CAPITULO I
4.-CONTAMINACION DEL
PRODUCTO.
5.- SOBREDISEÑO
DE INSTALACIONES.
6.- EFECTOS SOBRE LA
SEGURIDAD Y CONFIABILIDAD
1.4.- SISTEMAS
ELECTROQUIMICOS
1.4.1.-
TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS
ELECTROQUIMICOS
1.4.3.-TIPOS DE ELECTRODOS
REVERSIBLES
1.4.4.- TERMODINAMICA DE LAS
PILAS GALVANICAS
1.5.1.- CORROSION GALVANICA
Y UNIFORME
1.5.2.- CORROSION POR
AGRIETAMIENTO
1.5.4.- CORROSION POR
PICADURA
1.5.5.- CORROSION POR
EXFOLIACION Y DISOLUCION SELECTIVA
1.5.6.- CORROSION
INTERGRANULAR O INTERCRISTALINA
1.5.7.- CORROSION DE
FRACTURA POR TENSION
1.6.- INFORMACION GENERAL DEL
CLORO
CAPITULO II
CONTROL Y EVALUACION DE LA CORROSION DE
CLORODUCTOS
2.1.- METODOS DE CONTROL DE LA
CORROSION
2.1.1.- USO DE MATERIALES
RESISTENTES A LA CORROSION
2.1.2.- RECUBRIMIENTOS
ANTICORROSIVOS Y AISLAMIENTOS TERMICOS PARA
CLORODUCTOS
2.1.4.- USO DE INHIBIDORES DE
CORROSION
2.2.- EVALUACION DE LA
CORROSION
2.2.1.- TECNICAS DE INSPECCION
SUPERFICIAL
2.2.2.- TECNICAS DE INSPECCION
VOLUMETRICA
2.3.- PROGRAMAS DE
MANTENIMIENTO DE CLORODUCTOS
2.3.1.- MANTENIMIENTO DEL
EQUIPO
2.3.2.- LIMPIEZA DE TUBERIAS Y
OTROS EQUIPOS
2.3.3.- MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA
DE CLORO
2.3.4.- MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
CAPITULO III
REQUERIMIENTOS MINIMOS DE SEGURIDAD
3.1.- EFECTOS FISIOLOGICOS DEL
CLORO
3.2.- SEGURIDAD Y CAPACITACION DEL
EMPLEADO
3.3.- DISPONIBILIDAD Y USO DEL
EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL
3.4.- CONTROL DE EXPOSICION
PERSONAL
3.5.- PRIMEROS AUXILIOS Y
MEDIDAS DE EMERGENCIA
El objetivo de
este trabajo es obtener un conocimiento
más grande acerca de la evaluación
y control de la
corrosión en un cloroducto
Se ha estimado que una quinta parte del hierro que se
utiliza se pierde cada año por corrosión. Esto puede resultar muy
conveniente para la industria del
acero, pero
supone una pérdida económica para los consumidores
además de un gasto excesivo de los depósitos de
mineral que conduce a su agotamiento.
Por definición, la corrosión es la
destrucción de un metal por reacciones
químicas o electroquímicas con su medio
ambiente.
La importancia de los estudios de la corrosión
está triplemente cimentada. La primera área
significativa es la economía, que incluye
el objetivo de
reducir pérdidas de material resultante de la
corrosión de tuberías, tanques, componentes
metálicos de maquinarias , etc. La segunda área es
la seguridad
mejorada de operación del equipo, el cual, por la
corrosión, puede fallar con consecuencias
catastróficas. Y finalmente tenemos la tercera área
que es la conservación aplicada primeramente al nuevo
suministro de materiales
principalmente metales; el suministro
mundial de estos materiales es
limitado y su desperdicio incluye las correspondientes
pérdidas de las reservas de agua y
energía asociadas con la producción y fabricación de estructuras
metálicas. También es importante considerar el
logro de la conservación del esfuerzo humano para
diseñar y reconstruír el equipo metálico
corroído y que puede estar disponible para otros
propósitos.
La corrosión por tanto es un proceso
destructivo en lo que a ingeniería se refiere y representa una
enorme pérdida económica. Por eso no es
sorprendente que el ingeniero que trabaja en la industria
esté interesado en el control y la
prevención de la corrosión.
En este trabajo se analizarán algunos de los
métodos
más comunes para controlar y evaluar los problemas de
corrosión en un cloroducto, aplicando métodos de
control tales como el uso de materiales resistentes a la
corrosión como pueden ser materiales plásticos,
materiales de compuestos epóxicos y poliéster
reforzado con fibra de vidrio, el
titanio, etc.; así como sistemas de
recubrimientos anticorrosivos, aislamientos térmicos
atendiendo a los rangos de temperatura
utilizados en los sistemas de
cloroductos, el sobrediseño de estructuras
utilizadas en los sistemas de cloro, etc. También se
mostrará como se lleva a cabo la evaluación
del problema de la corrosión en un cloroducto aplicando
algunas técnicas
de inspección tales como: inspección visual, el
método de
líquidos penetrantes, partículas magnéticas
y el método de
electromagnetismo, así como el empleo de
algunos ensayos como
radiografía industrial y ultrasonido industrial, entre
otros.
CAPITULO I
GENERALIDADES
Comúnmente, el motivo principal para la investigación de problemas de
corrosión está determinado por el factor
económico.
Las pérdidas económicas por problemas de
corrosión las podemos dividir en dos tipos:
Se entiende por pérdidas directas los costos originados
por el reemplazo de las estructuras y maquinarias o sus
componentes corroídos, incluyendo la labor o mano de obra
.
Las pérdidas directas incluyen el costo extra de
usar metales
resistentes a la corrosión y aleaciones en
vez de acero al
carbón, donde este último tiene propiedades
adecuadas mecánicas pero no suficiente resistencia a la
corrosión. Se tienen también los costos de
galvanización o níquel-platinado del acero, de
adicionar al agua, si es
necesario, inhibidores de la corrosión o de humidificar
cuartos de almacenaje para equipo metálico.
Las pérdidas indirectas son más
difíciles de considerar, pero una breve descripción de algunas de ellas dan la
conclusión de que también adicionan muchos miles de
millones a las pérdidas directas ya descritas.
Entre las pérdidas indirectas tenemos las
ocasionadas por las siguientes circunstancias:
1.- PAROS. A
menudo hay que parar una planta entera o una parte de un proceso debido
a una falla por corrosión en algún elemento del
mismo. Una inspección periódica puede ayudar a
prevenir un paro no programado.
2.- PERDIDA DE
PRODUCTO. Este problema se presenta frecuentemente en
sistemas de tuberías y tanques de almacenamiento
corroídos. Estas pérdidas continúan hasta
que se hace la reparación correspondiente.
3.-
PERDIDA DE LA EFICIENCIA. La corrosión y los productos
resultantes de la misma son causa de innumerables problemas ; uno
de ellos es sin duda la pérdida de la eficiencia del
equipo, estructura o
tubería en que se presenta el problema.
4.-CONTAMINACION DEL PRODUCTO.
En algunos casos el valor
comercial de un producto
depende principalmente de su pureza y de su calidad.
La ausencia de contaminación del producto es un factor
vital en la manufactura de
plásticos
transparentes, pigmentos, alimentos,
medicinas, etc. A veces una contaminación provoca una
descomposición catalítica, en estos casos hay que
usar materiales muy resistentes para prevenir la
corrosión.
5.-
SOBREDISEÑO DE INSTALACIONES. Este factor es muy
común en el diseño
de reactores, calentadores, condensadores,
tanques de almacenamiento y
estructuras marinas.
Debido a que se desconocen las velocidades de
corrosión o a que los métodos para el control de la
misma son inciertos, los equipos son a menudo diseñados
mucho más pesados que lo que las presiones normales de
operación o el esfuerzo aplicado sobre ellos
requerirían para asegurar un período de vida
razonable.
6.- EFECTOS
SOBRE LA SEGURIDAD Y
CONFIABILIDAD. La seguridad es uno de los factores más
importantes en la industria en general y sobre todo en la de
productos
tóxicos y peligrosos como son las que manejan ácidos a
muy altas concentraciones, explosivos, materiales radioactivos,
etc. La cuestión de pérdidas de salud o de la vida a causa
de una explosión, falla impredecible de algún
equipo químico; accidentes de
aviones o autos a
través de fallas repentinas por corrosión de partes
críticas, es hoy en día un problema muy serio. Las
pérdidas indirectas por este tipo de problemas son muy
difíciles de valorar y están más allá
de la interpretación en dinero.
La corrosión puede ser definida como el deterioro
de un material a consecuencia de un ataque químico por su
entorno. Siempre que la corrosión esté originada
por reacción química , la velocidad a la
que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura,
la concentración de los reactivos y de los productos.
Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión,
también pueden contribuir a la
corrosión.
La mayor parte de la corrosión de los materiales
concierne al ataque químico de los metales, el cual ocurre
principalmente por ataque electroquímico, ya que los
metales tienen electrones libres que son capaces de establecer
pilas
electroquímicas dentro de los mismos. Muchos metales
sufren corrosión en mayor o menor grado por el agua y la
atmósfera.
Muchos metales existen en la naturaleza en
estado
combinado, por ejemplo, óxidos, sulfatos, carbonatos o
silicatos. En estos estados combinados, en forma de
óxidos, sulfatos, carbonatos o silicatos las
energías de los metales son más bajas. En el estado
metálico las energías de los metales son más
altas y por eso, hay una tendencia espontánea de los
metales a reaccionar químicamente para formar compuestos.
Por ejemplo, los óxidos de hierro se
encuentran muy difundidos en la naturaleza y son
reducidos por aplicación de energía térmica
a hierro elemental, el cual está en un estado de
energía mayor. Existe, por tanto, una tendencia del hierro
metálico a volver espontáneamente a óxido de
hierro por corrosión (herrumbre) y así permanecer
en un estado energético más bajo.
Materiales no metálicos como las cerámicas
y los polímeros no sufren el ataque electroquímico
pero pueden ser deteriorados por ataques químicos
directos.
El proceso fundamental es la cesión de electrones
de los átomos del metal a otros átomos o iones. La
corrosión es un proceso electroquímico, por cuanto
la destrucción química va
acompañada de circulación de electricidad.
El proceso corrosivo está descrito por la
reacción opuesta a la de reducción, en la cual
tenemos la siguiente semirreacción:
Fe2+ 9++++ 2e- Fe
La tabla 1 muestra algunos
potenciales normales de electrodo en disolución acuosa a
250 C y 0.9869 atm.
De acuerdo a esta tabla el valor de
potencial de reducción (E0) para esta
semirreacción es:
E0 = -0.44 volts
La que puede llevarse a cabo hacia la izquierda si se
encuentra acoplada con otra cuyo valor de potencial de
reducción de media celda sea mayor. Esto sucede
frecuentemente en condiciones a la intemperie , ya que dos de
estas reacciones son las de reducción de protones y de
oxígeno, para producir agua e ion
hidroxilo, respectivamente.
