecimiento local del suelo por la formacin del

sulfuro de hierro y a veces el olor a cido sulfhdrico.

2.3.2 Agresividad del Suelo en Funcin de su ResistividadLa resistividad de un terreno depende, en particular, de su estructura, delas dimensiones de sus partculas constituyentes, de su porosidad ypermeabilidad, del contenido de agua (humedad) y de su contenido deiones.A continuacin se muestra la Agresividad de un Terreno en funcin de suResistividad, segn F. O. Waters:

Rango de Resistividad (Ohm.cm) Actividad Corrosiva> 900 Muy Corrosivo9002300 Bastante Corrosivo23005000 Moderadamente Corrosivo

500010000 Ligeramente Corrosivo< 10000 Muy Ligeramente Corrosivo

Tab la N 2:Agresividad del Suelo en funcin a su Resistividad.

2.3.3 Medicin de la Agresividad del SueloPara motivo de nuestros clculos, se utiliza un mtodo parecido al delDispositivo de Werner:

Fig . N 1:Disposicin de Werner, jabalinas equidistantes sobre una lnea recta.


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Conectando las cuatro jabalinas a sus respectivos bornes en el medidor digital,se lee el valor de la resistencia R(Ohm). A partir de esta resistencia R se hallala Resistividad rdel Suelo a una profundidad a:

aRr ..2 (2.3.1)

R:Resistencia medida (Ohm).a :Distancia de separacin de las Jabalinas (cm)


2.4.1 Uso de Recubrimientos AnticorrosivosSe considera la formacin de una barrera que impida en lo posible el acceso delos agentes corrosivos a la superficie metlica; no obstante, la barrera esformada a partir de la aplicacin de una dispersin liquida de una resina y un

pigmento, con eliminacin posterior del solvente, obtenindose una pelculaslida adherida a la superficie metlica.

Fig. N 2: Tubera protegida con Recubrimiento Anticorrosivo.

2.4.2 Sistemas Anticorrosivos para Ambientes Industriales muy Agresivos

Los siguientes datos se han obtenido de DOHERCO empresa fabricante depinturas.En el caso de esta empresa posee en su lnea de productos industriales cincotipos de pinturas, para el caso de ambientes agresivos corresponde al tipo V, elcual se muestra en el cuadro:

III.- DESARROLLO EXPERIMENTAL3.1 Proteccin Catdica en Tubos Enterrados por Corriente

Impresa

3.1.1 Datos:

Los datos medidos en el laboratorio son los siguientes:

Potencial (V) -2.48


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Corriente de proteccin:Potencial (V) I(mA)-0.85 -0.4-0.85 -0.3

Dimensiones del tubo: Acero al carbonoDimetro interior (cm.) 4.3Dimetro exterior (cm.) 4.7Longitud (cm.) 12.2

3.1.2 Observaciones:

El esquema del experimento fue el siguiente:

Fig . N 3:Esquema del experimento por corriente impresa

Con el rectificador se imprime un valor de corriente continua, este secoloca a los nodos auxiliares en la parte positiva.

Para esta experiencia se us una chatarra de hierro como nodo auxiliar. Se debe colocar la chatarra de hierro a una cierta distancia de la

estructura a proteger, para facilitar un reparto uniforme de la corriente de

proteccin, es por ese motivo que se observ que las corrientes deproteccin estn cambiando de valor.

El sistema se le conecto a un electrodo de referencia, en este tipo desistemas el mas usado es el de Cu/CuSO4.

Se intent obtener un potencial de -0.85V para el tipo de electrodoutilizado, el cual era el mnimo sin estar sobreprotegiendo la estructura.

3.1.3 Reacciones Qumicas:

nodo (chatarra de hierro): eFeFe 22

Ctodo:

OHeOHO 442

22


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3.1.4 Clculos:

Medimos la densidad de corriente, suponiendo que la corrosin de manerauniforme, y despreciando la corrosin en la regin frontal de espesor del tubo

289.689

2.12.7.43.4..2

..2

cmA

cmcmcmA

LRRA

TOTAL

TOTAL

EXTINTTOTAL

Luego densidad de corriente de proteccin

2

2

51.0

89.689

35.0

cm

A

cm

mA

3.1.5 Conclusiones:

Este mtodo de proteccin se puede aplicar a cualquier medio an si estetuviera un valor muy alto de resistividad.

