UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA EN ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

NOMBRE: SANTIAGO CASTRO ANDRES MAIGUALEMA

1ER SEMESTRE PARALELO A

TEMA: CORROSION DE LOS METALES POR LA LLUVIA ACIDA

FECHA DE ENTREGA: 24 DE MARZO DEL 2014

MARZO AGOSTO 2014INTRODUCCION

La corrosin de los metales constituye una de las prdidas econmicas ms grande de la civilizacin moderna. La rotura de los tubos de escape y silenciadores de los automotores; el cambio continuo de los serpentines de los calefones domsticos; roturas de los tanques de almacenamiento y tuberas de conduccin de agua; el derrumbe de un puente; la rotura de un oleoducto que transporta crudo (aparte del costo que acarrea el cambio del mismo hay que tener en cuenta el problema de contaminacin del petrleo derramado, que muchas veces es irreversible, as como tambin el paro de la refinera). Si bien esta fuerza destructiva ha existido siempre, no se le ha prestado atencin hasta los tiempos modernos, con el avance de la tecnologa. El desarrollo de la industria y el uso de combustibles, en especial el petrleo, han cambiado la composicin de la atmsfera de los centros industriales y grandes conglomerados urbanos, tornndola ms corrosiva. Las prdidas originadas por la corrosin se clasifican en: Directas e Indirectas. Directas se deben a la rotura y sustitucin de un equipo, tambin a la necesidad de utilizacin de materiales metlicos ms resistentes, como recubrimientos orgnicos, galvanizados, etc. Indirectas podemos citar la falta de produccin por el paro temporal de una instalacin, la fuga de un lquido de su depsito, etc. Esto al cabo del ao se convierte en prdidas de muchos millones de dlares, As, por ejemplo el 25% de la produccin mundial anual del acero es destruida por la corrosin. El LATINCORR que es el congreso latinoamericano de corrosin que se llevara a cabo en Medelln Colombia, del 28 al 31 de Octubre de este ao es uno de los principales eventos que ayudan a la proteccin contra la corrosin de los metales, su objetivo es proporcionar espacios para crear conexiones entre las diferentes personas de la industria interesadas en el estudio y control del fenmeno de la corrosin, incluyendo productos y proveedores de servicios, fabricantes, centros de investigacin y desarrollo, universidades, empresas operadoras, propietarios de infraestructura y otras entidades o asociaciones interesadas en el tema de la corrosin.