De acuerdo a esto tenemos las siguientes semirreacciones
con sus respectivos valores de
potencial de reducción.
O2 + 4H+ + 4e-
2H2O E0 reducción = +1.23
volts
2H2O + 2e- H2 +
2OH- E0 reducción = -0.42
volts
Ambas reacciones, acopladas con la del hierro, dan lugar
espontáneamente a la oxidación del metal.
Así, bastan agua, oxígeno, un medio ácido y
un ambiente
salino para que nuestros objetos de hierro se conviertan poco a
poco en herrumbre.
Consideremos únicamente la primera
reacción, que tiene un potencial de reducción mucho
mayor. Se observa que la presencia de lluvia
ácida puede aportar los H+, lo que
constituye un aliciente importante para reducir la acidez de las
precipitaciones. Así , el fierro se oxida y el
oxígeno se reduce. El potencial estándar para la
celda es:
E0 celda = E0D
– E0I
Sustituyendo los valores de
los potenciales normales de electrodo, tenemos:
E0 celda = +0.44 volts + 1.23
volts = 1.67 volts
y el proceso es espontáneo. La reacción
completa es
Fe + O2 + 4H+ Fe2+ +
2H2O
con el siguiente cambio de
energía libre estándar, donde la energía
libre estándar se obtiene sustituyendo en la siguiente
ecuación:
G0 =
-nFE0
donde G0 es el cambio de la
energía libre estándar, n es el número de
electrones involucrados en la reacción, F es la constante
de Faraday (igual a 96500 J/ v mol e-) y E0
es la suma de los potenciales normales de la celda.
Sustituyendo los datos en la
ecuación anterior tenemos:
G0 = (-2 mol
e-) (96500 J/ v mol e-) (1.67 v) = -322.3
KJ
1.4.- SISTEMAS
ELECTROQUIMICOS
Cuando un sistema contiene
especies cargadas, y al menos una de ellas no puede penetrar en
todas las fases del sistema, algunas
de las fases puede cargarse eléctricamente.
Un ejemplo es un trozo de Zn sumergido en una
disolución acuosa de ZnSO4 (fig. 1),
manteniendo el sistema a P y T constantes. Tanto la
disolución como el metal contienen iones Zn2+,
que pueden intercambiarse entre las fases. El metal además
tiene electrones y no pueden pasar a la disolución.
Supongamos que la disolución de ZnSO4 es muy
diluida. En este caso, la velocidad
inicial con la que los iones Zn2+ del metal entran en
la disolución es mayor que la velocidad con que los iones
Zn2+ entran en el metal desde la disolución.
Esta pérdida neta de Zn2+ del metal produce una
carga negativa (exceso de electrones) en el Zn. La carga negativa
disminuye la velocidad del proceso Zn2+ (metal)
Zn2+ (disol) y aumenta la velocidad de Zn2+
(disol)
Zn2+ (metal). Finalmente se alcanza un
equilibrio en
el que las velocidades de estos procesos
opuestos se igualan y la energía de Gibbs G del sistema
alcanza un mínimo. En el equilibrio, el
Zn tiene una carga neta negativa, y existe una diferencia de
potencial entre el Zn y la disolución
(fig.2).
Algunas de las técnicas de cinética
electródica muestran que en el equilibrio entre el Zn y
una disolución 1M de ZnSO4 a 200 C y
1 atm, los iones de Zn2+ que atraviesan un área
de 1 cm2 de la superficie metal –
disolución en cada dirección en 1s lleva una carga de 2 x
10-5 C. Este flujo de corriente en el equilibrio en
cada reacción se denomina corriente de intercambio.
¿Cuántos moles de Zn2+ transportan esta
carga de 2 x 10-5 C?.
La carga neta de un protón es e = 1,60218 x
10-19 C. La carga por mol de protones es
NAe (donde NA es el número de
Avogadro) y F es la constante de Faraday. Considerando
NA = 6,0221 x 1023 mol-1,
entonces:
F = NA e = 96485 C/mol (1)
La carga de una partícula (ión,
molécula o electrón) de la especie i es
Zie donde e es la carga del protón y
Zi el número de carga de la especie i es un
número entero.
Por ejemplo, Zi = 2 para el Zn2+,
Zi = -1 para un electrón (e-) y Z =
0 para el H2O. Y considerando que F es la carga por
mol de protones y una partícula de la especie i tiene una
carga que es Zi la carga del protón, la carga
por mol de la especie i es Zi F. La carga de
ni moles de i es:
Qi = Zi F ni (2)
Los 2 x 10-5 C de iones Zn2+
corresponden a
ni = Qi / Zi F = 2 x
10-5 C/ 2 (96485 C/ mol) = 1 x 10-10
mol
de Zn2+ entrando y saliendo por un
área de 1 cm2 del metal por segundo.
El ejemplo de Zn – ZnSO4 indica que en
cualquier interfase metal – disolución en
equilibrio, existe una diferencia de potencial .
La magnitud y signo de dependen de la T, la P,
la naturaleza del metal, naturaleza del disolvente y de las
concentraciones de los iones metálicos en la
disolución.
El potencial eléctrico en el interior de una fase
se llama a veces potencial interno o potencial de Galvani. Un
sistema electroquímico puede definirse como un sistema
heterogéneo en el que hay una diferencia de potencial
eléctrico entre dos o más fases.
Esta diferencia de potencial eléctrico se da como
resultado de la transferencia de cargas entre las fases y una
distribución no uniforme de iones,
orientación de las moléculas con materiales
dipolares y distorsiones de las distribuciones de carga de las
moléculas próximas a la interfase.
Es importante mencionar que la diferencia de potencial
entre dos fases en contacto no puede
medirse fácilmente. Por ejemplo, si quisiéramos
medir entre un pedazo de Zn y una
disolución acuosa de ZnCl2. Y conectamos
eléctricamente estas dos fases a los cables de un
voltímetro o potenciómetro crearemos una fase nueva
en el sistema, la que existe entre el cable del voltímetro
y la disolución de ZnCl2; la diferencia de
potencial que registra el aparato de medida incluye la diferencia
de potencial entre el cable del aparato de medida y la
disolución, y con esto no habremos medido lo que nos
proponíamos medir. Solo pueden medirse diferencias de
potencial entre dos fases que tienen la misma composición
química.
1.4.1.- TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS
ELECTROQUIMICOS
Aquí se tratará la termodinámica de sistemas
electroquímicos compuestos por fases que sean conductores
eléctricos. Este tratamiento sólo se
aplicará a sistemas en los que exista a lo sumo un flujo
infinitesimal de corriente (puesto que la termodinámica clásica no es
aplicable a procesos irreversibles).
En un sistema electroquímico, las fases
generalmente tienen cargas netas diferentes de cero, y entre las
fases existen diferencias de potencial eléctrico. Estas
diferencias son mínimas. Por ejemplo,
¿cuánta transferencia de materia
cargada ocurre entre las fases cuando entre ellas existe una
diferencia de potencial de, digamos, 10 V? Para conocer el orden
de magnitud de la respuesta, consideremos una fase
esférica aislada de radio de 10 cm
que está a un potencial eléctrico de = 10
V con respecto al infinito. Sea Q la carga neta de la fase. El
potencial eléctrico en los bordes de radio r viene
dado como:
= Q/ 40r
por lo que tenemos que
Q= 40r = 4
(8,8 x 10-12 C2 N-1
m-2) (0,1 m) (10 V) = 1 x 10-10
C
Supongamos que esta carga se debe a un exceso de iones
Cu2+. Tenemos que Qi = Zi F
ni (ec. 2), y la cantidad de exceso de Cu2+
es
ni = Qi / zi F = (1 X
10-10 C) / 2(96485 C/mol) = 5 x 10-16
mol
que es tan sólo 3 x 10-14 g de
Cu2+. Concluimos que las cargas netas de las fases de
sistemas electroquímicos se deben a transferencia de
cantidades de materia
demasiado pequeñas como para ser detectadas
químicamente.
Cuando las fases de un sistema electroquímico se
ponen juntas para formar el sistema se producen cantidades
pequeñas de transferencia de carga en la interfase, y son
la causa de las diferencias de potencial en la interfase. Su
pongamos que se puede impedir las transferencias de carga en la
interfase. (por ejemplo, podríamos impedir el intercambio
de iones Zn2+ entre el metal y la disolución de
la fig. 1). Utilizando esta suposición, consideremos
primero un sistema hipotético en el cual todas las fases,
están
a potencial eléctrico 0:
Si queremos añadir dnj moles de una sustancia j
a la fase de este sistema hipotético, el cambio
de energía interna dU de la fase
para este proceso, estará dado por la función de
Gibbs como:
dU = TdS –
PdV +
jdnj
para = 0 (3)
donde el potencial el químico
j es una función de
T, P y de la composición de la fase:
j =
j (T, P,
x1,
x2, …).
Consideremos ahora el sistema real, en el cual ocurren
transferencias de carga en la interfase para producir un sistema
electroquímico con potenciales eléctricos
en
las fases. La composición química de cada fase
varía en una cantidad insignificante durante el
establecimiento del equilibrio electroquímico, y puede
considerarse que el sistema electroquímico real tiene la
misma composición química que el correspondiente
sistema hipotético no electroquímico con
Supongamos que añadimos
dnj moles de la sustancia j a la
fase del sistema electroquímico. (¿Cómo se
relaciona dUpara este proceso con
dUen (3) por la adición de
dnj moles al sistema con
= 0? La composición
química de la fase es la misma en ambos procesos.
La única diferencia es que el sistema hipotético
tiene = 0, mientras que el sistema
real tiene ≠ 0. La energía
potencial eléctrica de una carga Q en un lugar donde el
potencial eléctrico es , es igual a Q. Si
dQJ es la carga asociada a los
dnj moles añadidos,
entonces, esta carga tendrá una energía potencial
eléctrica 0 en el sistema hipotético donde
y tendrá una energía potencial eléctrica de
dUj en
el sistema real. Esta energía potencial eléctrica
contribuye al cambio de dUpor el
proceso de adición, por lo tanto, dU
para el sistema real será igual a dU de
(3) más
dQj.
dU = TdS –
PdV +
jdnj
+ dQj
(4)
La carga dQj es
dqj = Zj F
dnj y (4) se transforma
en
dU = Tds –
PdV + (j
+ Zj F )
dnj (5)
Notamos que j es
el mismo en (3) que en (5),ya que
j es una función de
T, P y de la composición, siendo todos ellos iguales en
los dos sistemas.
