INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

SEMINARIO DE TITULACION

“ELECTROQUIMICA Y CORROSION”

INTRODUCCION A LA PROTECCION CATODICA

T R A B A J O R E C E P C I O N A LQUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO QUIMICO PETROLEROP R E S E N T A N :

S E N E N H E R N A N D E Z S U A R E Z

C I N A R J I M E N E Z A L F A R O

A S C E N C I O N P A T R I C I O G O M E Z

MARTIN ROBERTO PICAZO ALDANA

B E N J A M I N R E Y ES N O R I E G A

ORIENTADOR:

PROF. DR. JOSE GONZALEZ CASTILLO

MEXICO. D. F. SEPTIEMBRE 19 8 7

A l o s c a u s a n t e s d e mi d i c h a

e x p r e s a r m i s s e n t i m i e n t o s q u i e r o

p a r a r e c o m p e n s a r c o n c r e c e s

l o t a n t o q u e p o r m£ h i c i e r o n .

Que t a n t a s h o r a s d e d e s v e l o

y p r e o c u p a c i o n e s s i n m e d i d a

q ue p o r a y u d a rm e s u f r i e r o n

p r e m i a d a s s e a n p o r t o d a l a v i d a

P a d r e , m a d r e , h e rm a n o , am ig o

p o r s u g e n e r o s a a y u d a

g r a c i a s p o r da rm e s u mano

p a r a c r u z a r e s t a m e t a d u r a .

P o r t o d o l o que me f u e b r i n d a d o

a t o d o e l mundo doy

a g r a d e c i m i e n t o e t e r n o

p o r s e r q u i e n s o y .

C O N T E N I D O

CAPITULO

CAPITULO

CAPITULO

RESUMEN

INTRODUCCION

I GENERALIDADES

I I CORROSION ELECTROQUIMICA

FUNDAMENTOS

FORMAS FRECUENTES EN QUE SE PRESENTA

LA CORROSION ELECTROQUIMICA

INFLUENCIA DEL MEDIO AMBIENTE

I I I PROTECCION CATODICA

CONSIDERACIONES TEORICAS

PROTECCION CATODICA CON ANODOS DE SA C R IF IC IO

PROTECCION CATODICA CON CORRIENTE IMPRESA

COMPARACION DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION

CATODICA

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA.

I N D I C E

INTRODUCCION .......................................................................................... 3

CAPITULO I GENERALIDADES

Atomo ....................................................................................................... 6

E l h i e r r o .................................................................................................. 9

M a t e r i a l e s d e c o n s t r u c c i ó n .................................................... 11

P r i n c i p i o s d e c o r r o s i ó n ............................................................ 16

A m b i e n t e s c o r r o s i v o s ...................................................................... 18

T i p o s d e c o r r o s i ó n ........................................................................... 21

D e t e c c i ó n d e l a c o r r o s i ó n ......................................................... 24

F a c t o r e s q u e i n f l u y e n e n l a c o r r o s i ó n ........................ 25

Fo rm a s de c o m b a t i r l a c o r r o s i ó n ....................................... 28

E l e c t r i c i d a d ............................................................ 30

S i s t e m a e l e c t r o l í t i c o .................................................................... 44

H i s t o r i a d e l a p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ............................... 46

A p l i c a c i ó n de l a p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ........................... 47

J u s t i f i c a c i ó n e c o n ó m i c a ............................................................. 49

CAPITULO I I CORROSION ELECTROQUIMICA

FUNDAMENTOS

C o n c e p t o d e o x i d a c i ó n r e d u c c i ó n ......................................... 51

P o s i b l e m ec a n i sm o d e l a c o r r o s i ó n

e l e c t r o q u í m i c a a n i v e l a t ó m i c o ............................................ 52

L e y e s d e F a r a d a y ................................................................................. 55

S e r i e e l e c t r o m o t r i z ......................................................................... 57

Pag.R E S U M E S ................................................. 1

E l e m e n t o s b á s i c o s d e l a c o r r o s i ó n

e l e c t r o q u í m i c a ....................................................................................... 63

P o s i b l e m e c a n i sm o d e l a c o r r o s i ó n d e l

h i e r r o d e b i d o a u n a g o t a d e a g u a ......................................... 65

C o n s i d e r a c i o n e s t e r m o d i n á m i c a s ......................................... 67

FORMAS FRECUENTES EN QUE SE PRESENTA

LA CORROSION ELECTROQUIMICA .................................................. 69

INFLUENCIA DEL MEDIO AMBIENTE ............................................ 72

CAPITULO I I I PROTECCION CATODICA

CONSIDERACIONES TEORICAS .......................................................... 75

F u n d a m e n t o s .............................................................................................. 75

P o t e n c i a l m ín im o d e p r o t e c c i ó n ............................. 78

A p l i c a c i ó n d e l a p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ......................... 82

T i p o s d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ......................................... 82

D a t o s n e c e s a r i o s p a r a l a s e l e c c i ó n

d e l t i p o d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ............................. 85

P e r f i l d e r e s i s t i v i d a d e s .......................................................... 86

R e q u e r i m i e n t o s d e c o r r i e n t e .................................................. 89

A t e n u a c i ó n de v o l t a j e .................................................................. 92

C r i t e r i o s de s e l e c c i ó n d e l t i p o

d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a ............................................................... 93

PROTECCION CATODICA CON ANODOS DE SACRIFICIO

P r i n c i p i o ...................................................................................................... 94

T i p o s d e á n o d o de s a c r i f i c i o ............................................... 97

C r i t e r i o s d e s e l e c c i ó n d e l t i p o

d e á n o d o d e s a c r i f i c i o .................................................................100

ii

T e o r í a de N e r n s t ......................................... 57

c o n á n o d o s d e s a c r i f i c i o ............................................................. 101

I n s t a l a c i ó n d e l s i s t e m a d e p r o t e c c i ó n ......................... 107

PROTECCION CATODICA CON CORRIENTE IMPRESA

P r i n c i p i o ........................ 109

T i p o s d e á n o d o s e n c o r r i e n t e i m p r e s a ............................ 112

C r i t e r i o s p a r a l a s e l e c c i ó n

d e l t i p o d e á n o d o ................................................................................ 114

D i s e ñ o d e l s i s t e m a d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a

c o n c o r r i e n t e i m p r e s a ..................................................................... 115

I n s t a l a c i ó n de l a p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a

c o n c o r r i e n t e i m p r e s a .......................................................... 119

COMPARACION DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA

V e n t a j a s y d e s v e n t a j a s d e l s i s t e m a d e p r o t e c i ó n

c a t ó d i c a c o n á n o d o s d e s a c r i f i c i o .................................... 121

V e n t a j a s y d e s v e n t a j a s d e l s i s t e m a d e p r o t e c c i ó n

c a t ó d i c a c o n c o r r i e n t e i m p r e s a ............................................. 121

CONCLUSIONES

iii

D i s e ñ o d e l s i s t e m a de p r o t e c c i ó n

BIBLIOGRAFIA.

R E S U M E N

Como c o n s e c u e n c i a d e l o s g r a n d e s p r o b l e m a s y d e l a s e n o rm e s

p é r d i d a s de t i p o e c o n óm ic o p o r c o n c e p t o d e l a c o r r o s i ó n , d e l a s e s

t r u c L u r a s m e t á l i c a s a b a s e d e h i e r r o que s e t i e n e n e n l a i n d u s t r i a

e d i f i c i o s , b a r c o s , c a s a y a u t o m ó v i l e s , s u r g i ó l a n e c e s i d a d d e e f e c

t u a r un b r e v e e s t u d i o s o b r e l a s b a s e s t e ó r i c a s d e l a c o r r o s i ó n , —

a s í como de l o s t i p o s de p r o t e c c i ó n e x i s t e n t e s , c o n l a a p l i c a c i ó n

d e u n o e n p a r t i c u l a r ; e l c o n t r o l de l a c o r r o s i ó n p o r m e d i o d e l a -

p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a .

P a r t i e n d o d e l a s b a s e s t e ó r i c a s , t a l e s t u d i o s e i n i c i a d e f j t

n i e n d o l o s p r i n c i p i o s d e l a Q u ím i c a ; c o n c e p t o s d e á t o m o , e s t r u c t u

r a d e l a m a t e r i a , n a t u r a l e z a y c a r a c t e r í s t i c a s d e l o s i o n e s e n u n

s i s t e m a e l e c t r o l í t i c o d e n t r o de l a s t e o r í a s d e l a E l e c t r o q u í m i c a .

A c o n t i n u a c i ó n s e d a un e n f o q u e t é c n i c o a l a s d e f i n i c i o n e s d e c o —

r r o s i ó n , a m b i e n t e s e n que s e p r e s e n t a , f o rm a s c a r a c t e r í s t i c a s d e -

é s t a , c a u s a s y c o n s e c u e n c i a s d e l a c o r r o s i ó n y d e l o s t i p o s e x i s —

t e n t e s de p r o t e c c i ó n .

Una v e z d e f i n i d o e l p r o b l e m a , s e p r o c e d e a d e s a r r o l l a r uno

d e l o s m é t o d o s más c omune s e n e l c o n t r o l d e l a c o r r o s i ó n ; l a p r o —

t e c c i ó n c a t ó d i c a , l a c u a l e s un s i s t e m a d e p r o t e c c i ó n c o n t r a l a c o

r r o s i ó n b a s a d o en l a a p l i c a c i ó n de c o r r i e n t e e l é c t r i c a d i r e c t a a -

l a e s t r u c t u r a q ue s e d e s e a p r o t e g e r .

Se i n c l u y e n l o s d o s s i s t e m a s d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a , b a s a d o

uno e n l a a p l i c a c i ó n de c o r r i e n t e e l é c t r i c a d i r e c t a p o r m e d i o d e -

- 2 -

u n a f u e n t e e x t e r n a d e e n e r g í a , y e l o t r o e n l a c o r r i e n t e q u e s e g e

n e r a c u a n d o un m e t a l s e c o r r o e . En l o s d o s s i s t e m a s de p r o t e c c i ó n

s e m u e s t r a n s u s p r i n c i p i o s , t i p o s m ás c o m u n e s , d i s e ñ o s e i n s t a l a ------

c l o n e s m ás f r e c u e n t e s .

F i n a lm e n t e s e d e d u c e n t o d a s l a s c o n s i d e r a c i o n e s t e ó r i c a s d e

l o s d o s s i s t e m a s d e p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a p a r a d e c i d i r s o b r e l o s u s o s

y a p l i c a c i o n e s de c a d a u n o d e e l l o s , d e a c u e r d o a l a s v e n t a j a s y —

d e s v e n t a j a s q u e p r e s e n t a n e n l o s a s p e c t o s t é c n i c o , p r á c t i c o y e c o

n ó m ic o .

- 3 -

E l g r a n d e s a r r o l l o i n d u s t r i a l de l a s ú l t i m a s d é c a d a s , t a n t o

e n M éx i c o como e n e l mundo e n t e r o , h a l l e v a d o c o n s i g o l a c o n s t r u c —

c i ó n d e g r a n d e s p l a n t a s , c o m p l e j o s y o t r a s e s t r u c t u r a s u t i l i z a n d o -

g r a n d e s c a n t i d a d e s d e m a t e r i a l e s .

