Presentación de la clase Mecanismos de la Corrosión Humeda

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”.
COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO.
ÁREA DE TECNOLOGÍA.
PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA.
UNIDAD CURRICULAR: CORROSION.
PUNTO FIJO, JUNIO de 2021
Dr. Cornelio Martínez
MECANISMOS DEL PROCESO CORROSIVO

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Descripción del proceso de corrosión húmeda.
• Medio ambiente: Factor clave del proceso corrosivo (composición química )
El ambiente corrosivo es
agua que contiene especies
disueltas. El líquido es un
electrolito y el proceso es de
naturaleza electroquímica
Diagramas de Pourbaix ( termodinámica)

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Descripción del proceso de corrosión húmeda.
• Medio ambiente: Cambio con el tiempo y las condiciones (dinámico)
Condiciones microambientales : Entorno
local en la superficie del metal. Determina el
daño real por corrosión.
Efectos locales:
• Flujo del electrolito.
• El pH del medio
• Característica de la superficie del metal ( rugosidad y
presencia o no de depósitos.
• Efectos galvánicos,

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Descripción del proceso de corrosión húmeda.
Figura 2.1 Corrosión húmeda de un metal divalente M en un electrolito que contiene oxígeno.
Liquido conductor
Mecanismo es de naturaleza electroquímica
Zn → Zn+2 + 2e-
Zn+2 + 2OH- → Zn(OH)2
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → 2H+ + CO3
=
Zn+2 + CO3
= → ZnCO3

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Reacciones del proceso de corrosión húmeda.
Corrosión del Fe
(reacciones de oxidación )
Fe → Fe+2 + 2e-
Fe+2 + 2OH- → Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4 Fe(OH)3
(reacciones de reducción )
Tipo de reacción Reacción Ambiente
Reducción del
oxígeno
1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH- Agua de mar, el agua
dulce, el suelo y la
atmósfera
Evolución hidrógeno 2H++ 2e– →H2 Medios altamente
ácidos o soluciones
desaireadas
Reducción del ácido
carbónico
H2CO3 +1/2 O2 + 2e- → CO2 + 2OH- En la producción de
petróleo y gas
Reducción de iones
metálicos
M+n + ne- → M Soluciones
electrolíticas con
altas
concentraciones de
iones metálicos.

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Corrosión de aceros y otro materiales a base
de hierro.
Figura 2.2 Modelo simple que describe
la naturaleza electroquímica de
procesos de corrosión.
Ánodo.
Cátodo
Ánodo: Fe → Fe+2 + 2e- (2.1)
Cátodo: 2H++ 2e– →H2 (2.2)
La velocidad de corrosión del hierro en agua neutra desaireada
a temperatura ambiente, es inferior a 5 µm / año
Cátodo: 4H+ + O2 +4e- → 2H2O (2.3), Despolarización.
Sumando (2.1) y (2.3), haciendo uso de la reacción H2O ↔ H+ + OH- , lleva a la
reacción (2.4),
2Fe + 2H2O + O2 → Fe(OH)2 (2.4)
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 (2.5)

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Mecanismos cruciales para determinar la
velocidad de corrosión.
Superficie metálica (Fe)
Fe(OH)2
Fe(OH)3
O2 O2
Difundirse a través de los depósitos
VdM = VrO2
Un suministro limitado y una
velocidad de reducción
limitada de oxígeno también
reducirán la velocidad de
corrosión. En este caso se dice
que la corrosión está bajo
control catódico
1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH-
Flujo del electrolito a alta velocidad
La velocidad de corrosión puede aumentar considerablemente
(corrosión por erosión).
Disponibilidad de O2

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Mecanismos cruciales para determinar la
velocidad de corrosión.
Formación de películas pasivantes
Superficie metálica (Cr)
Cr2O3
Película de óxido superficial densa y continua
Electrólito
Cr+3
Cr+3
Cr+3
Las películas de este tipo evitan en gran medida la conducción de iones metálicos desde la interfaz
metal-óxido a la interfaz óxido-líquido, por lo que las velocidades de corrosión pueden ser muy
bajas (control anódico). Este fenómeno se llama pasivación y es típico de materiales como el
acero inoxidable y el aluminio en muchos entornos naturales.
La pasivación es promovida por un amplio
acceso de oxígeno a la superficie del
material
La pasivación puede verse
obstaculizada, o una película
pasiva puede romperse, por la
falta de oxígeno o por la presencia
de cloruros (corrosión por grietas
o fisuras)

