define el proceso de corrosion del metal y acero, costo que influyen en el mantenimiento de los metales

1. CORROSION METALICA
Ing. Leiva Azuaga Agripina

2. SUBSUELO
(Mineral de
hierro: óxidos,
sulfuros)
HERRUMBRE
(óxido de hierrro
hidratado)
Tubería
enterrada
ADICIÓN DE ENERGÍA
METALURGIA
Tanque de
almacen.
CORROSIÓN
ACCIÓN DEL AMBIENTE
(Humedad, contaminates, etc.)
• PROCESAMIENTO
• REFINACIÓN
• FUSIÓN EN HORNO
• COLADA
• LAMINACIÓN
• FORJA - MERCADO
LA CORROSIÓN COMO UN PROCESO INVERSO A LA METALURGIA

3. CORROSIÓN = enfermedad de los metales
La corrosión es
por lo tanto un
proceso
natural y
espontáneo
Cuanto mayor ha
sido la energía
gastada en la
obtención del
metal, tanto
mayor será la
facilidad para
corroerse
METALES
ACTIVOS
METALES
NOBLES

4. DEFINICION: Es la transformación indeseable de un material
como consecuencia del medio que lo rodea. Es una interacción
físico-química entre el metal y el medio que ocasiona
modificaciones de las propiedades: Deterioro; Reacciones;
Ataques.
Velocidad: (mm/año); (mg/dm2.día); (g/cm2.día); yd mdy
w = i.A.t.M / nF W= peso del metal
i = densidad de corriente
A = área
M = masa atómica del metal
n = número de electrones
F = constante de Faraday = 96500 A.s/mol.

5. IMPORTANCIA DE LA CORROSIÓN
FACTOR SEGURIDAD Fallas por corrosión de equipos o
sistemas técnicos con consecuencias de pérdida de vidas
humanas
FACTOR CONSERVACIÓN Las fuentes de los metales
(minerales), reservas de los mismos son limitados.
FACTOR ECONÓMICO Gastos directos e indirectos
ocasionados por la corrosión y por los métodos de
prevención

6. PERDIDAS
A)PERDIDA DIRECTA: valores estadísticas que de países
desarrollados en función al PBI es aproximado al 3,5 a 5 %
Pérdida del metal
Costo de elaboración
AÑO PAIS % PBI GASTOS AHORROS
1981 VE 1.300 tn/ac
1989 EU 4,2 222 billones 33,3 billones
1995 EU 4,2 15% ac/galv.
2000 PERU 8 1.200 millones
2005 EU 3,1 276 mil millones
2013 COL 1500millones/año producción
2013 COL perdida 300 millones 25% de la producción
1992 ARG. 25%/ac 700 millones/año
1.450.000 tn/a 200 millones

7. E.E.U.U. (1998):
30-50% de los costos directos
totales de la corrosión:
US $ 82.000 – 140.000 millones
100 años de estudios sistemáticos
E.E.U.U., 1998: Distribución de los costos de
la corrosión por sector económico
NACE, Corrosion costs and preventive strategies
in United St

8. Estimación de los costos para A.L. En 2001
País PIB (U$ Millones) 3%
Brasil $ 1.340.000,00 $ 40.200,00
México $ 920.000,00 $ 27.600,00
España $ 828.000,00 $ 24.840,00
Argentina $ 391.000,00 $ 11.730,00
Colombia $ 255.000,00 $ 7.650,00
Chile $ 153.000,00 $ 4.590,00
Venezuela $ 146.200,00 $ 4.386,00
Perú $ 132.000,00 $ 3.960,00
R. Dominicana $ 50.000,00 $ 1.500,00
Guatemala $ 48.300,00 $ 1.449,00
Ecuador $ 39.600,00 $ 1.188,00
Costa Rica $ 31.900,00 $ 957,00

9. Uruguay $ 31.000,00 $ 930,00
El Salvador $ 28.400,00 $ 852,00
Paraguay $ 26.200,00 $ 786,00
Cuba $ 25.900,00 $ 777,00
Bolivia $ 21.400,00 $ 642,00
Panamá $ 21.000,00 $ 630,00
Honduras $ 17.000,00 $ 510,00
Nicaragua $ 12.500,00 $ 375,00
Total $ 4.700.400,00 $141.012,00

