Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ingeniería Química y Textil

Experiencia 1: Medición de la resistividad de los suelos

1.-Fundamento teórico:

1.1.-La tierra y la resistividad

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad y es conocida como la resistencia específica del terreno. La resistividad de los suelos depende de:

a) Del tipo de suelo, compactación y composición propia del terreno.

b) El contenido en electrolitos susceptibles de conducir la corriente eléctrica.

c) Humedad y temperatura.

1.2.-Medición de la resistividad del suelo

La medición de la resistividad está sujeta al promedio de varias mediciones que deben ser realizadas, ya que los suelos no son uniformes en las diferentes capas que lo componen. Se debe tener en cuenta que terrenos con baja resistividad tienden a incrementar la corrosión.

1.3.-Método de los 4 pines o método Wenner

El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos exteriores C1 y C2, mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos interiores P1 Y P2.

Se pasa una corriente por los electrodos exteriores (C1 y C2) y se produce una caída de tensión de la corriente y la resistencia del suelo, se registra el valor de la lectura del instrumento en ohms.

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2.-Descripción de la experiencia:

Para medir la resistividad del suelo, se aplicó el “método de los 4 pines” o también conocido como método Wenner, para ello procedimos de la siguiente forma:

Se seleccionó el tipo de suelo que queríamos medir: Suelo húmedo cubierto de pasto y suelo seco sin pasto.

Se procedió a enterrar los cuatro electrodos ,hasta el nivel de enroscado del electrodo, alineados y con una separación constante de ( 1m para la primera medida y 2 m para la segunda medida)

Realizamos la conexión de los cables del equipo a cada una de los pines de acuerdo a la correspondencia mostrada

Registramos el valor medido de la resistencia en el equipo en ohm.

Representación de la experiencia

3.-Tratamiento de datos o Cálculos de los Experimentos

La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión:

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Pero si la distancia enterrada (B) es mucho menor comparada con la distancia de separación entre los electrodos(A), se puede aplicar la siguiente formula simplificada:

ρ=2.π . A .R

Dónde:                                                                     

ρ = valor de la resistividad media del terreno.π =3.14159R = Valor indicado en el instrumento de medición.A = Distancia entre electrodos expresada en metros.

Para la experiencia realizada la parte introducida en la tierra fue de aproximadamente 4cm y como nuestra separación fue de un metro (100cm) la relación 100>80 se cumple por lo que podemos aplicar la formula simplificada:

-Suelo húmedo con pasto

Distancia entre los electrodos (A)

Resistencia medida (ohms) Resistividadρ=2.π . A .R

(Ω•cm)100 cm 9.10 5717,53200 cm 9.35 11749,21

Suelo 1

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-Suelo seco sin pasto

Distancia entre los electrodos (A)

Resistencia medida (Ω) Resistividadρ=2.π . A .R

(Ω•cm)100 cm 8.85 5560,46200 cm 6.50 8167,90

Suelo 2

De los resultados obtenidos hacemos una comparación para estimar la corrosividad de aceros expuestos:

Tabla 1: CARROSIVIDAD DE LOS DIFERENTES ELECTROLITOS DEPENDIENDO DE LOS VALORES DE RESISTIVIDAD

FUENTE: American Water Works Association

RESISTIVIDAD(Ω•cm)

CORROSIVIDAD

Menor a 250 Extremadamente corrosivo

250-1000 Muy corrosivo1000-2500 Corrosivo2500-7500 Moderadamente corrosivo

7500-15000 Ligeramente corrosivo

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Obteniendo los siguientes resultados:

--Suelo húmedo con pasto

Distancia entre los electrodos (A)

Resistividadρ=2.π . A .R

(Ω•cm)

Coroosividad

100 cm 5717,53 Moderadamente corrosivo200 cm 11749,21 Ligeramente corrosivo

-Suelo seco sin pasto

Distancia entre los electrodos (A)

Resistividadρ=2.π . A .R

(Ω•cm)

Coroosividad

100 cm 5560,46 Moderadamente corrosivo200 cm 8167,90 Ligeramente corrosivo

4.-Conclusiones:

El suelo al igual que cualquier material conductor eléctrico se opone al paso de la corriente eléctrica y ofrece una resistencia.

El valor obtenido de la resistividad corresponde a la resistividad promedio a una profundidad aproximadamente igual al espaciado entre los electrodos.

Los valores obtenidos nos muestran que la resistividad del suelo húmedo con pasto fue mayor que la de en el suelo seco, esto quiere decir que la corrosión será ligeramente mayor en el suelo seco que en la del suelo húmedo.

Los valores numéricos de los cálculos se pudieron ver influenciados por materiales de metal enterrados debajo de la zona analizada, haciendo variar ligeramente los cálculos.

De esta forma se obtiene la resistividad media del terreno desde la superficie hasta una profundidad igual a la distancia D entre electrodos. Realizando diversas mediciones con diferentes distancias entre electrodos se obtiene la información requerida para determinar las capas del terreno.

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Experiencia 4: Protección con pinturas

1.- Descripción Experimental

Se realizó la explicación de la muestra de las tres capas que contiene la obra viva y obra muerta de un barco.

Se realizó la explicación de la muestra de las dos capas presentes en un recubrimiento interno del barco.

Obra viva, parte del casco de un buque que se encuentra sumergida por debajo de la línea de flotación. Se conoce también como carena

Obra muerta, parte del casco de un buque que no está sumergida, es decir, la parte que emerge por encima de la línea de flotación.

Interior de un barco Obra muerta Obra viva

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2.- Descripción Teórica

Recubrimiento de barcos

Obra viva:

La pintura base contiene la resina epoxica, desde el punto de vista anticorrosivo es una de las mejores, junto con la del etano, y el pigmento es polvo de zinc, esta constituye la pintura de primera capa, llamada primer, cuyo mecanismo es por protección catódica.

La segunda capa es de mayor espesor, conformada de resina epoxica con alquitran, llamada epoxitar, que se caracteriza por ser de alta viscosidad y al ser pintada adquiere alto espesor y es más flexible y menos quebradiza que la pintura de resina epoxica, ello le permite resistir ciertas presiones. Al igual que la anterior pintura es poco permeable a la humedad y ciertas sales, entonces su alto espesor dificulta que los medios agresivos lleguen al metal con un mayor tiempo.

La tercera capa de acabado es una pintura de resina vinilica y el pigmento es el oxido de cobre, el cual resulta ser toxico al ingresar al organismo de las conchas y otros animales marinos que se adhieren en estas capas del recubrimiento de un barco, resultando muertas y posteriormente arrastradas por las corrientes marinas.

Esto es lo que se recomienda para la obra viva del barco, por lo que estos recubrimientos permanecen debajo de la superficie del agua de mar y el color no interesa.

Obra muerta:

La primera capa consiste en un recubrimiento de pintura de resina epoxica , que contiene acercon, el cual es uno de los mejores pigmentos anticorrosivos, el cual ya no protege por mecanismos de protección catódica, sino por protección anódica, siendo un inhibidor de la corrosión, pero que internacionalmente ya no se usa por ser muy contaminante ya que está basado en plomo, sin embargo en Sudamérica aun se sigue usando por su alta eficiencia, pero los estudios modernos buscan nuevos pigmentos menos contaminantes.

La segunda capa está constituida por una pintura de resina epoxica, el cual presenta dos colores a elegir, dependiendo del gusto del cliente, teniendo que haber tres capas en total para darle espesor. Resaltando que los pigmentos anticorrosivos están presentes en la primera capa y no en la capa intermedia o de acabado, que cumple la función de darle mayor espesor y color visible.

Como observamos la parte del barco que está directamente en contacto con el medio marino es la obra viva, mientras la obra muerta solo recibe salpicaduras. Hay partes

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internas del barco que no están en contacto con el agua de mar por lo tanto están expuestas a medios menos agresivos, forman parte de las instalaciones internas donde se encuentran personas, motores, etc. , para los cuales el recubrimiento consta de solo dos capas, sin contener pintura epoxica y tan solo esmalte, que vendría a ser una resina acrílica, siendo una de las peores pinturas desde el punto de vista de la corrosión, pero para mejorar su desempeño la mesclan con caucho clorado y ello la hace menos permeable a la humedad. En la segunda capa contiene acercon , que es un buen recubridor.

3.- Conclusión

El recubrimiento en los barcos consta de tres capas diferentes cada una con una función determinada, tanto para la obra viva, como la muerta. Las instalaciones internas del barco también son necesarias de proteger, pero en menor intensidad que las expuestas a medios agresivos como lo es el ambiente marino.

Los recubrimientos por pinturas anticorrosivas tanto para el barco, como el tanque de almacenamiento de petróleo crudo, muestra que la exposición a medios agresivos como soluciones salinas, son factores de mucha importancia a la hora de elegir un material adecuado y su respectiva protección, para mantener en adecuadas condiciones las infraestructuras y materia prima de las diversas industrias.