Si consideramos adiciones de cantidades infinitesimales
de otras especies a la fase , por la misma razón
tenemos
dU = TdS –
PdV +
(i + Zi F
) dnj
(6)
La ecuación (6) muestra que la
presencia de un potencial eléctrico no nulo
en la fase hace que
el potencial químico
i deba ser reemplazado por
i + Zi F
en la función de Gibbs para
dU. La cantidad
i + Zi F
se denomina potencial
electroquímico i
.
F
(7)
ya que Zi F es la carga molar de la especie
i, el potencial electroquímico
i es la suma del potencial
químico i y de la
energía potencial molar electrostática Zi F
de la especie i en la fase
.
Para sistemas no electroquímicos, las condiciones
de equilibrio de fases y de reacción son
i =
i y i
ii = 0. Ya que
i es reemplazado por
i en todas las ecuaciones
termodinámicas para sistemas electroquímicos,
concluimos que:
En un sistema electroquímico cerrado, la
condición de equilibrio de fases entre dos fases
yen contacto
es
i =
i (8)
para cada sustancia i presente en ambas fases. En un
sistema electroquímico cerrado, la condición de
equilibrio de reacción es
iii
= 0 (9)
donde los i son los coeficientes
estequiométricos de la reacción.
Concluimos que ya que los cambios de composición
química asociados a la aparición de las diferencias
de potencial en la interfase son extremadamente pequeños,
el potencial químico
i de un sistema
electroquímico es el mismo que el potencial químico
i en el correspondiente
sistema químico sin diferencia de potencial entre las
fases.
Si conectamos un trozo de cable a un montaje que
produzca una corriente
eléctrica en el cable, se puede utilizar la corriente
para realizar trabajo útil. En un cable de resistencia R que
transporta una corriente I, existe una caída de potencial
eléctrico, entre sus extremos, donde
viene dado por la ley de Ohm como
// = IR. Esta diferencia de potencial corresponde
a un campo
eléctrico en el cable, que hace que los electrones
fluyan. Para generar una corriente en el cable, necesitamos un
montaje que mantenga una diferencia de potencial eléctrico
entre sus terminales de salida. Cualquier montaje de este tipo se
denomina fuerza
electromotriz (fem). conectando un cable a los terminales de la
una fuente de fem se produce una corriente I en el cable (fig.
3).
La fuerza
electromotriz (fem) E de una fuente de fem se define como la
diferencia de potencial entre sus terminales cuando la
resistencia R del circuito conectado a las terminales tiende a
infinito (y, por tanto, la corriente tiende a cero). La fem, es
pues, la diferencia de potencial entre los terminales con el
circuito abierto. (la diferencia de potencial
entre los terminales de la figura (3) depende del valor de la
corriente I que fluye a través del circuito, por que la
fuente de fem tiene una resistencia interna Rint y la
caída de potencial IRint
reduce entre los terminales por debajo de
del circuito abierto).
Otro tipo de fuente fem es una pila galvánica (o
voltaica). Es un sistema electroquímico
multifásico, en el que las diferencias de potencial en las
interfases originan una diferencia neta de potencial entre los
terminales. Las diferencias de potencial entre las fases resultan
de la transferencia de especies químicas entre ellas y una
pila galvánica transforma energía química en
energía
eléctrica. Las fases de una pila galvánica
deben ser conductores eléctricos; de otro modo, no
podría fluir una corriente continua en la fig.
(3).
Resumiendo, una pila galvánica tiene terminales
hechos del mismo metal, todas sus fases son conductores
eléctricos, tiene al menos una fase que es un conductor
iónico (pero no un conductor electrónico), y
permite que la carga eléctrica se transfiera
fácilmente entre las fases. Podemos representar la pila
galvánica mediante T – E- I- E´ – T´ (fig. 4),
donde T y T´ son los terminales, I es el conductor
iónico y E y E´ son dos piezas de metal (llamadas
electrodos) que hacen contacto con el conductor iónico. La
corriente se transporta por electrones en T, T´, E,
E´ y por iones en I.
Un ejemplo de pila galvánica es la pila de
Daniell (fig. 4). En esta pila, una pared cerámica porosa separa un compartimiento
que contiene una varilla de Zn en una disolución de
ZnSO4 de otro compartimiento en el que hay una varilla
de Cu en una disolución de CuSO4. Los
electrodos de Cu y Zn están conectados a los cables
Cu´´ y Cu´, que son los terminales. La pared
porosa evita la mezcla en grandes proporciones de las
disoluciones debidas a las corrientes de convección, pero
permite que los iones pasen de una disolución a
otra.
Consideremos el estado de
circuito abierto, con los terminales no conectados a una
resistencia (fig. 5). En el electrodo de Zn, se establece un
equilibrio entre los iones acuosos Zn2+ y los iones
Zn2+ en el metal como: Zn2+ (Zn)
Zn2+ (ac). Sumando esta ecuación a la
ecuación para el equilibrio entre iones Zn y átomos
de Zn en el metal cinc, Zn Zn2+ (Zn) + 2e-
(Zn), podemos escribir el equilibrio en la interfase Zn –
ZnSO4 (ac) como Zn Zn2+ (ac) +
2e- (Zn). Puesto que la diferencia de potencial entre
el electrodo de Zn y la disolución de ZnSO4 no
es medible, no sabemos si la posición del equilibrio para
una concentración dada de ZnSO4 hace que el
potencial de Zn sea más alto o más bajo que el de
la disolución. Supongamos que hay una transferencia neta
de Zn2+ a la disolución, dejando al Zn una
carga negativa y a un potencial menor que el de la
disolución: (Zn) < (ZnSO4
ac.). Aunque no se conoce la diferencia (ZnSO4
ac.) – (Zn), las fems de las tabla 1 indican que esta
diferencia de potencial es típicamente de 1 a 2 voltios.
La cantidad de Zn2+ transferida desde el metal a la
disolución es demasiado pequeña para ser detectada
por análisis químico.
En la unión entre el terminal de Cu´ y el
electrodo de Zn en la figura 5, hay un equilibrio de intercambio
de electrones que produce una diferencia de potencial entre estas
fases. Puesto que la diferencia de potencial entre dos fases de
diferente composición no es medible, el valor de esta
diferencia de potencial no es conocido, pero es probable que
(Cu´) < (Zn).
No existe diferencia de potencial entre el electrodo de
Cu y el terminal Cu´´, puesto que están en
contacto y tienen la misma composición química.
Entonces tenemos que, (e- en Cu) =
(e- en Cu´´), por lo tanto,
(Cu) = (Cu´´).
Hay una diferencia de potencial en la unión de
las disoluciones de ZnSO4 y CuSO4. Sin
embargo esta diferencia de potencial es pequeña comparada
con las otras diferencias de potencial en la interfase de la
pila, tomaremos en cuenta que (ZnSO4 ac) =
(CuSO4 ac).
La fem de la pila se define como la diferencia de
potencial entre los terminales de la pila en circuito abierto: E
= (Cu´´) – (Cu´) = (Cu)
– (Cu´) .
Sumando y restando (CuSO4),
(ZnSO4) y (Zn) en el miembro derecho
de esta ecuación, tenemos:
E = [ (Cu) – (CuSO4 ac.) ] +
[ (CuSO4 ac.) – (ZnSO4 ac.)
] (10)
= [(ZnSO4 ac.) – (Zn) ]+ [
(Zn) – (Cu´)]
La fem de la pila es la suma de las diferencias de
potencial entre fases en las siguientes interfases: Cu –
CuSO4 (ac.), CuSO4 (ac) –
ZnSO4 (ac), ZnSO4 (ac) – Zn y Zn
– Cu´. El primer término entre corchetes en el
lado derecho de la ecuación (10) es positivo, el segundo
es despreciable, el tercero es positivo y el cuarto
también es positivo. Por lo tanto, E =
(Cu´´) – (Cu´) es positivo, y
el terminal conectado al electrodo de Cu está a un
potencial más alto que el terminal en contacto con el Zn.
Esto se señala por los signos + y – en la figura
4.
DIAGRAMAS DE PILAS Y CONVENIOS IUPAC
Una pila galvánica se representa mediante un
diagrama en el
que se utilizan los siguientes convenios. Una línea
vertical indica una frontera entre fases. La frontera entre dos
líquidos miscibles se indica mediante una línea
vertical discontinua o de puntos. Dos especies presentes en la
misma fase se separan por una coma.
El diagrama de la
pila Daniell (fig. 4) es
Cu’ Zn ZnSO4 (ac) CuSO4 (ac
) Cu (11)
(El terminal Cu´´ y el electrodo de Cu
forman una única fase). El terminal de Cu´ se omite
a menudo en el diagrama de la pila. El diagrama se puede
completar indicando las molalidades de ZnSO4 y
CuSO4.
Para definir la fem y la reacción de la pila en
un diagrama dado, se utilizan los siguientes convenios
IUPAC:
E =
DI
(12)donde D y I
son los potenciales eléctricos de los terminales a la
derecha e izquierda del diagrama de la pila en circuito
abierto. "Derecha" e "izquierda" no tiene nada que ver con la
disposición física de la pila
en la mesa del laboratorio.- La fem E de la pila se define como
- La reacción de la pila se define de manera que
la oxidación se lleva a cabo en la parte izquierda del
diagrama y la reducción el electrodo de la
derecha.
Para el diagrama de la pila (11), el convenio A da E =
(Cu) – (Cu´). Observamos que (Cu)
es mayor que (Cu´), por lo tanto, E para (11) es
positivo. Para molalidades de CuSO4 y ZnSO4
próximas a 1 mol/kg los experimentos dan
E (11) = 1,1 V. Para (11), el convenio B da la
semirreacción en el electrodo izquierdo como Zn
Zn2+ + 2e-, y la del electrodo derecho como
Cu2+ + 2e- Cu. La reacción global
para (11) es Zn + Cu2+ Zn2+ +
Cu.
Supongamos que hubiésemos escrito el diagrama
de la pila como:
Cu CuSO4 (ac) ZnSO4 (ac) Zn
Cu’ (13)
Entonces el convenio A da E(13) =
(Cu’) – (Cu). Puesto que (Cu) >
(Cu’), la fem para este diagrama es negativa:
E(13) = -1,1 V. El convenio B da las semirreacciones
para (13) como Cu Cu2+ + 2e- y
Zn2+ + 2e- Zn. La reacción global
para (13) es Zn2+ + Cu Zn + Cu2+, que es la
inversa de la reacción espontánea en la pila de
Daniell.