A s im i sm o , c o n e s t e d e s a r r o l l o , s u r g i ó u n p r o b l e m a que e n un

p r i n c i p i o n o s e l e p r e s t ó l a d e b i d a a t e n c i ó n ; l a d e s t r u c c i ó n o c o—

r r o s i ó n d e l o s m a t e r i a l e s de u n a m a n e r a l e n t a y c o n s t a n t e p o r r e a c

c i ó n c o n e l m ed io a m b i e n t e q u e l o s r o d e a . A c t u a l m e n t e a t a l p r o —

b l em a s e l e b r i n d a e s p e c i a l a t e n c i ó n p o r s u s e f e c t o s e n c u a n t o a —

l a s p é r d i d a s e c o n ó m i c a s que s u e x i s t e n c i a p r o v o c a .

D i c h o p r o b l e m a c r e ó l a n e c e s i d a d de d e s a r r o l l a r i n v e s t i g a -----

c i o n e s s o b r e e l o r i g e n y c a u s a s d e l a c o r r o s i ó n , p a r a l l e g a r a i n t e

g r a r m é t o d o s t a n t o p r e d i c t i v o s como c o r r e c t i v o s d e l m ism o .

La c o r r o s i ó n g e n e r a lm e n t e e s común e n d o n d e s e p r e s e n t e un

m e t a l c o n p a r t e s d e s c u b i e r t a s e x p u e s t o a l a a c c i ó n d e un a m b i e n t e -

a g r e s i v o . E s t a s e d e s a r r o l l a r á e n m eno r o m ay o r g r a d o , d e p e n d i e n

do de l a c o n c e n t r a c i ó n d e l m ed io e l e c t r o l í t i c o , l o s m a t e r i a l e s de -

c o n s t r u c c i ó n , c o n d i c i o n e s de o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o , a s í como de

l o s m é t o d o s de c o n t r o l de c o r r o s i ó n que s e t e n g a n .

I n a de l a s f u n c i o n e s más i m p o r t a n t e s q u e h a y que l l e v a r a c a

bo p a r a e l d e s a r r o l l o de u n a i n d u s t r i a , e s l a d e m a n t e n e r , e n l a me

d i d a p o s i b l e , l a e s t a b i l i d a d e c o n ó m ic a en c o n t r a d e t o d o a q u e l l o —

que am e n a c e con d e s v i a r e l c am in o t r a z a d o h a c i a l a s m e t a s y b e n e f i

c i o s p o r l o s c u a l e s f u e c r e a d a , p a r a l o g r a r c o n e l l o l a i n t e g r a c i ó n

I N T R O D U C C I O N

- 4 -

a l a v a n c e t e c n o l ó g i c o d e n u e s t r o p a í s .

P o r l o a n t e r i o r , e s muy i m p o r t a n t e t o d o e s f u e r z o q u e s e r e a

l i c e e n c a m i n a d o h a c i a l a b ú s q u e d a d e m e j o r e s t é c n i c a s d e p r o t e c c i ó n

c o n t r a l a c o r r o s i ó n . O b t e n e r un n i v e l a c e p t a b l e e n s u c o n t r o l e s -

l o q u e s i g n i f i c a u n m a n e j o a d e c u a d o d e l a m i sm a , y a q u e p r á c t i c a m e n

t e e s i m p o s i b l e s u e l i m i n a c i ó n e n f o rm a t o t a l .

Uno d e l o s m é t o d o s a m p l i a m e n t e u t i l i z a d o s p a r a r e d u c i r l a —

p r o b l e m á t i c a d e l a c o r r o s i ó n en e s t r u c t u r a s m e t á l i c a s , e s e l c o n o —

c i d o como p r o t e c c i ó n c a t ó d i c a , b a s a d o e n e l e n c a u z a m i e n t o d e c o -------

r r i e n t e e l é c t r i c a d i r e c t a h a c i a e l m e t a l q u e s e d e s e a p r o t e g e r .

En l a p r á c t i c a s e h a c o m p r o b a d o q ue e s u n a s o l u c i ó n muy e f i

c a z d e l p r o b l e m a c o r r o s i v o , s i e m p r e y c u a n d o e s t e m é t o d o s e e f e c t ú e

d e n t r o de l a s n o rm a s , c r i t e r i o s y r e c o m e n d a c i o n e s d e a c u e r d o a l a s

b a s e s t e ó r i c a s e n q u e s e f u n d a m e n t a .

C A P I T U L O

I

G E N E R A L I D A D E S

- 6 -

ATOMO

E l á tom o e s l a m en o r p a r t í c u l a en q u e p u e d e d i v i d i r s e un e l e

m en tó q u ím i c o c o n s e r v a n d o s u s p r o p i e d a d e s y p u d i e n d o s e r o b j e t o de

u n a r e a c c i ó n q u í m i c a .

En l a a c t u a l i d a d e l p u n t o d e v i s t a s o b r e l a n a t u r a l e z a d e l a

e l e c t r i c i d a d s e d e r i v a d e l a t e o r í a e l e c t r ó n i c a de l a m a t e r i a , d e -

a c u e r d o c o n e l l a l o s á t o m o s t i e n e n u n a e s t r u c t u r a q u e c o n s i s t e d e -

u n n ú c l e o q u e c o n t i e n e c a r g a s p o s i t i v a s d e e l e c t r i c i d a d l l a m a d a s —

" p r o t o n e s " r o d e a d o p o r c a r g a s de e l e c t r i c i d a d n e g a t i v a s , l l a m a d a s -

" e l e c t r o n e s " n o rm a lm e n t e d i c h a s c a r g a s s e m a n t i e n e n e n u n e q u i l i ------

b r i o e l é c t r i c o . Número d e c a r g a s p o s i t i v a s i g u a l a l n ú m e r o de c a £

g a s n e g a t i v a s .

L os e l e c t r o n e s s o n más o m en o s l i b r e s de m o v e r s e , l o s p r o t o

n e s n o s e m uev en y t i e n e n u n a m a s a a p r o x im a d a m e n t e d e 1800 v e c e s ma

y o r q ue l a d e l o s e l e c t r o n e s .

En c o n s e c u e n c i a e s r a z o n a b l e q u e l o s e l e c t o n e s l i b r e s s e a n -

l o s ú n i c o s r e s p o n s a b l e s d e c a s i t o d o s l o s f e n ó m e n o s e l é c t r i c o s .

E s p e c í f i c a m e n t e c u a n d o un c u e r p o c o n t i e n e u n e x c e s o d e e l e c

t r o n e s s e e n c u e n t r a n e g a t i v a m e n t e c a r g a d o , y c u a n d o e s d e f i c i e n t e -

e n e l l o s , s e e n c u e n t r a p o s i t i v a m e n t e c a r g a d o .

G E N E R A L I D A D E S

- 7 -

E l á tom o de h i d r ó g e n o c o n s t i t u y e un e l e m e n t o s i m p l e q u e o c u

pa e l p r im e r l u g a r e n l a t a b l a p e r i ó d i c a , d e s í m b o l o H, n úm e ro a t ó

m ico 1 , y p e s o a t ó m i c o 1 . 0 0 8 . Es un g a s i n c o l o r o , i n o d o r o e i n s í p ¿

d o , y e l más l i g e r o c o n o c i d o . En f o rm a n a t u r a l s ó l o s e e n c u e n t r a -

e n d e t e r m i n a d a s f u e n t e s q u e a t r a v i e z a n d e p ó s i t o s o r g á n i c o s , e n p e —

q u e n a p r o p o r c i ó n e n l a p a r t e a l t a d e l a a t m ó s f e r a , y e n m ay o r p r o —

p o r c i ó n f o rm an d o p a r t e d e l a g u a y d e o t r o s c o m p u e s t o s d e l a c o r t e z a

t e r r e s t r e ; r e s p e c t o a l u n i v e r s o , e s t r e l l a s y m a t e r i a l g a l á c t i c o , -

c o n s t i t u y e e l 75 Z de l a m a t e r i a . En e l l a b o r a t o r i o s e o b t i e n e —

p o r e l e c t r ó l i s i s d e l a g u a , y p o r d e s p l a z a m i e n t o d e l o s á c i d o s ; me—

d i a n t e un m a t e r i a l a p r o p i a d o . I n d u s t n a l m e n t e s e e x t r a e p o r d e s c om

p o s i c i ó n d e l v a p o r de a g u a c o n c a r b ó n a 1 ,0 0 0 °C o h i e r r o a l r o j o -

y p o r d e s t i l a c i ó n f r a c c i o n a d a , y a s e a d e l g a s n a t u r a l g a s d e r e f i —

n e r í a d e p e t r ó l e o o g a s de h u l l a .

P a r a e l h i d r ó g e n o , un a ó r b i t a p e r m i t i d a e s de u n d i á m e t r o d e

1 /1 0 0 000 000 de c e n t í m e t r o , p e r o s e p e r m i t e n ó r b i t a s de 4 , 9 , 16,

25 v e c e s m a y o r e s , y e n t r e é s t a s no e s t á p e r m i t i d a o t r a ó r b i t a , s e —

gún l a s t e o r í a s d e 1913 .

Atomo de hidrógeno

- 8 -

D i á m e t r o 0 . 7 4

A n g s t r o m - 1 A°

= 10 ® cm

E l e c t r ó n , c a r g a p o s i t i v a

M asa = 9 . 1 0 x 10 •28 g r am o s

C a r g a = - 1 . 6 0 x 10 - 1 9 c o u l o m b i o s

C am ino d e l e l e c t r ó n , l o

r e c o r r e m i l e s de v e s e s

c a d a s e g u n d o

P r o t ó n , c a r g a p o s i t i v aMasa = 1 . 6 7 x 10 ^ g r

- 1 9C a r g a = + 1 . 6 0 x 10 c o u l o m b i o s

ú c l e o ; m id e 10 a p r o x im a d a m e n t e

•13

De a c u e r d o a l o a n t e r i o r , t o d o e l á tom o de h i d r ó g e n o e s —

100,000 v e c e s más g r a n d e q u e s u c a r g a c e n t r a l .

D e b i d o a e l l o s e c o n s i d e r a q u e h a y u n g r a n v a c í o e n t r e una

c a r g a y o t r a , o s e a , e l á t om o e s e n s í un g r a n v a c í o .

ION

Un i ó n e s u n a p a r t í c u l a c a r g a d a e l é c t r i c a m e n t e , c o n o r e s u l t a

do de l a g a n a n c i a o p é r d i d a de u n o o más e l e c t r o n e s de u n á t o m o .

La c a p a c i d a d d e l á tom o d e u n e l e m e n t o d e c o m b i n a r s e c o n l o s á t o m o s

de o t r o s e l e m e n t o s s e l l a m a v a l e n c i a , y é s t a g u a r d a u n a e s t r e c h a

r e l a c i ó n c o n e l n úm e ro d e e l e c t r o n e s q u e un á tom o g a n a o p i e r d e , en

u n a r e a c c i ó n q u í m i c a .

- 9 -

E l i o n f i e r r o e s un á tom o d e f i e r r o q ue h a q u e d a d o c a r g a d o -

e l é c t r i c a m e n t e .

EL HIERRO

H i s t o r i a y e s t a d o n a t u r a l . - E l h i e r r o e s u n o d e l o s s i e t e -

m e t a l e s c o n o c i d o s d e s d e l o s t i e m p o s más r e m o t o s . Su s ím b o l o e r a e l

e s c u d o y l a l a n z a d e m a r t e , e l d i o s de l a g u e r r a . A unque e l h i e r r o

no s e e n c u e n t r a h a b i t u a l m e n t e e n e s t a d o l i b r e e n l a n a t u r a l e z a , l a

f a c i l i d a d c o n q u e s u s c o m p u e s t o s s e r e d u c e n p o r e l c a r b ó n y l a a b u n

d a n c i a de s u s c o m p u e s t o s e n r o c a s y t e r r e n o s , h i c i e r o n p o s i b l e p ro r t

t o s u d e s c u b r i m i e n t o y s u a p l i c a c i ó n a l a f a b r i c a c i ó n d e h e r r a m i e n

t a s y a r m a s .

