Download Guía Metodológica de la Práctica de Laboratorio No4

Document related concepts

Corrosión wikipedia, lookup

Ácido clorhídrico wikipedia, lookup

Transcript
Guía Metodológica de la Práctica de Laboratorio No4
Título: Inhibidores de la Corrosión.
Introducción
El empleo de los inhibidores de la corrosión es uno de los métodos más
universales para combatir el fenómeno de la corrosión, los cuales actúan de
diversa forma en dependencia de sus mecanismos de acción, con el objetivo
de disminuir la velocidad de corrosión.
Los inhibidores de la corrosión son aquellas sustancias químicas que
añadidas al medio corrosivo, aún en
cantidades
comparativamente
pequeñas, producen en ciertas condiciones una reducción de la velocidad
de corrosión. La acción de los inhibidores ocurre en la interfase metal-solución
quedando excluidas las sustancias que alteran la concentración de los agentes
oxidantes o de otros agentes agresivos del medio. Tales sustancias son
conocidas como inhibidores de la corrosión o retardadores.
Métodos de evaluación de la velocidad de corrosión. Pág. 134 - 143 del
texto.
Dada la diversidad de sistemas posibles de corrosión y la variedad de formas
en que se presenta, la evaluación de la velocidad de corrosión adquiere
diferentes métodos, de los cuales analizaremos solo los más generales y
aplicables a la corrosión uniforme o generalizada.
En este caso los métodos se encuentran dentro de dos grandes grupos:

Métodos convencionales.

Métodos electroquímicos.
Métodos convencionales. El empleo de estos método se caracteriza porque
no es necesario conocer los principios cinéticos que rigen los fenómenos de
corrosión. Entre estos métodos tenemos:
a) Método gravimétrico (ponderales o pérdida de peso).
b) Método volumétrico.
c) Método analítico-químico.
Veamos brevemente cada uno de estos métodos.
a) Método gravimétrico. Es un método sencillo que arroja por lo general
resultados confiables, no requiere de equipamiento especial, sin
embargo tiene como desventaja que requiere de un tiempo apreciable en
algunos casos para poder arribar a resultados. El método consta de los
siguientes pasos:
1) Preparación de la muestra (probeta).
En dependencia de la situación de la muestra puede conllevar a:
Decapado, desengrasado, limpieza superficial y secado. Antes de la limpieza
se efectúa la determinación de sus dimensiones: largo, ancho y espesor, para
determinar el área de la muestra. Si el decapado es químico (entiéndase por
decapado desoxidación), hay que efectuar una neutralización posterior.
El secado se realiza con un solvente orgánico, si se presentan limitaciones
de tiempo, de lo contrario se establece la colocación de las probetas en
desecadora durante 24 horas.
2) Pesada inicial.
Con balanza analítica verificada.
3) Exposición de las muestras al medio corrosivo.
En este paso hay que tener presente que se establece por normas un
volumen mínimo de solución del agente oxidante por unidad de área de
probetas que serán introducidas.
Desde el punto de vista del análisis estadístico posterior y la precisión del
resultado se establece un número mínimo de probetas, empleándose
frecuentemente cinco aunque en algunos casos se emplea el mínimo de tres.
Otro aspecto es el tiempo que debe durar el experimento, el cual hay que
determinarlo con un ensayo cuando no se tiene experiencia anterior sobre el
ensayo que se realiza, para ello se hace necesario seleccionar como mínimo
cinco juegos de probetas, las cuales se colocan al unísono y se van
retirando del ensayo en diferentes tiempos contenidos en el tiempo total que
se estima sea suficiente para realizar la evaluación. Ello se debe a que en
sistemas poco agresivos el establecimiento de la capa de producto de
corrosión demora en establecerse y por tanto al inicio la corrosión será
mayor e ir disminuyendo en la medida que la capa de producto de
corrosión ejerza su acción protectora como ocurre en la práctica. De lo
contrario la evaluación resulta en el mejor de los casos una mala aproximación
por exceso.
4) Extracción y limpieza superficial posterior de los productos de corrosión
en el tiempo determinado.
