Universidad Tecnológica de Jalisco

Ensayos Destructivos

Práctica N°2Cálculo de velocidad promedio de la corrosión en algunos metales comunes

Nombres de integrantes:Barajas Martínez Martin Eduardo 2115100173

González Rodríguez Joel Alejandro 2115100182

López Álvarez Manuel Alejandro 2115100185

Merín Vargas Luis Alberto 2115100189

Torres Ayala Cristian Alexis 2115100167

Grupo: 8B

19 de febrero de 2016

Cálculo de velocidad promedio de la corrosión en algunos metales comunes

Objetivo(s) Específicos: Objetivo 1: Poder lograr apreciar la cantidad desprendida de material en el momento en que se somete a una sustancia corrosiva, para así poder medir la pérdida de masa al final del proceso.

Objetivo 2: Conocer cual material es más resistente a la sustancia oxidante, ya que se cuenta con dos materiales distintos y de propiedades físicas y químicas totalmente diferente, logrando así observar cual material es más resistente a la sustancia.

Competencias a desarrollar: Habilidad para realizar el cálculo de la determinación de la velocidad de corrosión de un metal en algún medio químico agresivo.

Teoría de Reforzamiento: velocidad de corrosión en metalesExisten muchas definiciones para corrosión. La más comúnmente aceptada es la siguiente:

“Corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente”

Nótese que hay otras clases de daños, como los causados por medios físicos. Ellos no son considerados plenamente corrosión, sino erosión o desgaste. Existen, además, algunos casos en los que el ataque químico va acompañado de daños físicos y entonces se presenta una corrosión-erosiva , desgaste corrosivo o corrosión por fricción.

La corrosión es un proceso natural, en el cual se produce una transformación del elemento metálico a un compuesto más estable, que es un óxido.

La velocidad de corrosión viene dada por la corriente. Sin embargo, muchas veces nos referimos a la velocidad de corrosión en unidades de masa por unidad de área por unidad de tiempo. Para dar una idea, una corriente de corrosión de 8µAcm-2 en el acero, equivale a 20 mg dm-2 día-1. Es fácil la interconversión si se conoce la densidad del material.

1.- Sin especificar. “corrosión”. Sin especificar. Consultado el 22 de febrero del 2016 de http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:s9gZ8j4Hhp4J:https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/josem/static/CORROSION.pdf%2Bcorrosion+velocidad&hl=es-MX&biw&bih&gbv=2&&ct=clnk

2.-Sin especificar. “Corrosión”. Sin especificar. Consultado el 22 de febrero del 2016 de http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion

Tabla de Materiales, Herramientas y Reactivos: Materiales Herramientas Reactivos

Triángulo de aceroCalibrador vernier clásico o digital  Ácido nítrico al 10%

Placa de plomo Calculadora Cloruro de sodio al 10% 

Bata Mufla u horno eléctrico  

Lentes de protección

Vaso de precipitado de 100 ml  

Guantes de látex o neopreno Pinzas  Trapos limpios o papel de estraza Balanza analítica  Cepillo de dientes o fibra  Etiquetas engomables  Vasitos de plástico del Nº 0 ó 2    Procedimiento:

1. Vestirse adecuadamente con bata y botas (no tenis) para entrar a taller.2. Tener todo el material y la herramienta necesaria para la práctica.3. Escuchar y poner atención a la inducción sobre cómo se realizara la

práctica. 4. Se rifaron las piezas metálicas y los reactivos en vasos de precipitado

para cada equipo.5. Se pesaron con la balanza analítica y se midieron las piezas metálicas

con el vernier clásico.6. Los reactivos se vaciaron en vasos de plástico y se etiquetaron para la

identificar cada reactivo.7. La placa de plomo se colocó en el vaso de plástico con ácido nítrico al

10% y el triángulo de acero se colocó en el vaso de plástico con cloruro de sodio al 10%

8. Los vasos se llevaron a la campana de extracción y se dejaron por 7 días.

9. Las piezas metálicas se sacaron de los reactivos y se les retiró el óxido con la fibra.

10.Los reactivos se vaciaron en una probeta.11.Se metieron al horno eléctrico las piezas metálicas durante 30 minutos

para secarlas. 12. Las piezas se extrajeron del horno y se enfriaron en las mesas

metálicas del taller de soldadura. 13. Se volvieron a pesar las piezas metálicas en la balanza analítica

para conocer la masa final.