L o s m é t o d o s d e f u n d i r h i e r r o s e s u p o n e n o r i g i n a r i o s d e l e x—

t r em o o r i e n t e . Los r om an o s d e s a r r o l l a r o n u n a i n d u s t r i a e n E s p a ñ a .

L a s f r a g u a s s e i n t r o d u j e r o n e n A l e m a n i a a m e d i a d o s d e l s i g l o XIV, y

e n I n g l a t e r r a h a c i a e l a ñ o 1500 . E l c a r b ó n de m a d e r a f u é e l p r im e r

r e d u c t o r u t i l i z a d o ; más t a r d e s e e m p l e a r o n l a h u l l a y e l c o q u e .

En a l g u n a s r o c a s b a s á l t i c a s s e e n c u e n t r a n p e q u e ñ a s c a n t i d a —

d e s de h i e r r o n a t i v o . A l e a d o c o n 3 a 8 X d e n í q u e l , f o rm a p a r t e de

m ucho s m e t e o r i t o s . Sus D i n e r a l e s más i m p o r t a n t e s s o n l o s ó x i d o s y

e l c a r b o n a t o . E l ó x i d o f é r r i c o , ^ 2 ^ 3 e s t á muy d i f u n d i d o como hema

t i t e s r o j a , h i e r r o o l i g i s t o o h i e r r o e s p e c u l a r . E l ó x i d o f é r r i c o

h i d r a t a d o , ^ on(^e n r e p r e s e n t a u n a c a n t i d a d v a r i a b l e de

a g u a , f o rm a l a h e m a t i t e s p a r d a y l a l i m o n i t a .

- 10 -

La m a g n e t i t a , Fe^O, , s e l l a m a p i e d r a im án u ó x i d o de h i e r r o

m a g n é t i c o . E l c a r b o n a t o de h i e r r o , FeCO^, s e p r e s e n t a como s i d e r i

t a . L a s p i r i t a s , F e S , muy a b u n d a n t e s , no s o n u n a mena d e h i e r r o ;

s e u s a n p a r a s u m i n i s t r a r e l a z u f r e en l a f a b r i c a c i ó n d e l á c i d o s u l

f ú r i c o .

- 11 -

La tecnología actual incrementa la necesidad de contar con

materiales que se apliquen en las condiciones más severas desde -

e¡ punto de vista de la selección de materiales para una aplica

ción determinada, se puede contar con un número de ellos de cara£

terísticas muy similares.

Para elegir adecuadamente un material, es pués necesario -

conocer a fondo el proceso en el cual será empleado, de ésto d e

penderé su selección, sin omitir, por supuesto, consideraciones -

primordialmente del tipo económico, técnico y práctico.

Es conveniente, por lo tanto esbozar en una forma muy some

ra las características escenciales de aquellos materiales que pue

den ser empleados en una planta química. Estos se dividen en:

MATERIALES DE CONSTRUCCION

FERROSOS

l

Fundiciones de fierro

teros al carbón

Aceros de baja aleación

Aceros aleados

METALICOS <Plomo

Níquel

Aluminio

Cromo

NO FERROSOS

FIBROSOS

Asbestos

Madera

Materiales textiles

NO METALICOSnules

Vidrio

Caucho

- 12 -

Se v i ó q ue p a r a s u e s t u d i o l o s m a t e r i a l e s s e h a n c l a s i f i c a d o

en m e t á l i c o s y no m e t á l i c o s .

L os m a t e r i a l e s m e t á l i c o s , s o n a q u e l l o s q u e c o n t i e n e n c i e r t a

p r o p o r c i ó n d e u no o v a r i o s m e t a l e s .

E s t o s p a r a s u e s t u d i o s e h a n s u b d i v i d i d o e n d o s g r u p o s y —

s o n :

F e r r o s o s . - Son a q u e l l o s c u y o p r i n c i p a l c o m p o n e n t e e s e l f i e

r r o , c om b in a d o c o n p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s de o t r o s e l e m e n t o s , a l g u n a s

v e c e s como im p u r e z a s y l a m a y o r í a como a l e a c i o n e s .

No f e r r o s o s . - Son a q u e l l o s m a t e r i a l e s q u e no c o n t i e n e n c a n —

t i d a d e s a p r e c i a b l e s de f i e r r o .

T i p o s d e f u n d i c i o n e s d e l f i e r r o

La f u n d i c i ó n d e l f i e r r o e s l a más s i m p l e d e l o s p r o d u c t o s —

o b t e n i d o s d e l a r r a b i o , p r i m e r a f u s i ó n d e l f i e r r o ; l a s f u n d i c i o n e s -

d e l f i e r r o s o n u n p r o d u c t o d e u n a s e g u n d a f u s i ó n c o n c a n t i d a d e s c o n

t r o l a d a s y s e l e c c i o n a d a s d e c h a t a r r a .

L a s d i f e r e n t e s f u n d i c i o n e s d e l f i e r r o e s t á n d i v i d i d a s e n l o s

s i g u i e n t e s g r u p o s :

F u n d i c i ó n d e l f i e r r o g r i s . - A q u í e l c a r b o n o s e p r e s e n t a en -

f o rm a l i b r e , g r a f i t o . E s un m a t e r i a l s u a v e y f á c i l d e m a q u i n a r ,

t i e n e b u e n a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n , a b r a s i ó n y d e s g a s t e d e b i d o

a s u s c u a l i d a d e s a n t i f r i c c i o n a n t e s .

F u n d i c i ó n de f i e r r o b l a n c o . - T i e n e b a j o c o n t e n i d o d e s i l i c i o

y c a r b o n o c o b i n a d o . Es un m a t e r i a l d u r o y q u e b r a d i z o . Se l e u t i —

l i z a c u a n d o s e r e q u i e r e a l t a r e s i s t e n c i a a l a a b r a s i ó n .

- 13 -

F u n d i c i ó n d e f i e r r o m a l e a b l e . - T i e n e b u e n a r e s i s t e n c i a a —

l o s e s f u e r z o s p o r t e n s i ó n , r e s i s t e n c i a a l im p a c t o y d u c t i b i l i d a d .

F u n d i c i ó n de f i e r r o n o d u l a r . - P o s e e u n a a l t a d u c t i b i l i d a d

c o m b i n a d a c o n u n a l t o e s f u e r z o a l a t e n s i ó n .

A c e r o s

E l a c e r o e s u n a a l e a c i ó n d e f i e r r o y c a r b o n o , s i e n d o q u e e l

c o n t e n i d o d e é s t e ú l t i m o n o d e b e e x c e d e r d e 1 . 7 % y s i e m p r e s e e n —

c u e n t r a como c a r b u r o d e f i e r r o . E l a c e r o e s muy f u e r t e y d ú c t i l .

Se o b t i e n e d i s m i n u y e n d o e l c o n t e n i d o o p o r c e n t a j e d e l c a r b o n o q ue -

t i e n e n l a s f u n d i c i o n e s .

G r a d o s de a c e r o a l c a r b o n o

A c e r o s u a v e . - T i e n e un c o n t e n i d o m en o r d e 0 . 1 X d e c a r b o n o ,

e s b l a n c o y d ú c t i l .

A c e r o a l b a j o c a b o n o . - C o n t e n i d o a r r i b a d e 0 . 3 5 % d e c a r b o n o

e s d u r o y m enos d ú c t i l q u e e l a c e r o s u a v e . T i e n e b u e n a s p r o p i e d a

d e s m e c á n i c a s .

A c e r o a l m e d i o c a r b o n o . - C o n t e n i d o d e c a r b o n o d e 0 . 7 %, e s —

más d u r o , r e s i s t e n t e y m en o s d ú c t i l q u e e l a c e r o a l b a j o c a r b o n o .

Se l e u t i l i z a c u a n d o s e r e q u i e r e n b u e n a s c u a l i d a d e s d e c a r g a , r o z a

m i e n t o y r e s i s t e n c i a a l a f r i c c i ó n y a b r a s i ó n .

A c e r o a l a l t o c a r b o n o . - T i e n e n u n c o n t e n i d o d e 0 . 7 a 1 . 5 X -

de c a r b o n o , e s m ás d u r o y m eno s d ú c t i l q u e l o s a c e r o s a l m e d i o c a r

b o n o . S o l a m e n t e p u e d e s e r m a q u i n a d o p o r t r a t a m i e n t o t é r m i c o . Se -

- 14 -

l e u t i l i z a p a r a h e r r a m i e n t a s y p a r t e s de m a q u i n a r i a .

A c e r o s d e b a j a a l e a c i ó n

Son t a m b i é n a l e a c i o n e s a b a s e de f i e r r o c o n un c o n t e n i d o de

c a r b ó n . Se l e s a g r e g a o t r a s e r i e d e m e t a l e s como a l e a n t e s e n u n a -

c a n t i d a d q ue no e x c e d a d e l 5 X d e l t o t a l c o n e l p r o p ó s i t o d e m e j o —

r a r a l g u n a s p r o p i e d a d e s como : r e s i s t e n c i a m e c á n i c a a a l t a s t e m p e r a

t u r a s , r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e , e t c .

L o s e l e m e n t o s a l e a n t e s más c om un e s s o n : m a g n e s i o , n í q u e l m o -

l i b d e n o , c romo y v a n a d i o .

A c e r o s a l e a d o s

C o n t i e n e n e l e m e n t o s d e a l e a c i ó n de 5 a 50 % y a ú n m á s , e l —

r e s t o e s f i e r r o .

En e s t e t i p o de a c e r o s s e i n c l u y e n l o s e s p e c i a l e s y l o s —

i n o x i d a b l e s que s o n de g r a n i m p o r t a n c i a .

A c e r o s i n o x i d a b l e 1; . - Hay más d e 70 t i p o s e s t á n d a r e s d e a c e —

r o s i n o x i d a b l e s y m u ch a s a l e a c i o n e s e s p e c i a l e s . En g e n e r a l , t o ------

d o s t i e n e n b a s e f i e r r o c o n 12 a 30 % d e c r o m o , o de 12 a 22 X de njí

q u e l y c a n t i d a d e s m e n o r e s d e c a r b o n o , c o l u m b i o , c o b r e , m o l i b d e n o , -

s e l e n i o , t a n t a l i o y t i t a n i o . Son r e s i s t e n t e s a l c a l o r y a l a c o r r o

s i ó n , no s o n c o n t a m i n a n t e s y de f a b r i c a c i ó n s e n c i l l a , e n f o rm a s com

p l e j a s .

Hay t r e s t i p o s d e a l e a c i o n e s i n o x i d a b l e s , q u e s o n :

1 . - A l e a c i o n e s m a r t e n s í t i c a s . - En e s t a s a l e a c i o n e s e l c o n t e

n i d o de c rom o v a d e l 12 a l 20 %. M e d i a n t e t r a t a m i e n t o t é r m i c o s e -

p u e d e a u m e n t a r s u d u r e z a . Se u s a n e s t a s a l e a c i o n e s e n a m b i e n t e s í í

g e r a m e n t e c o r r o s i v o s .

- 15 -

2 . - A l e a c i o n e s f e r r í t i c a s . - E s t o s a c e r o s c o n t i e n e n d e l 15 a l

30 % d e c rom o y c o n u n c o n t e n i d o de 0 . 1 5 % d e c a r b o n o . T i e n e n b u e

n a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n . R e s i s t e l a o x i d a c i ó n a a l t a s t em p e

r a t u r a s .