10. B) Pérdida indirecta:
Paralización de la producción
Pérdida de productos
Pérdidas de vida
Pérdidas de eficiencia
Contaminación
Sobredimensionamiento
AÑO PAIS COSTO DE VIDA
1967 EU 46 personas
1980 Mx 10.000 personas

11. a) COSTOS DIRECTOS
• Reemplazo o reparación de estructuras, maquinarias o de
componentes corroídos (tuberías, piezas de bombas, fondos de
tanques de almacenamiento).
• Empleo de medidas de prevención (pinturas, aleaciones
especiales, inhibidores, etc.)
• Capacitación de personal en temas de corrosión.
• Pago a especialistas para evaluar daños por corrosión.
ESTOS COSTOS SON CUANTIFICABLES (MONTOS)

12. b) COSTOS INDIRECTOS
• Paralización de la actividad productiva para efectuar una
reparación imprevista (Ejm. La reparación de una tubería en el
oleoducto puede ocasionar un costo de algunos miles de dólares,
pero la paralización para efectuar la reparación representa unos
US $ 20 000 /hora).
• Pérdidas de productos y explosiones provocadas por fugas
(combustible, agua, gas, etc.).
• Pérdida de eficiencia (transferencia de calor).
• Sobredimensionamiento.
• MUCHAS VECES ES DIFICIL DE CUANTIFICAR (MONTO)

13. PROCESO DE CORROSIÓN
1) SEGÚN EL MEDIO AMBIENTE
a) Corrosión química
b) Corrosión electroquímica
c) Corrosión por erosión ó cavitación
d) Corrosión bioquímica

14. El metal que se corroe, forma combinación química
El metal se combina con el oxigeno del aire y forma
oxido.
Se recubren en el aire con una película de óxido.
I) Oxidación en aire a alta temperatura
II) Reacción con una solución de iodo en
tetracloruro de carbono
Corrosión química

15. **Corrosión seca, oxidación directa o corrosión
química
…No existe película de humedad es decir se da en un
ambiente seco (alta temperatura)
**Corrosión húmeda o de mecanismo
electroquímico
…Se da en presencia de humedad
… El 80% de los casos de corrosión pertenecen a este
tipo

16. 2)SEGÚN LA FORMA O
MORFOLOGIA:
a) Corrosión uniforme
b)Corrosión en placas
c) Corrosión por picado
d)Corrosión Intergranular
e) Corrosión por fisuras

17. Tipos de corrosión según la morfología
Corrosión Uniforme u homogénea:
Su penetración media es igual en todos los
puntos de la superficie. Es la forma más
benigna de corrosión.
Corrosión Localizada:
Ciertas áreas de la superficie se corroen
más rápidamente que otras, debido a
“heterogeneidades”.
La severidad del ataque puede ser variable
(en un extremo: picadura).

18. Corrosión por picaduras: El ataque se
localiza en puntos aislados de superficies
metálicas pasivas y se propaga hacia el
interior del metal, en ocasiones en forma
de túneles microscópicos; llegando incluso
a perforarlo.
Corrosión intergranular: El ataque se
propaga a lo largo de los límites o bordes
de grano del metal.
Corrosión bajo tensión o fisurante:
Se presenta cuando el metal está
sometido simultáneamente a un medio
corrosivo y a tensiones mecánicas.

19. Corrosión selectiva:
Se presenta en aleaciones
compuestas de dos o más fases. Una
de estas fases es removida
selectivamente (ejm. Aleaciones Cu-
Zn, latones)
Corrosión Galvánica:
Ocurre cuando entran en contacto
dos materiales electroquímicamente
diferentes (potencial electrodo).
No posee una morfología diferente.
Se incluye por sus características
“típicas”.