La limpieza superficial se realiza mediante decapado ácido u otro método en
dependencia del material.
Si se efectúa limpieza ácida, hay que tener en cuenta las pérdidas del metal en
el baño, las que pueden eliminarse utilizando un inhibidor de la corrosión,
como se indica en las Normas Cubanas. Si no se dispone del inhibidor es
necesario realizar las determinaciones de la pérdida en baño, para lo cual se
introduce nuevamente la probeta en el baño después de pesada, el mismo
tiempo y el peso obtenido se le resta.
Después de esta limpieza final hay que secar la superficie con el mismo
método utilizado al inicio, además de su introducción en la desecadora
durante 24 horas.
5) Pesada final.
6) Determinación de la velocidad de corrosión.
Son varias las formas de expresar la velocidad de corrosión, no obstante, si se
considera que todo proceso corrosivo implica la transformación del metal a
la forma oxidada, entonces la masa metálica que se transforma por unidad
de tiempo será una magnitud representativa de la velocidad de corrosión.
Δ P
P i - Pf
1. DP = -------- = --------( g/m2.h; mg/dm2.día; etc)
A * t
A*t
Donde:
ΔP.- Variación de peso.
Pi .- Peso inicial de la probeta de ensayo.
Pf .- Peso final de la probeta de ensayo.
A: Área de metal expuesto al medio.
t.- tiempo de exposición.
Otra forma de expresar la velocidad de corrosión es el índice de
penetración o disminución de espesor (DE), también conocido como velocidad
de penetración de la corrosión. Las unidades más frecuentes ( mm/año).
Esta forma de expresar la velocidad de corrosión es muy utilizada debido a
que nos aporta una mejor idea de la intensidad del ataque corrosivo que
cuando se emplea en forma de diferencia de peso. No obstante su
inconveniente fundamental está en su evaluación experimental directa, ya que
un ataque perfectamente uniforme es poco probable y se requiere entonces
evaluar la variación de espesor en múltiples puntos de la superficie para
obtener un valor promedio. Por ello DE promedio se calcula a partir del valor
de DP, mediante:
8.76 DP
DE = ----------ρ
Donde:
DE.- Disminución de espesor en mm/año.
DP.- Velocidad de corrosión g/m2.h
ρ .- Densidad del metal en g/ cm3. Para el acero al carbono su densidad e
7.83 g/cm3.
8.76.- Factor de conversión de unidades.
Conociendo la velocidad de penetración de la corrosión, es posible clasificar
la resistencia a la corrosión del metal en el medio en cuestión, empleando
para ello diferentes escalas de agresividad que existen. Una de ellas es la
escala de 10 grados (Ver apéndice del texto Tabla III ).
Este procedimiento es muy útil y usado en la evaluación de la magnitud del
daño por corrosión.
Consultar además en el Uhlig (5), pág 14 donde se emplea un criterio similar
pero expresado en unidades inglesas.
En este paso hay que tener en cuenta en el procesamiento de los resultados
que la desviación de cada valor con respecto a la media del total de muestras
no debe ser superior al 10% de la media, de lo contrario hay que rechazar esa
probeta o comprobar los cálculos. Para ello se han
implementado
programas de computación.
Otros aspectos que deben ser considerados pueden verse en el texto y en el
libro de Diseño de Equipos (4) Epig. 2.3 pág 18.
b) Método volumétrico.
Consiste en determinar la variación de masa del metal a partir de la
medición de la variación de volúmenes (o presión) de gases involucrados
directamente en el proceso de corrosión; por tanto, este método se emplea en
el caso de que la corrosión se produzca con consumo o generación de
gases como es el caso de la corrosión por hidrógeno y por oxígeno. En
ningún caso cuando actúan ambos. En la preparación previa y la exposición
se toman en consideración las indicaciones del método anterior.
La medición se realiza con una bureta invertida garantizando en el
experimento temperatura y
presión normal. Posteriormente por la
estequiometría de la reacción se determina la cantidad de metal corroído y
con el área y el
tiempo se determina la velocidad de corrosión promedio
con el criterio señalado.
c) Método analítico químico.