3 . - A l e a c i o n e s a u s t e n í t i c a s . - T i e n e n a l t a r e s i s t e n c i a a l a -

c o r r o s i ó n . E l c o n t e n i d o de c rom o e s de 16 a 26 % y d e 6 a 22 % de

n í q u e l . E s t a s a l e a c i o n e s s o n d u r a s y d ú c t i l e s .

M e t a l e s n o f e r r o s o s

E l t é r m i n o n o f e r r o s o c u b r e a t o d o s l o s m e t a l e s y a l e a c i o n e s

q u e n o c o n t i e n e n c a n t i d a d e s a p r e c i a b l e s d e f i e r r o , l o s m ás u t i l i z a

d o s s o n : c o b r e , z i n c , p l o m o , e s t a ñ o , a l u m i n i o , n í q u e l y m a g n e s i o ; -

e s t o s s i e t e m e t a l e s no f e r r o s o s s o n d e p r i m o r d i a l i m p o r t a n c i a c om e r

c i a l , c o n f r e c u e n c i a s e a l e a n c o n o t r o s c u a r e n t a e l e m e n t o s p a r a h a

c e r a l e a c i o n e s c o m e r c i a lm e n t e i m p o r t a n t e s .

M a t e r i a l e s n o m e t á l i c o s

Son a q u e l l o s d i f e r e n t e s a l o s a n t e r i o r e s , a u n q u e a l g u n a s o c a

s i o n e s p u e d a n c o n t e n e r c a n t i d a d e s no a p r e c i a b l e s d e m a t e r i a l e s m e t á

l i c o s .

A c t u a l m e n t e p a r a l a c o n s t r u c c i ó n d e p l a n t a s y e q u i p o s s e em

p l e a u n a g r a n v a r i e d a d d e e s t o s m a t e r i a l e s . L o s p r i n c i p a l m e n t e u t i

l i z a d o s s o n :

- V i d r i o .

- P l á s t i c o .

- C o n c r e t o .

- M a d e r a .

- 16 -

La c o r r o s i ó n p u e d e d e f i n i r s e como l a d e s t r u c c i ó n l e n t a , y —

c o n s t a n t e , a d em ás de i r r e v e r s i b l e de u n m e t a l o u n a a l e a c i ó n m e t á l ¿

c a a l r e a c c i o n a r c o n s u m ed io a m b i e n t e . L os c o m p u e s t o s q u ím i c o s

q u e c o n s t i t u y e n l o s p r o d u c t o s d e t a l d e s t r u c c i ó n t i e n e n c a r a c t e r í s

t i c a s s i m i l a r e s a l a s r o c a s m i n e r a l e s m e t a l í f e r a s q u e s e e n c u e n t r a n

e n l a c o r t e z a t e r r e s t r e . En o t r a s p a l a b r a s , l a s r e a c c i o n e s d e c o—

r r o s i ó n o c a s i o n a n q u e l o s m e t a l e s r e g r e s e n a s u s m en a s o r i g i n a l e s .

L a s r e a c c i o n e s de o x i d a c i ó n d e l f i e r r o s e v e n f a v o r e c i d a s a

a l t a s t e m p e r a t u r a s . En g e n e r a l , p u e d e d e c i r s e q u e e l g r a d o d e d e s

g a s t e d e p e n d e p r i n c i p a l m e n t e de l a s p r o p i e d a d e s d e c o n d u c c i ó n i ó n i

c a d e l p r o d u c t o de c o r r o s i ó n , e n e l c a s o e n q ue é s t e e s t é p r e s e n t e

como un a c a p a s ó l i d a , y d e s u r e s i s t e n c i a m e c á n i c a y a d h e r e n c i a a l

m e t a l s u b y a c e n t e . E l e s t u d i o d e l a c o r r o s i ó n a t e m p e r a t u r a e l e v a d a

e s e n t o n c e s , un e s t u d i o de l a s p r o p i e d a d e s s e m i c o n d u c t o r a s d e ó x i —

d o s , s u l f u r o s , h i d r ó x i d o s , e t c . y de l a i n f l u e n c i a d e l a t e m p e r a t u

r a , l a p r e s i ó n , a s í como d e l a c o h e r e n c i a m e c á n i c a , e s t a b i l i d a d y -

p e r m e a b i l i d a d de l o s p r o d u c t o s d e c o r r o s i ó n .

P a r a e f e c t o s p r á c t i c o s , e s c a s i i m p o s i b l e e l i m i n a r l a c o r r o

s i ó n , y e l s e c r e t o e f e c t i v o d e l a i n g e n i e r í a en e s t e campo r a d i c a -

más e n s u c o n t r o l , q u e e n s u e l i m i n a c i ó n , s i e n d o n e c e s a r i o t o m a r en

c u e n t a e l f e n óm eno c o r r o s i v o d e s d e e l d i s e ñ o de l a s i n s t a l a c i o n e s y

no d e s p u é s de p o n e r l a s e n o p e r a c i ó n .

I o d o s l o s - s e t a l e s y a l e a c i o n e s s o n s u c e p t i b l e s de s u f r i r e l

f e n óm eno de c o r r o s i ó n , n o h a b i e n d o m a t e r i a l ú t i l p a r a t o d a s l a s

a p l i c a c i o n e s . P o r e j e m p l o , e l o r o , c o n o c i d o p o r s u e x c e l e n t e r e s i s

PRINCIPIOS DE CORROSION

- 17 -

E e n c i a a l a a t m ó s f e r a , s e c o r r o e s i s e p o n e e n c o n t a c t o c o n m e r c u —

r i o a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e . P o r o t r a p a r t e e l a c e r o no s e c o r r o e -

e n c o n t a c t o c o n e l m e r c u r i o , p e r o r á p i d a m e n t e s e o x i d a a l e x p o n e r s e

a l a a t m ó s f e r a .

L o s p a r o s d e l a s p l a n t a s p u e d e n o c u r r i r y o c u r r e n como un r e

s u l t a d o d e l a c o r r o s i ó n , p r o v o c a n d o g a s t o s d i r e c t o s e i n d i r e c t o s d e

a s p e c t o e c o n ó m i c o y h um ano .

D e n t r o d e l o s a s p e c t o s e c o n ó m i c o s s e t i e n e :

a ) R e p o s i c i ó n d e l e q u i p o c o r r o í d o

b ) C o e f i c i e n t e s d e s e g u r i d a d y s o b r e d i s e ñ o p a r a s o p o r t a r l a

c o r r o s i ó n .

c ) M a n t e n i m i e n t o p r e v e n t i v o como l a a p l i c a c i ó n de r e c u b r í -----

m i e n t o s .

d ) P a r o s d e p r o d u c c i ó n d e b i d o s a f a l l a s p o r c o r r o s i ó n .

e ) C o n t a m i n a c i ó n d e p r o d u c t o s .

f ) P é r d i d a d e e f i c i e n c i a y a q u e l o s c o e f i c i e n t e s d e s e g u r i —

d a d , s o b r e d i s e ñ o de e q u i p o y p r o d u c t o s d e c o r r o s i ó n p o r -

e j e m p l o , d e c r e c e n l a v e l o c i d a d d e t r a n s m i s i ó n d e c a l o r e n

c a m b i a d o r e s .

g ) P é r d i d a s de p r o d u c t o s v a l i o s o s .

h ) Daño de e q u i p o a d y a c e n t e a a q u e l e n e l c u a l s e t u v o l a f a

l i a d e c o r r o s i ó n .

D e n t r o d e l o s a s p e c t o s h um ano s y s o c i a l e s s e t i e n e :

a ) La s e g u r i d a d , y a q u e f a l l a s v i o l e n t a s p u e d e n p r o d u c i r i n

c e n d i o s , e x p l o s i o n e s y l i b e r a c i ó n d e p r o d u c t o s t ó x i c o s .

- 18 -

b ) C o n d i c i o n e s i n s a l u b r e s . P o r e j e m p l o ; c o n t a m i n a c i o n e s d e

b i d o a p r o d u c t o s d e l e q u i p o c o r r o í d o o b i e n un p r o d u c t o -

d e l a c o r r o s i ó n m ism a .

c ) A g o t a m i e n t o d e l o s r e c u r s o s n a t u r a l e s , t a n t o e n m e t a l e s -

como e n c o m b u s t i b l e s u s a d o s p a r a s u m a n u f a c t u r a .

d ) A p a r i e n c i a . L o s m a t e r i a l e s c o r r o í d o s g e n e r a lm e n t e s o n d e

s a g r a d a b l e s a l a v i s t a .

AMBIENTES CORROSIVOS

E l a m b i e n t e c o r r o s i v o e s e l l u g a r o m e d i o d o n d e s e e n c u e n -----

t r a n l o s e q u i p o s , t u b e r í a s , a c c e s o r i o s , e t c . y q u e s e e s t á c o r r o y e n

do d e b i d o a l a i n f l u e n c i a d e e s t e m e d i o .

La c o r r o s i ó n d e u n m a t e r i a l s e l l e v a a c a b o e n l o s s i g u i e n

t e s a m b i e n t e s :

- A m b i e n t e s a t m o s f é r i c o s .

- A m b i e n t e s e n t e r r a d o s .

- A m b i e n t e s m a r í t i m o s .

A m b i e n t e s a t m o s f é r i c o s . - E l a m b i e n t e a t m o s f é r i c o p u e d e s e r :

u r b a n o , t r o p i c a l , r u r a l , m a r i n o , i n d u s t r i a l , á r t i c o , e t c . L a s e s

t r u c t u r a s s o n s o l o a t a c a d a s p o r e l o x í g e n o d e l a i r e y h um edad a tm o s

f é r i c a , a l g u n a s v e c e s e s t a hum edad e s b a s t a n t e s e v e r a d e b i d o a s a l í

n i d a d e s m a r i n a s q u e a c e l e r a n e l p r o c e s o d e c o r r o s i o n s u p e r f i c i a l .

E s t e t i p o d e c o r r o s i ó n e s c o n t r o l a d o u t i l i z a n d o b a r r e r a s d e p r o d u c

t o s o r g á n i c o s e n t r e e l m e t a l y e l m ed io a m b i e n t e .

E x i s t e e n e l m e r c a d o u na g r a n v a r i e d a d d e r e c u b r i m i e n t o s a n t i c o r r o

s i v o s p a r a d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s a t m o s f é r i c a s q u e s o n a p l i c a d a s —

- 19 -

b a j o d i f e r e n t e s s i s t e m a s d e p r e p a r a c i ó n d e s u p e r f i c i e y d e t i p o ma

n u a l , m e c á n i c o y q u í m i c o , e s p e c i f i c a n d o é s t a d e a c u e r d o a l g r a d o d e

s e v e r i d a d d e l a t a q u e a t m o s f é r i c o y d e l t i p o d e r e c u b r i m i e n t o s a u t i ^

l i z a r .

