8. Corrosión

Objetivo General: Identificar los distintos procesos corrosivos que afectan los materiales y los métodos que son utilizados para prevenirlos.

Objetivos Específicos:

• Conocer los tipos de corrosión.
• Distinguir entre los diferentes tipos de celdas electrolíticas de corrosión.
• Calcular potenciales normales de electrodos de una celda galvánica a partir de los potenciales de celda.
• Usar la ecuación de Nernst para calcular los potenciales de celda.
• Distinguir entre polarización por activación y por concentración.
• Estudiar los sistemas corrosivos metal-medio acuoso utilizando los diagramas de Pourbaix E vs pH.
• Determinar los factores que afectan la velocidad de corrosión.
• Identificar los diferentes sistemas de protección contra la corrosión: protección catódica y anódica, recubrimientos e inhibidores.
• Conocer los ensayos no destructivos: Inspección visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, electromagnetismo, radiografía, ultrasonido, emisión acústica, infrarrojo, y determinar su aplicación en la inspección de equipos.

Competencias a desarrollar:

• Determinar las características de un sistema fisicoquímico corrosivo para seleccionar los materiales adecuados que permitan disminuir la velocidad de corrosión.
• Seleccionar los materiales de manera eficiente y disminuyendo los costos en ingeniería de procesos y para la formulación de productos.

Guía de Materiales de Ingeniería Química:

Guia Corrosion

Ejercicios de Corrosión:

1. La corrosión por picadura se produce por los siguientes factores:

a) Presencia de una celda electroquímica                      b) Presencia de cloruros en contacto con un metal

b) Una celda de concentración de oxígeno         c) Todas las anteriores

3. En algunas refinerías es utilizada agua de mar como agua de enfriamiento. El acero inoxidable y el zinc con respecto a las tuberías de agua de enfriamiento construidas de acero al carbono proveen:

a) Protección anódica y catódica respectivamente b) Protección catódica y anódica respectivamente c) Ninguna protección                                                   d) Protección variable

1. En un proceso Claus (Unidad recuperadora de azufre) en el horno y en el reactor ocurre la reacción: 2H₂S + SO₂ —> 3S_(v) + 2H₂O_(v) , la corriente de salida de los condensadores 1 y 2 es enfriada hasta 370 y 300 F respectivamente para condensar el azufre. La planta opera a presiones cercanas a 1 atm. El incinerador se utiliza para oxidar el H₂S remanente e incrementar la temperatura de los gases de salida para que posean un tiro adecuado para ser expulsados por la chimenea. Tomando en consideración los datos suministrados determine de qué material se deben construir el reactor, los condensadores y la chimenea del incinerador. Justifique su respuesta

4. Una planta de producción de jabón (oleato y palmitato de sodio) está formada por un reactor (R1) de síntesis de ácidos grasos donde se alimentan aceites triglicéridos los cuales son hidrolizados con agua a una temperatura de 80 C. El producto de R1 (ácidos grasos y glicerol) posee un pH = 5, este es transportado a través de una tubería hasta un reactor de neutralización (R2) que utiliza una solución de NaOH 1 Molar para producir la reacción de saponificación y formar los carboxilatos de sodio y H₂O; dentro de este reactor se mantiene un pH de 8. En la figura 2 se presenta el diagrama de Pourbaix del sistema Fe-H₂O, utilice este diagrama para responder a las siguientes preguntas:

a) ¿Se puede utilizar acero al carbono para construir el reactor R1? Justifique su respuesta. De no ser así recomiende un material para ser utilizado en la construcción de este reactor .

b) ¿Se puede utilizar acero al carbono para construir el reactor R2? Justifique su respuesta. De no ser así recomiende un material para ser utilizado en la construcción de este reactor .

c) ¿Se puede utilizar acero al carbono para construir la tubería que alimenta la solución de soda cáustica? Justifique su respuesta. De no ser así recomiende un material para ser utilizado en la construcción de esta tubería.

d) El operador de campo de la planta observó que en la conexión (brida) que une la tubería proveniente del reactor R1 y el reactor R2 no había empacadura. ¿Existe riesgo de corrosión en este punto? Explique.

1. Si una pieza de Fe necesita ser protegida de corrosión en un depósito de agua residual, sugiera un metal que pueda ser usado como ánodo de sacrificio. Escriba la reacción anódica, catódica y las reacciones totales, respectivamente.

2. El metal Zr puede oxidarse para formar ZrO2. Escriba la reacción de oxidación. ¿Esperaría ud. que la capa de óxido formada sobre la superficie sea protectora? (La densidad del Zr es 6,51 g/cm3 y la densidad del óxido es 5.89 g/cm3. El peso atómico del Zr es 91 g/mol). Tome en cuenta que por cada átomo de zirconio se forma un mol de ZrO2.

3. Agua temperada que es usada para enfriar los productos de una torre de destilación posee a condiciones estándar un pH de 8,5 a 9,5. Una muestra fue tomada en la salida del enfriador y la temperatura era de 90 C. Dibuje la línea Potencial vs pH a una temperatura de 90 C para la transformación Fe⁺⁺ — Fe(OH)₃. Los tubos son fabricados de acero al carbono. ¿Esperaría ud. que se produzca corrosión en el sistema?: a) si la temperatura es 25 C, b) a la temperatura de operación. Asuma que el pH permanece constante. Justifique su respuesta.

Fe(OH)₃ + 3H⁺ + 1e- = Fe⁺⁺ + 3H2O,  E=0,77 V

4. Dibuje dos tipos de celdas electrolíticas que se producen en procesos corrosivos. Coloque un ejemplo de procesos reales en la industria química donde puede existir corrosión para cada uno de estos tipos de celda. Indique cual es el cátodo, el ánodo y las reacciones que se producen.

5. Un precalentador en un horno de craqueo de etileno calienta una mezcla de hidrocarburo (etano/propano) de 65 C a 125 C a 145 C a través de los gases de combustión provenientes del horno. El Precalentador contiene hidrocarburo con catalizador de disulfuro de dimetilo (DMDS en inglés) en la operación normal de craqueo de etileno. Durante el ciclo de decoquificación, la válvula de control de alimentación de la mezcla de hidrocarburo permanece cerrada y vapor de decoquificación y aire son introducidos en el sistema. En la totalidad del horno el vapor se encuentra en forma de vapor vivo. En la única área donde el vapor permanece sin desplazarse es en el precalentador. Señale la causa más importante que puede producir corrosión en los tubos aleteados de transferencia de calor del precalentador.