Para ser aplicado requiere de una potencia externa, suministrado por unrectificador, o en su defecto por generadores o bateras.

El mecanismo es similar al de proteccin catdica por nodos desacrificio, pero con la diferencia de que el voltaje de aplicacin y elamperaje son variables.

El valor de la densidad de corriente de proteccin resulta el mnimo valorque se requiere para proteger a la estructura, debido a que fue se obtuvoel valor adecuado de -0.85V (potencial) con el electrodo de Cu/CuSO4


3.2.1 Datos:

En esta experiencia se midieron diferentes potenciales e intensidades decorriente. A continuacin se muestran las medidas:

Potencial (V) Intensidad de corriente (mA)Sin proteccin -0.410 0

Protegido -1.33 -0.85Proteccin mnima -0.863 -0.425

Para el tubo utilizado se tienen los siguientes datos:


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Dimensiones del tubo: Acero al carbonoDimetro interior (cm.) 4.3Dimetro exterior (cm.) 4.7Longitud (cm.) 12.2


No se pudo detectar experimentalmente una corriente para el electrodo deacero al carbono sumergido en un medio de arena hmeda puesto que elvoltaje de la celda estaba dado por los microctodos y micronodospresentes en el sistema.

Fig . N 4 :Cilindro hueco de acero al carbono conectado con una barra demagnesio para la proteccin catdica por nodo de sacrificio

Los potenciales medidos para esta experiencia fueron determinadosrespecto al electrodo de referencia de cobre sulfato de cobre.

Se utiliz como electrodo auxiliar una barra de magnesio conectada con el

electrodo cilndrico de acero al carbono. Al medir el potencial del sistemasin ningn cambio de posicin del electrodo de referencia, se not que elpotencial era demasiado alto. Esto quiere decir, que el electrodo de aceroal carbono est protegido ya que supera el valor mnimo que debe tener elvoltaje de la celda para no corroerse. Este valor es de naturalezaexperimental y es de 0.85 V. Mientras el potencial de la celda sea superiora este valor, se puede afirmar que la proteccin del electrodo de inters atravs de la introduccin de un nodo de sacrificio es efectiva.

Para variar el voltaje elevado de la celda se hace variar el rea decontacto del electrodo auxiliar (barra de magnesio). Mientras al inicio sedispuso de manera horizontal, para reducir el valor del voltaje se coloc el

electrodo auxiliar de forma vertical.

Fig . N 5:Barra de magnesio dispuesta de manera vertical para disminuir elvoltaje en la celda.


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Se determin en el laboratorio que para el voltaje de proteccin mnimadel electrodo de acero al carbono en tubos enterrados existe una corrientede proteccin cuya magnitud es 0.425 mA.

3.2.3 Reacciones Qumicas:

nodo: eMgMg 22

Ctodo: OHeOHO 442 22

3.2.4 Clculos:

Medimos la densidad de corriente, suponiendo que la corrosin de manerauniforme, y despreciando la corrosin en la regin frontal de espesor del tubo

2

89.689

2.12.7.43.4..2

..2

cmA

cmcmcmA

LRRA

TOTAL

TOTAL

EXTINTTOTAL

Luego densidad de corriente de proteccin

2

2

62.0

89.689

425.0

cm

A

cm

mA

3.2.5 Conclusiones:

No es necesario proteger catdicamente el acero al carbono hasta llevarloa un voltaje de celda mayor de 0.85 puesto que se estara despilfarrandoel nodo de sacrificio.

Los factores que determinan que tan eficiente es el proceso de proteccincatdica por nodo de sacrificio son: El potencial mnimo por el cual estemtodo funcione, la geometra de los electrodos as como tambin lasdistancias entre ellos y por ltimo, la densidad de corriente de proteccin

3.3 Medicin de Resistividad de Suelos

3.3.1 Datos:En el Desarrollo de la experiencia se tomaron las siguientes medidas deResistencia a diferentes profundidades del suelo:

Profundidad, a (cm) Resistencia, R ()100 19.1200 16.2300 9.8

400 5.1


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Se procedi a ubicar las y a conectar las jabalinas al instrumento medidor,siempre teniendo en cuenta donde se encontraba ubicado el centro.