A m b i e n t e s e n t e r r a d o s . - L a s e s t r u c t u r a s q u e e s t á n p r e s e n t e s -

e n a m b i e n t e s e n t e r r a d o s e s t á n a d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s f í s i c a s y —

q u í m i c a s q u e s o n :

a ) D i f e r e n c i a s e n m e t a l e s y c o n d i c i o n e s d e s u p e r f i c i e . Dos

m e t a l e s d i f e r e n t e s c o n e c t a d o s e l é c t r i c a m e n t e y c o l o c a d o s e n e l m i s

mo a m b i e n t e d e s u e l o o l í q u i d o c o n d u c t i v o f o r m a r á n u n a c e l d a de c o

r r o s i ó n .

b ) D i f e r e n c i a s e n s u e l o s . E s t o s s o n t a l v e z l a c a u s a d e l a

m ay o r c o r r o s i ó n en g r a n d e s e s t r u c t u r a s e n t e r r a d a s .

c ) D i f e r e n c i a s d e c o n c e n t r a c i ó n de o x í g e n o . E s t a s s o n p r o v o

c a d a s p o r c a m b i o s e n t i p o s d e s u e l o y p o r c o n d i c i o n e s d e s u p e r f i c i e

L o s s u e l o s t i e n e n d i f e r e n t e s g r a d o s de p e r m e a b i l i d a d a l o x í g e n o d e l

a i r e , a l g u n a s á r e a s p u e d e n e v i t a r q u e s e f i l t r e e l o x í g e n o a t m o s f é

r i c o m i e n t r a s q u e o t r a s s o n d r e n a b l e s p e r m i t i e n d o l a e n t r a d a d e —

g r a n d e s c a n t i d a d e s d e é s t e .

d ) P r e s e n c i a d e m i c r o o r g a n i s m o s . La p r e s e n c i a d e b a c t e r i a s

e n l o s s u e l o s p o b r e m e n t e a e r e a d o s o p r o f u n d o s t a m b i é n c o n t r i b u y e a

a c e l e r a r l a c o r r o s i ó n s u b t e r r á n e a .

e ) C o r r i e n t e s e l é c t r i c a s e x t r a ñ a s . La c o r r o s i ó n p o r c o --------

r r i e n t e s e x t r a ñ a s e n t i e r r a p u e d e s e r m ás s e v e r a q u e c u a l q u i e r a de

l a s d i s c u t i d a s a n t e r i o r m e n t e . EL r e t o r n o d e l a c o r r i e n t e d i r e c t a -

a t r a v é s d e t i e r r a e s c a p a z d e g e n e r a r a l t a s v e l o c i d a d e s d e c o r r o —

- 20 -

s i ó n e n e s t r u c t u r a s m e t á l i c a s e n t e r r a d a s .

A m b i e n t e s m a r i n o s . - E s t o s a m b i e n t e s p r e s e n t a n m ucho s p r o b l e

m as de c o r r o s i ó n p o r l a s c o n d i c i o n e s p a r t i c u l a r e s d e s u m e d i o .

L a s p l a t a f o r m a s d e b e n d e s e r c u i d a d o s a m e n t e d i s e ñ a d a s , c o n s i d e r a n d o

l a r e s i s t e n c i a de s u s m a t e r i a l e s , a l á r e s i s t e n c i a de l o s v i e n t o s -

h u r a c a n a d o s , l a c o r r o s i ó n p o r i n m e r s i ó n e n a g u a d e m a r , l a c o r r o ------

s i ó n p o r s a l p i c a d u r a s e n l a z o n a a e r e a d a y l a c o r r o s i ó n a t m o s f é r i c a

p r o p i a d e l a s i n s t a l a c i o n e s de l a c o s t a .

- 21 -

L o s t i p o s d e c o r r o s i ó n q u e e x i s t e n e n f o rm a g e n e r a l s o n l o s

s i g u i e n t e s :

1 . - G a l v á n i c a .

2 . - A taque u n ifo rm e

3 . - C o n c e n t r a c i ó n

4 . - P i c a d u r a

5 . - S e p a r a c i ó n

6. - I n t e r g r a n u l a r

7 . - T e n s i ó n

8. - E r o s i ó n

1 . - G a l v á n i c a . - C o r r o s i ó n t o t a l m e n t e e l e c t r o q u í m i c a ; c o n s i s

t e e n l a u n i ó n de d o s m e t a l e s c o n d i f e r e n t e s p o s i c i o n e s e n l a s e r i e

e l e c t r o m o t r i z , t a l s e r í a e l c a s o d e l Fe u n i d o a l Cu o t a m b i é n d o s —

a l e a c i o n e s d e h i e r r o c o n u n a p e q u e ñ a d i f e r e n c i a e n s u c o m p o s i c i ó n -

e s s u f i c i e n t e p a r a o b t e n e r e s t e t i p o d e c o r r o s i ó n , s e h a c e n e c e s a —

r i a l a p r e s e n c i a d e u n a p e q u e ñ í s i m a c a n t i d a d d e e l e c t r ó l i t o o a l g u

n a s u s t a n c i a q u e f u n c i o n e como c o n d u c t o r , p a r a o b t e n e r l o s c u a t r o -

p u n t o s b á s i c o s e n l a c o r r o s i ó n , q u e s o n ; á n o d o , f l u j o d e e l e c t r o n e s

e l e c t r ó l i t o y c á t o d o .

2 . - A t a q u e u n i f o r m e . - La s u p e r f i c i e e x p u e s t a s e v e s o m e t i d a

a r e a c c i o n e s q u í m i c a s y e l e c t r o q u í m i c a s , l a s c u a l e s p r o c e d e n u n i f o £

m em en te s o b r e e s e m e t a l , t u b o s a b a n d o n a d o s , v a r i l l a s a m o n t o n a d a s —

s i n p i n t a r , l á m i n a s d e c o c h e s i n p i n t u r a .

TIPOS DE CORROSION

3 . - C o n c e n t r a c i ó n . - E s t e t i p o de c o r r o s i ó n s e b a s a e n l a f o r

n a c i ó n d e u n a á r e a a n ó d i c a y u n a á r e a c a t ó d i c a d e b i d o a l a d i f e r e n

c i a d e l m e d i o a m b i e n t e , a e s t e t i p o de r e a c c i ó n s e l e l l a n a t a m b i é n

c e l d a de c o n c e n t r a c i ó n o c e l d a de s o l u c i ó n .

A l c o l o c a r u n m e t a l h om ogén eo y p u r o e x p u e s t o a l m e d i o am------

D i e n t e , s e p u e d e n f o r m a r á r e a s a n ó d i c a s y c a t ó d i c a s d e b i d o a q u e d ^

f í c i l m e n t e s e p u e d e t e n e r u n m ed io h om ogén eo .

4 . - P i c a d u r a . - C o n s i s t e e n u n t i p o d e c o r r o s i ó n l o c a l i z a d o -

e n u n a á r e a muy p e q u e ñ a , l a r e a c c i ó n s e r e a l i z a e n f o rm a v e r t i c a l ,

l o q ue d a como r e s u l t a d o un a g u j e r o en e l m e t a l .

E s t e t i p o d e c o r r o s i ó n p u e d e s e r i n i c i a d o p o r i m p u r e z a s e n -

e l ¡ s e t a l , r u g o s i d a d d e l m e t a l , d i f e r e n c i a s d e l m e d i o a m b i e n t e , l o -

g r a v e e s q u e l a r e a c c i ó n p e n e t r a , a g u j e r a e l m e t a l .

5 . - S e p a r a c i ó n . - D i f í c i l m e n t e s e p u e d e c o n s i d e r a r e l u s o de

m e t a l e s p u r o s e n l o s g r a n d e s e q u i p o s i n d u s t r i a l e s , n o rm a lm e n t e e s -

f i e r r o c o n a l g u n o s o t r o s e l e m e n t o s . Lo c u a l d a como r e s u l t a d o l a -

f o rm a c i ó n d e a l e a c i o n e s . La c o r r o s i ó n p o r s e p a r a c i ó n o c u r r e c u a n d o

s e s e p a r a , s e o x i d a o s e d i s u e l v e u n m e t a l e n p a r t i c u l a r y n o p r e c i ^

s á c e n t e e l f i e r r o .

6. - I n t e r g r a n u l a r . - En l o s l í m i t e s de l o s g r a n o s s e l o c a l i z a

e n a l g u n a s o c a s i o n e s r e a c c i o n e s d e o x i d a c i ó n , r e a c c i o n e s de c o r r o —

s i ó n ; l o s l í m i t e s d e l g r a n o s e c o m p o r t a n como á r e a a n ó d i c a y e l g r a

n o c o n o c á t o d o e n l a s u p e r f i c i e d e l n e t a l .

E l g r a n o p o c o a p o c o s e s e p a r a de l o s d em á s g r a n o s y s i e s t o

o c u r r e en c u c o s g r a n o s d e l m e t a l , é s t e s e d e s i n t e g r a c o n v i r t i é n d o

s e e n un s e r i o p r o b l e -̂ de c o r r o s i ó n .

- 22 -

- 23 -

7 . - T e n s i ó n . - Un m e t a l o a l e a c i ó n m e t á l i c a s e v e a f e c t a d o b a

j o e s f u e r z o a l s e r i n s t a l a d o e n u n a i n d u s t r i a , y a s e a e n f o rm a d e -

r e a c t o r , a rm a z ó n , t u b o , p o s t e , e t c - , e n a l g u n a s o c a s i o n e s m ás q u e

u n e s f u e r z o , s u e n r e j a d o s e v e s o m e t i d o a u n a t e n s i ó n , é s t o o r i g i n a

u n d e b i l i t a m i e n t o e n e l a m a r r e o e n l a c e d e l o s á t o m o s , b i e n p o d r í a

p e n s a r s e q u e s e e s t i r a n l o s e n l a c e s l o c u a l d a o r i g e n a l a s e p a r a —

c i ó n d e u n o o v a r i o s á t o m o s y l u e g o a u n a c o r r o s i ó n a c e l e r a d a p o r -

l a t e n s i ó n .

8. - E r o s i ó n . - L a c o r r o s i ó n p o r e r o s i ó n , p o d r í a c o m p a r a r s e a

un b a r r i d o de l o s á t o m o s q u e e s t á n e n l a s u p e r f i c i e d e u n m e t a l .

La c o r r o s i ó n p o r e r o s i ó n s e c a r a c t e r i z a p o r l a a p a r i c i ó n d e

m u e s c a s , c a n a l e s , c u r v a s , a g u j e r o s r e d o n d o s , v a l l e s . La d e l m e t a l

q u e d a c o n u n a a p a r i e n c i a d e un d e s i e r t o d e a r e n a p o r l a q u e p a s ó —

u n a g r a n c o r r i e n t e d e a i r e , e n l a q u e s e o b s e r v a u n p a t r ó n d i r e c c i o

n a l .

E x i s t e n o t r o s t i p o s d e c o r r o s i ó n , p e r o a p a r e n t e m e n t e c a e n —

d e n t r o d e a l g u n o d e l o s e n u n c i a d o s a n t e r i o r m e n t e . C o n s i d e r á n d o s e -

f u n d a m e n t a lm e n t e q u e t o d o s e s t o s t i p o s de c o r r o s i ó n s o n f í s i c o s , —

q u í m i c o s o e l e c t r o q u í m i c o s .

- 24 -

En l a a c t u a l i d a d e x i s t e u n a d i v e r s i d a d d e m é t o d o s , i n s t r u m e n

t o s y d i s p o s i t i v o s d e d e t e c c i ó n q u e s o n muy ú t i l e s e n l a o b t e n c i ó n

de i n f o r m a c i ó n r e l a t i v a a u n p r o g r a m a d e c o n t r o l d e c o r r o s i ó n .

S i e s p o s i b l e , s i e m p r e q ue u n a p i e z a d e l e q u i p o s e e n c u e n t r e

f u e r a d e s e r v i c i o , i n s p e c c i o n a r l a v i s u a l m e n t e como u n m e d i o de d e —

t e c c i ó n o p a r a i n d a g a r r e s u l t a d o s de l a s m e d i d a s e s t a b l e c i d a s .

