Laboratorio, Corrosión galvanica

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Laboratorio 4/5/6:

Tipos de Corrosión

Galvánica

2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

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

Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica




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INTRODUCCIÓN




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CORROSIÓN

La corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo elconsiguiente 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 latécnica 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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DESCRIPCIÓN

DELEXPERIMENTO




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Lijar 4 placas de

acero al carbono,

enjuagar con agua y

acetona, dejar secar

y pesar.

Llene ¾ partes de

cada uno de los

recipientes de vidrio

(7) con la solución

N°1. Rotular de 1 a 7

Preparar la solución

corrosiva N°1: 10mL

de lejía en 1L de

agua de caño.

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 CuSO4

saturado, y armar un celda

galvánica.

Calentar la solución deCuSO4 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 yen ua ue con acetona




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Haga una perforación en

la tapa del frasco paracolgar allí las placas

metálicas.

FRASCO N°1: Acero al carbono

FRASCO N°2: Acero + MagnesioFRASCO 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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RESULTADOS




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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:

Frascode

prueba

Jueves 29 desetiembre

Viernes 30 desetiembre

Jueves 6 deoctubre

Resultados decorrosión

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

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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ANALISIS DE

RESULTADOS




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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 desacrificio 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 laspartes 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 actúacomo 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 (Cl2)

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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CONCLUSIONES




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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).

http://monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml

http://monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml




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BIBLIOGRAFÍA

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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