Ejercicios Capítulos 4 y 6

Ing. Hernán Rivera – Maestría en Corrosión II-2010

CAPÍTULO 4

1.- El potencial de un electrodo de hierro polarizado como cátodo a 0,001 A/cm2 es -0,916 V frente

a la semipila de calomelanos 1N. El pH del electrolito es 5,0. ¿Cuál es el valor de la sobretensión de

H2?

Ecalomelano Vs. SHE = 0,280V

2H+ + 2e- → H2

(

( )

)

(

( ) )

(( ) )

( )

( )

2.- Se sumergen en HCl desaireado de pH=3,5 electrodos de Zn y Hg en corto circuito, separados

pero muy próximos. ¿Cuál es la corriente que atraviesa la pila si el área total expuesta de cada

0,916

0,280

X

0


electrodo es de 10cm2? ¿Cuál es la velocidad de corrosión en mdd correspondiente al Zn?

(Potencial de corrosión del Zn Vs. Semipila de calomelanos 1N = -1,03 V).

Para el Hg (cátodo) se obtienen los siguientes valores de la tabla 5, pág. 59 del Uhlig: Hg en HCl

0,1N.

β = 0,12 V

i0 = ⁄

2H+ + 2e- → H2

(

(

( )

))

⁄

( )

⁄

( )

⁄

⁄

⁄

1,03

0,280

X

0


⁄

⁄ ⁄

⁄

( )

3.- El potencial de corrosión del acero dulce en solución desaireada de pH=2 es de -0,64V Vs la

semipila de Cu/CuSO4 saturado. La sobretensión de H2 (Voltios) para el mismo acero sigue la

relación 0,7 + 0,1.log i, donde i = A/cm2. Suponiendo que prácticamente toda la superficie del

acero actúa como cátodo, calcúlese la velocidad de corrosión en mm/año.

Ecorr = -0,64 V Vs Cu/CuSO4

Nota: para que el ejercicio de el resultado indicado en el libro, la expresión ,

debe cambiarse a

2H+ + 2e- → H2

(

( )

)

( )

0,64

0,316

X

0


⁄

⁄

⁄

⁄ ⁄

⁄

4.- Derivar la expresión para la velocidad de corrosión de una amalgama de Cd diluida en solución

desaireada de sal de Cd, como función del pH. Depreciar la polarización por concentración y

suponer que toda la amalgama es prácticamente cátodo.

Para el cátodo: -β

5.- El potencial del Pt Vs la semipila de calomelanos saturada, polarizada catódicamente en H2SO4

desaireado de pH=1,0 a 0,001 A/cm2 es de -0,301 V, y a 0,01 A/cm2 es de -0,311 V. Calcular la

densidad de corriente de intercambio para la descarga de H+ sobre el Pt en esta solución.


(1)

(2)

Despejando β de (1):

Sustituyendo β en (2):

-0,301

0,2416

X

0

-0,331

0,2416

X

0


⁄

6.- La densidad de corriente límite iL (A/cm2) para la descarga del H+ es igual a ( )

, donde D

es la constante de la difusión para los iones hidrógeno (

⁄ ), δ es el espesor de la

capa estacionaria del electrolito en la superficie del electrodo (en soluciones no agitadas tiene un

valor aproximado de 0,05 cm), y (H+) la actividad de los iones hidrógeno (

). Derivar

una expresión para la relación de la densidad de corriente límite con el pH del electrolito.

( )

( )

[ ] [ ]

( ⁄ )( ⁄ ) (

⁄ )

7.- La velocidad de corrosión del hierro en HCl desaireado de pH=3,0 es 30 mdd. Calcular el

potencial de corrosión del hierro en este ácido con respecto al electrodo de calomelanos 0,1 N.

( )

⁄

⁄

⁄

⁄


De la Tabla Nº 5, página 59, se obtiene: β=0,15 V; i0 = 10-6

(

( )

)

( )

8.- La inclinación de la polarización lineal

a bajas densidades de corriente para el Al en una

solución corrosiva es igual a

. Empleando la ecuación (36), página 64, calcular la velocidad de

corrosión en mdd. Suponer βa = βc = 0,1 V.

Suponiendo A = 1cm2

0,3337

0,3394

0


(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

⁄

⁄

⁄

⁄

⁄ ⁄

( )


CAPÍTULO 6

1.- Se insertan cinco remaches de hierro, cada uno con una superficie de exposición total de

3.2255 cm2, en una chapa de cobre de 0.6096*0.6096 m. La chapa se sumerge en una solución

conductora, aireada y agitada, en la cual, el hierro se corroe a velocidad de 0.1651 mm/año. a)

¿Cuál es la velocidad de corrosión de los remaches en mm/año. b) ¿Cuál es la velocidad de

corrosión de una chapa de hierro en la que se han colocado cinco remaches de cobre de las

dimensiones que se han citado?