Una fem positiva para un diagrama de pila significa que
la reacción de la pila correspondiente a este diagrama
ocurrirá espontáneamente cuando la pila esté
conectada a una resistencia. Esto es porque la oxidación
(pérdida de electrones) en el electrodo izquierdo manda un
flujo de electrones saliendo de este electrodo hacia el electrodo
de la derecha, y los electrones fluyen espontáneamente de
bajo a alto; de este modo D
> I y E > 0.
MEDIDA DE FEMS DE LAS PILAS
La fem de una pila galvánica puede medirse con
precisión utilizando un potenciómetro (fig. 6).
Aquí, la fem Ex de la pila X está
contrarrestada por una diferencia de potencial opuesta
opu da Ex.
La resistencia entre B y D es una resistencia variable
cuyo valor máximo es R. El punto de contacto C se ajusta
hasta que el galvanómetro G no muestre desviación
cuando se cierre el contacto K, indicando que no pasa corriente a
través de la pila X. El terminal positivo de la pila
está al mismo potencial que C puesto que está
conectado a C por un cable de resistencia despreciable. El hecho
de que no fluya corriente a través de la pila cuando el
interruptor está cerrado, indica que el terminal negativo
de la pila está al mismo potencial que el punto B. Por lo
tanto, cuando se logra nivelar el sistema, la caída de
potencial a través de la resistencia CB se iguala con la
caída de potencial, a corriente nula, a través de
los terminales de la pila, que es la fem de la pila
Ex. La ley de Ohm da
Ex = / opu/ =
IRx, donde I es la corriente en la parte superior del
circuito, y Rx es la resistencia del cable entre B y ;
es decir, Rx = (BC/ BD)Rx. La magnitud de I
y de Rx permite hallar Ex.
En lugar de utilizar un potenciómetro, podemos
medir la fem de la pila con un voltímetro digital
electrónico que conduce una cantidad de corriente
despreciable.
CELULAS ELECTROLITICAS
En una pila galvánica, una reacción
química produce un flujo de corriente eléctrica; la
energía química se convierte en energía
eléctrica. En una célula
electrolítica, un flujo de corriente produce una
reacción química; la energía
eléctrica de una fuente externa se convierte en
energía química.
La figura 7 muestra una pila electrolítica. Dos
electrodos de Pt se conectan a los terminales de una fuente de
fem (por ejemplo, una pila galvánica o un generador de
corriente continua). Los electrodos de Pt se sumergen en una
disolución acuosa de NaOH. Los electrones fluyen hasta el
electrodo de Pt negativo desde la fuente de fem, y se libera
H2 en este electrodo: 2H2O+2e-
H2 + 2OH-. En el electrodo positivo, se
libera O2: 4OH- 2H2O +
O2 + 4e-. Multiplicando por dos la primera
semirreacción y sumándosela a la segunda, obtenemos
la reacción global de electrólisis 2H2O 2H2
+ O2.
Se utilizan las mismas definiciones de ánodo y
cátodo para la pilas electrolíticas y pilas
galvánicas. Por lo tanto, el cátodo en la figura 7,
es el electrodo negativo. En una pila galvánica, el
cátodo es el electrodo positivo.
1.4.3.-TIPOS DE ELECTRODOS
REVERSIBLES
La termodinámica de equilibrio se refiere
únicamente a procesos reversibles. Para aplicar la
termodinámica a las células
galvánicas, se requiere que la célula
sea reversible.
Para que haya reversibilidad en un electrodo, deben
estar presentes en éste, cantidades significativas de
todos los reactivos y productos de la semirreacción que se
da en él. Por ejemplo, si tuvierámos una pila, y
uno de los electrodos fuese Zn sumergido en una disolución
acuosa de NaCl, la semirreacción cuando los electrones
salen de este electrodo es Zn Zn2+ (ac) +
2e-, mientras que cuando el punto de contacto C del
potenciómetro se mueve en la dirección opuesta y los electrones se
introducen en el electrodo de Zn, la semirreacción es
2H2O + 2e- H2 + 2OH-,
ya que no hay Zn2+ en la disolución que pueda
depositarse. La reversibilidad requiere una concentración
significativa de Zn2+ en la disolución que
rodea al electrodo de Zn.
Los principales tipos de electrodos reversibles
(semipila) son:
Electrodos metal – ion del metal. En ellos, un
metal M está en equilibrio electroquímico con una
disolución que contiene iones Mz+. La
semirreacción es Mz+ + z + e-
M.
- Electrodos de amalgama. Una amalgama es una
disolución de un metal en Hg líquido. En un
electrodo de este tipo, una amalgama del metal M está en
equilibrio con una disolución que contiene iones
Mz+. - Electrodos Redox. En este tipo cada electrodo lleva
consigo una semirreacción de oxidación –
reducción. Sin embargo, el término "electrodo
redox" se refiere únicamente a un electrodo cuya
semirreacción redox se da entre dos especies presentes
en la misma disolución; el metal que se sumerge en
esta disolución sirve únicamente para
suministrar o aceptar electrones.Por ejemplo, el electrodo de plata – cloruro
de plata (fig.8) consta del metal Ag, AgCl sólido y
una disolución que contiene iones Cl- (por
ejemplo, KCl o HCl) y que está saturada con
AgCl.El electrodo de calomelanos (fig.9) es Hg
Hg2Cl2 (s) KCl (ac).Electrodo de gas. En
ellos, un gas
está en equilibrio con iones en disolución. Por
ejemplo, el electrodo de hidrógeno (fig. 10) es Pt
H2(g) H+ (ac), y su
semirreacción es H2 (g) 2H+ (ac)
+ 2e-. - Electrodos metal – sal insoluble. En ellos un
metal M está en contacto con una de sus sales muy poco
soluble Mv+ Xv- y con una
disolución saturada de la sal Mv+
Xv- que contiene además una sal soluble (o un
ácido) con el anión Xz-. - Electrodos de no metal no gas. Los ejemplos
más importantes son los electrodos de bromo y yodo. En
estos electrodos, la disolución está saturada de
Br2 o I2 disueltos. - Electrodos de membrana. Este electrodo contiene una
membrana de vidrio,
cristalina o líquida, de naturaleza tal que la
diferencia de potencial entre la membrana y una
disolución electrolítica, con la que está
en contacto, viene determinada por la actividad de un ion
particular.
1.4.4.- TERMODINAMICA DE LAS PILAS
GALVANICAS
Aquí se utilizará la termodinámica
para relacionar la fem (diferencia de potencial entre los
terminales de un circuito abierto) de una pila galvánica
reversible con los potenciales químicos de las especies
que intervienen en la reacción de la pila.
Por ejemplo tenemos:
PtI H2(g) HCl(ac) AgCl(s) Ag
PtD (14)
Donde los subíndices I y D indican los terminales
izquierdo y derecho. Los convenios de la IUPAC dan las
semirreacciones y la reacción global como
H2(g) 2H+ + 2e-
(PtI)
ÁgCl(s) + e- (PtD) Ag +
Cl-) x 2 (15)
2AgCl(s) + H2(g) + 2e-
(PtD) 2Ag + 2H+ + 2Cl- +
2e- (PtI)
La reacción electroquímica de la pila, para
distinguirla de la reacción química es:
2AgCl(s) + H2(g) 2Ag + 2H+ +
2Cl- (16)
EQUILIBRIO ELECTROQUÍMICO EN UNA PILA
GALVÁNICA
Consideremos una pila galvánica reversible.
Cuando se juntan las fases de la pila galvánica reversible
(14) en circuito abierto, las dos semirreacciones tienen lugar
hasta que se alcanza el equilibrio. La condición de
equilibrio en un sistema electroquímico cerrado es
iii
= 0, donde i representa los potenciales
electroquímicos, i son los coeficientes
estequiométricos , y el sumatorio incluye todas las
especies de la reacción electroquímica; esta es la
condición de equilibrio para cualquier pila
galvánica reversible en circuito abierto.
Descomponiendo la ecuación anterior
tenemos:
0 = i
ii =
e-(e-)
e-) +
i’ii
(17)
donde la prima en el segundo sumatorio indica que no
incluye electrones.
Sean TD y TI los terminales
derecho e izquierdo de la pila, definido como el número de
electrones transferidos por la reacción
electroquímica de la pila tal como se escribe. El
número de carga n es positivo y adimensional. El
sumatorio de los electrones en (17) puede escribirse
como:
e- (e-)
(e-) = – n [e-
(TD )] + n[e-
(TI) ] (18)
Según los convenios de la IUPAC, la
oxidación (pérdida de electrones) tiene lugar en
TI, por tanto, e- (TI) aparece
en el miembro derecho de la reacción electroquímica
de la pila, y e- (TI) tiene un coeficiente
estequiométrico positivo: [e-
(TI) ] = +n.
Utilizando
iii
con i = e- y Zi = -1, obtendremos para
(18)
e-
(e-) (e-) = [e-
(TI)] – [e- (TD
)] + nF
(D)
donde
Dyson
los potenciales de los terminales derecho e izquierdo. Los
potenciales químicos i dependen de T, P
y de la composición, los terminales tienen la mismas T, P
y composición. Por tanto:
e- (e-)
(e-) = nF
(DI
) = n F E (19)
donde se ha empleado la definición E =
Dde
la fem de la pila.
Puesto que la pila es reversible, no hay uniones
líquidas y todos los iones de la reacción de la
pila se encuentran en la misma fase. Probamos que
j jj =
jjj
cuando todas las especies cargadas incluidas en el sumatorio
están en la misma fase. Teniendo esto en cuenta y
sustituyendo (19) en (17), tenemos:
i’ii
n F E pila reversible (20)
la ecuación (20) relaciona la fem de la pila con
los potenciales químicos de las especies en la
reacción química de la pila. Por ejemplo, para la
pila (14) con la reacción química (16), tenemos
–2 (AgCl) – (H2) +
2 (Ag) + 2(H+) + 2
(Cl-) = -2 F E.
LA ECUACIÓN DE NERST
Ahora expresaremos los potenciales químicos en
(20) como actividades. La definición de la actividad
ai de la especie i da i =
0i + RT ln ai donde
i0 es el potencial químico
de i en sus estado normal elegido, por lo tanto tenemos
que:
i’ii’iii0
RTi’iln
aiG0
+ RT ln
(i’(ai)i
) (21)
Donde G0 =
i’i
i0 es la variación de energía
de Gibbs normal y molar para la reacción química de
la pila. Sustituyendo (21) en (20), tenemos:
E = – G0 – RT ln
( i’ (ai
)i ) (22)
n F nF
El potencial normal E0 de la reacción
química de la pila se define como E0 =
-G/ nF, por tanto:
G = -nFE0 (23)
E0 = E0 – RT ln
(’i (a )i
) = E0 – RT ln Que pila rev.