20. Los óxidos metálicos son estables:
*metal es NOBLE
Que un óxido actúe como protector
*ADHERIRSE sólidamente a la superficie
metálica
*no dejar POROS ni discontinuidades,
*haber INSOLUBILIDAD del óxido en el
medio corrosivo, cuanto más satisfactoria es la
insolubilidad, más la estabilidad del óxido.
Los metales tienden a auto protegerse contra la
corrosión por medio de la PASIVACION

21. *Corrosión en aguas
*Corrosión atmosférica
*Corrosión en soluciones acuosas
*Corrosión productos inorgánicos
Concentrados
*Corrosión por suelos
*Corrosión por gases
Corrosión electroquímica

22. Mecanismo de la corrosión electroquímica
La corrosión electroquímica o “húmeda” se debe a la
actuación de pilas electroquímicas, las cuales generan
sobre la superficie del metal zonas anódicas y zonas
catódicas. En las zonas anódicas se da la disolución o
corrosión del metal.
Zona
catódica
Zona
anódica

23. Mecanismo de corrosión electroquímica: tiene que
cumplir estas condiciones
a) Debe existir una diferencia de potencial entre las
diferentes zonas del material (generación de zonas anódicas
y catódicas).
b) Debe existir un medio electrolítico (medio agresivo) que
ponga en contacto con las zonas anódicas y catódicas.
c) Debe existir un agente oxidante (consumidor de
electrones) disuelto en el medio agresivo.
d) d) Debe existir conexión eléctrica entre las zonas
anódicas y catódicas.

24. SERIES DE FEM REACCION DE ELECTRODO
Potencial de oxidación Standard volt 25ºc
Li = Li+ + e- ………………………….. - 3,05
K+ + e- ………..…………….……….. - 2,93
Ca + 2e- ……………..…….…….….……. - 2,83
Na + e- …………….………..….…….….. - 2,71
Mg + 2e- ……..…………………....….….. - 2,37
Be++ +2e- .……………………....….….… - 1,85
U+3 + 3e- ……..…..…...…………..…….. - 1,80
Hf = Hf+4 + 4e-...………………….……… - 1,70
Al = Al+3 + 3e- ……………………..……. - 1,65
Ti = Ti++ + 2e- ……..…...…….……..…… - 1,63
Zr = Zr+4 + 4e- …....…….……………….. - 1,53
Mn = Mn+++ 2e- ………………..…….…… - 1,18
Nb = Nb+3 + 3e- ………………….………. -1,10
Zn = Zn++ + 2e- ………………..………… - 0,763
Cr = Cr+3 + 3e- …………………… …….. - 0, 74
Ga = Ga+3+ 3e- …………………… …….. - 0, 53
Fe = Fe+++ 2e- ……………… …………. - 0,440
Cd = Cd+++ 2e- ……………………… - 0, 403
In = In+3 + 3e- ……..…..…...…...…….. - 0,342
Ti = Ti+ + e- ……..…..…...…...…….. - 0,336
Co = Co++ + 2e- ……..…..…...…...…….. - 0,277
Ni = Ni++ + 2e- ……..…..…...…...…….. - 0,250
Mo = Mo+3 + 3e- ……..…..…...…...…….. - 0,2
Sn = Sn++ + 2e- ……..…..…...…...…….. - 0,136
Pb = Pb++ + 2e- ……..…..…...…...…….. - 0,126
Fe = Fe+3 + 3e- ……..…..…...…...…….. - 0,036
H2 = 2H+ + 2e- ……..…...…….. 0,000 HIDROGENO
Sn+2= Sn+4 + 2e- ……..…..…...…...……. . 0,15
Cu = Cu++ + 2e- ……..…..…...…...……. . 0,337
Cu = Cu+ + e- …………………………… 0,521
2Hg = Hg2++ + 2e- ………………………… 0,789
Ag = Ag+ + e- ……………………………. 0,800
Pd = Pd++ + 2e- …………………………… 0,987
Hg = Hg++ + 2e- ………………………….. 0,854
Pt = Pt++ + 2e- ……………………… 1,2
Pb+2= Pb+4 + 2e- …… ………………. 1,456
Au = Au+3 + 3e- …………………….. 1,456

26. Heterogeneidades responsables de las pilas de corrosión
a) Los metales estan constituidos por
granos con un ordenamiento diferente.
b) La unión de los granos define un borde
de grano que es más reactivo que el
interior del mismo.
c) Los metales poseen impurezas que
pueden actuar como partículas catódicas.

27. Resquicio
(corrosión)
Heterogeneidades del medio por generación de resquicios
a) Unión solapada
b) Zonas de contacto
entre planchas metálicas
amontonadas en un
almacén
Resquicio
(corrosión)

28. Heterogeneidades del medio por generación de resquicios
Resquicio
(corrosión)
Raya o
marca
cavidad
Grieta
c) Contacto de una
superficie metálica
con una partícula
inerte (polvo).
d) Rayaduras sobre la
superficie metálica,
defectos en la solda-
dura.