L a s d i f e r e n t e s m a n e r a s d e d e t e c t a r l a p r e s e n c i a de l a c o r r o

s i ó n , p u e d e n r e s u m i r s e de l a s i g u i e n t e c a ñ e r a :

- F r e c u e n c i a de l a s r e p a r a c i o n e s y r e p o s i c i o n e s d e l e q u i p o .

- I n s p e c c i ó n v i s u a l .

- Empleo d e t e s t i g o s , p r o b e t a s d e c o r r o s ó m e t r o , p r o b e t a s de

h i d r ó g e n o , p r o b e t a s e l é c t r i c a s , e t c .

- A n á l i s i s de l o s f l u i d o s como l a d e t e r m i n a c i ó n d e l i o n F e .

- C a l i o r a c i o n e s .

- M é to do s u l t r a s ó n i c o s p a r a d e t e c t a r e l e s p e s o r d e l n e t a l y a

s e a p o r r e f l e x i ó n o p o r r e s o n a n c i a .

- R a d i a c i o n e s .

DETECCION DE LA CORROSION

- 25 -

L o s f a c t o r e s q u e i n f l u y e n e n l a c o r r o s i ó n s o n l o s s i g u i e n t e s :

- A c i d e z d e l a s o l u c i ó n .

- A g e n t e s o x i d a n t e s .

- T e m p e r a t u r a .

- V e l o c i d a d .

- P e l í c u l a s .

- C o n c e n t r a c i ó n .

- T i e m p o .

- I m p u r e z a s .

A c i d e z d e l a s o l u c i ó n . - P u e s t o que l a d e s c a r g a d e i o n e s de -

h i d r ó g e n o t i e n e l u g a r e n l a m a y o r í a d e l a s r e a c c i o n e s d e l a c o r r o —

s i ó n , u n f a c t o r muy i m p o r t a n t e e s l a a c i d e z d e u n a s o l u c i ó n r e p r e

s e n t a d a p o r l a c o n c e n t r a c i ó n d e i o n e s h i d r ó g e n o ( p H ) . A s im i sm o , —

p o r r e g l a g e n e r a l , l a s s o l u c i o n e s a c i d a s s o n m ás c o r r o s i v a s que l a s

n e u t r a s o l a s a l c a l i n a s .

A g e n t e s o x i d a n t e s . - En a l g u n o s p r o c e s o s de c o r r o s i ó n , l a r e

m o c ió n d e h i d r ó g e n o , q u e s e p r o d u c e p a r a q u e s e l l e v e a c a b o l a c o

r r o s i ó n , s e e f e c t ú a n m e d i a n t e l a r e a c c i ó n e n t r e h i d r ó g e n o y a l g ú n -

p r o d u c t o q u ím i c o o x i d a n t e , como e l o x í g e n o , p a r a f o r m a r a g u a . L o s

a g e n t e s o x i d a n t e s s o n c o n f r e c u e n c i a a c e l e r a d o r e s p o d e r o s o s d e l a -

c o r r o s i ó n .

FACTORES QIE INFLUYEN EN LA CORROSION

- 26 -

T e m p e r a t u r a . - La c o r r o s i ó n t i e n d e a a u m e n t a r c o n f o rm e se e l e

v a l a t e m p e r a t u r a . La t e m p e r a t u r a t i e n e t a m b i é n e f e c t o s s e c u r d a ------

n o s , m e d i a n t e s u i n f l u e n c i a s o b r e l a s o l u b i l i d a d d e l o x í g e n o d e l -

a i r e q ue e s l a s u b s t a n c i a o x i d a n t e q u e i n f l u y e más c om u nm en t e en l a

c o r r o s i ó n .

V e l o c i d a d . - l n a u m e n to de l a v e l o c i d a d de m o v im i e n t o r e l a t i

vo de u n a s o l u c i ó n c o r r o s i v a y u n a s u p e r f i c i e m e t á l i c a , t i e n d e a —

a c e l e r a r l a c o r r o s i ó n , é s t o e s d e b i d o a q ue u n a c a n t i d a d más g r a n d e

de c o r r o s i ó n o p r o d u c t o s q u ím i c o s c o r r o s i v o s l l e g a n a l a s u p e r f i c i e

qu e c o r r o e , y p o r l o t a n t o u n a c a n t i d a d más a l t a d e p r o d u c t o s de c o

r r o s i ó n s e r e t i r a n .

P e l í c u l a s . - l 'n a v e z q ue s e i n i c i a l a c o r r o s i ó n , s u a v a n c e s e

v e c o n t r o l a d o c o n mucha f r e c u e n c i a p o r l a n a t u r a l e z a de l a s p e l í c u

l a s , como l a s p a s i v a d o r a s que s e p u e d e n f o rm a r o a c u m u l a r e n l a s u

p e r f i c i e m e t á l i c a de ó x i d o que s e f o rm a en l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s .

C o n c e n t r a c i ó n . - La c o n c e n t r a c i ó n de u n a c o r r i e n t e o f l u j o d e

m a t e r i a p u e d e t e n e r e f e c t o s i m p o r t a n t e s s o b r e l a c o r r o s i ó n , s e a n 1JL

n e a l e s c o n l a c o n c e n t r a c i ó n e s p r e c i s o t o m a r l o s como m e d i o s p a r a —

c o m b a t i r l a c o r r o s i ó n . E l o x í g e n o e s un f a c t o r i m p o r t a n t e p a r a s u

r e t i r o o a d i c i ó n p u e d e p r o v o c a r c a n o i o s i m p o r t a n t e s e n l a c o r r o s i ó n

La c o r r o s i v i d a d de l o s m e d i o s á c i d o s p a r a l a s a l e a c i o n e s i n o x i d a ------

b l e s s e p u e d e d i s m i n u i r m e d i a n t e l a a e r e a c i ó n , d e b i d o a l a f o rm a ------

c i ó r de p e l í c u l a s d e ó x i d o p a s i v o .

- 27 -

La r e d u c c i ó n d e l a t e m p e r a t u r a s e r á c a s i s i e m p r e p r o v e c h o s a

e n l o q u e s e r e f i e r e a l a r e d u c c i ó n de l a c o r r o s i ó n . En g e n e r a l , -

l a d i s m i n u c i ó n d e l a v e l o c i d a d y l a t u r b u l e n c i a d a r á n como r e s u l t a

do u n a m e n o r c o r r o s i ó n y u n a d e l a s e x c e p c i o n e s e s a q u e l l a e n l a —

q u e l o s s ó l i d o s s e p u e d e n r e u n i r e n l a s s u p e r f i c i e s y p r o d u c i r p i c a

d u r a s .

T i e m p o . - No h a y n i n g u n a l e y u n i v e r s a l q u e r i j a l a r e a c c i ó n -

d e c o r r o s i ó n p a r a t o d o s l o s m e t a l e s . A l g u n o s í n d i c e s de c o r r o s i ó n

p e rm a n e c e n c o n s t a n t e s c o n e l t i e m p o e n a m p l i o s i n t e r v a l o s ; o t r o s -

d i s m i n u y e n c o n e l t i e m p o y a l g u n a s a l e a c i o n e s t i e n e n í n d i c e s d i s t i n

t o s d e c o r r o s i ó n c o n r e s p e c t o a l t i e m p o .

I m p u r e z a s . - L a s im p u r e z a s q u e l l e v a u n m a te r ia l o f l u i d o c o

r r o s i v o , p u e d e n s e r b u e n a s o m a l a s . Una im p u r e z a p u e d e e f e c t u a r o

a c t u a r como i n h i b i d o r d e l a c o r r o s i ó n o p u e d e t e n e r e f e c t o s p e r j u d . i

c í a l e s s o b r e l o s m a t e r i a l e s q u e e s t á n s u f r i e n d o c o r r o s i ó n .

- 28 -

E s p r e c i s o t o m a r e n c u e n t a l o s p u n t o s q u e s i g u e n como me------

d i o s p a r a c o m b a t i r l a c o r r o s i ó n :

- S e l e c c i ó n d e l m a t e r i a l a p r o p i a d o .

- D i s e ñ o a d e c u a d o .

- I n h i b i d o r e s .

- P r o t e c c i ó n c a t ó d i c a .

- R e c u b r i m i e n t o s y f o r r o s .

- P r o t e c c i ó n a n ó d i c a .

S e l e c c i ó n d e l m a t e r i a l a p r o p i a d o . - La s e l e c c i ó n d e m a t e r i a —

l e s p a r a l o s e q u i p o s d e p r o c e s a m i e n t o s e d e b e b a s a r , d e p r e f e r e n c i a

e n l a e x p e r i e n c i a c o n m a t e r i a l e s e n c o n d i c i o n e s s i m i l a r e s . C uando n«

s e d é e s a i n f o r m a c i ó n , o s e a l a e x p e r i e n c i a , s e r á c o n v e n i e n t e o b t e

n e r a y u d a y a s e s o r a m i e n t o d e p e r s o n a s e x p e r i m e n t a d a s e n t r a b a j o s d e

i n g e n i e r í a d e c o r r o s i ó n .

D i s e ñ o a d e c u a d o . - Se d e b e e v i t a r l a u t i l i z a c i ó n d e m e t a l e s -

d i f e r e n t e s q u e e s t e n e n c o n t a c t o , s o b r e t o d o s i e s t á n muy s e p a r a d o s

e n s u s p o s i c i o n e s n o m i n a l e s e n l a s e r i e e l e c t r o m o t r i z . S i s e v a n

a u t i l i z a r j u n t o s , s e r á p r e c i s o t o m a r e n c o n s i d e r a c i ó n s u a i s l a m i e n

t o m u tu o , o b i e n , e l h a c e r q u e l a z o n a d e l m a t e r i a l a n ó d i c o s e a t a n

g r a n d e como s e a p o s i b l e .

I n h i b i d o r e s . - E l u s o de d i v e r s a s s u s t a n c i a s o i n h i b i d o r e s c o

mo a d i t i v o s a l o s a m b i e n t e s c o r r o s i v o s , p a r a r e d u c i r l a c o r r o s i ó n -

d e l o s m e t a l e s , e s un m é t o d o i m p o r t a n t e d e c o m b a t i r l a c o r r o s i ó n .

FORMAS DE COMBATIR LA CORROSION

- 29 -

En g e n e ra l , r e s u l ta zá s a t r a c t i v o en s is tem a s ce rra d o s o de r e c i r —

c u la c io n e s , cuando e l c o s to d e l in m b id o r sea b a jo . Los in h ib id o —

re s son e f ic a c e s , deb id o a su in f l u e n c ia de c o n t r o l sob re la s re a c

c io n e s de la s zonas anód ic a s y c a tó d ic a s .

P ro te c c ió n c a t ó d ic a . - En la a c tu a l id a d se usan dos métodos -

pa ra p ro p o rc io n a r p ro te c c ió n c a tó d ic a , con la c u a l se p re te n d e mm¿

m iz a r o e l in i n a r la c o r ro s ió n de e s t r u c tu r a s m e tá l ic a s , e s to s méto

dos son s is tem as con ánodos de s a c r i f i c i o y s is tem a s con c o r r ie n te

im presa o b te n id a de un r e c t i f i c a d o r .

R e cu b r im ie n to s y f o r r o s . - E l uso de m a te r ia le s no m e tá lic o s

pa ra fo r r o s v re c u b r im ie n to s , en com b ina c ió n con e l a ce ro u o t r o s -

m a te r ia le s son una forma muy e f ic a z de c o n t r a r r e s t a r la c o r r o s ió n ,

d e b id a a fenómenos e le c t r o q u ím ic o s .

