Universidad Tecnológica de Jalisco.

Ingeniería Mantenimiento industrial.

Ensayos Destructivos.

Práctica N° 2.

Cálculo de la Velocidad de Corrosión Promedio en algunos metales comunes.

García Cervantes Manuel Alejandro. 2115100178.Mozqueda Castillo Ana Karen. 2115100190.Reséndiz Pichardo Juan Carlos. 2115100194.Rodríguez Villada Ramón. 2115100197.

Yáñez Díaz Benjamín. 2115100201.

8°B Turno Vespertino.Guadalajara, Jal, a viernes 12 de febrero de 2016.

Título de la práctica.Cálculo de la Velocidad de Corrosión Promedio en algunos metales comunes.

Objetivos específicos.1) Efectuar con ayuda de soluciones, la corrosión a distintos materiales metálicos, para poder determinar la velocidad de corrosión, permitiendo que la solución interactúe con los distintos materiales durante un tiempo determinado. 2) Realizar los cálculos correspondientes para obtener los resultados de la velocidad de corrosión, con ayuda de las actividades realizadas en el laboratorio de química.

Competencia a desarrollar.Habilidad para realizar el cálculo de la determinación de la velocidad de corrosión de un metal por medio de un químico agresivo.

Teoría de razonamiento.Velocidad de corrosión en metales:Llamamos corrosión a la oxidación espontánea de los metales. Se debe a un ataque destructivo del medio ambiente, a través de reacciones químicas o electroquímicas. En la corrosión electroquímica los átomos del metal son oxidados dejando la red del metal como iones, creando un exceso de electrones en la superficie del metal. Estos electrones pueden ser transferidos a una especie activa en el electrolito produciéndose la reacción de reducción. La reacción de corrosión se conoce como reacción anódica y las áreas del electrodo donde ocurre se les llama ánodos. La electroneutralidad de la materia exige que en otros puntos, conocidos por cátodos, se reduzca alguna sustancia del medio ambiente en contacto con el material metálico. Las áreas donde ocurre la reacción catódica (de reducción) se denominan cátodos. En el caso del acero, la reacción anódica que tiene lugar es: Fe → Fe2+ + 2eConsecuentemente, una reacción catódica tiene que tener lugar para iniciar y mantener la corrosión metálica. Un ejemplo de reacción catódica es la reducción de protones. 2H+ + 2e- → H2 La reacción de corrosión total será la suma de ambas reacciones. Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 tanto la reacción anódica como catódica dan lugar a corrientes llamadas anódica y catódica respectivamente y la corriente total suma de ambos procesos es proporcional a la velocidad de corrosión.

Bibliografía.

LABEXP9. (03 de Noviembre de 2008). uam. Recuperado el 15 de Febrero de 2016, de https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/josem/static/CORROSION.pdf

Tabla de Materiales, Herramientas y Reactivos.

Material. Herramienta. Reactivo o producto.

1. Rondana de acero galvanizado.

Pinzas de punta. 1. Ácido nítrico al 10%.

2. Placa de plomo. Calibrador Vernier Clásico. 2. Ácido sulfúrico

al 10%.Balanza analítica.  Etiquetas engomables.  

Vasitos de plástico del N° 0 ó 2.  Guantes.  Lentes de seguridad.  Bata.Calculadora.Trapos.Cepillo de fibras metálicas.Horno eléctrico.Guantes de carnaza.Mandil de carnaza. Mangas de carnaza.

Careta de seguridad. Pinzas para crisol.Vaso de precipitado.

Procedimiento.

1.- Se preparó la herramienta de trabajo antes de comenzar con la práctica.2.- Se recibió una breve capacitación por parte del docente sobre la utilización de la balanza semianalítica.3.- Se realizó la rifa para repartir los metales por equipo.4.- Se procedió con las mediciones pertinentes de cada uno de los metales utilizando guantes y vernier.5.- Después de la toma de mediciones, se pesaron los metales en una balanza semianalítica.6.- Se eligieron los agentes químicos para atacar al material metálico.7.- Se dejaron en reposo a temperatura ambiente durante un lapso de 7 días, en la campana de extracción.8.- Después de trascurridos los 7 días, se extrajo el agente químico depositándolo en un vaso de precipitado.9.- Se realizó una limpieza a los metales utilizando agua y un cepillo.10.- Se sometieron los metales a una temperatura de 160 °C dentro de un horno con la finalidad de extraer todo el líquido guardado en el interior del material.11.- Se sacaron del horno utilizando la herramienta necesaria para enfriarse a temperatura ambiente.12.- Una vez fríos los metales, se procedió con la toma de mediciones con un vernier manipulándolos correctamente con guantes.13.- Por último, se pesaron los metales en una balanza semianalítica y se visualizó la pérdida de masa.