29. Aluminio
Aluminio
Tornillo de
latón Metal
corroído
Corrosión en el
resquicio de la
junta aislante
Corrosión galvánica en el contacto directo Latón - Aluminio

30. 1) Ensayos de rutina: para comprobar la calidad
del metal en el medio corrosivo.
2) Ensayos de comparación de diferentes metales,
para seleccionar el más apropiado para un
determinado fin, o para comparar un metal
nuevo en relación con otro, cuyo
comportamiento sea conocido.
3) Ensayos para estimarla vida útil del metal.
E N S A Y O S D E C O R R O S I O N

31. 4) Ensayos para determinación de los diferentes
tipos de medios donde se pueda usar en forma
satisfactoria determinado metal.
5) Ensayos para obtener aleaciones nuevas con
una resistencia a la corrosión adecuada o
máxima.
6) Ensayos para estudios del mecanismo de la
corrosión de un metal o aleación determinada.

32. MEDIDAS DE PROTECCIÓN
CONTRA LA CORROSIÓN
SOBRE LOS MATERIALES:
PROTECCIÓN MEDIANTE RECUBRIMIENTOS
-R. Orgánicos: Recubrimientos
-R. Inorgánicos: Esmaltado, cementado
-R. Conversión: Química (CROMATIZADO) y Electroquímica
(ANODIZADO)
-R. METÁLICOS: Químicos, ELECTROQUÍMICOS, Inmersión en
Caliente, Metalizado, Difusión, etc.

33. 1.Actuar sobre el medio:
Son gran utilidad los llamados diagramas de
Pourbaix.
Diagrama teórico en base a consideraciones
termodinámicas (estudio de energía libre) para
esa modificación.
Existen atlas de diagramas de Pourbaix para
los metales más importantes: Agregar
inhibidores: son sustancias que anulan los
micro-cátodos o micro-ánodos de las
superficies metálicas.
METODOS DE PROTECCION

34. Hay inhibidores anódicos como el OMg o el Oca. Son
mas peligrosos pues si no anulan todos los ánodos
aumenta la densidad de corriente y se producen
rápidas picaduras
Revestimientos metálicos:
Anódico - Catódico
2. Actuar sobre el metal:
Es recubrir el metal para aislarlo del medio que lo
ataca
a) Recubrimientos no metálicos
b) Recubrimiento metálicos

35. DIAGRAMA DE POURBAIX

36. CONTROL DE CORROSION
SELECCIÓN DE MATERIALES
Metálicos
No metálicos
RECUBRIMIENTOS
Metálicos
Inorgánicos
Orgánicos
DISEÑOS
Evitar excesos de tensiones
Evitar contactos de distintos metales
Evitar grietas
Evitar aire
PROTECCION
Anódica - catódica
Control del medio, temp, inhibidores, depuración etc.

37. PRACTICO
1.- Un proceso de electrodeposición de cobre utiliza 18 A de corriente
para corroer un ánodo de cobre y electrodepositar un cátodo de cobre.
Suponiendo que no hay reacciones secundarias, cuantos tiempos
tardaran en corroerse 12,5 gr de cobre del ánodo?
Ec. de Faraday w = I.t.M/nF t = wnF/IM
Datos: w = 12,5 gr
n=2;
M 0 63,5 gr/mol
I = 18ª;
F = 96500ª.s/mol

38. 2.- Un tanque cilíndrico de acero común (bajo carbono)
h= 1,20 m de altura, diámetro 80 cm; agua a un nivel de 90 cm.
Muestra perdida por corrosión 320 gr al cabo de 7 semanas.
Calcular: a) la corriente de corrosión; b) densidad de corriente,
suponiendo a la corrosión uniforme en toda la sup. interna del
tanque.
Ecuación de Faraday: I = w.n.F/t.M
Datos: w = 320 gr; n = 2; M = 55,85 gr/mol; t = 7 semanas; F = 96500
A.s/mol; a) I = ? (A) I(A);
b) i = I(A)/área(cm2) área de la sup corroida del tanque =
área lateral área de fondo = ∏.D.h + ∏.r2 = …………. i =
…..(A)/…cm2

