2011
Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica
Laboratorio 4/5/6: Tipos de Corrosión Galvánica CURSO:
Corrosión PROFESOR:
Ing. Víctor Hugo Pretell Huamán INTEGRANTES:
Livia Gómez Denisse Milagros
20090384B
Quispe De La Cruz Rikardo Emmanuel Iosif
20092161K
Ramos Córdova Jenny Rocio
20090426G
Tafur Tapia Gisely Carol
20094160A
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica
2010
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CORROSIÓN La corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. En el caso de los aceros que en su estado natural es óxido de hierro, evidentemente trata de volver a su “estado natural” combinándose con el oxigeno del ambiente y comenzando el proceso de oxidación natural si este no se protege convenientemente. Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el metal pueda en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal. Este mecanismo indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima carga, siendo la corrosión por tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones enterradas o en superficie. Por esta razón es necesaria la utilización de la técnica de protección catódica, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión, transportando un cátodo a una estructura metálica, ya sea que se encuentre enterrada o sumergida. Existen diversos tipos de corrosión. En el presente laboratorio, se llevará a cabo la corrosión galvánica. Para que esto ocurra, debe presentarse simultáneamente las siguientes condiciones:
El metal es oxidado en el ánodo de una celda electrolítica.
Algunos iones son reducidos en el cátodo.
Existe un potencial entre el ánodo y el cátodo.
Debe existir un electrolito.
El ánodo debe estar conectado eléctricamente con el cátodo.
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Lijar 4 placas de acero al carbono, enjuagar con agua y acetona, dejar secar y pesar.
Preparar la solución corrosiva N°1: 10mL de lejía en 1L de agua de caño.
Llene ¾ partes de cada uno de los recipientes de vidrio (7) con la solución N°1. Rotular de 1 a 7
Tome una de las placas de acero al carbono y coloque en la superficie la cinta de magnesio.
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En un vaso de 100mL , coloque 80mL de CuSO 4 saturado, y armar un celda galvánica.
Calentar la solución de CuSO4 a 50°C y cerrar el circuito por 20 segundos.
La placa de fierro queda recubierta de cobre.
Tome 2 clavos, lije, lave y enjuague con acetona. Doble un clavo en U.
Tome 2 clavos de acero inoxidable, lije, lave y en ua ue con acetona 6
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Haga una perforación en la tapa del frasco para colgar allí las placas metálicas.
FRASCO N°1: Acero al carbono FRASCO N°2: Acero + Magnesio FRASCO N°3: Cobre FRASCO N°4: Fierro cubridizado FRASCO N°5: Clavos FRASCO N°6: Acero inoxidable
Haga un registro fotográfico al inicio de cada frasco. Después haga otro registro a las 24 horas y a los 7 días.
Finalmente, desmontar la placa del frasco 1, limpiarlo con un papel de filtro para retirar suavemente los depósitos formados y pesarlo.
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Cada frasco siguiente contiene una placa, mostraremos, en el siguiente cuadro ( cuadro N° 01), lo ocurrido a cada uno de los metales introducidos en la solución indicada en el procedimiento:
Frasco de prueba
N°1
N°2
N°3
Jueves 29 de setiembre
Viernes 30 de setiembre
Jueves 6 de octubre
Resultados de corrosión
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Cada frasco siguiente contiene una placa, mostraremos, en el siguiente cuadro ( cuadro N° 01), lo ocurrido a cada uno de los metales introducidos en la solución indicada en el procedimiento:
Frasco de prueba
Jueves 29 de setiembre
Viernes 30 de setiembre
Jueves 6 de octubre
Resultados de corrosión
N°1
N°2
N°3
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N°4
N°5
N°6
Es importante señalar que tipo de placa contiene cada frasco:
Frasco N°1: Placa de acero al carbono sólo. Frasco N°2: Placa de acero al carbono
Frasco N°3: Placa de acero al carbono tratado.
Frasco N°4: Placa de Cobre. Frasco N°5: Clavitos de fierro.
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N°4
N°5
N°6
Es importante señalar que tipo de placa contiene cada frasco:
Frasco N°1: Placa de acero al carbono sólo. Frasco N°2: Placa de acero al carbono cubierto con cinta de Magnesio.
Frasco N°3: Placa de acero al carbono tratado.
Frasco N°4: Placa de Cobre.
Frasco N°5: Clavitos de fierro.
Frasco N°6: Clavos de acero inoxidable.
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En el cuadro N° 01 se dan los resultados obtenidos para cada placa de manera grafica; en esta parte en cambio nos abocaremos a la explicación del porqué de esos cambios, físicos y químicos, de los diferentes materiales usados. Así pues empezaremos con la primera placa, la de acero al carbono limpia. A esta placa no solo le realizamos el análisis cualitativo sino que también vamos a determinar la cantidad de acero que se ha perdido por la corrosión ocurrida:
Observamos que la placa de acero al carbono que no estaba tratada con ningún otro tipo de metal, ni protegida con ningún ánodo de sacrificio presento una corrosión muy avanzada, incluso podemos decir que fue la placa mas corroída al final de todo el experimento.
Esta es la única placa en la que el análisis no fue solo cualitativo sino que además hicimos un análisis cuantitativo para poder conocer más exactamente la cantidad de acero perdido por la corrosión: Cuadro N° 02:
Masa inicial (día 0)
31.8824 g.
Masa final (día 7)
30.7123 g.
Pérdida por corrosión
1.1701 g.