ANTECEDENTESLa contaminacin es un factor muy importante que influye en el proceso de corrosin, afectando de manera directa o indirecta en los materiales reduciendo su vida activa, es decir el tiempo que sirven los materiales, ennegrecindolos, desfigurndolos, etc. La contaminacin atmosfrica puede daar los materiales por 5 mecanismos, que son: erosin, depsito y remocin, ataque qumico directo e indirecto y corrosin electroqumica.Otro factor que ayuda a la corrosin es la lluvia acida, la cual se forma cuando la humedad en el aire se combina con los xidos de nitrgeno y dixido de azufre emitidos por fbricas, centrales elctricas y vehculos que queman carbn o productos derivados del petrleo (Wikipedia, 2010). Estos elementos en interaccin con vapor de agua caen a la tierra formando la lluvia acida. Es por estos compuestos que los metales son corrodos. En la actualidad la contaminacin atmosfrica es la mayor causa del deterioro y envejecimiento de materiales.Uno de los problemas ms graves causados por los avances de la tecnologa, es la corrosin de los materiales como consecuencia de la agresividad atmosfrica, incluyendo construcciones, materiales de estas, metales, debido a que el 80 % de stos estn expuestos al medio (Mariacaet al, 1999). La contaminacin del aire es uno de los puntos bsicos de carcter agresivo que afecta a los materiales, por ejemplo: humo, polvo, cenizas, polen, entre otros. La mayora de los metales en contacto con el medio ambiente forman un sistema termodinmicamente inestable. Los dems reaccionan y forman xidos, menos los metales nobles. Existen varios tipos de atmsferas: rural, urbana, marina o industrial (Mariacaet al, 1999). En el Congreso Iberoamericano de Corrosin y Proteccin que se llev a cabo en Noviembre de 1986 en Venezuela, se expusieron ideas bsicas para la elaboracin de un mapa Iberoamericano de Corrosividad Atmosfrica (MICAT) (Mariacaet al, 1999).El objetivo del congreso era obtener mayor conocimiento de los mecanismos de corrosin atmosfrica en distintas atmsferas de Iberoamrica. Tambin tuvo como objetivo establecer expresiones matemticas que permitan el clculo de la corrosin atmosfrica en funcin de parmetros climticos y de contaminacin. Otro objetivo del congreso fue elaborar el mapa de Latinoamrica de corrosin atmosfrica.JUSTIFICACIONEl presente proyecto se va a realizar para demostrar el poder destructivo de la lluvia acida, que provoca la oxidacin y en algunos casos la corrosin de los metales, lluvia acida que es provocada por la liberacin de xido de nitrgeno (NO) en la atmosfera, estos gases qumicos reaccionan con el agua, el oxgeno y otras sustancias para formar soluciones diluidas de cido ntrico y se muestran en forma de nieve, niebla y partculas de material seco que se posan sobre la Tierra.Es necesario que el ser humano aprenda lo que es la lluvia acida y lo que provoca ya que este acido que se encuentra en la atmosfera y que viaja a miles de kilmetros no solo afecta a los metales tambin afecta a nuestro organismo.El proyecto es importante por cuanto aporta conocimiento sobre los diferentes mtodos de proteccin contra la corrosin provocada por los cidos e investigaciones para reducir la lluvia, y as mejorar la salud de los seres vivos, tambin da a conocer que la corrosin de las lluvias acidas constituye una de las prdidas econmicas ms grandes de la civilizacin moderna.HIPOTESISNosotros creemos que las plantas van a crecer con la lluvia acida, por las sustancias qumicas que existen en el agua y que el agua purificada que van a crecer sanas y con un color agradable y en el caso de la planta regada con la lluvia acida puede que crezcan secas y contaminadas desde la raz. Tambin que en el caso del agua contaminada (dixido de carbono) es ms probable que las plantas vivan mucho ms tiempo, aunque secas y de un color verde pantano. Y eso es lo que pensamos que podra pasar en reaccin al proceso de las plantas.

OBJETIVO GENERAL: Identificar el poder destructivo de las lluvias acidas en distintos metales.OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar los grados de concentracin de las lluvias y su corrosin en los metales. Verificar el efecto de las lluvias sobre los metales como el Hierro y el Zinc. Aprender mtodos de proteccin contra la corrosin provocada por la lluvia cida.

