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Corrosión

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Alba de Pedro López

on 27 December 2013

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Transcript of Corrosión

EL mundo de la corrosión ¿Qué es la corrosión? Es el paso de un metal de estado libre a estado combinado como consecuencia de la tendencia de los metales a volver a su estado natural por la acción destructora del oxŒígeno del aire y agentes electroquŒímicos. Consiste en una oxidación del metal, si el componente formado no es adherente y es poroso daría lugar a la destrucción del propio material destrucción Los átomos pierden electrones Pasa a ser: Un ión con carga positiva La zona en la que se produce la oxidación se denomina ánodo por lo que este proceso también puede llamarse reacción anódica, inversa a la reacción catódica, que sería la reducción. La reducción de los iones metálicos dependerá de la mayor o menor facilidad de ceder electrones de una pareja de metales. Así, uno cederá (ánodo) y otro recibirá (cátodo) electrones, como en el dibujo anterior. Esto se produce en condiciones muy especiales que aprovecharemos para nuestro beneficio convirtiéndolo en un método de protección contra la corrosión denominado electrodepositación. Celda electroquímica Tipos de corrosión Uniforme Galvánica Por aireación diferencial Por picaduras Intergranular Selectiva Erosión Por tensiones Un metal aislado colocado en un electrólito, que puede ser aire h€úmedo, a nivel microscópico comienza a producirse una celda electroquŒímica apareciendo cátodos y ánodos que se irán cambiando; produci…éndose una corrosión más o menos uniforme en todo el metal. Es la forma más predecible de corrosión y se muestra por ejemplo en la herrumbre del acero. Se puede prevenir mediante recubrimientos o barnices protectores. Ocurre cuando ponemos dos metales próximos, ambos expuestos a un electrólito (agua, aire húmedo);siendo el metal más activo o menos noble (el de mayor potencial electronegativo) el que se corroe. Esto lo mediremos mediante tablas, que serán las llamadas serie galvánicas. Debemos tener cuidado al colocar dos metales, evitando que estén muy separados en dichas series. Si no pudiéramos evitarlo, la parte anódica debería ser la más grande, habría que intentar aislar los metales entre sí o también podríamos realizar una protección catódica, que veremos más adelante. Tabla galvánica La concentración influye en el sentido de la corrosión. En un mismo metal que presente grietas y rendijas; con la ausencia de oxíŒgeno en el interior de la unión, el oxíŒgeno que hay en el exterior se combina con agua y los electrones que le roba al acero; estos electrones provienen del interior de la unión. Los iones OH- formados hacen que el hierro se ionice Fe y entran por una hendidura y combinándose con los iones del hierro cerrando así el circuito. El aumento del hueco de la herrumbe acelerara dicho Para evitarlo deberemos sustituir los remaches y tornillos por plegados o soldaduras. También deberemos evitar las zonas estancadas sin aireación y conseguir un buen drenaje. Es un caso parecido a la corrosión por aireación diferencial, de echo podría encontrarse dentro de este grupo. Es una corrosión localizada que penetra desde la superficie al interior. En una pequeña grieta comienza la oxidación haciendo que la superficie bajo ella se quede sin oxígeno; la corrosión se irá profundizando al unirse los iones del hierro Fe2+ con el grupo OH- , que han ido pasando por la herrumbre. Para evitarla debemos pulir las superficies correctamente. Cuando en los límites de determinados granos de una fase, comienza a surgir otra diferente, se forma una celda galvánica (de distinta electronegatividad).Un ejemplo lo tenemos entre la ferrita y la cementita. Se produce por alguna de las causas anteriores, y en este caso vemos que uno de los materiales que se corroe forma parte de una aleación monofásica. Es el ejemplo de la corrosión del zinc en el latón quedando el cobre poroso rojizo en la zona descincada. Se produce sobre todo en tuberías, codos, válvulas, bombas... (en todo elemento por el que circula un fluido.) El proceso de corrosión como tal no lo cumple, éste consiste en arrancar la capa protectora de óxido que se forma en los metales. La eliminación de dicha capa se realiza por el desgaste que origina un fluido a su paso. Se evita este tipo de corrosión eliminando las turbulencias, burbujas y elementos en suspensión del fluido. Al producirse una fisura debida a un esfuerzo externo o una tensión interna; se provocará la aparición de zonas con menor concentración de óxigeno que el exterior, que actuarán de ánodo; comenzando así la corrosión. Al producirse una fisura debida a un esfuerzo externo o una tensión interna; aparecerán zonas con menor concentración de óxigeno que el exterior, que actuarán de ánodo; comenzando as la corrosión. Está claro que la corrosión es un gran problema. Para ello tenemos diferentes métodos de protección. problema protección Diseño Es el primer método de todos, trata de seleccionar adecuadamente el material para el ambiente en que se va trabajar (si el coste lo permite). Evitar la formación de celdas galvánicas. Aquellos recipientes que contengan líŒquidos deben ser cerrados (evita la corrosión por aireación diferencial); y evitando que se produzca su vaciado parcial haciendo un fondo cónico. Las construcciones metálicas se realizarán mediante soldaduras para evitar la corrosión por aireación diferencial. Y siempre tenemos que hacer que la superficie del ánodo debe ser mayor que la del cátodo. Inhibidores Todos aquellos lugares donde alberguemos fluidos deberán estar totalmente cerrados (como el radidador de un coche), dentro de este recipiente utilizaremos sustancias que reaccionen con el oxígeno o lo eliminen, o también podemos usar sustancias que ataquen a la superficie de las paredes