En el cuadro 02 observamos que la perdida de acero debido a la corrosión es de más de 1 gramo (más del 3% del total) podemos decir que el proceso corrosivo fue realmente fuerte. Quizá podría decirse que perder 1 gramo por culpa de la oxidación es poco, pero llevado al nivel industrial en donde las tuberías o placas tienen peso del orden de las toneladas, una perdida equivalente al 3% por corrosión significan millonarias pérdidas además de posibles problemas en la producción o en lo que fuere que se realice en las industrias en las que se usan materiales sin protegerlos de la corrosión.
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Aunque, otra de las placas en las que se observo mucha corrosión fue en la del frasco N° 05 en la que, como se sabe, se encontraba la placa de acero al carbono previamente cubridizada. Debido al recubrimiento de cobre que posee esta placa, se esperaba que la placa no se corroa pero lo que se observó de manera experimental fue totalmente lo opuesto. Este aparente „error‟ se puede explicar fácilmente pues, el recubrimiento de la placa no se realizo „perfectamente‟. Se observaron varias zonas pequeñas en las cuales no se logró aplicar el baño de cobre por lo que estos pequeños espacios, junto con el cobre de las partes si protegidas, actuaban como pequeñas pilas en las que el acero al carbono es el ánodo (por eso es que se oxida tanto) y el cobre el cátodo. Así pues tendremos en la superficie del acero cubridizado muchas pilas que, a pesar de ser diminutas están favoreciendo la oxidación del fierro con lo cual la protección del cobre es prácticamente nula.
La otra placa de acero al carbono (la protegida con magnesio) en cambio no sufrió corrosión alguna en ninguna de las partes protegidas, esto debido a que el recubrimiento de magnesio actúa como ánodo de sacrificio, es decir que se oxida para evitar que lo haga el acero. Se observó que en ciertas partes el magnesio había „desaparecido‟ producto de la gran corrosión que sufrió por la lejía, mientras que la placa de acero solo se oxido en sus límites superior e inferior debido a que el recubrimiento de magnesio no se coloco en el 100% de su área.
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En cuanto a lo ocurrido en la placa de cobre, a primera vista parecía que no hubiera sufrido corrosión alguna, pero al sacar la placa del frasco observamos que se había formado una película azul verdoso en el lugar de la interfase entre la lejía y el aire. Al no saber con exactitud el porqué ocurre la corrosión solo en la interfase y no en la parte del cobre sumergido (la película formada tiene el color característico del oxido de cobre) el grupo planteo la hipótesis de que la corrosión puede haber ocurrido debido al cloro gaseoso (Cl 2) que se genera de la lejía pues recordemos que uno de sus componentes es el hipoclorito de sodio (NaClO) en bajos porcentajes. Entonces, nuestra hipótesis se aboca a que, al existir en la solución iones cloruro (Cl ) éstos pueden pasar al estado gaseoso como cloro molecular el cual al entrar en contacto con el cobre lo oxidará; pero la pregunta seria ahora ¿Porqué se oxida solo el cobre en la interfase y no en toda la parte no sumergida? Y la respuesta a esto podría ser que debido a que el cloro gaseoso es mucho menos denso que el aire, tiende a salir del frasco demasiado rápido (recordemos que los frascos tienen agujeros en la parte superior) por lo que el único lugar en el que se encuentra realmente en contacto el cobre y el cloro sería en la interfase que es en donde se forma justamente el gas.
Al sacar los alambres de acero inoxidable de la lejía se observo que no hubo cambio aparente en la parte sumergida, pero si se observo una zona negruzca en la parte por la que el alambre se doblo y que quedó fuera de la solución. Al limpiar el alambre confirmamos que justamente la parte negruzca observada era producto de la corrosión del acero “inoxidable” y pensamos nuevamente que el culpable de esto fue el cloro gaseoso ayudado ahora por la fuerza aplicada para doblar el alambre con lo que debilitamos esa zona por lo que el cloro actuó con mayor facilidad.
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En cuanto a los clavos usados, se observó que ambos se oxidaron medianamente, pero la zona en la que ocurrió la mayor corrosión fue la parte doblada del clavo en U, esto debido a que justamente al aplicarle torsión para doblar el clavo estamos haciendo que esta parte sea más débil y por lo tanto más fácil de oxidar.
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1. En la presente práctica de laboratorio se pudo observar la evidencia del proceso natural de que los metales sufren el deterioro de su estructura debido a los diferentes factores que la afectan, como es el caso de la corrosión galvánica.
2. Además se puede mencionar que la solución corrosiva (lejía más agua de caño), causa daños notorios en aquellos metales con los que trabajamos, en comparación con la solución corrosiva de NaCl esta es mas corrosiva pero menos que la solución de lejía mas NaCl. También podemos concluir que para una protección anódica sea eficaz, se debe asegurar que el metal en cuestión se encuentre completamente recubierto por el ánodo de sacrificio, pues de no ser así las partes que queden expuestas a la corrosión serán deterioradas en mayor medida que estar expuestas sin protección (evidencia en la placa cubridizada).
3. Así también podemos señalar algo que llamo nuestra atención en el caso de los clavos de acero, estos no se encontraban totalmente sumergido en la solución corrosiva, es por ello que se observo que la parte que no estaba sumergida fue corroída por los gases que producían la solución corrosiva, es por eso que deducimos que estos gases son aun mas corrosivos que dicha solución (fenómeno presentado también en la placa de cobre).
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1.
Chang, Raymond (2002) Química. Sétima edición. Mexico D.F., Editorial McGraw-Hill.
2.
Otero Huerta, Enrique (2001) Corrosión y degradación de materiales. Madrid.
3. http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/corrosion-metales/corrosion- metales.pdf
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