Observaciones Personales y Recomendaciones.No hubo observaciones ni recomendaciones.

García Cervantes Manuel Alejandro.Al realizar la práctica no se obtuvo un orden de los compañeros para poder acercarse al profesor y poder escuchar las instrucciones de cómo se realizaría la práctica.Se recomienda que el profesor solo nombre dos integrantes por equipo para escuchar estas instrucciones o así también que el profesor de la indicación que nadie se mueva de su mesa de trabajo para que se pueda escuchar desde ahí las instrucciones y que todos puedan acatarlas.Mozqueda Castillo Ana Karen.Es recomendable que el metal sea grabado los siete días en que el material entra en contacto con la sustancia, y en una reproducción veloz de la grabación se pueda observar cómo es que la sustancia interactúa con el metal, como es que se empieza a corroer y como va cambiando el metal con el paso de los días, para así poder obtener una mejor visualización de cómo es que se genera la corrosión. Resendiz Pichardo Juan Carlos.Al comienzo de la práctica se analizó que esta se llevaría a cabo en varios procedimientos como: fotos, peso de cada pieza, mediciones de cada parte de los metales, ancho, grosor, diámetros, en este caso se tomaron tres mediciones en la placa de plomo, ya que no tenía una forma uniforme y con este procedimiento se obtuvo un promedio en la medida de la placa, colocación de sustancias químicas en contenedores, colocación de los metales en los contenedores, limpieza después de los 7 días de reposo, secado, así como medidas y peso después de retirarlos de las sustancias químicas.Se recomienda organización en los integrantes para realizar todas las actividades, de esta forma se documentara todos los detalles de las características de los metales antes y después de los 7 días que transcurrirán en reposo dentro de los contenedores y las sustancias químicas.Por otra parte se recomienda trabajar con el equipo de seguridad registrado al comienzo, ya que se trabajará con sustancias químicas, un mal manejo podría causar un accidente en el alumno.Rodríguez Villada Ramón.Al momento que se pesa el material, se recomienda mantener las puertas del laboratorio cerradas, también mantenerse a una distancia considerable de la báscula para evitar que la misma de lecturas erróneas.Yañez Diaz Benjamin.

Resultados de la práctica.RONDANA DE ACERO GALVANIZADO

PLACA DE PLOMO

AntesAntes

Después Después

Figura N° 1 Tabla comparativa de pérdida de material.

Rondana de acero galvanizado.Datos:mi= 8.005gmf= 7.278gρ= 7.85g/ml

A= 11.6537 cm2

t= 7dias

Vcorr=(mi−mf )ρ . A .t

Acero galvanizadoÁrea inicial:

A=2πe (e+h )+π R2

A=2π (0.85 cm ) [0.85 cm+0.26 cm ]+π (1.35 cm)2=5.3407 cm [1.11cm ]+5.7255 cm=¿

A=11.653677cm2

Área final:

A=2πe (e+h )+π R2

A=2π (0.84 cm ) [0.84 cm+0.21 cm ]+π (1.345 cm )2=5.2779 cm [1.05 cm ]+5.6832 cm=¿

A=11.2250cm2

Calculando la velocidad de corrosión.

Vcorr= (8.005 g−7.278 g)

(7.85 gml

)(11.6537 cm2)(7dias)= 0.727 g

640.3708g . diacm

=0.001135279cm /dia

Vcorr mmaño

=0.001135279cmdia

x 365dias1año

x 10mm1cm

=4.14377098mm /año

Vcorr MPY=4.143770981mmaño

x 1MPY0.0254mm/año

=163.1405898MPY

Vcorr IPY=163.1405898MPY x 1 Pulg1000MPulg

=0.163140589 IPY

Vcorr MDD=(MPY )g . e1.44

=(163.14377098MPY )(7.85)

1.44=889.3427986MDD

Vcorr GMD=889.3427986mgdm2 .dia

x 1 g1000mg

x 100dm2

1m2 =88.93427986GMD

La resistencia a la corrosión del Acero Galvanizado con respecto al ácido nítrico al 10% es pobre y por lo tanto, el material no es apropiado.