Consiste en determinar la concentración de iones metálicos que pasa a la
solución. En este caso la pérdida de masa que sufre el metal es igual al
incremento en la concentración de iones metálicos en el medio agresivo.
Por ejemplo la concentración de iones de hierro puede determinarse por
métodos colorimétricos de análisis:
Mediante el uso de la ortofenantrolina, la cual da un compuesto coloreado
con los iones del hierro. Se traza una curva de calibración de % de
transmitancia vs concentración, preparando previamente soluciones patrones
en el rango que se establece en la técnica. Luego tomando una muestra de la
solución al cabo del tiempo fijado se determina el % de transmitancia y por
interpolación en el gráfico, la concentración.
Mediante la NC-23-24-79 para determinación fotométrica en el rango de
0.00005 a 0.005 % en peso.
Mediante la NC-23-29-79 para determinación fotométrica en el rango de 0.0001
a 0.1 % en peso.
Para todos estos métodos el cálculo de la velocidad de corrosión se realiza
mediante las expresiones:
Vc = (Pi - Pf)/ (A . t) (g/m²dia) ó (g/m²h)
Métodos electroquímicos.
Los métodos de evaluación de la velocidad de corrosión electroquímicos
presentan algunas ventajas con relación a los métodos convencionales.
 Permiten realizar determinaciones de la velocidad de corrosión en
menos tiempo.
 Constituyen la base de instrumentos de medición directa de la velocidad
de corrosión.
 Permiten conocer las características del sistema corrosivo mediante la
interpretación de las curvas de polarización y del comportamiento del
potencial en el sistema analizado.
Sus principales desventajas son:
 Son menos precisos y por tanto el resultado resulta menos confiable.
 Requieren de cierto equipamiento.
 No pueden aplicarse en muchos casos directamente en la zona donde
se desea evaluar la corrosión y conllevan por tanto una simulación del
proceso corrosivo.
Los métodos electroquímicos se basan en los fundamentos teóricos de la
cinética de los electrodos, por lo tanto, estos métodos pueden ser de corte
teórico, semiteórico y experimentales. Estos últimos son los más empleados,
ya que son más exactos que los anteriores y proporcionan resultados mucho
más cercanos a los procesos reales.
Estos métodos se
sobre corrosión.
emplean frecuentemente
en las
investigaciones
Se conocen dos métodos fundamentales:
a) Métodos de las curvas completas o de extrapolación de Tafel.
Consiste en la obtención de valores de corriente y potencial como se señaló
anteriormente, tanto para el proceso catódico como el proceso anódico,
aplicando posteriormente las ecuaciones de Tafel para su reproducción
gráfica. En este caso como Tafel se cumple a valores de polarización altos, es
necesario considerar para la recta solamente los valores que se encuentran a
valores superiores e inferiores de ± 60 mV alrededor del potencial de
corrosión.
Precisamente las ecuaciones que representan las rectas de Tafel en función de
la polarización son las siguientes:
Para el proceso anódico:
Pa = ba log (ianódica / icorr.)
Para el proceso catódico:
Pc = -bc log (icatódica / icorr.)
Donde: Pa = Ei – Ecorr.
Pc = Ei – Ecorr.
De las ecuaciones anteriores se obtienen las ecuaciones de las rectas de Tafel
en un gráfico log i vs E, de la forma siguiente:
Curva anódica: Ei – Ecorr. = ba log ianódica – ba log icorr.
log ianódica = log icorr. + [(Ei – Ecorr)/ba]
Para la curva catódica:
log icatódica = - log icorr. + [( Ecorr - Ei)/bc]
b) Método de resistencia de polarización.
Este método tiene una aplicación mas limitada que el anterior, aunque se
obtienen valores con mayor precisión para los casos en que se aplica.
Resulta recomendado para la evaluación de algunos inhibidores de la
corrosión. Ver otros aspectos por el texto.