Observaciones personales y recomendaciones:En la práctica 2 de ensayos destructivos en el momento que se pesaron los materiales en este caso el plomo aumento de peso en vez de bajar esto sucedió ya que no tuvo el tiempo necesario en el horno y que se oxido por dentro lo cual eso afecto el peso de ese material, recomiendo dejar más tiempo las piezas en el horno para que no varíen los pesos. (Barajas Martínez Martin Eduardo)

Se apreció que en la placa de plomo el peso final era mayor que el peso inicial, por lo cual se pensó que la placa no se seco correctamente en el horno, así que la placa de plomo se puso a secar el fin de semana en el sol para el lunes poder pesarla, pero no hubo ningún cambio. (González Rodríguez Joel Alejandro)

Algunas básculas analíticas no funcionaban correctamente. De recomendación deberían llevar a verificar las básculas correctamente ya que si se siguen utilizando las prácticas de los alumnos podrían variar. (López Álvarez Manuel Alejandro)

En la práctica número dos que realizó al equipo 7 en el momento de pesar los metales lo que fue la placa de plomo y una pieza triangular de acero. Los resultados en gramos por diez a la menos 4, en la primera ocasión que se pesó fue menor que después de que sufriera la degradación. (Merín Vargas Luis Alberto)

En la segunda parte de la práctica se esperaba que la masa de los materiales disminuyera relativamente con su peso inicial, ya que al desprender el material oxidado, debería de reducir su masa y volumen. En cambio al parecer uno de los pasos a seguir durante la práctica en la que se pretendía secar las piezas de metal en un horno falló y la sustancia corrosiva o parte del agua con la que se lavó la pieza se quedó impregnada en la misma. Esto provocó que la masa de los materiales no redujera y al contrario aumentara más que la masa inicial.

Se dejaron secar al sol durante el fin de semana para poder eliminar la humedad acumulada en las piezas y poder volver a pesarlas de nuevo. (Torres Ayala Cristian Alexis)

Resultados de la práctica:Triángulo de acero

Datos:

Área inicial

A=2[ (5.94 cm) (3.15cm )2 ]+5.94 cm∙0.35+2 [ (4.39cm ) (0.35cm ) ]=¿

A=18.711cm2+2.079 cm2+3.073 cm2=23.863 cm2

Área final

A=2[ (5.93 cm ) (3.14cm )2 ]+5.93cm ∙0.35+2 [ (4.37 cm ) (0.35cm ) ]=¿

A=18.6202cm2+2.0755 cm2+3.059 cm2=23.7547 cm2

φ=7.8 gcm3

A=(2 ) (b ) (h )2

+(b ) (e )+2 ( (L ) ( e ) )=(2 ) (5.94 cm ) (3.15 cm)2

+(5.94cm ) (0.35 cm )+ (2 )¿

t=7d í as

mi=2.43727 g

mf=2.43417 g

Vcorr= mi−mf(φ ) ( A )(t)

=2.43727g−2.43417 g¿¿

1) mm/año

2.3792 X 10−6 cmd í as

x 10mm1cm

x 365d í as1año

=8.6840 X10−3 mmaño

2) MPY

2.3792 X 10−6 cmd í as

x 1 pulg2.54 cm

x 365d í as1año

x 1000mí lesimasde pulg1 pulg

¿0.3418 mí lesimasde pulgaño

3) IPY

2.3792 X 10−6 cmd í as

x 1 pulg2.54 cm

x 365d í as1año

=3.4373 X10−4 pulgañ o

4) MDD

MDD=0.3418 x 7.81.44=1.851416667MDD

5) GMD

GMD=1.851416667 mgdm2 ∙ día

x 1g1000mg

x 100dm2

1m2 =0.1851416667GMD

Ecuación de Faraday:Datos:

m=2.43727 g

F=96500 Cmol

t=604800 seg

n=3e−¿¿

PM=55.847g /mol

i= (m ) (n )(F)(t )(PM )

=(2.43727 g ) (3 )(96500 C

mol)

(604800 seg )(55.847g /mol)=705589.665 A33776265.6

=0.0208 A

Convirtiendo de Amperes a mA:

0.0208 Ax 1000miliampers1 Amper

=20.8mA

Calculando densidad de corriente:Datos:

A=23.863cm2

i=20.8mA

Convirtiendo de cm2 a m2:

23.863 cm2 x 1m2

10000 cm2=2.3863 X10−3m2

i=20.8mA

φi= iA

= 20.8mA2.3863 X10−3m2

=8716.4229mA /m2

Escala de aceptación de MPYA partir de de la escala de aceptación de MPY establecemos que el resultado del triángulo de acero que fue de 0.3437MPY, tiene una resistencia excepcional debido a que es menor a 1.