39. 3.-Una pila galvánica consta de un electrodo de Zn en una
disolución 1M de ZnSO4₄ y otro electrodo de Ni en una disolución
de 1M de NiSO₄ separadas por una pared porosa para impedir la
mezcla entre ellas. Un cable externo con un interruptor conecta
los dos electrodos. En el momento que cerramos el interruptor:
a) En qué electrodo se produce la oxidación
b) Qué electrodo es el ánodo?
c) Qué electrodo se corroe? -0.513 V
d) Cuál es la fem de la pila en el momento de la conexión
Zn Zn² + 2e- E =
Ni² + 2e Ni E =

40. Fin

41. Acumulador de plomo
El acumulador contiene un grupo de células
conectadas en serie.
Cada célula consiste en una placa de plomo,
otra de óxido de plomo, y una disolución
electrolítica de ácido sulfúrico
Se sigue utilizándose en automóviles,
camiones

43. • Al funcionar el acumulador, da lugar a las reacciones:
Anódica: Pb0 + SO4
-2 PbSO4 + 2e-
Catódica: PbO2+ 4H2+SO4
-2 +2e- PbSO4 + 2H2O
Pb0 + PbO2 + 2SO4
-2 + 4H+ 2PbSO4 + 2H2O
Confección:
Recipiente de material aislante: vidrio o plástico, la materia
activa forma de pasta.

44. Mantenimiento
El echar agua natural en vez de destilada aporta
impurezas que perjudican a la batería.
Para conectar una batería primero se conecta el
borne positivo y luego el negativo y para
desconectarla primero se retira el borne negativo y
después el positivo

45. Los acumuladores pueden clasificarse por:
Constitución: - De plomo (electrolito ácido)
- De níquel (electrolito alcalino)
- De plata (electrolito alcalino)
Función: - Para arranque
- Para tracción
- Estacionarios
- Portátiles

46. PILA DE LECLANCHE
En 1866 Leclanché desarrolló el sistema que lleva su
nombre.
Una pila (no recargable) compuesta por zinc y
dióxido de manganeso.
Esta pila, con muy pocas variaciones se mantiene en
la actualidad (es la pila normal, no alcalina, que
podemos encontrar en cualquier supermercado).

47. Consta de: pasta húmeda (MnO2); amoniaco (NH4Cl)
cloruro de cinc (ZnCl2); Anodo es el Zn,
el Mn cátodo
Su forma es cilíndrica, siendo el tubo exterior de
zinc, es decir, material activo. En su interior se
encuentra enrollado el papel separador y dentro
del hueco dejado por este el dióxido de
manganeso en forma de polvo.
En el centro de este polvo se introduce un filamento
de grafito que actúa como colector o conexión al
exterior.

48. 1 - Botón metálico superior (+)
2 - Barra de carbono (electrodo positivo)
3 - Vasija de zinc (electrodo negativo)
4 - Óxido de manganeso (IV)
5 - pasta húmeda de cloruro de amonio ClnH4
(electrolito)
6 - Base metálica (-)

49. La f.e.m. o voltaje de esta pila es de 1.5 V.
Zn(s) Zn +2 + 2e- ( reacción anódica) (1)
2MnO2(s) + Zn+2 +2e- ZnMn2O4(s) (2)
Zn(s) + 2MnO2(s) ZnMn2O4(s) reac. total
• La reacción en el ánodo es: (1)
• La reacción del cátodo es: (2)

50. kOH (como electrolito)
Oxidación: Zn (s) + 2OH− → ZnOH + 2e−
Reducción: 2MnO2 (s) + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−
Celda Ni – Cd
Cd + 2OH CdOH +2e anódica
NiO2 + 2H2O + 2e Ni(OH)2 + 2OH catódica
Pilas recargables Hg – Zn
Zn Zn + 2e
HgO + H2O + 2e Hg + 2OH
Pila alcalina

51. ***** Una sola pila alcalina puede contaminar 175.000 litros de
agua (mas de lo que puede consumir un hombre en toda su
vida).
*** Pilas de Niquel/cadmio (Ni/Cd)
Están basadas en un sistema formado por hidróxido de níquel,
hidróxido cadmio.
Poseen ciclos de vida múltiples, presentando la desventaja
de su relativamente baja tensión.
Pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar
decenas de años.
No contienen mercurio, pero el cadmio es un metal con
características tóxicas.