Este método se conoce también con el nombre de Stern and Geary, sus
autores o método de polarización lineal. Se basa en la proporcionalidad
observada entre la pendiente de la curva de polarización la icorr en las
cercanías de Ecorr, esto deriva un comportamiento lineal como se observa
en la siguiente figura.
En 1957 Stern y Geary establecieron la relación: p 142
1
icorr = --------*
2.303
ba.bc
-----------*
(ba + bc)
∆i
( --- )
∆E
Donde (∆i/∆E) es la pendiente de la curva de polarización en el rango de (±) 10
mV alrededor del Ecorr y ba y bc son los inversos de las pendientes de las
rectas de Tafel anódicas y catódicas.
Si definimos como "resistencia a la polarización" la expresión:
Rp = E/ i (en similitud con la ley de ohm)
Sustituyendo en la ecuación anterior se obtiene que el término es el inverso
de la resistencia a la polarización.
Por tanto conociendo ba y bc y la variación de la corriente con el potencial
alrededor del potencial de corrosión se puede evaluar la icorr.
Por tanto para un sistema dado:
icorr = K/Rp Ec.' 3.30 del texto.
Para que se cumplan las expresiones hay que garantizar que:
El potencial de corrosión no este próximo
del metal y del oxidante.
Que la caída óhnmica (IR)
ausentes.
y la
a los potenciales de equilibrio
polarización por concentración estén
Para ello el electrodo de referencia debe estar lo más próximo posible al
metal.
No existan reacciones electroquímicas secundarias.
El electrodo no debe estar cubierto por productos de corrosión aún en forma
de capa fina.
Como ventajas de este método se tienen:
 Aplicable en casos donde controla la difusión del agente oxidante, tal
como ocurre en la corrosión por oxígeno y en la corrosión de metales
en el estado pasivo, no siendo aplicable en este último caso la
ecuación de Tafel.
 Permite la determinación instantánea de la velocidad de corrosión en
condiciones de variación de temperatura y la velocidad del fluido.
Esta característica ha hecho posible la creación del corrosímetro
(aparato de medición instantnea de la velocidad de corrosión).
 Es el más indicado en la evaluación de la eficiencia de inhibidores de la
corrosión, ya que no conlleva la aplicación de altas polarizaciones y
por tanto no cambia la
acción del inhibidor sobre el proceso de
corrosión en la
superficie del metal lo que ocurre frecuentemente
frente a altas polarizaciones.
 El trabajo experimental es mínimo al requerirse solo un pequeño pedazo
de curva.
Teniendo en cuenta las ventajas que presenta el método de polarización
lineal, el mismo se ha perfeccionado por otros autores y surge así el método
de los tres puntos de Barnard y el método de los cuatro puntos Cortijo.
Métodos electroquímicos experimentales para la obtención de curvas de
polarización. Epigrafe 3.12 de la pág 144 del texto.
Existen dos principios básicos para la medición experimental de curvas de
polarización. La relación existente entre los valores de corriente y de
potencial puede obtenerse experimentalmente por dos vías:
 Imponiendo valores de corriente polarizante y midiendo los valores que
toma el potencial de electrodo (método galvanostático).
 Imponiendo valores de potencial y midiendo la corriente que fluye por el
sistema (método potenciostático).
Basados en estos principios analizaremos 3 métodos reconocidos de
amplio uso en las investigaciones de corrosión.
1. Método tradicional.
2. Método galvanostático.
3. Método potenciostático.
Analicemos cada uno de ellos.
1. Método tradicional:
Se basa en la medición de los potenciales de electrodo mediante un
potenciómetro compensador o un voltímetro valvular de alta impedancia de
entrada. Analicemos a continuación el circuito a utilizar empleando un
voltímetro de alta impedancia de entrada.
(1)
Fuente de corriente directa, que puede tener un milivoltímetro
acoplado y resistencias variables para ajustas el valor de corriente deseado.
(2) Voltímetro para la determinación del potencial del electrodo de trabajo
con respecto a un electrodo de referencia.
(3) Celda electroquímica, donde se introduce el electrodo del metal (a), el
electrodo de referencia (b) el electrodo auxiliar que permite el paso de la
corriente eléctrica (c) y la solución donde se quiere evaluar la corrosión (d).