formando una capa de protección. Estas sustancias son las denominadas inhibidoras y deben estar repartidas de forma uniforme por toda la superficie. Recubrimientos protectores Antes de aplicar cualquiera de ellos se debe de realizar una limpieza exhaustiva de la superficie a proteger. Éstos tratan de aislar el ánodo y el cátodo. Los hay temporales como el aceite y la grasa o "permanentes" como metálicos, cerámicos y polímeros. También los podemos clasificar en: Metálicos Orgánicos Con reacción superficial Se basa en que al exponer dos metales a la humedad se acelera la corrosi‘n de uno de ellos. Si recubrimos acero con Mg, Al, Zn o Cd se acelerará la corrosión de estos(son los denominados ánodos de sacrificio). Si en cambio recubrimos el acero con Sn, Cu, Ni o Au sucederá lo contrario. Si usamos estos elementos debemos conseguir una superficie correctamente adherida al acero para evitar la corrosión. Son las pinturas , suspensión que se aplica en capas finas, la evaporación del disolvente y su endurecimiento al reaccionar con el aire creará una capa mas o menos impermeable. La pintura tiene diferentes componentes:
Vehículo: diluyente o disolvente.
Aglutinante: se polimeriza formando la capa dura.
Pigmentos: diferentes funciones:
Inertes: hacen de relleno para evitar la entrada de los reactivos exteriores.
Coloreados: dan color.
Anticorrosivos: que proporcionan protección catódica o inhibidores.
Ignífugos: consumen el oxígeno al calentarse.
Plastificantes: mejoran la adherencia de la pintura. Vehículo Aglutinante Pigmentos Inertes Coloreados Anticorrosivos Ignífugos Plastificantes Consiste en una reacción química con la superficie; que transformará una parte superficial de la pieza pero sin formar una capa como el recubrimiento orgánico. Podemos usar:
El pavonado: trata de formar una capa de óxido poroso negro que admitirá un recubrimiento mediante aceites para mejorar la protección.
Recubrimientos a base de fofatos (como el cinc o de hierro): sirven como magnífica capa de acabado (sustituyendo al galvanizado). El pavonado Recubrimientos a base de fofatos (como el cinc o de hierro): Anódica o pasiva Es otro tipo de protección con reacción superficial. Se forma una pelíŒcula de óxido o hidróxido, adherente e impermeable que evitará la formación de celdas galvánicas. Esta técnica se realizará sobre todo en el aluminio. Protección catódica Se basa en pasar el elemento metálico que iba a ser ánodo a cátodo. Es un método muy efectivo pero también muy caro. Existen dos tipos:Ánodo de sacrificio.Voltaje impuesto. Selección de material Cosiste en el empleo de aleaciones resistentes a la corrosión, como la adición de acero con niquel y cromo mediante tratamiento térmico de homogenización o recocido. Sustitución de acero por aluminio o PVC. Además de los tipos ya vistos tenemos otras formas de corrosión Oxidación o corrosión seca Pueden darse los siguientes casos: Volumen de la capa de óxido Volumen de la capa de óxido Volumen de la capa de óxido Volumen del metal que lo forma Volumen del metal que lo forma Volumen del metal que lo forma Ejemplo Ejemplo Ejemplo Magnesio Aluminio Hierro Degradación de polímeros Es la corrosión que se produce en los plásticos y es debida a procesos fisicoquímicos. Los casos más importantes son: Hinchamiento y disolución Rotura de enlaces Exposición a la intemperie Se produce cuando el polímero se encuentra en contacto con un líquido de estructura química similar al sólido, es el ejemplo del caucho que absorbe la gasolina. En una disolución hay bastante disolvente para diluir el polímero pero en el hinchamiento hay poco disolvente y el polímero lo absorbe "hinchándose".
Los polímeros tienen la capacidad de resistir mejor las disoluciones ácidas y básicas que los metales. Hará disminuir la resistencia mecánica y la resistencia frente al ataque químico al disminuir el peso molecular provocado por la rotura de las subcadenas unidas a la principal. Algunas de las causas que provocan dicha rotura son:
La radiación ultravioleta: ioniza los átomos al penetrar en él.
El oxígeno y el ozono:. en el caso del caucho vulcanizado debido a la rotura de los enlaces dobles de su cadena. Se incrementa si el caucho vulcanizado soporta esfuerzos de tracción.
Temperatura: en este caso resisten muy bien pero ésta es la causa de rotura los fluorocarburos C-F. La radiación ultravioleta: El oxígeno y el ozono: Temperatura: Inicialmente actuará la radiación ultravioleta oxidando el polímero y rompiendo así el enlace.
Los PVC y el polietileno se ven muy afectados, mientras que los fluorocarburos son inertes a esta degradación. Desgaste y erosión Es el agente más importante de reducción de vida útil de una máquina. Produce la pérdida de las dimensiones adecuadas de la superficie por la abrasión de la misma. A mayor dureza del metal menor es su desgaste. Para evitar la erosión podemos recurrir a:
Reducir las cargas de trabajo
Durezas semejantes de las distintas superficies en continuo contacto.
Aplicar una correcta lubricación o grafito en las fundiciones. FIN cavitación erosión líquida La erosión o desgaste debido a un líquido se denomina cavitación y es producida por la explosión en el material de gran cantidad de pequeñas burbujas que se forman en zonas de altas presiones y avanzan hacia las bajas presiones, esta erosión produce el desprendimiento de parte del material y se da sobre todo en hélices, turbinas y bombas hidráulicas. Cuando un gas a gran velocidad contiene gotas de líquido, se producirá la llamada erosión líquida, y es debida a los choques de dichas gotas sobre las paredes arrastrado consigo partes del material que facilitarán el aumento de este desgaste. Para evitar esta erosión debemos disminuir la velocidad del gas, eliminar totalmente las partículas líquidas o recubrir las paredes del material con polímeros que amortigüen el efecto de desgaste.
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