(24)
nF nF
La ecuación de Nerst (24) relaciona la fem
E de la pila con las actividades ai de las sustancias
en la reacción química de la pila y con el
potencial normal E0 de la reacción;
E0 está relacionado con G de la
reacción química de la pila (ec. 23).
El potencial normal de electrodo para la
semirreacción de un electrodo se define como el potencial
normal E de una pila con el electrodo de hidrógeno en la
izquierda de su diagrama y el electrodo en cuestión en la
derecha. El potencial normal del electrodo de hidrógeno es
0. La fem normal de cualquier pila viene dada por E 0=
E0D- E0I ,donde
E0D y E0I son los
potenciales normales de electrodo para las semipilas derecha e
izquierda.
La fem de las pilas y sus derivadas
respecto a la temperatura pueden utilizarse para determinar
coeficientes de actividad de electrólitos, pH, y
G0, H0,
S0, y K0 de las
reacciones.
La corrosión ocurre en muchas y variadas formas,
pero su clasificación generalmente se basa en uno de los
tres siguientes factores:
1.- Naturaleza de la sustancia corrosiva.
La corrosión puede ser clasificada como húmeda o
seca. Para la primera se requiere un líquido o humedad
mientras que para la segunda, las reacciones se desarrollan con
gases a alta
temperatura.
2.- Mecanismo de corrosión. Este comprende
las reacciones electroquímicas o bien, las reacciones
químicas.
3.- Apariencia del metal corroído. La
corrosión puede ser uniforme y entonces el metal se corroe
a la misma velocidad en toda su superficie o bien, puede ser
localizada, en cuyo caso solamente resultan afectadas
pequeñas áreas.
La clasificación por apariencia, uniforme o
localizada, es muy útil para una discusión
preliminar que en caso de requerirse en forma más
completa, necesita del establecimiento de las diferencias entre
la corrosión localizada de tipo macroscópico y el
ataque microscópico local.
En el ataque microscópico, la cantidad de metal
disuelta es mínima, y puede conducir a daños muy
considerables antes de que el problema sea visible.
1.5.1.-
CORROSION GALVANICA Y UNIFORME
Esta forma de corrosión ocurre cuando el
deterioro se presenta en toda la superficie. En este tipo de
ataque los cambios superficiales tienden a ser graduales o
uniformes. Tal ataque puede o no acarrear la formación de
productos de corrosión.
Es la forma más común de la
corrosión y puede ser húmeda o seca,
electroquímica o química, siendo necesario
seleccionar los materiales de construcción y los métodos de
protección como pintura, para
controlarla.
La corrosión galvánica se presenta cuando
dos metales distintos sumergidos en un electrolito se hallan en
contacto, la diferencia entre sus potenciales de
disolución tenderá a hacer circular una corriente
de un metal al otro a través de la solución,
volviendo dicha corriente al primer metal a través del
contacto metálico. Esta corriente incrementará la
corrosión en un metal, haciéndola disminuir algo en
el otro. El metal o aleación que sufre el aumento de
corrosión es el más activo o ánodo y tiene
el potencial de disolución mayor (más
electronegativo). El otro, más noble, tiene un potencial
más electropositivo y es el cátodo.
Este tipo de corrosión puede ser controlada por
el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de
metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy grande
en el medio ambiente
en que se encuentran.
1.5.2.- CORROSION POR
AGRIETAMIENTO
Este tipo de corrosión es el resultado del efecto
combinado entre corrosión y esfuerzos de tracción.
Allí donde esto ocurre, la corrosión sola no
habría producido rotura por agrietamiento. Del mismo modo,
si no hubiera existido corrosión, los esfuerzos no
habrían producido rotura por agrietamiento. Concretamente,
el agrietamiento por tensocorrosión es el resultado de la
corrosión y esfuerzos de tracción
estáticos.
Las condiciones ambientales en una grieta, pueden con el
tiempo
volverse muy diferentes a las existentes en una superficie limpia
y abierta, por lo que un medio ambiente muy
agresivo puede desarrollar y causar corrosión en las
grietas.
La corrosión por erosión, generalmente
tiene la apariencia de picaduras poco profundas de fondo terso y
el ataque puede presentar una distribución direccional debido al camino
seguido por el agente agresivo, cuando se mueve sobre la
superficie del metal.
La corrosión por erosión se presenta
normalmente en zonas donde disminuye la sección de paso o
existe cambio de dirección. Puede producirse
principalmente en toberas de entrada o salida , en toberas
opuestas de tuberías o depósitos, en deflectores de
choque, en codos y en válvulas
donde existe estrangulamiento o cambio de
dirección.
La corrosión por erosión puede ser evitada
por cambios de diseño
o por selección
de materiales más resistentes.
1.5.4.- CORROSION POR
PICADURA
La corrosión por picadura se presenta por la
formación de orificios en una superficie relativamente
inatacada y las picaduras pueden tener variadas formas. Se da con
mucha frecuencia en metales férricos y no
férricos.
También se describe como corrosión por
concentración de pilas pues resulta de la existencia de
potenciales electroquímicos diferentes dentro y fuera de
las picaduras, por una diferencia de concentración de
oxígeno. Las picaduras con falta de oxígeno,
actúan como ánodo y el material no atacado, como
cátodo.
La susceptibilidad a este tipo de corrosión
aumenta por la presencia de entallas, defectos superficiales,
roturas de las capas de óxido o películas de metal
o condiciones especiales en los límites
del grano.
La corrosión por picadura es un proceso lento que
puede llevarse meses y años antes de ser visible, pero que
naturalmente, causará fallas inesperadas. El
pequeño tamaño de la picadura y las
minúsculas cantidades de metal que se disuelven al
formarla, hacen que la detección de ésta sea muy
difícil en las etapas iniciales.
La limpieza de la superficie y la selección de
materiales conocidos, resistentes a la formación de
picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el
camino más seguro para
evitar este tipo de corrosión.
1.5.5.-
CORROSION POR EXFOLIACION Y DISOLUCION SELECTIVA
La corrosión por exfoliación es una
corrosión subsuperficial que comienza sobre una superficie
limpia, pero que se esparce debajo de ella y difiere de la
corrosión por picadura en que el ataque tiene una
apariencia laminar.
Capas completas de material son corroídas y el
ataque es generalmente reconocido por el aspecto escamoso y en
ocasiones ampollado de la superficie.
Al final del ataque, una muestra tiene la apariencia de
un mazo de barajas en la cual algunas cartas han sido
extraídas. Este mecanismo es bien conocido en las aleaciones de
aluminio y se
combate utilizando aleaciones y tratamientos
térmicos.
La corrosión por disolución selectiva se
produce al efectuarse la remoción de uno de los elementos
de una aleación siendo el ejemplo más común
la eliminación del zinc en aleaciones de cobre-zinc,
conocido con el nombre de dezincificación. Este
fenómeno corrosivo produce un metal poroso que tiene
propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a
este caso es el empleo de
aleaciones que no sean susceptibles a este proceso.
1.5.6.- CORROSION INTERGRANULAR O
INTERCRISTALINA
Para entender este tipo de ataque es necesario
considerar que cuando un metal fundido se cuela en un molde, su
solidificación comenzó con la formación de
núcleos al azar, cada uno de los cuales crece en un
arreglo atómico regular para formar lo que se conoce con
el nombre de granos o cristales. Sin embargo, debido a la
nucleación al azar, los planos de los átomos en las
cercanías de los granos no encajan perfectamente bien y el
espacio entre ellos recibe el nombre de límite de
grano.
Los límites de grano son a veces atacados
preferencialmente por un agente corrosivo y el ataque se
relaciona con la segregación de elementos
específicos o por la formación de un compuesto en
el límite.
El fenómeno de límite de grano que causa
la corrosión intercristalina, es sensible al calor por lo
que la corrosión de este tipo, es un subproducto de un
tratamiento térmico como la soldadura o el
relevado de esfuerzos y puede ser corregido por otro tipo de
tratamiento térmico o por el uso de una aleación
modificada.
1.5.7.-
CORROSION DE FRACTURA POR TENSION
La acción conjunta de un esfuerzo de
tensión y un medio ambiente corrosivo, dará como
resultado en algunos casos, la fractura de una aleación
metálica.
Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de
trabajos en frío, soldadura,
tratamientos térmicos, o bien , pueden ser aplicados en
forma externa durante la operación del equipo.
Algunas de las características de la corrosión de
fractura por tensión, son las siguientes:
- Para que esta corrosión exista, se requiere de
un esfuerzo de tensión. - Las fracturas se presentan quebradizas en forma
macroscópica, mientras que las fallas mecánicas
de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo
específico, generalmente presentan
ductibilidad. - La corrosión por esfuerzos depende de las
condiciones metalúrgicas de la
aleación.
La actividad metabólica de los microorganismos
pueden provocar directa o indirectamente un deterioro del metal
por procesos de corrosión. Las consecuencias de esta
actividad pueden ser:
- Producir un ambiente corrosivo
- Crear celdas de concentración
electrolítica en la superficie del metal - Modificar la resistencia de las
películas superficiales - Tener influencia sobre el índice de
reacción anódica o catódica - Modificar la composición
ambiental
Los microorganismos que se asocian a la corrosión
son de dos tipos: aeróbicos y anaeróbicos. Los
aeróbicos crecen con facilidad en un ambiente que contenga
oxígeno, mientras que los anaeróbicos medran en un
ambiente virtualmente desprovisto de oxígeno
atmosférico.
Un ejemplo de microorganismos anaeróbicos lo
constituyen las bacterias de
reducción de sulfatos, las cuales fomentan la
corrosión. Los sulfatos en suelos
ligeramente ácidos a alcalinos (PH de 6 a 9)
los reducen esas bacterias,
para formar sulfato de calcio y sulfuro de hidrógeno.
Cuando estos compuestos entran en contacto con las
tuberías de hierro subterráneas, se produce una
conversión del hierro a sulfuro de hierro. Puesto que esas
bacterias medran en esas condiciones, seguirán fomentando
esta reacción, hasta que se produzca una falla de la
tubería.
1.6.- INFORMACION
GENERAL DEL CLORO
Aunque existen evidencias de que el cloro fué
encontrado desde fechas remotas, al químico suizo Scheele
se le ha acreditado el descubrimiento del cloro en
1774.
Pocos años más tarde, en 1789, el
químico francés Berthollet estableció el
término "agua de javelle" para designar a la
solución de hipoclorito de potasio.
Gay Lussac y Thenerd de Francia,
sugirieron lo que más tarde quedó establecido en
1810 por Davy en Inglaterra, el
hecho de que el cloro es un elemento químico.