Antes de montar el circuito es necesario garantizar:
Preparación del electrodo de medición, el cual tiene que tener un acabado
especular con un adecuado pulido. Este electrodo se construye de forma tal
que el área expuesta sea de 1 cm², para garantizar que la corriente medida se
pueda expresar en unidades de densidad de corriente.
El electrodo de referencia de calomel, con el puente salino y el capilar tiene
que colocarse de forma tal que el extremo del mismo esté lo mas próximo
posible al electrodo de medición. Al respecto T"dt plantea el criterio de que la
distancia entre el capilar y el electrodo de medición no debe ser mayor que 2
veces el diámetro del capilar.
Una vez creadas estas condiciones se procede a:
Se determina el valor del potencial entre el electrodo de medición y el
electrodo de referencia, con la fuente de corriente desconectada, en este
caso el potencial obtenido es el potencial de corrosión.
Este potencial está determinado con respecto al electrodo de calomel, si se
desea obtener con respecto al electrodo de hidrógeno, se utilizar la siguiente
ecuación.
E (Me/H )
= E (Me/Cal)
+ E (Cal/H )
Se coloca la instalación de forma tal que el electrodo de medición funcione
como cátodo en la celda (borne negativo), conociendo el potencial de
corrosión, se polariza catódicamente fijando el mayor valor de corriente y
posteriormente se va disminuyendo la misma, tomando los valores de
potencial correspondientes.
Se construye la curva anódica, cambiando la polaridad y procediendo de igual
forma que la antes descrita.
Limitaciones del método:
La reproducibilidad del método es deficiente, o sea, los valores de corriente
de corrosión obtenidos en ocasiones difieren mucho del valor real. Es menos
exacto que otros métodos. Esto es debido a que los potenciales y corriente
fluctúan considerablemente, por lo que es difícil determinar el tiempo que hay
que esperar para tomar cada lectura.
La práctica que se realizar se basa en la determinación de la velocidad de
corrosión y la eficiencia de un inhibidor en medio ácido, donde se aplica el
método de extrapolación de Tafel y para la obtención de la curvas de
polarización el método tradicional antes descrito.
Método galvanostático.
Método potenciostático. Idem al anterior.
Clasificación de los inhibidores.
Los inhibidores de la corrosión se pueden clasificar desde muchos puntos de
vista:
Las sustancias inhibidoras pueden ser, por su naturaleza química,
inorgánicas y orgánicas. Entre las inorgánicas se puede mencionar el
dicromato de potasio, el silicato sódico, el carbonato cálcico, etc. En estos la
parte activa de la sustancia puede ser el anión como en el Cr 2O72-, el catión,
como el Zn2+ o la molécula como en el caso del CaCO3.
Los orgánicos son aún mucho más abundantes y variados con grupos
funcionales diversos. Como ejemplos tenemos las aminas alifáticas y
aromáticas, las tioureas, los azúcares, los oniosales, sustancias fósforoorgánicas, etc.
Pueden existir también inhibidores formados por un ión orgánico y otro
inorgánico, como el nitrito de ciclohexilamonio y muchos otros.
Un aspecto esencial tanto para la teoría como en la práctica del uso de
inhibidores es el mecanismo por el cual el inhibidor funciona. Los
principales grupos son:
1. Inhibidores anódicos.
2. Inhibidores catódicos.
3. Inhibidores de adsorción.
1. Los inhibidores anódicos son sustancias que añadidas al medio corrosivo
retardan el proceso anódico. Se clasifican en oxidantes (pasivadores) y no
oxidantes.
 Inhibidores anódicos oxidantes o pasivadores.
Son sustancias que bajo ciertas condiciones causan o facilitan la formación y
establecimiento superficial de una capa de óxido superficial de tipo pasivo,
ocasionando una notable disminución de la velocidad de corrosión.
Los inhibidores anódicos son principalmente oxidantes. Se conoce que agentes
oxidantes como el oxígeno, aceleran la velocidad de corrosión pues son
buenos depolarizadores, pero cuando se trata de metales capaces de
pasivarse, es conveniente la presencia del oxígeno para estabilizar la capa
pasiva.
