CORROSION

Laboratorio de Inhibidores

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OBJETIVOS

Como objetivo principal es determinar las velocidades de corrosin usando distintos inhibidores.

Como se emplea el uso de inhibidores de la industria.

Dar conocimientos a los alumnos sobre los procedimientos de laboratorio sobre los inhibidores

FUNDAMENTO TEORICOINHIBIDORES DE CORROSIN

Los inhibidores de corrosin son sustancias que se introducen en pequea proporcin en el medio corrosivo y reducen la velocidad de corrosin metlica sustancialmente debido a la formacin de una capa protectora sobre la superficie del tubo que constituye una barrera entre el agua y la superficie metlica.

Los inhibidores actan sobre la interface metal-medio, dificultando el desarrollo del proceso de corrosin a travs de dos mecanismos:

Precipitacin de compuestos insolubles sobre la superficie metlica. Formacin de capas pasavantes adsorbidas.

La inhibicin se descubri al observar el efecto protector de ciertas sustancias naturales, pero ms recientemente, al comprobar que varios grupos funcionales de la qumica orgnica posean propiedades inhibidoras, se encontr una fuente inagotable de inhibidores potenciales, siendo posible, actualmente, recurrir a la utilizacin de productos qumicos sintticos y realizar un diseo especfico de inhibidores.

Podemos clasificar a estos inhibidores por la forma en la que actan:

Los inhibidores del tipo absorcin pueden ser absorbidos sobre la superficie del metal que se corroe protegindolo al eliminar la dislocacin del metal y las reacciones de reduccin, por ejemplo las aminas orgnicas.

Los supresores son un tipo especial de inhibidores, los cuales remueven los agentes que causan la corrosin, por ejemplo el Sulfito de sodio y la hidracina.

Inhibidores de fase vapor son similares a los de adsorcin y poseen una alta presin de vapor. Ellos pueden ser colocados en el ambiente sin ningn contacto con el metal. Forman una pelcula adsorbida sobre el metal por sublimacin seguida de condensacin sobre la superficie metlica.

Oxidantes, son sustancias que se emplean efectivamente como inhibidores de corrosin en metales que tienen transiciones activas-pasivas como el hierro, titanio, etc. Por ejemplo los cromatos y los nitratos.

Inhibidores de la evolucin de hidrogeno, como el antimonio, que retarda la reaccin de reduccin del hidrogeno

En la Tabla siguiente figuran algunos sistemas metal/medio, los inhibidores que han sido utilizados para la proteccin y la concentracin de los mismos:

PROCEDIMIENTOS El encargado del laboratorio (Ing. Victor Pretell), planteo el uso de 6 inhibidores para el anlisis de la velocidad de corrosin:INHIBIDORES

Nitrito de Sodio

Cromato de Potasio

Fosfato de Sodio Monobasico

Fosfato de Sodio Tribasico

Fosfato de Amonio

Urea

Escogimos 7 placas de hierro y 7 de aluminio, y las lijamos lo mejor posible (paso ms importante para el xito del experimento).

Pesamos y tomamos las medidas de las placas (largo y ancho) para el posterior anlisis cuantitativo.

Se prepara una cantidad necesaria de solucin de NaCl para introducirlas en los frascos, luego procedemos a pesar cada una de las placas, y medir todas sus longitudes. Tambin se tiene que preparar los frascos que contendrn durante una semana a las soluciones que se preparan y a las placas.

Se prepararon soluciones de nitrito de sodio, cromato de potasio, urea, fosfato de sodio monobsico, fosfato de sodio tribsico y fosfato de amonio con concentracin de 1 g /100 ml, de tal forma que cubran a las placas cuando se las coloca en los envases de vidrio. Tambin se debe preparar una solucin de NaCl (35g de sal por litro de agua).

Se aadieron las soluciones preparadas a los envases que previamente deben contener la solucin de NaCl, se agita y se homogeniza la solucin. Luego se introduce una placa de hierro y una de aluminio en cada envase, teniendo cuidado de que estas no se toquen. Adems se realiz una muestra sin inhibidor.