P ro te c c ió n a n ó d ic a .- La p ro te c c ió n a n ó d ic a se na empleado in

d u s t r ia lm e n te con e l f i n de r e d u c i r la c o r r o s ió n d e l a ce ro d u lc e —

cuando é s te se e n cuen tra e xpues to a la a c c ió n c o r r o s iv a de á c id o s -

fu e r te s o s o lu c io n e s a ltam e n te a lc a l in a s .

- 30 -

De acuerdo con la t e o r ía moderna , que ha s id o comprobada po r

lo s re s u lta d o s e x p e r im e n ta le s de muchos c i e n t í f i c o s , lo s a to a o s de

la m a te r ia e s tá n c o n s t i tu id o s po r un n ú c le o ca rgado de e le c t r i c id a d

p o s i t i . a , a lre d e d o r d e l c u a l g i r a n a g ran v e lo c id a d ca rg a s n e g a t i—

/as í n f n i t e s i s a l e s . E s tas ca rga s n e g a tiv a s in d iv id u a le s se llam an

e le c t r o n e s , son i n d i v i s i b l e s e id é n t ic a s pa ra to da la m a te r ia . En

lo s c o n d u c to re s , a lguno s de e s to s e le c t ro n e s pueden p a sa r l ib rem e n

te de uno a o t r o átomo cuando e x is te una d i f e r e n c ia de p o te n c ia l en

t r e lo s extrem os d e l c o n d u c to r .

E l m ov im ien to de lo s e le c t ro n e s c o n s t i tu y e la c o r r ie n t e e lé c

t r i c a . Po r e s te m o tiv o la c o r r ie n te e lé c t r i c a puede c o n s id e ra rs e -

como e le c t r i c id a d en m o v im ie n to , y se le llam a e le c t r i c id a d d in ám i

ca .

Tend iendo en cuen ta que lo s e le c t ro n e s son ca rga s n e g a t iv a s

la d ire c c ió n Ce su m ov im ien to es la opues ta a la que se a s ig n a con -

v e n c io n a lm en te a la c o r r ie n te e lé c t r i c a , como se m ues tra en la f i —

gu ra 1.1 que re p re s e n ta una p i l a , o o a te r ía , u t i l i z a d a pa ra s um in i^

t r a r c o r r ie n te s a una lám para in c a n d e s ce n te . La d ir e c c ió n que con -

v e n c io n a la e n te se as ig na a la c o r r ie n t e de la p i l a se supone que es

desde la p la c a p o s i t iv a de la b a te r ía , a tra v é s d e l c i r c u i t o e x te

r i o r , in c lu id a la lámpara h a s ta la n e g a t iv a , y lu ego p o r e l i n t e -----

ñ o r de la b a te r ía , de e s ta ú l t im a a la p o s i t i v a , re a liz á n d o s e la -

conducc ió n e lé c t r i c a m ed ian te io n e s . En cam b io , la d i r e c c ió n d e l -

m ov im ien to de lo s e le c tro n e s es opues ta a la as ig nada a la c o r r ie n

te .

ELECTRICIDAD

- 31 -

la a p a r a in c a n d e s c e n te

D irección de la corrien te D ir e c c ió n de lo s e le c t r o n e s ^

-A A A A -

C o n d u c to r

e l é c t r i c o

e~ e“

ánodop

*>T-*

o" e~

CátodoOxidación

( ~ )

E le c tró lito

Reducción

( + )

E le c tró lito

an olito c a to l ito

L a d r i l l o o c r o s o

F ig u r a 1 .1 E 3e a p lo de u n a p i l a .

- 32 -

A l f r o t a r un p e in e de e b o n ita con un pedazo de la n a , ambos -

o b je to s se ca rg a n . La ca rg a en s í no se c re a d u ra n te e l p ro ce so de

fro ta m ie n to s ó lo e x is t e una t r a n s fe r e n c ia de c a rg a n e g a t iv a , e le c —

tro n e s , de la la na a la e b o n ita . P o r c o n s ig u ie n te , la e b o n ita que

da ca rgada n eg a tiv am en te y la la n a p o s i t iv a m e n te .

La ca rg a e lé c t r i c a es una p ro p ie d a d c a r a c t e r í s t i c a de a lg u —

ñas p a r t í c u la s fu n d a a e n ta le s que form an la m a te r ia . E x p e r im e n ta l—

mente se han e n co n tra d o dos t ip o s de ca rgas e lé c t r i c a s , p o s i t i v a s y

n e g a t iv a s .

La s a t e r ía se compone de átomos y é s to s a su vez de e le c t r o

ne s , p ro to n e s , n e u tro n e s y o t r a s p a r t íc u la s que son de menor im po r

ta n c ia . Los átomos son e lé c t r ic a m e n te n e u tro s . Los e le c t r o n e s son

p a r t í c u la s ca rgadas n e g a tiv am e n te , lo s p ro to n e s son p a r t í c u la s con

caga p o s i t i v a . E l átomo t ie n e ig u a l número de e le c t r o n e s que de —

p ro to n e s . Cuando se d ic e que un OD je to e s tá ca rg a d o , lo que q u ie re

d e c i r es que t ie n e exceso de c a rg a ; que puede s e r p o s i t i v a , deb id o

a una f a l t a de e le c t r o n e s , o n e g a t iv a , po r un exceso de e le c t r o n e s .

C onduc to res y a is la n te s

S iempre se ha in d ic a d o que en a lgunas s u b s ta n c ia s , lo s e le c

tro n e s son capaces de pasa r fá c ilm e n te de un átomo a o t r o y que e s

ta s s u b s ta n c ia s son la s c o n d u c to ra s . En cam b io , en o t r a s es d i f í —

c i l a r ra n c a r lo s e le c t ro n e s de lo s á tom os; e s ta s s u b s ta n c ia s son —

la s a is la n t e s . S in embargo, todas la s s u b s ta n c ia s o fre c e n a lg u n a

Carga eléctrica.

- 33 -

r e s is t e n c ia a l paso de la c o r r ie n t e y son , p o r lo t a n t o , c o n du c to —

re s im p e r fe c to s ; en cam b io , to d a s la s s u b s ta n c ia s a is la n t e s son —

c o n d u c to ra s en c i e r t o g ra d o . Para la mayor p a r te de la s su b s ta n ------

c ia s e x is t e una d i s t i n c i ó n b ie n m arcada e n t r e la s c o n d u c to ra s y la s

a is la n t e s .

Los c o n d u c to re s pueden d i v i d i r s e en t r e s c la s e s : m e tá lic o s -

e l e c t r o l í t i c o s y ga se o so s . En lo s co n d u c to re s m e tá l ic o s , la conduc

c ió n de la e le c t r i c i d a d se debe a lo s m o v im ie n to s in te r a tó m ic o s de

lo s e le c t r o n e s en e l i n t e r i o r d e l c o n d u c to r y no v ie n e acompañada -

de n in g ú n m o v im ie n to de m a te r ia s a lo la rg o d e l c o n d u c to r , n i de ac

c io n e s q u ím ic a s . En lo s co n d u c to re s e l e c t r o l í t i c o s , l a c o n d u cc ió n

va acompañada de un m o v im e in to de m a te r ia a l o la r g o de e l l o s y , en

g e n e ra l de a c c ió n q u ím ic a . En lo s io n e s p o s i t i v o s l i b r e s o e le c t r o

nes en lo s c u a le s lo s á to n o s d e l gas se d iv id e n cuando e s tá io n iz a

do .

Los m e jo re s c o n d u c to re s son lo s m e tá l ic o s , e n t r e lo s que se

e n cu e n tra n e l c o b re , l a p la t a y la s a le a c io n e s ; e l ca rb ó n y e l g ra

f i t o son tam b ié n c o n d u c to re s . E n tre lo s c o n d u c to re s e l e c t r o l í t i c o s

e s tá n la s s o lu c io n e s de á c id o s , bases y s a le s . E l cau cho , lo s ace i.

te s , e l v i d r i o y e l cu a rz o son s u s ta n c ia s a is la n t e s . Los e le c t r o —

l i t o s t ie n e n una c o n d u c t iv id a d v a r ia b le .

Ley de Ohm

La le y de Ohm e s ta b le c e que , pa ra una c o r r ie n t e c o n s ta n te en

un c i r c u i t o , su in te n s id a d es d ire c ta m e n te p r o p o r c io n a l a l a f . e .m .

- 34 -

t o t a l a p lic a d a a l c i r c u i t o e in ve rsam en te p ro p o r c io n a l a la r e s is —

te n c ia t o t a l d e l m ismo.

La le y puede e xp re sa rs e p o r la fó rm u la s ig u ie n t e , s i la co—

r r ie n t e I se da en am pe rio s , la f . e .m . E, en v o l t i o s , y la r e s is te n

c ia R en ohm ios .

I - E/R

E sto e s , que la c o r r ie n t e e r am pe rios que c i r c u la p o r e l c i j :

c u l t o es ig u a l a la f . e .m . t o t a l d e l c i r c u i t o en v o l t i o s d iv id id a -

p o r la r e s is t e n c ia t o t a l d e l c i r c u i t o en ohm ios.

D e f in ie n d o cada uno de lo s e lem en tos de la le y de Ohm:

V o lt a je o d i f e r e n c ia de p o t e n c ia l . - Es e q u iv a le n te a la p re

s ió n y t ie n d e a p r o d u c ir una c o r r ie n te a lo la rg o d e l c i r c u i t o .

E sta se m iede o rd in a r ia m e n te con un v o l t ím e t r o . Muy ra ra vez in t e

resa e l v a lo r d e l p o te n c ia l a b s o lu to .

In te n s id a d de c o r r i e n t e . - Esta es la c a n t id a d de e l e c t r i c i —

dad que pasa p o r segundo . Se m ide gene ra lm en te con un am pe r ím e tro .

Como es la c a n t id a d de e le c t r i c id a d p o r segundo que pasa p o r e l con

d u c to r , e l am pe rím e tro debe c o n ta rs e de manera que s ó lo pase p o r é l

c o r r ie n te que se re q u ie re m ed ir o una f r a c c ió n co n o c id a de la misma

R e s is te n c ia . - E sta se d e f in e como la o p o s ic ió n que p re se n ta n

lo s m a te r ia le s o s u b s ta n c ia s c o n d u c to ra s , a l paso de una c o r r ie n t e

e lé c t r i c a . Cuando se t ie n e una se c c ió n t r a n s v e r s a l c o n s ta n te , la

r e s is t e n c ia v a r ía en ra zón d i r e c ta de la lo n g i tu d de c o n d u c to r .

- 35 -

Se ha d e s c r i t o a la c o r r ie n t e e l é c t r i c a como e l m ov im ie n to -

de e le c t r ó n ® l i b r e s a lo la rg o de un c o n d u c to r co n e c ta d o a un c i r —

c u i t o en e l que hay d i f e r e n c ia de p o te n c ia l . La c o r r ie n t e f lu y e en

ta n to e x is t a una d i f e r e n c ia de p o te n c ia l . S i l a p o la r id a d de la djL

fe r e n c ia de p o te n c ia l no v a r i a , l a c o r r ie n t e s iem p re f l u i r á en una

d i r e c c ió n , y se llam a c o r r ie n t e d i r e c t a o c o n t in u a o s im p lem en te —

c -d .

Corriente continua o directa

Para co n s e rv a r una c o r r ie n t e e lé c t r i c a es n e c e s a r io d is p o n e r

de una fu e n te que sea capaz de c o n s e rv a r co n s ta n tem e n te una d i fe r e n

c ia de p o te n c ia l . En c i r c u i t o s de c o r r ie n t e c o n t in u a , d ic h a s fu e n

te s son :

- E lem en to g a lv á n ic o .

- G ene rado re s .