Se conocen una serie de factores influyentes en el comportamiento de estos
inhibidores. Así las sustancias que tienden a aumentar el pH, las que ejercen
efecto buffer, la adsorción de especies químicas en la superficie y la
participación directa de la sustancia en la formación de la capa de óxido por lo
general coadyuvan al establecimiento de la pasividad del metal.
Los oxidantes actúan como aceleradores con respecto al proceso catódico
y frente a metales no capaces de pasivarse y como inhibidores con respecto
al proceso anódico, por lo cual resultan altamente peligrosos si no se
añaden por encima de una concentración crítica. O sea, si la cantidad de
pasivador adicionada al medio es insuficiente y por tanto se produce la
pasividad de una parte de la superficie metálica, se provoca un intenso
ataque en las zonas no pasivadas en forma de picadura.
Como ejemplo de pasivadores más comunes tenemos el cromato (CrO ) y el
dicromato (Cr2O72- ) que son excelentes pasivadores del hierro y el acero,
pero presentan como dificultad que están contraindicados por los efectos que
producen a las personas.
Se ha comprobado que estos productos están asociados al cáncer del
pulmón, vías respiratorias y piel en contacto frecuente con los mismos, su
máxima concentración permisible en agua de acuerdo con la OMS es de 0.05
mg/l.
Los nitritos resultan agentes oxidantes fuertes frente a los iones ferrosos y se
emplean frecuentemente en calderas de vapor.
 Inhibidores anódicos oxidantes.
Dentro de este grupo de inhibidores se incluyen aquellos productos químicos
que forman películas o depósitos con sus propias moléculas o más
frecuentemente con productos de su reacción en la superficie metálica. Estos
inhibidores son conocidos por formadores de depósitos, los mismos
retardan
el
proceso
anódico (oxidación del metal) produciendo la
precipitación de productos insolubles sobre la superficie del metal aislándolo
del medio. Esto es debido a una reacción química secundaria entre los iones
del metal que se
disuelve y el inhibidor.
Los inhibidores anódicos no oxidantes son efectivos a concentraciones
elevadas. (Ver pg 450-452 sales disueltas).
2. Inhibidores catódicos.
Al igual que los inhibidores anódicos, los inhibidores catódicos son
sustancias que añadidas al medio corrosivo retardan el proceso catódico
(reducción del agente oxidante). Existen tres tipos fundamentales de
inhibidores catódicos, los cuales analizaremos:
a) Inhibidores catódicos que reducen el oxígeno disuelto.
Actúan químicamente con el oxígeno disuelto reduciendo el contenido del
mismo en la solución, con lo cual se reduce la corrosión por oxígeno. Se
emplean lógicamente en sistemas cerrados. Por ejemplo:
- Sulfito de sodio (Na2 SO3)
Na2SO3 + ½ O2 ----------- Na2SO3
- Hidrazina. (N H )
NH - NH + O2
----------- 2H2O + N
Ambos son empleados para eliminar el oxígeno disuelto en el interior de los
generadores de vapor. El sulfito se utiliza en calderas de baja y media presión
y la hidrazina en calderas de alta presión, ya que no aporta sales al medio.
b) Inhibidores catódicos que reducen la reacción catódica. (Formadores
de depósitos).
Para el hierro y acero en agua se usan el bicarbonato de calcio y bicarbonato
de magnesio, el sulfato de cinc, etc. Estos compuesto producen una película
insoluble en las reacciones catódicas, teniendo en cuenta que en las mismas,
producto de la reducción del oxígeno del aire se incrementa la
concentración de iones hidroxilos (OH1- ), que favorecen la precipitación de
los carbonatos y la formación de hidróxido de cinc insoluble en forma de gel.
Las reacciones posibles son:
Ca(CO H) + OH1- ------------ CaCO3 + H O + HCO
Zn²+ + OH1- ---------- Zn(OH)2
b) Inhibidores catódicos que aumentan el sobrevoltaje del proceso
catódico.