La electrólisis de una solución de cloruro
de sodio fué observada desde 1800 por Cruikshank y,
treinta años más tarde, Faraday resumió los
hechos sobresalientes relativos a este fenómeno; sin
embargo, fué hasta cincuenta años más tarde
cuando la literatura patentada
comenzó a aparecer, y desde 1851 se han registrado las
patentes correspondientes a varios tipos de celdas
electrolíticas para la producción de cloro.
CARACTERISTICAS DEL CLORO
El cloro en condiciones ordinarias de presión y
temperatura, es un gas amarillo verdoso de un olor irritante
característicos. Se le considera un gas
compresible no inflamable, ni aún en estado
líquido; sin embargo el cloro gaseoso puede soportar la
combustión de ciertos materiales bajo
determinadas condiciones.
E l cloro es muy activo químicamente,
razón por la cual no se le encuentra en estado libre, sino
en combinación con otros elementos como el sodio con el
cual está ampliamente distribuido en la naturaleza como
cloruro de sodio, y constituye su fuente principal.
El cloro gaseoso es 2.5 veces más pesado que el
aire, por lo que
tiende a acumularse en los lugares bajos y se difunde lentamente
en él.
El cloro gaseoso puede ser licuado por aplicación
de presión a baja temperatura y en esta forma es un
líquido claro color
ámbar, 1.5 veces más pesado que el
agua.
A la presión atmosférica hierve a
-34.05º C y se congela a -100.98oC
aproximadamente.
Un volumen de cloro
líquido cuando vaporiza, produce cerca de 460
volúmenes de gas.
El cloro es sólo ligeramente soluble en
agua.
A pesar de que el cloro seco (gas o líquido)
normalmente no es reactivo ni corrosivo con algunos metales tales
como el cobre o el
acero al carbón, si es fuertemente reactivo (poderosamente
corrosivo) cuando hay presencia de humedad.
DATOS TECNICOS
- PROPIEDADES ATOMICAS Y MOLECULARES
NUMERO ATOMICO 17
SIMBOLO ATOMICO Cl
PESO ATOMICO 35.453
SIMBOLO MOLECULAR Cl2
PESO MOLECULAR 70.906
El cloro elemental existe bajo la forma de
isótopos estables con números de masa 35 y 37. La
molécula ordinaria de cloro consiste en una mezcla de 76%
de cloro 35 y 24% de cloro 37.
- PROPIEDADES QUIMICAS
FLAMABILIDAD
El cloro líquido o gaseoso, no es explosivo ni
flamable; sin embargo, al igual que el oxígeno, es un
oxidante y es capaz de soportar la combustión de ciertas sustancias. Muchas
sustancias químicas reaccionan fácilmente con el
cloro, algunas veces violentamente.
VALENCIA
El cloro usualmente forma combinaciones con valencia de
-1 pero puede combinarse con valencias de +1, +2,+3, +4, +5, o
+7.
REACCIONES QUIMICAS
Reacciones con el agua.
El cloro es sólo ligeramente soluble en
agua.
Cuando éste reacciona con el agua pura, se forma
una solución débil de ácidos
clorhídrico e hipocloroso. El cloro hidratado
(Cl2.8H2O) puede cristalizarse a
temperaturas por debajo de los 49.3º F
(9.6º C) a la presión atmosférica,
y a temperaturas y presiones más altas.
Reacciones con metales.
Por debajo de los 250º F
(121º C) el hierro, el cobre, el acero, el plomo,
el níquel, el platino, la plata y el tantalio son
resistentes al cloro seco, líquido o gaseoso. A
temperaturas ordinarias el cloro seco, líquido o gaseoso,
reacciona con el aluminio, el
arsénico, el oro, el mercurio, el selenio, el telurio y el
estaño. A ciertas temperaturas el sodio y el potasio arden
con el cloro gaseoso. El cloro húmedo, a causa de los
ácidos clorhídrico e hipocloroso formados
directamente por hidrólisis, es muy corrosivo para la
mayoría de los metales comunes.
Reacciones con otros elementos.
Estas reacciones ocurren bajo condiciones
específicas con la mayoría de los elementos, y
pueden ser extremadamente rápidas. En su punto de
ebullición el cloro reacciona con el azufre. No reacciona
directamente ni con el oxígeno ni con el nitrógeno,
puede hacerlo con los óxidos y compuestos del
nitrógeno pero sólo de manera indirecta. Las
mezclas de
hidrógeno y cloro pueden reaccionar
violentamente.
Reacciones con compuestos
inorgánicos.
La preparación de sosa y cal blanca (sodio e
hipoclorito de calcio) son reacciones típicas del cloro
con los álcalis y los hidróxidos de los metales
alcalinotérreos, los hipocloritos formados son poderosos
agentes oxidantes. Debido a su gran afinidad con el
hidrógeno, el cloro remueve el hidrógeno de algunos
compuestos, como en la reacción con el sulfuro de
hidrógeno para formar ácido clorhídrico y
azufre. El cloro como ion hipocloroso, reacciona con los iones
amonio para formar varias mezclas de
cloraminas.
Reacciones con compuestos
orgánicos.
El cloro reacciona con muchos compuestos
orgánicos para formar derivados clorinados. Algunas
reacciones pueden ser extremadamente violentas, especialmente
aquellas con hidrocarburos,
alcoholes y
éteres.
- PROPIEDADES FISICAS
PUNTO DE EBULLICION
El punto de ebullición del cloro líquido a
760 mm Hg es de 239.05º K (-34.050
C.
DENSIDAD CRITICA
La densidad
crítica, o peso por unidad de volumen de cloro
a temperatura y presión críticas es de 0.573
g/cm3.
PRESION CRITICA
La presión crítica o la presión de
vapor del cloro líquido a temperatura crítica es de
76.1 atm.
TEMPERATURA CRITICA
Es la temperatura a la cual el cloro existe
únicamente como gas no importando que tan elevada sea la
presión es de 143.75º C.
VOLUMEN CRITICO
Es el volumen de una unidad de masa en condiciones
críticas de presión y temperatura es de 0.001745
lt/gr ( 0.02795 ft3/lb).
DENSIDAD DE CLORO GAS
La masa por unidad de volumen de cloro, en condiciones
específicas de presión y temperatura; es de 3.214
g/lt en condiciones estándar (0o C y 1
atm).
PUNTO DE CONGELAMIENTO
El punto de congelamiento o el punto de fusión del
cloro es de 172.12º K o -100.98º
C.
CALOR LATENTE DE EVAPORACION
Es el calor
requerido para evaporar una unidad peso de cloro líquido.
A 760 mm Hg de presión absoluta y al punto de
ebullición (-34.05º C) es de 4878
calorías por mol o 123.82 Btu por libra.
GRAVEDAD ESPECIFICA
Cloro gaseoso seco. La relación de la densidad del
cloro seco en condiciones estándar, a la densidad del
aire seco en las
mismas condiciones , la gravedad específica es
2.482.
Cloro líquido. La relación de la densidad
del cloro líquido a 0o C y 36.1 atm a la
densidad del agua, la gravedad específica es
1.468.
RELACION DE VOLUMEN LIQUIDO-GAS
El peso de un volumen de cloro líquido es igual
al peso de 457.6 volúmenes de cloro gaseoso en condiciones
estándar.
SOLUBILIDAD DE CLORO EN AGUA
Es el peso de gas que puede ser disuelto en una cantidad
de agua a una temperatura dada, cuando la presión de vapor
del cloro y el agua son iguales a una atmósfera
absoluta.
CALOR ESPECIFICO DEL CLORO
El calor requerido para elevar la temperatura en un
grado a una unidad de peso de cloro.
Los valores de
calor específico del cloro gaseoso a presión
constante y a volumen constante, a 14º C
son:
CP : 0.1150 CAL G/G/o C
CV : 0.0849 CAL G/G/o C
Y la relación de estos valores es de
1.355
PRESION DE VAPOR DEL CLORO
Es la presión del cloro gas sobre el cloro
líquido cuando están en equilibrio.
RELACION VOLUMEN-TEMPERATURA
El volumen del cloro líquido se incrementa
rápidamente a medida que se eleva la
temperatura.
- PROPIEDADES MAGNETICAS Y
ELECTRICAS
El cloro líquido se considera como un no
conductor de la electricidad, su
resistencia específica es mayor de 1016 ohms-cm
a 70º C.
La constante diélectrica del cloro líquido
es de 2.15 a 60º C para longitudes de onda
mayores de 10,000 cm.
La constante diélectrica del gas se considera del
mismo orden de magnitud que la del líquido.
- ENTROPIA
La entropía del gas a 239.05º
K es de 51.44 calorías por grado por mol.
USOS DEL CLORO
Debido a sus singulares propiedades físicas y
químicas , el cloro juega un papel
importante en nuestra vida cotidiana, ya que es la materia prima
para la elaboración de otros productos que hacen posible
las comodidades de la vida moderna.
De los usos más importantes del cloro se
mencionan los siguientes:
- Blanqueo de pulpa de papel
- Preparación de hipocloritos
- Potabilización del agua
- Metanos clorados
- Cloruros metálicos.
CAPITULO II
CONTROL Y EVALUACION DE LA
CORROSION DE CLORODUCTOS
2.1.-
METODOS DE CONTROL DE LA CORROSION
La tendencia de los metales a corroerse es un
fenómeno que debe reconocerse como inevitable. La tarea
del Ingeniero en Corrosión es controlar sus efectos
destructores con un mínimo de costo.
Los métodos más comunes para el control de
la corrosión son el uso de materiales resistentes a la
corrosión, la protección por recubrimientos
anticorrosivos y aislamientos térmicos, el
sobrediseño, y el uso de inhibidores.
2.1.1.-
USO DE MATERIALES RESISTENTES A LA CORROSION
Debido principalmente a su costo y cualidades
estructurales, el hierro y el acero son los más
ampliamente usados en las construcciones industriales.
Desafortunadamente, estos materiales tienden a corroerse o
retornar a su forma de óxidos más
rápidamente que otros tipos de metales.
Por lo anterior, el Ingeniero en Corrosión o de
diseño, recurre a metales más inertes o a las
aleaciones para retardar el proceso de
corrosión.
Además de las aleaciones, se dispone actualmente
de muchos materiales plásticos resistentes a la
corrosión. Materiales termoplásticos como el
cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno son usados en
tuberías y ductos de vapores. Los compuestos
epóxicos y poliéster reforzados con fibra de vidrio
son empleados en tuberías de proceso con limitaciones a
altas temperaturas.
- MATERIALES PARA SISTEMAS DE CLORO
HUMEDO.