Cambio de área

%∆∆=[ A0−A f

A0 ] x100%=[ 23.863cm2−23.7547 cm2

23.863 cm2 ] x100%=0.1083 cm2

23.863 cm2 x100%=0.0045 x100%=0.4538%

Placa de plomo

Áreas:

Placa de plomo

a= 2.22cm

b= 1.67cm

c= 0.27cm

Área inicial:

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

A=2 [ (2.22 cm ) (1.67 cm ) ]+2 [ (2.22 cm ) (0.27 cm) ]+2 [ (1.67 cm ) (0.27 cm ) ]=¿

A=7.4148 cm2+1.1988 cm2+0.9018 cm2=9.5154 cm2

Área final:

a= 2.17cm

b= 1.55cm

c= 0.26cm

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

A=2 [ (2.17 cm) (1.55cm ) ]+2 [ (2.17cm ) (0.26 cm ) ]+2 [(1.55cm ) (0.26cm ) ]=¿

A=6.727 cm2+1.1284 cm2+0.806 cm2=8.6614 cm2

1) Mm/año

2.4880×10−3cm /d í as× 10mm1cm

× 365d í as1año

=9.0812mm/añ o

2) MPY

2.4880×10−3cm /d í as× 1 pulg2.54

× 365d í as1año

=0.3575 pulg /añ o

0.3575 pulg /año× 1000mí lesimas de pulg1 pulg

=357.5275MPY

3) IPM

2.4880×10−3cm /d í as× 1 pulg2.54 cm

× 365d í as1año

=0.3575 pulg /añ o

4) MDD

MDD=357.5275 x11.301.44

=2805.597743MDD

5) GMD

MGD=2805.597743MDDmg/dm2 x 1g1000mg

x 100dm2

1m2 =280.5597743GMD

Ecuación de Faraday

Datos:

m=7.5153 g

F=96500 Cmol

t=604800 seg

n=2e−¿¿

PM=207.19g /mol

i= (m ) (n )(F)( t )(PM )

=(7.5153g ) (2 )(96500 C

mol)

(604800 seg )(207.19g /mol)= 1450452.9 A125308512

=0.0115 A

Convirtiendo de Amperes a mA:

0.0115 Ax 1000miliampers1 Amper

=11.5mA

Calculando densidad de corriente:

Datos:

A=9.5154 cm2

i=11.5mA

Convirtiendo de cm2 a m2:

9.5154 cm2 x 1m2

10000 cm2=9.5154 X 10−4m2

i=11.5mA

φi= iA

= 11.5mA9.5154 X 10−4m2

=12085.67165mA /m2

Escala de aceptación de MPY

A partir de de la escala de aceptación de MPY establecemos que el resultado del triángulo de acero que fue de 357.5275 MPY, tiene una resistencia inaceptable debido a que es mayor a 200.

Cambio de área

%∆∆=[ A0−A f

A0 ] x100%=[ 9.5154cm2−8.6614 cm2

9.5154 cm2 ] x100%= 0.854cm2

9.5154 cm2 x100%=0.0897 x 100%=8.97%

Dibujos o fotos electrónicas

Figura N° 1 Triángulo de acero y placa de plomo antes de iniciar la práctica

Figura N° 2 kit para realizar la práctica

Figura N° 3 Ancho de la placa de plomo

Figura N° 4 Triángulo de acero

Figura N° 5 Vaso con ácido nítrico al 10%

Figura N° 6 Báscula analítica descalibrada

Figura N° 7 Báscula analítica calibrada

Figura N° 8 Masa inicial del triángulo de acero

Figura N° 10 Campana de extracción

Figura N° 9 Masa inicial de la placa de plomo

Figura N° 11 Vasos en la campana de extracción

Figura N° 12 Vaso con ácido nítrico al 10% con triángulo de acero después de 7 días

Figura N° 13 Triángulo de acero sumergido en ácido nítrico después de 7 días

Figura N° 14 Plomo que estuvo 7 días en sustancia corrosiva

Figura N° 15 Equipo 7 trabajando Figura N° 16 Retirar el óxido del triángulo de acero