Actúan incrementando el sobrevoltaje de hidrógeno en el cátodo, con lo
cual disminuyen la velocidad de reducción de los iones hidronio en dicho
electrodo.
Un ejemplo de inhibidores de este tipo son las sales de
arsénico y antimonio.
3. Inhibidores de adsorción.
Son sustancias orgánicas que poseen en su molécula un grupo fuertemente
polar y ejercen su acción al adsorberse sobre la superficie metálica aislando la
superficie activa del metal. Como ejemplos tenemos: aminas, sales de
aminas o compuestos orgánicos nitrogenados, aldehídos, tioureas, sales
sódicas de ácidos carboxílicos aromáticos, etc. Un gran número de estos
compuestos han sido investigados, muchos de ellos son efectivos solo en
medio ácido.
Estos inhibidores en general tienen una acción mixta, o sea, sobre ambos
procesos, anódico y catódico. Su empleo más generalizado es en la
inhibición de metales para el decapado ácido, con lo cual se permite la
disolución de óxido y herrumbre mientras se inhibe fuertemente el metal base,
así como en la limpieza y desincrustación de equipos industriales con
soluciones ácidas.
Inhibidores en fase vapor: Son inhibidores de adsorción pero actúan en fase
vapor, o sea, poseen una alta presión de vapor y una elevada
difusividad en la atmósfera, al igual que los anteriores pueden tener un
mecanismo de acción anódico y/o catódico. Los inhibidores en fase vapor
encuentran
amplio
uso en el almacenamiento de piezas, efectos
electrodomésticos, técnica militar, etc. Ejemplo: Nitrito de diciclohexilamina,
carbonato de ciclohexilamonio.
Debe tenerse presente que la efectividad de un inhibidor depende de
múltiples factores, tales como: concentración del inhibidor, tipo de metal, tipos
de medios, concentración de la solución, temperatura, presencia de otros
iones, etc. De lo anterior se deriva, que resulta difícil encontrar un inhibidor
universal, por ello es frecuente utilizar mezclas de inhibidores para con ello
propiciar la acción simultánea sobre varios procesos corrosivos.
Desde el punto de vista práctico, el índice más importante a evaluar en la
caracterización de un inhibidor es su efectividad la cual es a menudo
expresada de dos formas:
1. La eficiencia (Z) (%):
Vco  Vci
Z 
.100
Vco
[0 – 100]
(1)
2. El coeficiente de protección o efecto inhibidor (  ):


Vco
Vci
[1 -  ]
Donde:
Vco.- Velocidad de corrosión sin inhibidor.
(2)
Vci.- Velocidad de corrosión con inhibidor.
Esta velocidad de corrosión puede representarse en las diferentes formas
conocidas: DP, DE ó icorr., obteniéndose el mismo resultado.
Como se observa en las expresiones (1) y (2) el valor de la eficiencia de un
producto puede variar entre 0 y 100 %, lo cual se corresponde con los valores
del ácido no inhibido y del inhibidor idealmente efectivo.
Por su parte, el valor  o coeficiente de protección indica cuantas veces se
redujo la velocidad de corrosión con la adición del inhibidor, pudiendo variar
entre uno e infinito. En los trabajos teóricos se emplean ambas formas, pero si
embargo en los trabajos prácticos se prefiere el uso de la eficiencia.
Aplicación de los inhibidores.
Los inhibidores pueden ser empleados en una amplia gama de procesos.
Presenta limitaciones cuando el fluido a tratar no puede ser contaminado con
otras sustancias, como por ejemplo procesos de producción de medicamentos,
alimentos, etc y cuando los sistemas a tratar son abiertos lo cual exige una
adición continua del inhibidor.
Otro aspecto importante es la selección adecuada del inhibidor, teniendo en
cuenta el medio corrosivo y en algunos casos según el tipo de corrosión, así
como la concentración adecuada del mismo.
En medio ácidos se utilizan fundamentalmente los orgánicos de adsorción, ya
que disminuyen la velocidad de los procesos de transferencia.