Un buen diseño de ingeniería es lo más importante para
lograr el apropiado manejo del cloro gas-húmedo y de las
soluciones
acuosas de cloro. El cloro gas-húmedo corroe a la
mayoría de los materiales comunes de construcción. Esto se debe a la poderosa
acción oxidante del ácido hipocloroso y de la
acción disolvente del ácido clorhídrico
formados por hidrólisis. Las condiciones de servicio para
cloro húmedo generalmente presentan temperaturas
máximas de 88º C y presiones
máximas de 10.5 Kg/Cm2 .
Casi todos los aceros, incluyendo los aceros
inoxidables, no son apropiados para usarse en sistemas de cloro
gas-húmedo. Sin embargo, los aceros de
níquel-molibdeno pueden ser utilizados a temperaturas
más bajas. Del mismo modo, el 3% de molibdeno en Durichlor
aumenta la resistencia a un punto en el cual es satisfactorio
para el servicio de
cloro húmedo hasta los 38º C.
A presiones atmosféricas, el cloro
gas-húmedo, puede ser manejado en recipientes de vidrio,
cerámicas químicas, hidrocarburos
fluorinados, porcelana, Saran, polipropileno, y furanos
reforzados con fibra de vidrio, o poliésteres.
Sin embargo, estos materiales están sujetos a
limitantes de presión y no deberán ser usados si
las presiones de operación son muy altas. Para condiciones
de baja presión, el Hastelloy C, el platino, el tantalio,
el titanio, o una combinación de un revestimiento
resistente y un metal común, pueden ser utilizados. El
titanio y el tantalio presentan una mayor resistencia a la
corrosión en temperaturas hasta de 149º
C.
El titanio muestra una velocidad de corrosión de
cero milésimas de pulgada por año en cloro
húmedo.
Otros materiales que son resistentes al cloro
húmedo son: el caucho duro,el Haveg, el plomo, el cloruro
de polivinilo (para ser usado a temperaturas menores de
66º C), y la plata.
Los siguientes materiales no son generalmente aceptados
para usarse con el cloro húmedo: el aluminio, las
aleaciones de aluminio-bronce, los plásticos de
poliisobutileno, el níquel, el Inconel, el Monel, el
cobre, y las aleaciones de cobre.
Los materiales de fabricación de tuberías
incluyen procesos manuales de fibra
de vidrio reforzada con poliéster o viniléster,
Haveg, tubería de acero revestida de Saran, tubería
de acero revestida de caucho, Karbate, o fibra de vidrio. Para
tuberías pequeñas puede utilizarse el cloruro de
polivinilo no plastificado o PVDC. La tubería revestida de
polipropileno es utilizable hasta los 66º C;
Saran es utilizable hasta los 24º C.
Dentro de los límites, el titanio puede ser usado
con el cloro húmedo pero no debe ser utilizado con el
cloro seco bajo ninguna circunstancia, ya que éste al
contacto arde espontáneamente. El tantalio es inerte al
cloro húmedo y al cloro seco a temperaturas hasta de
300º F ( 149ºC).
- MATERIALES PARA SISTEMAS DE CLORO
SECO
En general las tuberías de acero al carbón
o aleaciones de acero son las más recomendables para el
manejo de cloro seco. Los aceros inoxidables de los tipos 300
tienen propiedades útiles para servicios de
baja temperatura pero pueden fallar debido a corrosión por
fractura de tensión, particularmente en presencia de
humedad, al ambiente o a elevadas temperaturas.
El cloro seco es relativamente no-corrosivo para el
acero al carbón, hierro colado y otros materiales comunes
de construcción a temperaturas moderadas. Aunque el
titanio resulta adecuado para el cloro húmedo, éste
reacciona violentamente con el cloro seco y nunca deberá
ser usado.
El cloro húmedo es muy corrosivo para todos los
metales comunes y deberá tenerse mucho cuidado al
asegurarse que la humedad contenida en el cloro gaseoso seco sea
mantenida por debajo del punto de rocío en todo
momento.
La velocidad de corrosión del hierro y el acero
se incrementa con el aumento de la temperatura, sin embargo, los
productos de corrosión se adhieren y tienen una tendencia
a proteger el acero hasta que se alcanza una temperatura de
251º C. A esta temperatura, la velocidad de
corrosión se incrementa hasta un punto en el cual ocurre
la ignición del acero. Por lo tanto, todo el cloro
manejado en equipos de acero debe mantenerse completamente por
debajo de esta temperatura.
Para temperaturas de -30 a 120º C y a
presiones desde vacío total hasta 0.42 Kg/cm2
como máximo, la tubería que se emplea para cloro
comprimido y seco es la ASTM A-53 Grado B Céd.
Estándar S.C.
2.1.2.- RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS Y
AISLAMIENTOS
TERMICOS PARA CLORODUCTOS
PROTECCION POR BARRERAS:
RECUBRIMIENTOS
El medio de control de la corrosión en virtud de
su versatilidad y eficiencia que ha
logrado la mayor aceptación, es la aplicación de
pinturas o recubrimientos protectores, los cuáles
actúan como barreras que impiden el acceso a los agentes
de corrosión. Estas barreras tienen a su cargo la
protección de la mayor parte de las superficies de metal,
madera o
concreto en
casi todas las plantas.
¿ QUE ES LO QUE HACE UN RECUBRIMIENTO
?
Un recubrimiento controla principalmente la
corrosión, sirviendo de barrera frente al medio ambiente
corrosivo. Sin embargo, esto no es tan sencillo como parece,
teniendo en cuenta el mecanismo de la corrosión, puede
verse que un recubrimiento eficaz debe llenar ciertos requisitos.
Entre los cuales podemos mencionar los siguientes:
- RESISTIR AL AMBIENTE EXTERIOR
- EXCLUIR LOS IONES
- EXCLUIR LA HUMEDAD
- EXCLUIR EL OXIGENO
- ADHERIRSE A LA SUPERFICIE
SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS
Los recubrimientos en general poseen una permeabilidad
natural en menor o mayor grado que permite el paso de suficiente
cantidad de agua y oxígeno que ocasionan corrosión
ininterrumpida de la superficie; por tal motivo y para efectos de
protección anticorrosiva deben aplicarse a un espesor tal
que la película seca nunca sea inferior a las seis
milésimas de pulgada.
A los tres tipos de recubrimiento denominados
respectivamente primario, enlace o intermedio y acabado se les
conoce con el nombre de Sistema de recubrimiento.
Un sistema de recubrimiento propiamente dicho
está constituido por las siguientes partes:
- Método de preparación de
superficie - Pretratamiento de la superficie
- Primarios
- Intermedios o enlaces
- Acabados finales
PRIMARIOS
Los primarios son recubrimientos que se aplican como
primera mano sobre la superficie a ser recubierta.
INTERMEDIOS O ENLACES
El término recubrimiento intermedio se refiere a
aquellos materiales que son aplicados entre el primario y el
recubrimiento de acabado.
ACABADOS O CAPAS FINALES
Estos productos representan la capa exterior en contacto
con el medio ambiente y se formulan para proveer
protección a las capas internas de
recubrimiento.
Algunos sistemas de recubrimientos para cloroductos
pueden representarse como sigue:
SISTEMA | TEMP. | PRIMARIO | INTERMEDIO | ACABADO | ESPESOR TOTAL |
S/S6 | HASTA 650 C | P1/P2 | A1 | A3 | 0.013" |
S8 | 66 A 99 0C | P4 | ____ | A3 | 0.015" |
Donde:
P1= primario de zinc 100% inorgánico, autocurante
base solvente
P2= primario epóxico catalizado
P4= primario rico en zinc
Sólidos en volumen 84+-
3%
A1= acabado epóxico con poliamidas de altos
sólidos
A3= acabado poliuretano
A4 = acabado con resinas de cumarona y aceite de linaza
(A)
Acababado con silicones para alta temperatura
(B)
- para PEMEX= De 80º C A
260o C - para PEMEX= De 260o C a 560o
C.
SELECCIÓN DEL MATERIAL Y ESPESOR ADECUADO PARA
EL
AISLAMIENTO TERMICO EN TUBERIAS Y
EQUIPO.
En el manejo eficiente de la energía, la
instalación de aislamiento térmico puede llegar a
producir un mayor ahorro de
energía que cualquier otra medida que se tome, y esta
medida está al alcance de todas las industrias que
manejan energía tanto en procesos criogénicos, de
refrigeración, de calentamiento o a altas
temperaturas.
- MATERIALES AISLANTES
Un material aislante térmico es aquel que
presenta resistencia al paso de calor a tráves de
él por lo que reduce la transferencia de energía
entre el medio ambiente y las corrientes manejadas en el
proceso.
Las características principales que deben tener
los aislamientos son las siguientes:
- El material aislante debe ser inerte ante los
materiales químicos que se manejan en el proceso y a los
que, por condiciones ambientales, pueden estar
expuestos. - Debe tener garantía en cuanto a sus
características de fabricación para conservar sus
propiedades térmicas en diferentes lotes de
producción. - Debe resistir los esfuerzos mecánicos a los
que estará expuesto durante su vida
útil. - La instalación del aislamiento en los
accesorios tales como válvulas y bridas, debe ser lo
más sencillo posible. - Debe tener un coeficiente de transferencia de calor
bajo. Entre más bajo sea este valor, el material
presentará una mayor resistencia al paso del calor a
través de él.
- SELECCIÓN DE MATERIALES
Los materiales aislantes son clasificados de acuerdo a
los rangos de temperatura en los que pueden ser usados. Cuando la
temperatura de operación alcanza ciertos límites
superiores, los materiales se vuelven estructuralmente inestables
o no son competitivos debido a que tienen una conductividad
térmica relativamente alta.
En los rangos de baja temperatura casi todos los
materiales son estructuralmente estables y reunen las
características técnicas para poder ser
instalados, pero la selección en base a los costos elimina
a todos aquellos materiales con altos valores de conductividad
térmica.
La selección del aislamiento adecuado se hace en
base a diferentes factores, considerados, generalmente, en el
siguiente orden:
1.- Formas disponibles, tales como: placas
rígidas o flexibles; tubería
preformada y si cumplen las especificaciones de
diseño
2.- Precio
3.- Disponibilidad
4.- Conductividad térmica
5.- Permeabilidad a la humedad
RANGO DE BAJAS TEMPERATURAS –840 C
(-1200 F) a 1000 C ( 2120
F)
En el rango de temperaturas de –840 C
(1200 F) a 200 C (680 F) se usa
bastante el aislamiento con espumas de poliuretano o poliestireno
y con fibra de vidrio.
El principal problema que se tiene con el aislamiento de
equipo y tubería a esta temperatura, es la humedad del
medio ambiente.