Figura N° 17 Limpieza de la placa de plomo

Figura N° 18 Horno a 170 °C

Figura N° 19 Ingresando piezas al horno

Figura N° 20 Triángulo de acero y placa de plomo dentro de la mufla

Figura N° 21 Equipo de protección para retirar las piezas del horno

Figura N° 22 Retiró de la placa de plomo y el triángulo de acero del horno

Figura N° 24 Masa final del triángulo de acero

Figura N° 23 Masa final de la placa de plomo

Conclusiones personales:La práctica número dos se elaboró satisfactoriamente, los materiales metálicos en el caso de este equipo acero y plomo, los mismos se colocaron en soluciones acidas que los atacaron para acelerar su degradación, se dejó por una semana. Después transcurrió el tiempo, se pasó a realizar los cálculos de velocidad de corrosión con el conocimiento adquirido durante a lo largo de el cuatrimestre en la materia que se lleva acabo de ensayos destructivos, de acuerdo a el conocimiento que se menciona se uso información que se adquirió en el transcurso de la elaboración de la práctica y/o datos como: Peso del material inicial y final, medidas para poder obtener el área inicial y final, que tipo de metal se usó. Se puso apruebo el conocimiento y la habilidad, y se logró adquirir experiencia sobre la materia. (Merín Vargas Luis Alberto)

Se observó en la práctica como es realmente algunos tipos de corrosión con los que se conviven por lo general diariamente, en el cual se estuvo a la expectativa observando cómo se corroe el material al inicio y al final después de 7 días, en lo que se prestó atención como y de qué forma se corroe los diferentes materiales, como en el caso de la placa de plomo tuvo un peso inicial menor que al peso final, y se llegó a la conclusión de que como el plomo es muy poroso tal vez esas imperfecciones se saturaron de óxido y es por eso que se tuvo un peso mayor al inicial, así que hubo casos en los que el material casi se desbarató por completo esto se debe a que importa mucho el tipo de material que sea y a la sustancia corrosiva a la que se expone. (López Álvarez Manuel Alejandro)

En esta práctica se dejó en claro que la corrosión siempre existe y puede destruir un material metálico lentamente, esto se debe al tipo del material que estés utilizando y a que este expuesto, en este caso el triángulo de acero sufrió un poco de corrosión pero no fue muy notable ya que este material se expuso a un reactivo al 10 % de cloruro de sodio, el cual al pasar los 7 días de exposición al reactivo se formó una liguera capa de oxido, mientras que el plomo que fue expuesto a la reactivo de ácido nítrico al 10% el material sufrió mayor desgaste en las medidas por lo cual su corrosión fue más notable. Al calcular las masas del los materiales se coincidió con lo que se veía a simple vista en el triángulo de acero se notó la pérdida de peso, pero paso lo contrario en el plomo ya que su peso aumento por el óxido que quedó dentro del material y por la humedad del material. (Barajas Martínez Martin Eduardo)

La práctica consistió básicamente en oxidar los metales para saber la velocidad en la que los metales se oxidan al igual que saber sacar el área de cada pieza y posteriormente se realizaron las fórmulas para saber los datos de cada metal en MPY, IPY, etc. Se dejaron las piezas metálicas 7 días sumergidas en el ácido y después se tallaron con una fibra para quitar el exceso de óxido que tenían, lo siguiente fue llevarlas al horno eléctrico y al secarlas, se tuvo el problema

que la placa de plomo tenía un peso mayor por lo cual se cambiaron los pesos para que la práctica se realizara de buena manera, se tuvo dificultades para la realización de la fórmula de MDD pero preguntando a los compañeros se realizó la práctica bien, la practica fue interesante más por los datos y las fórmulas que se utilizaron, pero lo más interesante fue la fórmula de cambio de área. (González Rodríguez Joel Alejandro)

Durante la práctica se observó el proceso que se debe de llevar a cabo para poder provocar un aceleramiento en la velocidad de corrosión. Los materiales asignados (acero y plomo), se sometieron al proceso de aceleración corrosiva, en los cuales al final de la práctica se logró observar la perdida de material desprendido de las placas de acero y de plomo. Así mismo se observó que la diferencia entre materiales es relativamente grande, ya que el acero desprende mayor cantidad de partículas oxidadas que el plomo. En este último pareció nula, ya que no se mostró a simple vista el material desprendido. En cambio el acero desprendió partículas color café que al parecer es el material oxidado y que se desprendió del acero en dicho tratamiento. Es una manera eficiente de poder apreciar la velocidad corrosiva. (Torres Ayala Cristian Alexis)