- 36 -

E lemento g a lv á n ic o . - E ste fu e uno de lo s p r im e ro s gene rado—

re s de c o r r ie n t e que se c o n o c ió . A re s e rv a de e x p l ic a r e l a su n to -

con to d o d e ta l le p o s te r io rm e n te , po r aho ra se d i r á que un e lem en to

g a lv á n ic o se fo rm a sum erg iendo dos m e ta le s d i s t i n t o s en un l íq u id o

e s p e c ia l denom inado e l e c t r ó l i t o .

Las p i la s son c la s i f ic a d a s en v a r ia s fo rm a s , la s más comunes

s o r :

a ) P i la s p r im a r ia s , no re g e n e ra b le s .

b ) P i la s s e c u n d a r ia s , s i re g e n e ra b le s .

c l P i la s de com bu s tió n .

d ) C e ldas s o la re s .

e ) C e ldas b io ló g ic a s .

G e n e ra d o re s .- Los gene rado re s son máquinas d e s t in a d a s a -----

t r a n s fo rm a r la e n e rg ía mecán ica en e le c t r i c a . E s ta tra n s fo rm a c ió n

se con s ig ue po r la a c c ió n de un campo m agné tico so b re co n d u c to re s -

e lé c t r i c o s d is p u e s to s sob re una armazón. S i mecán icam ente se produ

ce un m ov im ien to r e la t i v o de lo s co n d u c to re s y e l campo, se gene ra

rán en lo s p r im e ro s una fu e rz a e le c t r o m o t r iz , de modo que s i se en

la za n a un c i r c u i t o e x t e r i o r , le s u m in is t ra rá n e n e rg ía e lé c t r i c a .

En e l gene rado r de c o r r ie n te c o n t in u a o d ínam o , e l campo mag

r .e t ic o es f i j o y la armazón es la que g i r a . F ig . 1 .2 .

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CHIPO :'AC?.EPIOO

? i p . 1 . 2 E B rira g i r a n d o e n j n c a m p o n a g n & t i c o .

- 38 -

R e c t i f ic a d o r e s

Los r e c t i f i c a d o r e s son d is p o s i t i v o s que cam bian l a c o r r ie n t e

a l t e r n a en c o r r ie n t e d i r e c t a . E s to s c o n s is te n b á s ic am en te en un —

b a s t id o r muy r í g i d o que c o n t ie n e una muela que g i r a a g ra n v e lo c i—

dad y se d e sp la z a con ex trem a p r e s ic ió n .

E l t i p o b á s ic o de e s te c i r c u i t o fu n c io n a en fo rm a s im i l a r a

una v á lv u la check en una l ín e a de agua , p e rm it ie n d o que l a c o r r ie n

te f lu y a l ib r e m e n te en una s o la d i r e c c ió n , b loqueando e l v o l t a j e en

la d i r e c c ió n c o n t r a r ia sob re la o t r a m ita d de la onda . F ig . 1 .3 .

E s te t i p o de r e c t i f i c a d o r b loq u ea la m ita d de la onda t r a n s

fo rm ando la c o r r ie n t e a l te r n a en d i r e c t a , p e ro é s ta es poco e f i c i e n

te y en a lg u n o s casos poco d e se a b le .

Para pode r u t i l i z a r ambas m ita d e s de l a onda , es n e c e s a r io -

un c i r c u i t o de onda c om p le ta , F ig . 1 .4 . En e s te caso la c o r r ie n t e

r e s u l ta n te tam b ié n es d i r e c t a , p e ro se ha cam biado la f r e c u e n c ia —

d e l r i z o de 60 a 120 c i c l o s , dando una c o r r ie n t e más u n ifo rm e .

T ip o s de r e c t i f i c a d o r e s

Los t ip o s de r e c t i f ic a d o r e s que e x is t e n s o n : e l v a p o r de mer

c u r io , e l m ecán ico y e l m e tá l ic o . Pero cabe m en c io n a r que e x is te n

r e c t i f ic a d o r e s de c o r r ie n t e a l t e r n a con e lem en to s r e c t i f i c a d o r e s de

muy d iv e r s o s m a te r ia le s , lo s cu a le s son lo s más comunmente u t i l i z a

dos en la a c tu a l id a d , e s to s u t i l i z a n d io d o s de s e le n io y de s i l i c i o

La r e c t i f i c a c i ó n de l a c o r r ie n t e se l le v a a cabo a l c o lo c a r lo s d io

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dos a n te s mencionados en un c i r c u i t o e lé c t r i c o de c o r r ie n t e a l te r n a

con una ca rga e lé c t r i c a adecuada.

Ambos t ip o s de r e c t i f ic a d o r e s de c o r r ie n t e m ono fá s ic a y t r i

fá s ic a emplean d io d o s de s e le n io y de s i l i c i o que t ie n e n la s s i -------

g u ie n te s c a r a c t e r ís t i c a s .

D iodos de s e le n io . - Los d io d o s de s e le n io son p la c a s que ge

n e ra lm e n te t ie n e capac idades de 26 , 33, 40 y 45 v o l t s . E s to s v a lo

re s medios e fe c t i v o s , in d ic a n la capac idad de b loq u eo d e l v o l t a j e -

in v e rs o de la c e ld a .

D iodos de s i l i c i o . - Los d io d o s de s i l i c i o in d ic a n su c a p a c i

dad en v o l t s de p ic o in v e r s o , empezando a 50 v o l t s y l le g a n d o has ta

1 ,000 o más v o l t s .

Ln r e c t i f i c a d o r t í p i c o de p ro te c c ió n c a tó d ic a con una s a l id a

de c o r r ie n t e d i r e c ta de 20 v o l t s r e q u ie re de un v o l t a je de c o r r ie n

te de aproxim adamente 24 v o l t s .

Los d io d o s de s i l i c i o son p a r t ic u la rm e n te v u ln e ra b le s a so—

b re c a rg a s de c o r r ie n te o v o l t a je p o r lo que debe rán s e r p ro te g id o s

p o r in te r r u p to r e s e s p e c ía le s con fu s ib le s a c c io n a n te s de a l t a v e lo

c id a d y su p re so re s de / o l t a j e de p ic o fa b r ic a d o s con s e le n io .

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Corriente alterna Corriente d irecta +

ir

O y0 ñ o tr

Hizo de 60

K-g- 1 .3 R ectifica d or de corrien te

Corriente alterna

W g . 1 .4 B e c t i f i c a d o r de onda c o t t í r m a

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E x is te un t ip o de c o r r ie n t e e lé c t r i c a que no s iem p re f lu y e -

en la misma d i r e c c ió n , s in o que en fo rm a a l t e r n a f lu y e p rim e ram en te

h a c ia una d i r e c c ió n y lu e g o se i n v ie r t e y f lu y e h a c ia l a o t r a .

A e s te t i p o de c o r r ie n t e se le llam a c o r r ie n t e a l t e r n a o c - a . Como

se m ue s tra en la f i g u r a s ig u ie n te :

La c -a f lu y e en una d i r e c c i ó n . . . . . . Luego se I n v ie r t e y f lu y e

Corriente alterna

en la o t r a d i r e c c ió n .

F ig . 1 .5 C i r c u i t o de c o r r ie n t e a l t e r n a .

En to d o c i r c u i t o la c o r r ie n t e f lu y e de la te rm in a l n e g a t iv a

de la fu e n te h a c ia la te rm in a l p o s i t i v a , p o r lo ta n to es o b v io que

p a ra habe r f l u j o de c o r r ie n t e a l t e r n a la p o la r id a d de la fu e n te de;

be a l t e r n a r o cam b ia r de d i r e c c ió n . Las fu e n te s que pueden h a ce r

e s to se llam an fu e n te s de p o te n c ia de c o r r ie n t e a l t e r n a .

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Generadores de corriente alterna

Los generadores de corriente alterna combinan el movimien

to físico y el magnetismo para producir una tensión de c-a. Se sa

be que si se mueve un conductor a través de un campo magnético, de

tal manera que atraviese las líneas de flujo, se ejerce una fuerza

sobre los electrones libres y los hace moverse. Puesto que dicha

fuerza produce flujo de corriente, puede considerarse como una f.e

m. o como una tensión.

El tipo más sencillo de generador de c-a se ilustra en la -

figura 1.6 Consta de una sola espira de alambre que se coloca en

tre los polos de un imán permanente y se le hace girar. Al hacerlo

atraviesa las líneas de fuerza magnética; entonces se dice que —

las corta, y se origina una tensión. En la práctica, la espira —

realmente está formada por una serie de espidas dentro de un rotor

o una armadura

V o l t a je de s a l i d a

Fig 1.6 Generador de corriente alterna.

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Se usan a n i l l o s d e s l iz a n te s y ca rbones p a ra a p l i c a r l a te n —

s ió n a un c i r c u i t o e x te rn o . Los a n i l l o s d e s l iz a n te s e s tá n p u lid o s

y hechos de un m a te r ia l c o n d u c to r . Se co n e c ta n un a n i l l o a cada -

uno de lo s ex trem os de la e s p i r a , y ambos g i r a n a l mismo tiem po que

la e s p i r a . A s í la te n s ió n de s a l id a d e l g e n e ra d o r se p ro d u ce e n tre

lo s dos a n i l l o s d e s l iz a n te s . Las e s c o b i l la s o ca rbones e s tá n en —

c o n ta c to con lo s a n i l l o s , uno con cada uno de e l l o s . Los ca rbones

no se mueven s in o que permanecen en c o n ta c to con lo s a n i l l o s d e s l i

za n te s y f r o t a n su s u p e r f i c ie a l g i r a r é s to s . De e s ta m anera , l a -

te n s ió n de s a l id a d e l g e n e ra d o r o c u r re e n tre lo s ca rb ones y se pue

de a p l i c a r fá c i lm e n te a un c i r c u i t o e x te rn o . De a cue rdo con la de^s

c r i p c i ó n , se debe c o n ta r con una fu e r z a que haga g i r a r l a e s p ir a —

p a ra que e l g e n e ra d o r fu n c io n e . E s ta puede s e r :

- Una c o r r ie n t e de agua .

- Un m o to r de g a s o l in a .

- Una tu r b in a de v a p o r .

- Fue rza e ó l ic a .

- Fue rza g e o té rm ic a .

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Un s is tem a e l e c t o l í t i c o es a q u e l en donde se l l e v a a cabo un

fenómeno e le c t r o q u ím ic o , que es un cambio q u ím ic o p ro d u c id o po r l a

a p l ic a c ió n de c o r r ie n t e d i r e c t a , o sea una e l e c t r ó l i s i s , e in v e r s a

m en te , l a p ro d u c c ió n de c o r r ie n t e d i r e c t a como con se cu e n c ia de una

re a c c ió n q u ím ic a , como lo es una p i l a .

D icho s is tem a e s tá fo rm ado p o r v a r io s fa c to r e s i n t e r r e l a c i o -

nados e n tre s i ; que so n : c á to d o , ánodo , f l u j o de e le c t r o n e s y e l —

e l e c t r ó l i t o .

E l cá to d o es un e le c t r o d o en donde se l le v a n a cabo r e a c c io

nes de re d u c c ió n , y p o r lo ta n to e x is t e a b s o rc ió n de e le c t r o n e s .

E l ánodo es un e le c t r o d o en donde se r e a l iz a n re a c c io n e s de

o x id a c ió n , y p o r e l l o e x is t e d e s p re n d im ie n to de e le c t r o n e s .

E l f l u j o de e le c t r o n e s que causan la s re a c c io n e s de re d u c ------

c ió n y o x id a c ió n , se r e a l i z a p o