K

CVi

iKCV

.....

Donde K=PA/nF

Así. PA (Fe)=55.85 g/mol

(acero)= 7.86 g/mL

Sustituyendo: (ecuación anódica FeeFe 2 )

coul

gx

eequivcoulmolxeequiv

molg

nF

PAK 41089.2

./96485/.2

/85.55

Luego:

coulgx

cmgshorahorasdiadiasonammcmonammi

/1089.2

/86.7*3600/1*24/1*365/~1*10/1*~/1651.04

3

2525 /1042.1./1042.1 cmAxcmscoulxi

1) RC: OHeOHO 442 22 E0=0.401 V

Vx

x

axa

a

nEE

OHO

OH 8154.011

101log

4

0592.0401.0log

0592.047

2

22

4

0

2) RA: FeeFe 2 E0=-0.440 V

Vxa

a

nEE

Fe

Fe 6176.0101

1log

2

0592.0440.0log

0592.06

0


Asumiendo c = a = 0,2 V

Densidades de corriente de intercambio para la reducción de oxígeno sobre cobre (io=1x10-8

A/cm2)

Trazando las pendientes y las rectas en el diagrama anterior resulta:

0.8

EEE(V

)

0.6

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4

-0.6

1x10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

E Cátodo

E Ánodo icorr


Área de los remaches= 3.2255cm2 x 5 = 16.1275cm2

Área de la Chapa= 60.96cm x 60.96cm = 3716.1275cm2

Área expuesta de la chapa= Área de la chapa – Área de los tornillos

Área expuesta de la chapa= 3716.1275cm2 – 16.1275cm2 = 3700cm2

I0C = 1x10—8 A/cm2 x 3700 cm2 = 3.7x10-5 A

I0a = 3.5x10-10 A/cm2 x 16.1275 cm2 = 5.6x10-9 A

0.8

E(V)

0.6

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4

-0.6

1x10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 icorr

i0c=1x10-8 A/cm2

c=-0.2V/dec

i0a=3.5x10-10 A/cm2

a=0.2V/dec

1) Se traza primero la recta

catódica con pendiente . 2) Donde la catódica intercepte la Recta del icorr, estará el Ecorr 3) Desde el punto de Corrosión Ecorr-icorr traza un recta de la misma pendiente

() pero anódica, y donde intercepte E ánodo, estará ioa.

Ecorr = 0.195 V


2

4

2

3

1040.21275.16

108.3

cm

Ax

cm

Ax

Area

Icorricorr

Luego:

s

cmx

coul

cmAx

cmg

cmAxcoulxgxicorrKCV 99

3

244

1082.8.

1082.8/86.7

/1040.2/1089.2...

Haciendo las respectivas conversiones:

onammnoa

dias

dia

horas

hora

s

cm

mm

s

cmxCV ~/78.2~1

365*

1

24*

1

3600*

1

10*91082.8..

Invirtiendo las áreas:

Área catódica= 16.1275cm2

Área anódica = 3700cm2

0.8

E(V)

0.6

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4

-0.6

1x10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

I0c=3.7x10-5 A

c=-0.2V/dec

I0a=5.6x10-9 A

a=0.2V/dec

Ecorr = 0.410 V

Icorr= 3.8x10-3 A


I0C = 1x10—8 A/cm2 x 16,1275cm2 = 1,6x10-7 A

I0a = 3.5x10-10 A/cm2 x 3700 cm2 = 1,3x10-5 A

3

6

2 2

7,4 102,00 10

3700

Icorr x A Aicorr x

Area cm cm

Luego: 4 & 2

11 11

3

. 2.89 10 / 2,00 10 / .. . 7,35 10 7,35 10

7.86 /

K icorr x g coul x A cm A cm cmV C x x

g cm coul s

Haciendo las respectivas conversiones:

11 10 3600 24 365. . 7,35 10 * * * * 0,023 /

1 1 1 1

cm mm s horas diasV C mm ano

s cm hora dia ano

0.8

E(V)

0.6

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4

-0.6

1x10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

I0c=1,6x10-7 A

c=-0.2V/dec

I0a=1,3x10-5 A

a=0.2V/dec

Ecorr = -0,130 V

Icorr= 7,4x10-3 A


2.- El agua que entra en una cañería de acero a una velocidad de 40 L/min contiene 5,50 mL O2/L.

Cuando el agua sale de la cañería tiene 0,15 mL O2/L. Suponiendo que toda la corrosión se

concentre en una zona caliente del tubo de 3000 dm2 de área, formando Fe2O3, ¿Cuál esl a

velocidad de corrosión en mdd?

A = 3000 dm2

O2 entrada = 5,50 mL O2/L

O2 salida = 0,15 mL O2/L

2 Fe2O3 → 4 Fe + 3 O2

Cantidad de oxígeno que reacciona en 1 minuto:

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