MARCO TEORICOLLUVIA ACIDAEl concepto de lluvia cida engloba cualquier forma de precipitacin que presente elevadas concentraciones de cido sulfrico y ntrico. Tambin puede mostrarse en forma de nieve, niebla y partculas de material seco que se posan sobre la Tierra.Cuando el ser humano quema combustibles fsiles, libera dixido de azufre (SO2) y xidos de nitrgeno (NO) a la atmsfera. Estos gases qumicos reaccionan con el agua, el oxgeno y otras sustancias para formar soluciones diluidas de cido ntrico y sulfrico. Los vientos propagan estas soluciones acdicas en la atmsfera a travs de cientos de kilmetros. Cuando la lluvia cida alcanza la Tierra, fluye a travs de la superficie mezclada con el agua residual y entra en los acuferos y suelos de cultivo.Para determinar la acides un lquido se utiliza una escala llamada pH. Esta varia de 0 a 14, siendo 0 el ms cido y 14 el ms alcalino (contrario al acido). Se denomina que 7 es un pH neutro, es decir ni acido ni alcalino.La lluvia siempre es ligeramente cida, ya que se mezcla con xidos de forma natural en el aire. La lluvia que se produce en lugares sin contaminacin tiene un valor de pH de entre 5 y 6.Fundamento fisicoqumico de la corrosinExisten varios criterios para distinguir los tipos de corrosin ms frecuentes, por ejemplo:1. Segn el medio: Qumica: El metal reacciona con un medio no inico, por ejemplo la oxidacin de un metal en aire a altas temperaturas. Electroqumica: Ocurre transporte simultneo de electricidad a travs de un electrolito. Ejemplos: corrosin en soluciones salinas, agua de mar, atmsfera, suelos, etc.2. Segn la forma: esto resulta importante cuando se quiere evaluar los daos producidos Corrosin uniforme: Es la forma ms benigna. Consiste en un ataque homogneo en toda la superficie. Existe igual penetracin en todos los puntos. Se puede calcular la vida til de los materiales expuestos. Corrosin en placas: Caso intermedio entre uniforme y localizada. Ocurre un ataque general pero ms extenso en algunas zonas. Corrosin por picado: Es una forma peligrosa. El ataque no es proporcional a la magnitud de los daos. El ataque se localiza en puntos aislados de superficies metlicas pasivas y se propaga al interior del metal. En ocasiones por tneles microscpicos. Provoca la perforacin de caeras o tanques. Corrosin nter granular: Se propaga a lo largo de los lmites de grano. Se extiende hasta inutilizar el material afectado.

Corrosin bajo tensin: Ocurre cuando el metal es sometido simultneamente a un medio corrosivo y a tensin mecnica de traccin. Aparecen fisuras que se propagan al interior del metal hasta que se relajan o el metal se fractura. La velocidad de propagacin puede variar entre 1 y 10 mm/h.La clasificacin que nos interesa es la de los mecanismos de reaccin. El primero, denominado oxidacin qumica, ocurre por reaccin de los tomos del metal con los de la sustancia agresiva. El segundo, conocido como corrosin electroqumica, se debe a la actuacin de micrpilos electroqumicas, que se originan cuando zonas del metal que se comporta de distinta forma desde el punto de vista elctrico.

Fundamento electroqumico de la corrosinEl mecanismo de la corrosin atmosfrica es fundamentalmente electroqumico. A pesar de que todo proceso de oxidacin-reduccin supone un movimiento de electrones, y en ese sentido podra hablarse siempre de reaccin electroqumica, este trmino se reserva para aquellos procesos que implican el movimiento de electrones desde una regin andica (donde ocurre la reaccin de oxidacin) a otra catdica (donde tiene lugar la reduccin), a travs de regiones de metal no reaccionante. Estas regiones pueden extenderse desde unos pocos tomos hasta kilmetros. La naturaleza electroqumica de la corrosin atmosfrica se pone de manifiesto en una sencilla experiencia.

La corrosin metlica se debe a la actuacin de pilas electroqumicas situadas en la superficie del metal. Los electrones se trasladan por el metal desde las regiones andicas a las catdicas, completndose el circuito elctrico a travs del electrolito. El metal debe disolverse dentro de una delgada capa de electrolito, lo que produce una oxidacin de ste, pasando a su in correspondiente. En estos puntos se localiza el ataque electroqumico, y se corresponden con las zonas ms activas, que se denominan nodos. Factores que afectan a la velocidad de corrosin Los factores con influencia en la corrosin atmosfrica pueden dividirse en 5 categoras: Meteorolgicos: que incluyen la radiacin solar, temperatura, humedad, viento, constituyentes normales del aire y sus contaminantes, son los asociados con el medio ambiente. Biolgicos: son mltiples e incluyen los efectos de la presencia de distintas formas de vida (bacterias, incrustaciones, etc.). Mecnicos: estn relacionados con las cargas externas, que pueden ser continuas o peridicas. De incompatibilidad: se deben a una interaccin destructiva de materiales adyacentes. De utilizacin: son los producidos por la utilizacin de un material durante su servicio.Velocidad de corrosin