Densidad de la corriente ρi= iA ; i= m.n .F

t .(P .M )

Datos:m= 0.727g

n= 3F= 96500c/mol t= 604800sP.M= 56g/mol

i=(0.727g)(3)( 96500 c

mol)

(604800 s)( 56gmol

)= 210466.5g .c /mol33868800 s . g /mol

=0.00621417 Amp

ρi=0.00621417 Amp11.6537cm2 = .000533235 Amp

cm2 x 1000mA1 Amp

x 10000 cm2

1m2 =5332.35mA /m2

Cambio de área para el Acero Galvanizado

%∆∆=[ A0−AfA0 ] x 100

%∆∆=[ 11.6537cm2−11.2250cm2

11.6527cm2 ]x 100=[ 0.428711.6537 ] x 100=3.67866%

Placa de Plomo.Datos:mi= 8.599gmf= 8.502gρ= 11.30 g/ml

A= 11.2166cm2

t= 7dias

Área inicial:

A=2a .b+2a .c+2b . c

A=2 [ (0.2466 cm) (2.1866 cm ) ]+2 [(0.2466 cm ) (2.0833 cm) ]+2 [ (2.1866 cm ) (2.0833 cm ) ]=¿

A=1.0784 cm2+1.0275 cm2+9.1107 cm2=11.2166cm2

Área final:A=2a .b+2a .c+2b . c

A=2 [ (0.2233 cm ) (2.1333 cm ) ]+2 [ (0.2233 cm ) (2.06 cm ) ]+2 [ (2.1333 cm ) (2.06 cm ) ]=¿

A=0.9527 cm2+0.9200 cm2+8.7892 cm2=10.6619 cm2

Calculando la velocidad de corrosión.

Vcorr= (8.599g−8.502g)

(11.30 gml

)(11.2166cm2)(7dias)= 0.097 g889.5885g .dia /cm

=0.000109039 cm /dia

Vcorr mmaño

=0.000109039cmdia

x 365dias1año

x 10mm1cm

=0.39799235mm/año

Vcorr MPY=0.39799235mmaño

x 1MPY0.0254mm/año

=15.66899MPY

Vcorr IPY=15.66899MPY x 1 Pulg1000MPulg

=0.01566899 IPY

VcorrMDD=(15.66899MPY )(11.30)

1.44=122.9580MDD

Vcorr GMD=122.9580mgdm2. dia

x 1g1000mg

x 100dm2

1m2 =12.2958GMD

La resistencia a la corrosión de la Placa de Plomo con respecto al ácido sulfúrico al 10% es bueno y por lo tanto, el material es apropiado.Densidad de corriente

i=(0.097g)(2)(96500 c /mol)(604800 s)(207.2g /mol)

= 18721g . Amp /mol125314560 s . g/mol

=0.000149392 Amp

ρi=0.000149392 Amp11.2166 cm2 =0.000013318 Amp

cm2 x 1000mA1 Amp

x 10000 cm2

1m2=133.1mA /m2

Cambio de área para la Placa de Plomo

%∆∆=[ 11.2166cm2−10.6619 cm2

11.2166 cm2 ] x100=4.9453%

Fotos electrónicas.

Figura Nº 2 Placa de acero galvanizado.

Figura Nº 3 Medición del diámetro placa de acero galvanizado.

Figura Nº 4 Medición del diámetro interno placa de acero galvanizado.

Figura Nº 5 Medición del grosor de la placa de acero galvanizado.

Figura Nº 6 Medición del ancho interno de la placa de acero galvanizado.

Figura Nº 7 Peso de la placa de acero galvanizado.

Figura Nº 8 Colocación de la placa de acero galvanizado en contenedor de ácido nítrico.

Figura Nº 9 Placa de acero galvanizado en ácido nítrico y placa de plomo en ácido sulfúrico en sus contenedores que estarán en reposo por 7 días.

Figura Nº 10 Contenedor de la placa de acero galvanizado en ácido nítrico después de los 7 días.

Figura Nº 11 Placa de acero galvanizado después de los 7 días dentro de ácido nítrico.

Figura Nº 12 Enjuague con agua de la placa de acero galvanizado.

Figura Nº 13 Placa de plomo.

Figura Nº 14 Medición de ancho de la placa de plomo.

Figura Nº 15 Medición del grosor placa de plomo.

Figura Nº 16 Peso de la placa de plomo.

Figura Nº 17 Colocación de la placa de plomo en contenedor de ácido sulfúrico.

Figura Nº 18 Contenedor de la placa de plomo en ácido sulfúrico después de los 7 días.

Figura Nº 19 Placa de plomo después de los 7 días dentro de ácido sulfúrico

Figura Nº 20 Enjuague con agua de la placa de plomo.

Figura Nº 21 Horno.

Figura Nº 22 Materiales dentro del horno para secado del agua.

Figura Nº 23 Placa de acero galvanizado al retirarse del horno.

Figura Nº 24 Placa de plomo al retirarse del horno.

Figura Nº 25 Limpieza de Placa de acero galvanizado y placa de plomo con cepillo con cerdas de metal.

Figura Nº 26 Medición de la placa de acero galvanizado después de los 7 días en ácido nítrico.

Figura Nº 27 Medición de la placa de plomo después de los 7 días en ácido sulfúrico.

Figura Nº 28 Peso de la placa de acero galvanizado después de los 7 días en ácido nítrico.

Figura Nº 29 Peso de la placa de plomo después de los 7 días en ácido sulfúrico.

Conclusiones Personales.Se procedió con la realización de la práctica de la materia de ensayos destructivos que consistió en el cálculo de la determinación de la velocidad de corrosión en algunos metales comunes tales como el plomo y el acero galvanizado por medio de un químico agresivo. Los metales antes mencionados se sometieron a un determinado estrés por medio de soluciones de origen químico inmersos durante un lapso de siete días a una temperatura ambiente, de esta manera se forzó la aparición de la corrosión. Para obtener la masa y el volumen exacto de pérdida de material, se utilizó un horno a 160 °C en el cual se calentaron los metales con la intención de extraer hasta la última gota de solución química guardada en el interior del material metálico.Manuel Alejandro García Cervantes.En esta práctica al ser sometidos los metales que al equipo le tocó analizar por varios factores que determinan la corrosión en este caso ácido nítrico y ácido sulfúrico, así como una placa de acero galvanizado y otra placa de plomo, surgieron algunos cambios en ellos, como el deterioro de cada material. Algunos fueron los diferentes tipos de corrosión que se presentó en cada uno de los metales, ahora que ya se conocen. Una de ella corrosión por picadura, esta que surgió en uno de los metales se generó perdida de material, ya que cada material es diferente y habrá diferentes factores que inicien la corrosión en este caso del material se podrá analizar, detectar a tiempo y minimizarla. Ana Karen Mozqueda Castillo.Se llegó a la conclusión de que la corrosión es un proceso muy lento, pero muy peligroso por la misma razón, en algunos metales es más rápido que en otros, pero también algunas sustancias propician la corrosión más rápida, dependiendo del metal que sea y la sustancia que este en contacto con el metal, es la velocidad que tendrá la corrosión. La corrosión es muy difícil de ver a simpe vista y cuando es posible que la corrosión se vea, es porque ya se encuentra en una etapa avanzada del proceso, lo único que se puede hacer es minimizar la velocidad del proceso lo más que se pueda, propiciando la resistencia a la corrosión por parte del material a que sea mejor, con alguna capa de aleación resistente a la corrosión, pintura, etcétera, alargando la vida del metal.Juan Carlos Resendiz Pichardo.

Al término de la práctica, se concluyó como en el trascurso de pocos días los metales analizados pierden sus características que tenían en su forma inicial como: peso, figura y apariencia. De esta forma se conocerá en un ejemplo de 7 días dentro de una sustancia química cómo es posible que se genere algún tipo de corrosión en los materiales.Con esta práctica, se analizó que es de suma importancia el análisis de los materiales en su estado natural así como en su aspecto de trabajo que se requiera, en las exigencias que se trabaje y circunstancias que se presenten. Se tendrá una solución a los problemas que ocasione la corrosión comprendiendo que este cambio natural o químico no se evitara solo se prolongara su aparición en los materiales.Ramón Rodríguez Villada. Cuando se realiza la práctica, se puede concluir que la velocidad y cantidad de corrosión puede aumentar o disminuir según el entorno en el que se encuentre la pieza, como lo fue en este caso los materiales presentaron diferentes niveles de corrosión en una misma cantidad de tiempo, se tendrá que tomar en cuenta el más mínimo detalle en el medio ambiente para que una estructura de metal pueda presentar la menor cantidad posible de corrosión y así se logrará que su tiempo de vida sea más extenso, ya que la pérdida de material no se presenta en la misma cantidad y también depende que tan resistente pueda ser el metal al entorno en el que se localice. Benjamín Yañez Diaz.