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Mecanismos cruciales para determinar la
velocidad de corrosión.
Contacto entre materiales diferentes (> 50 mV). Corrosión galvánica.
Cátodo (más noble):
Cu (Eo =0,34 V)
Ánodo (menos
noble):
Zn (Eo =-0,76 V)
Zn → Zn+2 + 2e- oxidación
ΔEo = 0,34 –(-0,76) = 110 V
VrC = VrA
AC >>Aa
Velocidad de reacción anódica
grande concentrada en una pequeña
área (velocidad de corrosión alta)
Por lo tanto, la relación de área
entre los materiales catódicos y
anódicos (Ac/Aa) debe
mantenerse lo más baja posible.
Ac
Aa
ánodo de
sacrificio

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2.3. Medidas para la prevención de la corrosión.
La prevención de la corrosión tiene como objetivo eliminar o reducir el efecto de una o más de las
condiciones que conducen a la corrosión, utilizando las siguientes medidas generales:
1. Selección de un material que no se corroe en el entorno real.
2. Cambiando el entorno, por ejemplo. Remover el oxígeno o agregar químicos anticorrosivos (inhibidores).
3. Usar un diseño que evite la corrosión, por ejemplo. Evitando la acumulación de agua para que la superficie del
metal pueda mantenerse seca.
4. Cambiando el potencial, la mayoría de las veces al hacer que el metal sea más negativo y, por lo tanto,
contrarrestar la tendencia natural de los iones de metal positivos a ser transferidos del metal al medio ambiente.
5. Aplicar recubrimientos en la superficie del metal, generalmente para hacer una barrera entre el metal y el ambiente
corrosivo.

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
Hay tres métodos principales que se utilizan para expresar la
velocidad de corrosión:
a) Reducción del espesor del material por unidad de tiempo.
b) Pérdida de peso por unidad de área y unidad de tiempo.
c) Densidad de corriente de corrosión

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La reducción de espesor por unidad de tiempo es la medida de
mayor importancia e interés práctico. En el sistema métrico esta
medida generalmente se expresa en mm / año. En algunas
publicaciones todavía se pueden encontrar las milésimas de pulgadas
por año (mpy) = 1/1000 pulgadas por año, posiblemente también
pulgadas por año (ipy).

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La pérdida de peso por unidad de área y unidad de tiempo se usó
comúnmente en épocas anteriores, principalmente porque la pérdida de
peso era generalmente la cantidad directamente determinada en las
pruebas de corrosión. Aquí las muestras de ensayo se pesaron antes y
después de la exposición al medio de corrosión (mg/dm2 día). Sobre esta
base, se podría calcular la reducción de espesor como pérdida de peso por
unidad de área / densidad.

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La velocidad de corrosión también puede expresarse por la densidad de
corriente de corrosión. La velocidad de disolución (la velocidad de
corrosión) es la cantidad de iones metálicos eliminados del metal por
unidad de área y unidad de tiempo. Este transporte de iones puede
expresarse como Ia corriente eléctrica por unidad de área, es decir,
densidad de corriente anódica ia = densidad de corriente de corrosión icorr .

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
Si se prefiere expresar la densidad de la corriente de corrosión
local en el área anódica, uno tiene
icorr = ia = Ia / Aa,
donde Aa es el área anódica. Sin embargo, por lo general, se
proporciona la densidad de corriente de corrosión promedio en
toda el área de la superficie A, es decir,
icorr = ia = Ia / A.