Figura 4. Velocidad de corrosinMTODOS DE PROTECCIN DE LA CORROSINSi bien el proceso de corrosin es termodinmicamente favorable, dadas las implicancias que tiene, se trabaja en distintos planos para evitar o al menos disminuir al mximo este proceso.En definitiva se trata de evitar el contacto entre el metal y un medio agresivo. Esto se puede conseguir mediante distintas acciones:a) Sobre el metal: Diseo de materiales con pelculas pasivantes. Metales estables termodinmicamente. Aleaciones de gran estabilidad. Modificaciones del diseo (recodos, facilidad de drenaje, disminucin de turbulencias)

b) Sobre el medio agresivo: Eliminacin de oxgeno disuelto Disminucin de la acidez Eliminacin de sales disueltas Eliminacin de partculas slidas (incrustaciones) Eliminacin de partculas slidas Disminucin sobre la humedad relativac) Como barrera aislante:Recubrimientos metlicos:Mecanismo de accin: Pueden actuar evitando el contacto entre el medio agresivo y el material base Pueden actuar produciendo una corriente elctrica protectoraEfecto de la lluvia cida sobre la corrosin de los metales La influencia de la lluvia cida, sobre la velocidad de corrosin de los metales depende de dos factores fundamentalmente. En primer lugar, del metal, cuya naturaleza determinar su sensibilidad a la lluvia cida y, en segundo lugar, del nivel de concentracin general de la zona de estudio. Ello es debido a la existencia de interacciones sinergticas entre distintos contaminantes sobre la velocidad de corrosin, algunos relacionados directamente con la lluvia cida, tal y como ocurre con los cloruros y SO2, que actan sinergticamente sobre la velocidad de corrosin del acero, de ah que no tiene sentido hablar del pH de agua de lluvia sin relacionarlo con los niveles de otros contaminantes. Desde algn tiempo se viene estudiando la relacin entre la velocidad de corrosin de los metales y las concentraciones de S02 en la atmsfera. Sin embargo, la existencia de fenmenos de transporte de contaminantes a larga distancia, y de la aparicin del fenmeno de la lluvia cida, han precipitado la programacin de nuevos planes de estudio sobre el tema, que han incluido como un punto ms la valoracin de la influencia de la lluvia cida en la degradacin de los metales. En este sentido, es de destacar la labor de los pases Escandinavos, ya que unieron este tipo de investigacin en 1972. Ms recientemente, se ha tenido en cuenta tambin la influencia de los xidos de nitrgeno. La razn de ello es que, mientras la deposicin de SO2 se ha venido reduciendo hasta alcanzar un nivel relativamente constante en los ltimos cinco aos en Europa, la deposicin de nitratos se ha venido incrementando a una velocidad del 3% al 4% anual. El problema del efecto degradativo que sobre los materiales produce la acidificacin del suelo y de las aguas superficiales y subterrneas genera sobre la velocidad de corrosin de metales enterrados y tuberas de la conduccin de dichas aguas. Adems, se puede desdoblar el efecto de la precipitacin cida desde dos puntos de vista. Por un lado, la influencia de la deposicin hmeda en s, o lo que es lo mismo, el efecto del pH sobre la velocidad de corrosin, y por otro lado, la deposicin seca, es decir, la existencia de contaminantes gaseosos y deposicin de partculas en la atmsfera que rodea el metal, lo que genera los fenmenos de superficie que sern descritos en captulos posteriores. A las consideraciones anteriores, hay que sumar los efectos que sobre el proceso corrosivo tiene la lluvia, sin tener en cuenta el que sta est o no afectada por el fenmeno de la acidificacin. En principio, la lluvia influye en la corrosin de las siguientes maneras: La influencia de cada uno de los fenmenos sobre el efecto global de la lluvia en la velocidad de corrosin depende del grado de contaminacin, el mecanismo predominante de la corrosin y la naturaleza del producto de corrosin. As, en ensayos de exposicin atmosfrica realizados sobre acero, en zonas de contaminacin industrial elevada, se demostr que la cara mirando al hielo participa slo en un 37% de la corrosin total, mientras que en zonas no contaminadas esta cara orientada al cielo se corroe ms rpidamente que la orientada hacia el suelo. A la vista de lo anteriormente expuesto, es fcil de entender la elevada complejidad que se presenta a la hora de estudiar la influencia que sobre la velocidad de corrosin de los metales tienen los diversos factores medioambientales inherentes a una zona de estudio. Ello se ve agravado por el hecho de que estos parmetros no actan independientemente entre ellos, tanto aceleradores como retardadores de la corrosin, lo que conduce a una gran dificultad a la hora de interpretar los datos experimentales.