Pasada una semana, se analiz cualitativamente las placas. Para esto tambin las lavamos y volvimos a pesar.

TOMA DE DATOSPESOS INICIALES Y FINALES Y MEDIDAS DE LAS PLACASCon los procedimientos aplicados en el laboratorio para el anlisis de los inhibidores se obtuvieron los siguientes datos detallados las siguientes tablas:AL INICIO:MUESTRASINHIBIDORESPLACA DE ALUMINIOPLACA DE HIERRO

Peso (gr)Largo (cm)Ancho (cm)Peso (gr)Largo (cm)Ancho (cm)

1Nitrito de Sodio11.78675.93.852.017663.8

2Cromato de Potasio11.73115.93.852.228763.8

3Fosfato de Sodio Monobasico12.00955.83.850.48485.93.7

4Fosfato de Sodio Tribasico12.48855.9449.703963.7

5Fosfato de Amonio11.31555.73.853.54125.93.8

6Urea11.91235.93.854.98675.93.7

7Sin inhibidor11.69685.93.845.35205.93.6

TABLA 1

AL FINAL:MUESTRASINHIBIDORESPLACA DE ALUMINIOPLACA DE HIERRO

Peso (gr.)Peso (gr)

1Nitrito de Sodio11.729651.1609

2Cromato de Potasio11.707251.9227

3Fosfato de Sodio Monobasico11.967450.4117

4Fosfato de Sodio Tribasico12.110049.6400

5Fosfato de Amonio11.278053.3900

6Urea11.869854.8518

7Sin inhibidor11.666445.2200

TABLA 2

OBSERVACIONES, CALCULOS, RESULTADOS Y GRAFICASOBSERVACIONESSolucin con Nitrito de SodioLas placas sufrieron un ataque corrosivo apreciable, en la placa de hierro es mucho ms apreciable, casi est en toda la placa y en la del Al el ataque se concentr en los bordes de las placas, se puede observar la formacin de grnulos blancos en los bordes.

Solucin con Cromato de PotasioTambin hay un apreciable ataque corrosivo en la placa de Fe se pude ver las formaciones de unos tubrculos, sin embargo la placa de Al aparentemente no sufri corrosin, pero luego nos daremos cuenta que si lo hubo al realizar las medidas respectivas.

Solucin con UreaEn el fondo del frasco se observa unos pequeos residuos de xidos. Las placas sufrieron el ataque corrosivo tambin, y al parecer en ms medida que en el caso del nitrito (la placa de hierro est mucho ms oscura y en la del Al se ven pequeas manchas blancas).

Solucin con Fosfato de SodioEl ataque se da ms en la placa de Al donde en la parte inferior se puede notar claramente el ataque, adems observamos que en el frasco las dos placas se llegaron a juntar formando as una pila, algo que tambin contribuye en la corrosin.

Solucin con Fosfato de AmonioEl ataque corrosivo es prcticamente nulo en ambas placas, a simple vista no se le puede diferenciar del todo (con excepcin de la corrosin en los bordes de la placa de Al donde uno una pequea formacin de un grano blanco) y se podra decir que este fue el mejor inhibidor utilizado.

Solucin DifenilaminaEl ataque corrosivo es prcticamente nulo en ambas placas, a simple vista no se le puede diferenciar del todo (con excepcin de la corrosin en los bordes de la placa de Al donde uno una pequea formacin de un grano blanco) y se podra decir que este fue el mejor inhibidor utilizado.

Solucin Sin inhibidorEn el fondo del frasco se ven los depsitos de xido, que son mucho ms espesos que en el frasco donde est la urea. La corrosin es notoria en ambas placas.

CALCULO DE LAS VELOCIDADES DE CORROSION

Con los datos obtenidos en el laboratorio se procede a calcular las velocidades de la siguiente manera:

PARA EL NITRITO DE SODIO

Procedemos a realiza los clculos para el aluminio:

Calculamos el rea de la siguiente manera:

A= Largo x Ancho = 5.9 cm x 3.8 cm = 22.42 cm2

Calculamos la masa perdida:

WPERDIDA = WINICIAL WFINAL = 11.7867 gr 11.7296 gr = 0.0571 gr.Adems el tiempo de exposicin es de 6.375 das (11:00 am del 27-06-14 hasta las 8:00 am del 4-07-14)

Por lo tanto se procede a calcular la velocidad de corrosin de la siguiente manera:

VCORROSION = WPERDIDA / (APLACA x TEXPOSICION ) = 0.0571 g x (1000 mg / 1 g) / 22.42 cm2 x 6.375 das = 0.3995 mg / cm2 x dia

Los clculos se realizaron de la misma manera para el metal de hierro, y a su vez para todos los inhibidores usados (incluida la muestra sin inhibidor). Por lo que se lleg a la siguiente tabla:INHIBIDORESPLACA DE ALUMINIOPLACA DE ALUMINIO

VELOCIDAD DE CORROSION (mg / cm2.dia)VELOCIDAD DE CORROSION (mg / cm2.dia)

Nitrito de Sodio0.39955.8940

Cromato de Potasio0.16722.1053

Fosfato de Sodio Monobasico0.29960.5253

Fosfato de Sodio Tribasico2.51580.4515

Fosfato de Amonio0.27161.0579

Urea0.29740.9693

Sin Inhibidores0.21270.9749

TABLA 3

CUADROS Y GRAFICAS COMPARATIVAS

Con los datos de la tabla anterior se lleg a las siguientes graficas:

GRAFICA 1

GRAFICA 2

CALCULOS EN EXCELPara realizar los clculos y obtener los resultados ms rpidos y eficazmente; se hizo uso de una Hoja de Clculo de Excel, que estar adjuntada en un CD (mas explicacin en la seccin APORTES).

CONCLUSIONES Por las velocidades de corrosin mostradas en la tabla 3 y mejor observadas en las grficas 1 y 2, se puede observar que para en cada del aluminio se presenta lo siguiente:

Cromato de Potasio < Fosfato de Amonio < Urea < Fosfato de Sodio Monobasico < Nitrito de Sodio < Fosfato de Sodio Tribasico

MAYOR PROTECCIONMientras que en el caso del Hierro:Fosfato de Sodio Tribasico < Fosfato de Sodio Monobasico < Urea < Fosfato de Amonio < Cromato de Potasio < Nitrito de Sodio

MAYOR PROTECCION

Por lo tanto se puede concluir que la UREA, el FOSTATO DE SODIO MONOBASICO son buenos inhibidores para ambos metales, mientras que el NITRITO DE SODIO no es muy buen inhibidor para ambos metales.

El anlisis cualitativo fue consistente con los clculos realizados, la importancia de conocer estos inhibidores orgnicos e inorgnicos radica en la capacidad para la proteccin de los metales contra la corrosin.

Este experimento nos ha ayudado a tener las posibles herramientas de proteccin contra la corrosin, que seguramente se aplicara cuando estemos trabajando en las plantas de refinacin y/o otros lugares.

BIBLIOGRAFIA

Nuevas Tendencias, Corrosin y proteccin metlica, Volumen 1, S.Feliu y M.C. Andrade. Pg. 167.

L. Rozenfeld. Corrosion Inhibitors. (NY. McGraw Hill, 1981) Pg. 160

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4102/fichero/1.+MATERIALES+MET%C3%81LICOS.pdf

Manual bsico de corrosin para ingenieros, Flix Cesreo Gmez de Len, Flix Cesreo Gmez de Len Hijes, Diego J. Alcaraz Lorente.

APORTES

Los aportes se dan en archivos adjuntos al CD, entre ellas se incluye la hoja de clculo de Excel usada para los datos y resultados. Incluye tambin el presente informe en PDF y Word.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera de Petrleo, Gas Natural y Petroqumica