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La densidad de corriente de corrosión es una medida particularmente
adecuada de la velocidad de corrosión cuando se trata la teoría de la
corrosión y en relación con las pruebas electroquímicas de
corrosión. La densidad de corriente también es directamente aplicable a
la protección catódica y anódica. En las pruebas de corrosión, la
unidad µA/cm2 es la más utilizada. Cuando se trata de protección
catódica, las unidades mA/m2 y A/m2 se utilizan para el cátodo
(estructura a proteger) y el ánodo, respectivamente

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La relación entre la reducción de espesor por unidad de tiempo ds/dt (en cada lado corrosivo de la
muestra/componente) y la densidad de corriente de corrosión icorr se determina a partir de las ecuaciones de
Faraday:
Donde icorr está dada en A/cm2 ;
Z: Número de electrones en la ecuación de reacción para la
reacción anódica. (reacción de disolución) (por átomo del metal
en disolución).
M: La masa molar del metal (g / mol) (el valor numérico de M
es el peso atómico del metal).
F: Constante de Faraday = 96.485 coulombs / mol electrones =
(96.485 C / mol e–) (96.500 As / mol e–).
ρ : La densidad del metal (g/cm3).

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
Curvas de polarización para la
determinación del potencial (Ecorr) y
corriente (Icorr) de corrosión.
Potencial corrosión (Ecorr) = -0,225 V
Corriente corrosión (Icorr) = -4,2 = Log (I), A
Antilog (-4,2 ) = 6,31 x 10-5 A = 0,631 µA.
Si suponemos que el electrodo tiene un área de
2 cm2, entonces la densidad de corriente de corrosión
(icorr) será:
icorr = (6,31 x 10-5 A / 2 cm2 ) = 3,15 x 10-5 A / cm2

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2.4 Expresiones y medidas de la velocidad de
corrosión
La Tabla 2.1 muestra los factores de conversión entre las unidades de velocidad de corrosión que se utilizan con
mayor frecuencia en la literatura. Una densidad de corriente de corrosión de 1 µA/ cm2 corresponde a una
reducción de espesor de aproximadamente 0.01 mm / año. Los aceros estructurales en el agua de mar normalmente
se corroen en (0,1-0,15) mm / año = (10–15) µA /cm2 en promedio.

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Ejercicios
1.Calcule la velocidad de corrosión de una lamina de hierro (Fe) de 5 cm2 (en
mm/año) usando la curva de polarización anterior. Tenga en cuenta que la
reacción de disolución es principalmente Fe → Fe +2 + 2e-, y que la
densidad y el peso atómico del hierro son 7,8 g / cm3 y 56,
respectivamente.
2. Calcule la velocidad de corrosión de una lamina de aluminio (Al) de 3
cm2 (en mm/año) usando los factores de conversión de la tabla 2.1. La
intensidad de corriente de corrosión del aluminio es de 15 µA. Tenga en
cuenta que la reacción de disolución es principalmente Al → Al +3 + 3e-.

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Asignación.
1. ¿Cual reacción es la reacción catódica dominante por la corrosión en entornos naturales,
como el agua de mar, el agua dulce, el suelo y la condensación en la atmósfera? Escribe la
ecuación de reacción (3 pts)
2. ¿Cual propiedad del medio de corrosión (la solución acuosa) es el requisito previo más
importante para la corrosión electroquímica? (2 pts)
3. ¿Qué se puede decir acerca de la relación entre la corriente anódica Ia y la corriente
catódica Ic en un proceso de corrosión normal? (2 pts)
4. Una placa de acero se ha corroído en ambos lados en el agua de mar. Después de 10 años
se mide una reducción de espesor de 3 mm. Calcule la densidad de corriente de corrosión
media. Tenga en cuenta que la reacción de disolución es principalmente Fe → Fe +2 + 2e-, y que
la densidad y el peso atómico del hierro son 7,8 g / cm3 y 56, respectivamente. (4 pts)
5. ¿Cuáles son los roles de la termodinámica y la cinética de los electrodos en la teoría de la
corrosión? (2 pts)

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Asignación.
6. ¿Indique la secuencia de eventos y las causas que provocaron la explosión del alcantarillado
de la ciudad de Guadalajara, en México en el año 1992.? Describa técnicamente el tipo de
corrosión que se produjo en el caso. (4 pts)
7. Una lamina de Zinc se ha corroído en el agua de mar. La curva de polarización se muestra en
la figura. Calcule la velocidad de corrosión si el área de la lamina d Zinc expuesta es de 10 cm2.
Tenga en cuenta que la reacción de disolución es principalmente Zn → Zn+2 + 2e-. (3 pts)

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