PARTE EXPERIMENTALMateriales:temCantidadMaterial

16Tubos de ensayo

250mLAgua

350mLcido Ntrico

41Probeta

53Clavos (Hierro)

63Aluminio

PROCEDIMIENTO1. Como primer punto colocaremos:1.1. 4mL de Agua en el primer tubo de ensayo.1.2. 2mL de agua y 2mL de cido en el segundo tubo de ensayo.1.3. 4mL de cido en el tercer tubo de ensayo.2. Luego procedemos a meter los metales (Hierro) en cada uno de los recipientes 3. Observamos lo que sucede.4. Repetimos los mismos pasos con el aluminio

METODO PROPUESTO Mtodo ExperimentalSe utilizar la investigacin experimental, en vista que tenemos que demostrar la cmo influye la lluvia acida en la corrosin de los metales, ser observada para determinar el poder destructivo de estos cidos y determinar el nivel de acidez.

TECNICA UTILIZADALa tcnica de investigacin utilizada fue la observacin.La Observacin se la utilizo en la investigacin experimental al recabar informacin del proceso de corrosin de los metales (hierro, aluminio), que fueron registrados en las observaciones del presente documento.RECURSOStemCantidadMaterialDisponibilidad

16Tubos de ensayoSi

250mLAguaSi

350mLcido NtricoSi

41ProbetaNo

53Clavos (Hierro)Si

63Lminas de aluminioNo

71GradillaNo

CONCLUSIONESHemos llegado a la conclusin de que la lluvia acida existe en la atmosfera y se esparce a miles de kilmetros, en pequeas cantidades va oxidando al metal hasta llegar a corroerlo por completo, como pudimos observar en la parte experimental del proyecto, entonces todos los metales que se ponen en contacto con esta mezcla (provocada por oxido de nitrgeno (NO) o dixido de azufre con agua H2O y oxgeno O) despus de un tiempo se corree.La lluvia acida en algunos casos es la que provoca la rotura de los tubos de escape y silenciadores de los automotores; el cambio continuo de los serpentines de los calefones domsticos; roturas de los tanques de almacenamiento y tuberas de conduccin de agua; el derrumbe de un puente; la rotura de un oleoducto que transporta crudo, etc. RECOMENDACIONESEvitar el contacto de la piel con el cido ntrico, ya que en contacto con la piel puede provocar quemaduras, si su piel se pone en contacto con el cido ntrico, lavar de inmediato con abundante agua y jabn.Evitar oler directamente los gases provocados por el cido ntrico ya que puede provocar ciertas reacciones, en el caso de oler directamente el gas, salir a un espacio amplio donde pueda respirar aire limpio, si tiene problemas respiratorios acercarse urgentemente al doctor.BIBLIOGRAFIAhttp://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/acid-rain-overviewhttp://lluviasacidas2005.tripod.com/id1.htmlESPADA L. SANCHEZ A., Influencia De La Lluvia cida En La Corrosin De Los Metales, Departamento de Ingeniera Qumica, PDF.

ANEXOS