Problema Corrosion Resueltos Relacion 1 Bloque3plat

PROBLEMAS RESUELTOS CORROSIÓN PROBLEMA1.-Una pila galvánica consta de un electrodo de cinc en una disolución 1 M de ZnS0 4 y otro electrodo de níquel en una disolución 1 M de NiSO4. Ambas disoluciones están separadas por una pared porosa para impedir la mezcla entre ellas. Un cable externo con un interruptor conecta los dos electrodos. En el momento en que cerramos el interruptor: a) ¿En qué electrodo se produce la oxidación? b) ¿Qué electrodo es el ánodo de la pila? c) ¿Qué electrodo se corroe? d) ¿Cuál es la fem de la pila en el momento de la conexión? SOLUCIÓN Las semirreacciones de la pila son:

a) La oxidación tiene lugar en el electrodo de cinc ya que la semirreacción del cinc tiene un potencial (E0 = -0,763 V) más negativo comparado con el potencial de la semirreacción del níquel (E0 = -0,250 V). b) El electrodo de cinc es el ánodo ya que la oxidación ocurre en el ánodo. c) El electrodo de cinc es el que oxida puesto que es en el ánodo donde tiene lugar este fenómeno. d) La f.e.m. se obtiene sumando las dos reacciones:

2.-Un proceso de electrodeposición de cobre utiliza 15 A de corriente para disolver químicamente (corroer) un ánodo de cobre y electrodepositar un cátodo de cobre. Si se supone que no hay reacciones secundarias, cuanto tiempo tardarán en corroerse 8,50 g de cobre del ánodo? SOLUCIÓN El tiempo que tarda el cobre del ánodo en corroerse puede ser determinado por la ecuación:

En este caso,

3.-Un tanque cilíndrico de acero suave (bajo en carbono) de 1 m de altura y 50 cm de diámetro, contiene agua aireada hasta un nivel de 60 cm y muestra una pérdida de peso debido a la corrosión de 304 g al cabo de 6 semanas. Calcular: a) la corriente de corrosión; b) la densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque. Supóngase que la corrosión es uniforme sobre la superficie interior del tanque y que el acero se corroe en la misma forma que el hierro puro. a) Usaremos la ecuación siguiente para conocer la corriente de corrosión:

Debemos convertir el tiempo, 6 semanas, en segundos y luego podremos sustituir todos los valores en la ecuación anterior:

b) La densidad de corriente es

Area de la superficie corroída del tanque = área lateral + área de fondo

4.-La pared de un tanque de acero conteniendo agua aireada se está corroyendo a una velocidad de 54,7 mdd. ¿Cuánto tardará en disminuir el espesor de la pared en 0,50 mm? La velocidad de corrosión es 54,7 mdd, o 54,7 mg de metal se corroe en cada dm 2 de superficie por día.

La densidad del hierro es 7,87 g/cm3. Dividiendo la velocidad de corrosión en g/(cm2 · día) por la densidad de la profundidad de corrosión por día como

El número de días necesitados para una disminución de 0,50 mm se puede obtener por la relación

X = 719 días 5.-Una muestra de cinc se corroe uniformemente con una densidad de corriente de 4,27×10-7 A/cm2 en una solución acuosa. ¿Cuál es la velocidad de corrosión del cinc en mg por dm2 por día (mdd)? La reacción para la oxidación del cinc es:

Para efectuar la conversión de densidad de corriente a mdd, usaremos la ecuación de Faraday para calcular los mg de Zn corroídos en un área de 1 dm2 /día (mdd).

w = 1,25 mg de Zn corroído en un área de 1 dm2 en un día, o lo que es lo mismo, la velocidad de corrosión es 1,25 mdd. 6.-Se desea diseñar un tanque para contener ácido clorhídrico diluido, y el material seleccionado para ello es un acero al carbono (F 1120), con una densidad de 7.81 g/cm3, que tiene una velocidad de corrosión en ese medio de 45 mdd (mg por dm2 por día) . Estimar el sobrespesor con que debería diseñarse el depósito para asegurar al menos 10 años de vida. Considerando la velocidad de corrosión de 45 mg/dm2 día, y ya que deseamos asegurar al menos 10 años, es decir alrededor de 3650 días, la cantidad de material a corroer en ese tiempo será: Si consideramos la densidad del acero del 7.81 · 103 g/dm3 y teniendo en cuenta la corrosión por unidad de superficie, el sobrespesor lo obtendremos por el cociente entre la velocidad de corrosión superficial y la densidad del material, es decir:

7.-Un depósito de acero de construcción, con 0.1%C, de 120 cm de altura y 60 cm de diámetro, contiene SO 4H2 al 2% hasta un nivel de 75 cm. El depósito muestra una pérdida de peso por corrosión según la tabla siguiente,

suponiendo una corrosión generalizada y uniforme. Calcular: a) La intensidad de corrosión al cabo de 8 semanas, sabiendo que se cumple la expresión:

siendo W la pérdida de peso, M para el Fe de 55.85 g/mol, y, F la constante de Faraday, 96500 A·s/mol. b) La densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque. c) Velocidad de corrosión del tanque expresada en mdd (miligramos por decímetro cuadrado y por día). d) Tomando la densidad del hierro de 7.87 g/cm3, calcular la profundidad de corrosión, o disminución del espesor del depósito a las 8 semanas. a) La intensidad de corrosión al cabo de 8 semanas, 56 días = 4838400 vendrá de la expresión:

donde W se obtiene por la interpolación en los datos suministrados a los 56 días, que nos da una pérdida de peso de 448 g. b) La densidad de corriente implicada vendrá expresada por:

c) Considerando una pérdida de peso de 448 g en 56 días, la pérdida diaria será de 8 g., por otra parte y del apartado anterior sabemos que la superficie expuesta a corrosión es de 1.7 m2, por lo que la velocidad de corrosión será:

d) Tomando la densidad del hierro de 7.87 g/cm3 , el volumen de corrosión será:

por lo que el espesor que se ha corroído será:

8.-Una lámina de 800 cm2 de una aleación metálica, de densidad 4.5 g/cm3, se encuentra sumergida en agua de mar. Debido a la corrosión, ha experimentado una pérdida de masa de 760 g. Suponiendo una velocidad de corrosión generalizada de 0.4 mm/año, calcular el tiempo de servicio en años de la lámina. La lámina experimenta una pérdida de peso uniforme de 760 g, por lo que el espesor corroído vendrá expresado por:

Si la velocidad de corrosión es de 0,4 mm/año, el tiempo de servicio vendrá expresado como:

9.-Una superficie de cobre se corroe por agua de mar, con una densidad de corriente de 2,45 x 10 6 A/cm2. Determinar: a) ¿Cual es la velocidad de corrosión en mdd? b) ¿Qué espesor de metal se corroe en seis meses? Considerar: El peso de un mol de cobre es de 63.4 g. La densidad del cobre es de 8.03 g/cm3. La constante de Faraday es 96500 A · s/mol. a) La velocidad de corrosión la obtendremos tras evaluar el peso de material corroído en un dm2 , es decir en 100 cm2, y en un dia, es decir 24 x 3600 s.

b) Para calcular el espesor perdido en seis meses, iniciaremos el cálculo de la pérdida de peso en ese tiempo, expresado por:

10.-Se diseña una balsa para almacenar el agua de riego de una explotación agrícola, en chapa ondulada de acero con un 0,08% de carbono (AP02), con una densidad de 7,81 g/cm3, que presenta una velocidad de corrosión, para el agua con la concentración de nitratos y cloruros analizada, de 23 mg/dm 2 ·dia. Estimar el sobrespesor con que debería diseñarse el material para asegurar al menos 12 años de servicio. La pérdida de peso por dm2 del material durante los 12 años será:

por lo que el sobreespesor necesario será:

11.-Una estructura de 560 Tm de peso, considerando las hipótesis de carga y sobrecargas de cálculo, está soportada por cuatro pilares de acero, de 380 MPa de límite elástico y 520 MPa de carga de rotura, de forma tubular de 25 cm de diámetro exterior y 5 mm de espesor, en los que se reparte de manera uniforme el peso total de la estructura. Estos pilares se encuentran sumergidos en parte en agua de mar, soportando la mencionada estructura fuera de ella, en la que el acero se corroe a una velocidad de 1,80 mdd. Determinar el tiempo a partir del cual pueden encontrarse deformaciones en la estructura. Considerar la densidad del acero de 7,81 g/cm3. Cada uno de los pilares soporta una carga de 560 · 10 3 · 9,8 / 4 = 1372000 N = 1372 kN. La sección de cada uno de los pilares es:

Considerando el límite elástico del material, la sección mínima del mismo para que no se presenten deformaciones vendrá dada por:

con lo que el diámetro exterior mínimo será:

lo que supone un espesor perdido de 125 - 124,697 mm = 0,303 mm.

Si consideramos una longitud de los pilares, expuesta a la corrosión, de 1 metro, podrá corroerse, correspondiente a una superficie de

, un volumen de

aproximadamente 237,98 cm3. Lo que supondrá una pérdida de peso de 1856,24 g.

Si la velocidad de corrosión, expresada en mg/dm2 · día es de 1,80, el tiempo estimado antes de presentar deformación será: