Mecanismos de Deterioro Ambiental de los MaterialesResistencia de los Materiales Instituto IACC Enero del 2017 mayor será la velocidad de corrosión (Güemes y Martín. La mayoría de los metales son corroídos hasta cierto grado por el agua y la atmósfera. toda la superficie expuesta al electrolito sufre un proceso de deterioro muy similar. el cual conduce al deterioro de la pieza y la pérdida de sus propiedades. así como en la producción y manufactura (de alimentos. trenes y barcos). La corrosión es una consideración importante en muchos sectores. aviones. Este tipo de corrosión es la que rige la mayoría de los procesos corrosivos a baja temperatura (Güemes y Martín. 2012). cuanto mayor sea la condensación y el tiempo de contacto (tiempo de mojado) con la superficie. sino que la corrosión se localiza en determinadas zonas de la superficie de la pieza. entre otras). La corrosión electroquímica se desarrolla en presencia de un electrolito. En la corrosión acuosa el proceso electroquímico afecta a toda la superficie del metal de igual manera. . Desarrollo 1. microelectrónica y refinación de petróleo. oleoductos. existe una tendencia para que el hierro metálico regrese de manera espontánea a óxido de hierro mediante la corrosión (oxidándose). por ello. es usual referirse al proceso del ataque químico sobre los metales. automóviles. es decir. por lo que también se denomina corrosión acuosa o corrosión húmeda. Se llega a producir por la condensación de la humedad ambiental sobre la superficie del metal. De acuerdo a la observación de la imagen. identifique el tipo de corrosión que ha sufrido el material y recomiende dos métodos de prevención para la corrosión que podrían haber sido utilizados. Cuando se habla de corrosión. El electrolito más habitual es el agua. entre los que se encuentra el de transporte (puentes. con diferentes composiciones (diferente grado de acidez e iones en disolución) y la degradación no ocurre de forma homogénea en la superficie del metal. 2012). pudiendo ser: rural. por ejemplo: En las embarcaciones se evita incluir tornillos de acero en soportes de latón debido a la corrosión galvánica. cerámicos y polímeros. . urbana. Dichos recubrimientos están divididos en tres categorías. el cual se clasifica según su composición. El principal medio para prevenir la corrosión es la selección de materiales. industrial o marina. lo que supone un aumento de la corrosión. el tiempo de humectación aumenta en superficies porosas o rugosas (por permanecer la humedad condensada en esas zonas más tiempo sin evaporarse). la velocidad de corrosión (salvo el caso de la lluvia ácida. el diseño de la pieza puede minimizar el daño. por su composición en iones). 2012). Los recubrimientos protectores proporcionan una barrera entre el metal y su entorno. por otra parte. Asimismo. puesto que la gran densidad de corriente resultante en el ánodo acelera la corrosión (Shackelford. Con respecto a la condición superficial del material. se deberán aplicar técnicas adicionales para evitar dicha degradación. correspondientes a los materiales estructurales fundamentales: metales. el cromado se ha usado tradicionalmente en acabados decorativos de automóviles. de esta manera se evitan las uniones con rosca y otras zonas similares de altas tensiones mecánicas cuando sea posible. en ambos casos se incrementa la velocidad de corrosión (Güemes y Martín. Cuando se deba usar una aleación en un ambiente acuoso (y su consecuente corrosión). generalmente. 2005). También influye significativamente de acuerdo al tipo de atmósfera. eliminando iones que favorecen el proceso de corrosión. ya que supone un lavado de las superficies. y cuando se requiera formar pares galvánicos se deberían evitar ánodos de área pequeña junto a cátodos de gran superficie. La atmósfera marina es rica en cloruros. la lluvia reduce.En cuanto a las condiciones climáticas: resulta evidente que un aumento en la humedad relativa supone un incremento de la velocidad de corrosión. 05𝑐𝑚 𝑀 = 71.05 cm de espesor.13𝑔/𝑐𝑚3 ∗ 200𝑐𝑚2 ∗ 0. la placa se sumerge en una solución acuosa y se le aplica una densidad de corriente de 0.002 A/cm2 M = (maza atomica del Zinc) = 65.13 g/cm3.002 A/cm2. Suponiendo que el zinc se corroe uniformemente.3 𝑔 𝑐𝑚 ℎ 𝑊= 2 ∗ 96500 𝐶 .3𝑔 Masa recubrimiento zinc.2. culombios I = (corriente en amperios) = 0. para que quede expuesto el acero (es decir. Para este caso considere la densidad del zinc como dZn= 7.38 g/mol y la carga n = 2.002 2 ∗ 3600 ∗ 71.3 𝑔 Luego calcular el desgaste de zinc por hora I∗t∗M W= n∗F 𝐴 𝑠 0. en horas. Una placa de acero de 200 cm2 se recubre con una capa de zinc de 0. Datos: plancha de acero = 200cm2 espesor capa Zinc = 0. que se corroa completamente la capa de zinc).05cm F = (constante de Faraday) = 96500 C. la masa atómica del zinc como MZn = 65.38g/mol n = (carga ion metalico) = 2 t = (tiempo en segundos) =¿ ? W = (peso corroido) =¿ ? Se debe calcular la masa de la capa de zinc M = dzn ∗ volumen 𝑀 = 7. = 71. determine el tiempo necesario. 3 𝑔 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 0.00243904 𝑔/ℎ Calcular el tiempo de demora en horas que el tomara el proceso de remoción M Tiempo en horas = W 71. se utiliza el término degradación en lugar de corrosión.𝑊 = 0.8 ℎ La demora de remoción en horas es = 𝟐𝟗𝟐𝟑𝟐. sin embargo. En esta imagen se muestra la misma pieza plástica antes y después de haber sido utilizada para transporte de un líquido a alta temperatura y expuesta al ambiente.00243904 𝑔/ℎ Desgaste de zinc por hora. ya que los procesos son distintos. = 0. Los materiales poliméricos también experimentan deterioro mediante interacciones con el ambiente. La degradación en los . para referirse a estas interacciones no deseadas. 𝟖 𝒉 3. Señale los cambios sufridos por la pieza y las posibles causas.00243904 𝑔/ℎ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 29232. fragilidad. aparición de grietas o cambios en la coloración. mecánica. La temperatura afecta al envejecimiento de los materiales poliméricos. empleados con el propósito de absorber la radiación de alta frecuencia y bajar la energía para hacerla menos dañina a la estructura del polímero. ya sea por rotura de las cadenas o formando entrecruzamientos que rigidizan las cadenas. 2012). . La estructura del material cambia. es decir. En la degradación de los polímeros tienen lugar gran variedad de reacciones y consecuencias adversas como: disminución en la resistencia a la tracción. se añaden aditivos que absorben luz UV. Para evitar estas degradaciones. que se incorporan a los termoplásticos. que implica fenómenos físicos y químicos. Un ejemplo es el negro de humo (partículas de carbón) que se añade a los elastómeros en forma de dispersión de pequeñas partículas que actúan como fotoestabilizadores y los protectores anti-UV. daños en la superficie de las piezas. La degradación oxidativa se produce por oxidantes. 2012). La degradación causa cambios en las propiedades físicas. siendo las más importantes la oxidación. 2007). pérdida de resistencia al impacto. pudiendo llegar a un deterioro total del material (Güemes y Martín. La degradación puede ser térmica. entre otras. En la industria a veces se aprovecha este fenómeno y se realiza el entrecruzamiento de polímeros. siendo los más usuales el oxígeno y el ozono de la atmósfera. La radiación ultravioleta (UV) es la principal parte de la radiación solar responsable de la iniciación de procesos degradativos de polímeros. La degradación química es producida por agentes químicos. fotoquímica y química. la hidrólisis y el envejecimiento por reticulación o entrecruzamiento. mientras que las reacciones de corrosión suelen ser de tipo electroquímico (Callister. utilizando radiación UV controlada (Güemes y Martín.polímeros es fisicoquímica. DESGASTE ABRASIVO Cuando se elimina material de una superficie por contacto con partículas duras. La pieza mostrada en la imagen debe trabajar en un ambiente donde se encuentra en contacto permanente con arena. Fulay y Wright. El desgaste abrasivo. Este tipo de desgaste es común en maquinarias como arados. ¿Qué tipo de desgaste es el más probable que ocurra y qué posible solución propone para minimizar este desgaste? El desgaste es.4. generalmente. causado ya sea por abrasivos atrapados o libres. Se puede definir el desgaste como la eliminación de material de la superficie de una pieza como resultado de una acción mecánica realizada por sólidos o líquidos (Shackelford. cuchillas de niveladoras. trituradoras y molinos usados para manejar materiales abrasivos y puede presentarse también cuando las partículas duras se introducen de manera no intencional en partes móviles de maquinaria (Askeland. 2012). una forma física de degradación del material. produce depresiones en el material y acumula asperezas que pueden fracturarse en pequeñas rebabas . 2005). se presenta el desgaste abrasivo. Puede haber partículas en la superficie de un segundo material o pueden existir partículas sueltas entre las dos superficies. incluyendo materiales metal/cerámico (cermet) de carburo de tungsteno. las aleaciones de cobalto como la estelite. En muchas aplicaciones en la industria automotriz. Fulay. y piezas de hierro fundido blanco y superficies duras producidas por la soldadura. La mayor parte de los materiales cerámicos también resiste el desgaste de forma eficiente gracias a su alta dureza. . el comportamiento del desgaste abrasivo es una preocupación importante.El desgaste abrasivo también se utiliza para realizar operaciones de maquinado con el fin de eliminar material de forma intencional. buena tenacidad y elevada resistencia al calor son los que exhiben una mayor resistencia al desgaste abrasivo. engranajes. materiales compuestos. y Wright. Entre los materiales comunes que se emplean para aplicaciones que requieran de gran resistencia al desgaste abrasivo se cuentan los aceros templados y revenidos4. aceros cementados5 o superficies endurecidas como las de los procesos de carburación y nitruración. 2012). como es el caso de los amortiguadores. pero su fragilidad a veces limita su utilidad en condiciones de desgaste abrasivo (Askeland. pistones y cilindros. Los materiales que presentan una alta dureza. Resistencia de los Materiales. Bibliografía [IACC (2017). Semana 8.] . Mecanismos de deterioro ambiental de los materiales.