Corrosion Electrolitica t4773

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA TRABAJO DE INVESTIGACION CORROSION ELECTROLITICA AUTORES OROYA OJEDA, JORGE LUIS NORIEGA MOGOLLON, WILSON

ASESOR: PAREDES ROSARIO RAUL TRUJILLO – PERÚ 2016

1. Marco teórico

La corrosión significa el proceso más generalizado del deterioro metálico, 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. Una definición bastante aceptable de la corrosión es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por reacción química, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la concentración de los reactivos y de los productos. Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión también, pueden contribuir al deterioro. La mayor parte de la corrosión de los materiales concierne al ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los 12 Fundamentos de Ciencia de los Materiales 410 metales tienen electrones libres que son capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de los mismos. Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte es habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le denomine "corrosión acuosa". Muchos metales sufren corrosión en mayor o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas. Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con el medio, es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en ocasiones una degradación importante de los metales especialmente cuando va acompañado de altas temperaturas. Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos directos. Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas. Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente. Un principio natural en todos los campos de las ingenierías es la degradación de las máquinas y piezas en servicio. Es obvio demostrar que la corrosión constituye una de las fuentes importantes de degradación de los ingenios diseñados por el técnico. Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de un ingenio, disminuir su mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo definido de servicio, o, cuando no, impedir accidentes que pueden provenir de fracturas súbitas, consecuencias del proceso corrosivo.

A está protección se debe agregar la ofrecida por los revestimientos, como por ejemplo las pinturas, casí la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones enterradas, aéreas o sumergidas, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere del cálculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad eléctrica del medio electrólito, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados. La corrosión electrolítica resulta más peligrosa que la puramente química puesto que en ella los productos de la descomposición no se depositan sobre el elemento que sufre la corrosión, protegiéndolo, sino sobre el que la produce. El proceso se favorece cuando en el agua aparecen sales contaminantes y es mayor cuanto mayor es la intensidad de corriente, bien por una elevada diferencia de potencial entre los metales o por la presencia de corrientes parásitas (por ello se recomienda la puesta a tierra de las instalaciones eléctricas). El potencial eléctrico de los metales más comunes en la construcción es el siguiente: - C o b r e (e: +0,344) - H i e r r o (e: -0,440) - Z i n c (e: -0,762) - A l u m i n i o (e: -1,670) Con lo cual, la combinación de cualquier metal con uno distinto, cuando exista un medio acuoso o electrolito, provocará un par eléctrico de mayor o menor intensidad. De esta manera, la combinación en una misma instalación de conductos de cobre y acero galvanizado (recubrimiento de zinc) suele ser destructora, ya que al liberarse iones de cobre y depositarse en los tramos de tubería galvanizada se producirá la picadura de esta última por corrosión electrolítica. Las altas temperaturas favorecen este proceso. Por otro lado, también existe diferencia de potencial eléctrico entre el acero y el óxido de hierro que se forma en su superficie, de modo que la oxidación de los metales férricos favorece la aparición de corrosión electrolítica, en lo que llamamos oxidación-corrosión. El estudio preventivo de la junta entre dos metales diferentes se establece como primera solución. Bien es cierto que en ocasiones estas combinaciones son absolutamente necesarias y la solución de la junta extremadamente complicada, de modo que la causa de la lesión puede atribuirse, de alguna manera, a la disposición favorable a la acumulación del electrolito y la consiguiente inducción del par eléctrico.

La reparación pasa en muchos casos por la sustitución del elemento corroído y la recolocación evitando en lo posible la nueva formación de par galvánico. Como causas fundamentales se establecerán todas aquellas que favorezcan la acumulación puntual de agua/humedad en los ambientes secos o de aire en los medios sumergidos.

1.1. Teoría relevante Antes que la corrosión electrolítica pueda tomar lugar, lo primero que se necesita es un electrolito. Cualquier ácido, álcali o solución de sal lo hará, pero el agua de mar es definitivamente el electrolito más común. Cuando un metal se sumerge en una solución de este tipo habrá una tendencia de algunos a disolverse. Con metales como plata y oro, aun después de muchos años de sumergidos la pérdida es despreciable, pero la mayor parte de los otros metales son más reactivos y la corrosión es más probable. En la práctica, la naturaleza química de los metales y electrolitos no son los únicos factores que determinan la cantidad actual de material que la estructura del metal perderá debido a la corrosión. La presencia de campos eléctricos puede también tener un efecto profundo y estos se establecen cada vez que los electrones fluyen desde una parte del metal a otra. Aun sin conexión a una batería o suministro eléctrico externo, el proceso de corrosion generara su propia fuente de electricidad con el circuito que fluye parcialmente a través del metal y el electrolito. La corriente en el circuito puede ser diminuta, pero de cualquier modo existirá corrosión.

1.2. Tablas de desgaste

Tabla 1. Metales organizados en orden de actividad electrolítica. La actividad de cada uno está también influenciada por otros ingredientes aleados o impurezas.