Los pasivadores son los más usados en medios neutros, así como los
formadores de depósitos y algunos productos orgánicos polifuncionales. En
medios heterogéneos se utilizan los de adsorción y en algunos casos el nitrito
sódico.
Ejemplo prácticos. Mecanismos de acción.
La utilización de inhibidores en la actualidad está muy difundida en una
amplia gama de procesos industriales. Es indispensable para su efectividad
óptima una aplicación adecuada de estos, por tanto es importante una
selección del inhibidor acorde con el sistema a proteger, así como la
determinación adecuada del mismo, por lo que de aquí se derivan
conclusiones importantes en cuanto a su forma de aplicación.
1.- Deben emplearse en sistemas cerrados, de manera que no sea necesaria
la dosificación continua del mismo por pérdidas del inhibidor.
Ej. Sistemas de recirculación del fluido. No obstante hay casos en que se
utilizan en sistemas abiertos como: en condensadores de tiro, en la
columna de destilación en el craqueo del petróleo, etc.
2.- La dosificación tanto para sistemas abiertos como cerrados, no debe
pasar de cierto valor crítico.
Los inhibidores no incrementan indefinidamente su efectividad al aumentar su
concentración, pues una vez saturada la superficie metálica no se manifiesta
incremento
en la protección.
3.- Debe utilizarse donde no se contamine el producto.
Ej. No puede emplearse en productos alimenticios o farmacéuticos.
Diferentes ejemplos prácticos con el mecanismo de acción se pueden ver a
continuación.
Ejemplos de inhibidores, su aplicación práctica y mecanismo principal de
acción.
1.Anilina, etilamina, dietilamina, tiourea, piridina y otros compuestos
orgánicos.
Para combatir el ataque del metal por los ácidos durante el decapado ácido.
- Metales: Hierro, acero y hierro fundido.
- Mecanismo: Inhibición anódica y aislamiento de la superficie del metal
del medio corrosivo.
2.- Compuestos de arsénico (AsO2 ; NaAsO ).
- Aplicación: Protección de recipientes que almacenan o transportan ácidos.
- Metales: Metales ferrosos y níquel.
- Mecanismos: Inhibición catódica por incremento de la polarización por
hidrógeno.
3.- Bicarbonato de calcio.
- Aplicación: Para combatir la corrosión en aguas crudas en sistemas de
enfriamiento de recirculación abiertos.
- Metales: Todos los metales.
- Mecanismo: Formación de película protectora de carbonato.
4.- Cromatos.
- Aplicación: En sistemas de enfriamiento de recirculación abiertos y cerrados
y en sistemas de enfriamientos que emplean salmuera (fábricas de hielo).
- Metales: Acero, hierro fundido, cinc y latón.
- Mecanismo: Formación de capas pasivas.
5.- Polifosfatos de sodio.
- Aplicación: En sistemas de enfriamiento de agua de recirculación abiertos
y cerrados. (Ofrece mejores resultados combinado con sulfato de cinc).
- Metales: Todos los metales.
- Mecanismo: Formación de películas de fosfato en toda la superficie.
6.- Sulfato de cinc.
- Aplicación: En sistemas de enfriamiento de agua de recirculación abiertos
y cerrados. Se han obtenido mejores resultados cuando se utiliza
conjuntamente con polifosfatos
o con cromatos).
- Metales: Acero, hierro fundido, cinc y latón.
- Mecanismo: Inhibición catódica por formación de capa protectora de
hidróxido de cinc en la superficie metálica.
7.- Anticor 208 (obtenido a partir de miel final).
- Aplicación: En la limpieza ácida de evaporadores de la industria azucarera y
generadores de vapor. Se ha comprobado que no resulta efectivo para la
disminución de la corrosión por par metálico.
- Metales: Todos los metales.
- Mecanismo: Adsorción sobre la superficie metálica.
8.- Cromato de cinc y de plomo.
- Aplicación: Inhibidores de la corrosión utilizados como pigmentos en la
fabricación de pinturas, ya que proporcionan además color.
- Metales: Capaces de pasivarse acero, hierro fundido, etc.
- Mecanismo: Pasivación anódica.