Fig . N 6: Ubicacin y conexin de las Jabalinas.

Se repiti lo anterior para cada valor de espaciamiento entre las jabalinas.

3.3.3 Clculos:

Para calcular la Resistividad del Suelo a cada valor de profundidad, utilizamos la

ecuacin (2.3.1):

aRr ..2

Para el primer par de datos de la Tabla 3.3.1:

cmr

cmr

.3820

)100).(1.19.(2

Efectuando el mismo clculo para cada par de datos de la Tabla 3.3.1 hacemosla siguiente tabla de resultados:

Profundidad, a (cm) Resistividad, r (. cm)100 3820200 6480300 5880400 4080

Tab la N 3:Resistividad calculada a cada valor de profundidad.

Tomando un valor promedio de todos los datos:


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cmrr

cmaa

.50654

4080588064803820

2504

400300200100

Representando los valores de la Tabla 3 en un Grfico tenemos:

Gra fic o N 1: Esquema resistividad vs. Profundidad

Con lo que no se observa una tendencia de la Resistividad a aumentar o

disminuir con la Profundidad.

Analizando los resultados se concluye que todas las resistividades calculadaspertenecen al rango de 2300 10000 . cm, y para el valor promedio tomado,de 500010000 . cm.

3.3.4 Conclusiones:

La agresividad del suelo no slo depende de la Resistividad, sino tambinde otros factores, como composicin, pH, etc.

Para el valor promedio calculado comparando con la Tabla 2.3.1, a una

profundidad de 250 cm, el suelo es Ligeramente Corrosivo.


3.4.1 Datos:

Para la parte de medicin de Espesor de Pelcula Hmeda se tiene lossiguientes datos:

Pintura Espesor de Pelcula Hmeda (um)Resina Epxica Ploma 1651Resina Epxica Azul 1270

Resistividad, r Vs Profundidad, a

0

1000

20003000

4000

5000

6000

7000

0 100 200 300 400 500

Profundidad, a (cm)

Resistivid

ad,r(.cm)


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Fig . N 8: Ambas caras del Instrumento Medidor de Pelcula Hmeda.

3.4.3 Conclusiones:

Para saber que tipo de pintura usar se debe conocer una serie devariables como: el material a proteger, los compuestos en la pintura, elambiente al que la pintura ser expuesta, el grado de proteccin que sele desea dar, etc.

En toda clase de sistemas que se puedan encontrar tienen en cuenta elestado en el que se encuentra el material antes de aplicar una capa depintura anticorrosivo en general se indica que esta bien limpio parafacilitar la penetracin.

Cada capa de pintura cumple una funcin, la que va junto a la superficiees la que lo protege contra la corrosin, la segunda le da la flexibilidad y latercera lo impermeabiliza, adems de otros aditivos que cumplen unafuncin especfica.

IV BIBLIOGRAFA

4.1 Bibliografa Textual:

Gonzles Fernndez Control de la corrosin: Estudio y medida portcnicas electroqumicasPginas: 236-242.

Revista Ing. Qumica CORROSION La corrosin en la industria

qumica gua rpida sobre tipos de corrosin y formas de paliarla J.Corrales Prez - octubre 2008 Revista Ing. QumicaCORROSIONProteccin Catdica de tuberas

enterradasJos E. Mora Guiraodiciembre 1987 Revista Ing. QumicaRECUBRIMIENTOSActuales tendencias en las

pinturas de proteccin industrial Llorenc Ginesta Baldebey noviembre1984

4.2 Bibliografa Virtual:

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm

/sec_10.htm http://www.doherco.com/es-doherco-que-ofrecemos.html
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_10.htmhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_10.htmhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_10.htmhttp://www.doherco.com/es-doherco-que-ofrecemos.htmlhttp://www.doherco.com/es-doherco-que-ofrecemos.htmlhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_10.htmhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_10.htm

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