2. Aplicaciones industriales 2.1.

Fotos

Este ánodo de zinc se ha reducido a una pequeña fracción de su tamaño anterior a pesar de que solo había estado en uso durante un periodo corto. Este, evidentemente ha estado haciendo un buen trabajo, pero ya que se hace más pequeño su efecto será reducido. En este caso particular, la razón de esta alta tasa de decaimiento es probablemente debido a las corrientes parasitas de sistema eléctrico del barco.

Este tipo de corrosión afecta el acero inoxidable y, a veces se lleva a cabo de manera repentina. La cabeza de este tornillo está en excelentes condiciones, funciono durante dos años donde estaba por encima de la línea de agua y ayudo a asegurar unas placas. Con toda claridad se corroe ampliamente, pero esto habría pasado desapercibido hasta que se produjo un fallo o el propietario hubiera solicitado una inspección de rutina.

El daño a los trabajos de pintura alrededor de la línea de flotación es a menudo causada por la colisión con desechos flotantes. Esto puede constituir un punto de partida para la corrosión electrolítica a consecuencia de los altos niveles de oxígeno disuelto en la superficie de agua.

2.2. Diagramas

La corrosión electrolítica es la peor de todas porque puede llegar a ser muy rápida y se produce cuando existe una corriente eléctrica exterior debido a un cable eléctrico del circuito del barco caído en la sentina, o por una conexión mal hecha de la batería, un mal aislamiento de los cables del barco en o con algún metal, o un mal aislamiento de la toma de corriente del pantalán.

El acero del casco de un barco es un material homogéneo pero con pequeñas zonas de diferente potencial eléctrico, que ayudados por una

corriente externa formarán células galvánicas que originarán puntos de oxidación. Existen dispositivos electrónicos denominados “circuitos de corriente impresa” que miden las pequeñas diferencias de potencial eléctrico entre las diferentes partes metálicas de los barcos, incluidos los ánodos de sacrificio, ygeneran una corriente inversa que anula estas variaciones de potencial evitando la oxidación. Estos sistemas detectan las variaciones de voltaje que puedan existir y envían corrientes ligeramente mayores a determinados ánodos para neutralizar las zonas en la que se esté produciendo la corrosión. Los sistemas son delicados y totalmente desaconsejados para cascos de aluminio.

2.3. Caso a) Corrosión electrolítica en barcos La corrosión electrolítica es causada por una corriente producida por una fuente externa, por lo general la batería de la embarcación o alguna otra fuente eléctrica. En un sentido técnico, el termino electrólisis se refiere a la descomposición de una sustancia química producida por el flujo de corriente eléctrica a través de esta. Esto significa que inclusive dos materiales similares se pueden convertir tanto en el cátodo como en el ánodo de una celda, en el cual el ánodo seria el corroído. Es la peor de todas porque puede llegar a ser muy rápida y se produce cuando existe una corriente eléctrica exterior debido a un cable eléctrico del circuito del barco caído en la sentina, o por una conexión mal hecha de la batería, un mal aislamiento de los cables del barco en o con algún metal, o un mal aislamiento de la toma de corriente del pantalán.

3. Propuesta de solución a) Para evitar la corrosión en el barco - Aplicar al motor un producto anticorrosivo en aerosol, cubriendo el sistema eléctrico, bujías, carburadores, partes en movimiento, tornillos, etc. - Lubricar la barra de dirección y el eje de la hélice utilizando grasa hidro repelente. - En agua dulce emplear ánodos de magnesio. - En agua salada emplear, además, ánodos de zinc. - En el caso de que notes algo de corrosión en el aluminio (y que el daño no sea profundo) puedes rellenar la zona conmasilla epoxi y también se podría soldar la zona afectada.

- Ten presente también que el corte general de corriente sobre el polo positivo ayudará a evitar la corrosión. - Intenta no dejar conectado el barco por largos períodos a 220v. - Si tienes un motor interno con hélice de acero pulido que se encuentre con o continuo con el agua te aconsejamos recubrirla con alguna pintura, ya que ayudará a que las corrientes galvánicas no ataquen tanto. b) Para los cascos de acero debemos proteger su superficie mediante una pintura antioxidante. El barco debe estar bien diseñado en sus fondos y sentina donde se suele acumular agua, para que se pueda inspeccionar visualmente y limpiar eliminando las aguas estancadas. Para evitar la corrosión electrolítica utilizaremos un cableado con dos conductores positivo y negativo, y no utilizaremos nunca el casco como conductor de masa para la corriente (como por ejemplo ocurre en la chapa de los coches). Debemos evitar corrientes de fuga especialmente las originadas desde el cable de corriente del pantalán, mediante disyuntores diferenciales además de los magneto-térmicos (automáticos) de la instalación de 220 voltios del barco.

4. Fuentes de información http://www.pangolin.co.nz/node/19 http://www.ricepropulsion.com/esp/TNLS/Corrosion_Electrolitica.html http://www.npl.co.uk//pdf/bimetallic_20071105114556.pdf http://guillerdolf.com/index_3.html http://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtml#_Toc4542 02837#ixzz4Ll5CJ06X https://www.youtube.com/watch?v=KbdJ2cZVpFc