RANGO DE TEMPERATURAS DE 200 C
(680 F) a 1000 C (2120
F)
Se usa una gran variedad de aislamientos tanto
orgánicos como inorgánicos, como:
1.- Corcho comprimido y granulado
2.- Fibra de vidrio aglomerada con resinas
orgánicas
3.- Poliestireno celular expandido
4.- Espumas de poliuretano
5.- Fibras de madera con
aglomerantes adecuados
6.- Perlita y vermiquilta expandida.
Existen básicamente las siguientes clases de
aislamientos para tuberías que transportan
cloro.
CLASE 100.- Para equipos y tuberías
calientes
CLASE 200.- Para equipos y tuberías
frías.
Dentro de los aislamientos de la clase 100 tenemos
:
CLASE 100 | RANGO TEMP. (0 | CLASE | ESPESOR EN PULGADAS PARA | MATERIALES |
SUPERIOR A 105 | 101 | 1 ½ | VITROFORM, RW 4300 TIPO 4 CEMENTO RW 4125, RF 7600 RF 4200 | |
106-150 | 101F | 2 | ||
151-200 | 102 | 2 ½ | ||
201-230 | 103 | 3 1/2 |
CLASE 200 | RANGO TEMP. (0 | CLASE | ESPESOR EN PULGADAS PARA | MATERIALES |
-5 A 20 | 201 | 2 Y 2 1/2 | POLIURETANO KOLD FAS FOAM SEAL MONULAR MASTIC | |
-20 A -6 | 202 | 3 |
A*= Para tuberías de diámetro
nominal de 10", 12", y 14".
El sobrediseño de estructuras se refiere al uso
de miembros estructurales más pesados o placas más
gruesas, anticipándose a las pérdidas de material
por los efectos de la corrosión; esto es especificar
placas de espesores muy gruesos por hábito o por costumbre
en lugar de placas más ligeras, protegiéndolas
contra los efectos de la corrosión.
La principal desventaja del sobrediseño es que no
se puede predecir con exactitud ni la vida de servicio, ni el
costo de reemplazo del material corroído.
Por ejemplo: Supongamos que una estructura
metálica sin ninguna protección tendrá una
vida de x años, y el costo de reemplazo será Y
pesos, pero si X resulta menor que lo anticipado, y si Y es
mayor, el costo de la estructura puede ser varias veces
más de lo esperado.
2.1.4.-
USO DE INHIBIDORES DE CORROSION
El uso de diversas sustancias o inhibidores como
aditivos a los ambientes corrosivos, para reducir la
corrosión de los metales en el ambiente, es un medio
importante de combate de la corrosión. En general, resulta
más atractivo en sistemas cerrados de
recirculación, cuando el costo del inhibidor sea
bajo.
Como ejemplos típicos de los inhibidores
utilizados para minimizar la corrosión del hierro y el
acero en soluciones
acuosas, se tienen los cromatos, los fosfatos y los silicatos.
Los materiales de sulfuros orgánicos y amidas resultan con
frecuencia eficaces para minimizar la corrosión del hierro
y del acero en solución ácida.
El uso de inhibidores no se limita al control de la
corrosión del hierro y el acero, sino que, con frecuencia,
son eficientes con el acero inoxidable y otros materiales de
aleación.
La eficiencia de un inhibidor dado aumenta gradualmente
con el incremento de la concentración; pero los que se
consideran convenientes desde el punto de vista práctico y
el económico se usan en cantidades de menos de 0.1% en
peso.
En algunos casos, la cantidad de inhibidor que se
encuentra presente es crítica, ya que una deficiencia
puede dar como resultado un ataque localizado o de picaduras, con
la consecuencia de que los resultados son todavía
más destructivos que si no se encontrara presente el
inhibidor.
Por lo que, la consideración para utilizar
inhibidores debe incluír la revisión de la
experiencia en sistemas similares o la investigación de necesidades y limitaciones
en nuevos sistemas.
En el caso de los cloroductos no se utiliza
ningún tipo de inhibidor que promueva una película
de protección; ya que el control de la corrosión en
cloro húmedo que es el más corrosivo con los
materiales comunes, se puede realizar mediante el empleo de
tuberías revestidas de fibra de vidrio, el cual por sus
excelentes propiedades tales como: alta resistencia a la
tensión, completamente incombustible,
biológicamente inerte, excelente resistencia al
intemperismo y a gran cantidad de agentes químicos, entre
otras, proporcionan una medida eficaz de control de la
corrosión.
2.2.-
EVALUACION DE LA CORROSION
La evaluación de la corrosión sirve como
un medio en el cual se generan recomendaciones técnicas
para que en caso de encontrar algún equipo o
tubería en condiciones que represente un riesgo para la
continuidad del proceso o para el personal, se
pueda corregir oportunamente mediante la aplicación de
métodos de control, reparaciones o reemplazos o cualquier
acción preventiva. Lo anterior siempre apoyado por los
requerimientos de los códigos y los estándares de
diseño y construcción.
Algunas de las técnicas de evaluación
aplicadas en un cloroducto son: Inspección visual,
pruebas no
destructivas, análisis químico de los productos
removidos.
¿ QUE ES UNA INSPECCION?
La inspección es un programa de
examinación crítica del equipo e instalaciones para
averiguar su condición actual y para determinar si es
conveniente continuar con el servicio. La inspección
también puede predecir la vida remanente del equipo. Para
asegurar su objetivo y seguridad, la inspección
deberá incluir el registro
cuidadoso y el seguimiento de recomendaciones.
INSPECCIONES PERIODICAS
Los sistemas de tuberías de cloro deben ser
inspeccionados regularmente. Las inspecciones ayudarán a
encontrar los problemas antes de que ocurran las fallas. Existen
múltiples maneras para inspeccionar estos sistemas. Los
métodos útiles incluyen inspecciones visuales,
inspecciones ultrasónicas de espesor e inspecciones
radiográficas no destructivas. Una inspección
visual es con mucho la inspección más importante
que puede hacerse. Los otros métodos pueden ser usados
como complemento. Los resultados de todas las inspecciones deben
ser documentados.
2.2.1.- TECNICAS DE
INSPECCION SUPERFICIAL
Mediante éstas sólo se comprueba la
integridad superficial de un material. Por tal razón su
aplicación es conveniente cuando es necesario detectar
discontinuidades que están en la superficie, abiertas a
ésta o a profundidades menores de 3 mm. Este tipo de
inspección se realiza por medio de cualquiera de los
siguientes ensayos no
destructivos:
- INSPECCION VISUAL ( VT)
- LIQUIDOS PENETRANTES (PT)
- PARTICULAS MAGNETICAS (MT)
- ELECTROMAGNETISMO (ET)
INSPECCION VISUAL (VT)
Esta es una técnica que requiere de una gran
cantidad de información acerca de las
características de la pieza a ser examinada, para una
acertada interpretación de las posibles indicaciones.
Está ampliamente demostrado que cuando se aplica
correctamente como inspección preventiva, detecta
problemas que pudieran ser mayores en los pasos subsecuentes de
producción o durante el servicio de la pieza. Aún
cuando para ciertas aplicaciones no es recomendable, es factible
detectar muchos problemas en casos determinados, mediante la
inspección realizada por una persona bien
entrenada.
Algunas herramientas
empleadas para la inspección visual son:
- Lentes de aumento o lupas
- Endoscopios (Boroscopios)
Una inspección visual debe incluir un
exámen minucioso de todas las bridas, válvulas y
otros accesorios y aditamentos de los sistemas de
tuberías. Las áreas de interés
particular deben incluir tales accesorios como soportes de
tuberías y áreas con pintura o
aislamiento dañado. Donde se encuentra un aislamiento
dañado se autoriza otra inspección. Como nota
especial deben tomarse en cuenta las áreas de soldadura,
como áreas que se corroen más
rápidamente.
El costo de la inspección visual es el más
bajo de todos los ensayos no destructivos, siempre y cuando sea
realizada correctamente.
LIQUIDOS PENETRANTES (PT)
La inspección por líquidos penetrantes es
empleada para detectar e indicar discontinuidades que afloran a
la superficie de los materiales examinados.
En términos generales, esta prueba consiste en
aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la
superficie a examinar, el cual penetra en las discontinuidades
del material debido al fenómeno de capilaridad.
Después de cierto tiempo, se
remueve el exceso de penetrante y se aplica un revelador, el cual
generalmente es un polvo blanco, que absorbe el líquido
que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa de
revelador se delinea el contorno de ésta.
El método puede detectar discontinuidades
superficiales, siempre y cuando se tenga una parte abierta a la
superficie en la cual el líquido ha sido
aplicado.
El objetivo del método de líquidos
penetrantes es detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras
y otras discontinuidades superficiales rápida y
económicamente con un alto grado de
confiabilidad.
Este método puede aplicarse a materiales
metálicos; por ejemplo: fundiciones de acero, aluminio y
sus aleaciones, en materiales no metálicos como vidrio,
cerámica, plásticos, etc.; además de piezas
de forma complicada que no pueden ser inspeccionadas por otro
método o cuando las piezas a inspeccionar se localizan en
lugares donde no existe energía
eléctrica.
El éxito
de la inspección depende de la limpieza de la superficie,
de las piezas, de la ausencia de contaminación, de las
condiciones de la superficie y del cuidado de los operadores para
asegurar que se efectúe la técnica de manera
adecuada y se realice la interpretación correcta de las
indicaciones.
PARTICULAS MAGNETICAS (MT)
Las partículas magnéticas detectan
discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales
ferromagnéticos.
Es un sistema más rápido que los PT y
consiste en aplicar una sustancia ferromagnética en polvo
(partículas magnéticas) sobre un material que ha
sido magnetizado. Las zonas donde existe una discontinuidad en el
material provocan distorsiones del campo
magnético o de los polos magnéticos. Esas
distorsiones atraen a las partículas magnéticas y
de este modo se crean las indicaciones virtuales de las
discontinuidades, que posteriormente podrán
interpretarse.
ELECTROMAGNETISMO (ET)
Electromagnetismo, también conocido como
corrientes de Eddy, es principalmente aplicable a materiales no
ferromagnéticos y se basa en el fenómeno de
inducción
electromagnética.
Funciona a partir de un generador de corriente
alterna, que se conecta a una bobina de prueba para crear un
campo magnético primario. El campo magnético
primario induce una corriente eléctrica en el material
sujeto a inspección y esto provoca un campo
magnético secundario, proporcional al primario, pero de
signo contrario. En el momento en que la corriente de la bobina
se vuelva cero, el campo magnético secundario
inducirá una nueva corriente eléctrica en la
bobina. Este efecto se repetirá cuántas veces la
corriente cambie de fase (al pasar de positivo a negativo y
viceversa).
Las variaciones de la conductividad eléctrica
causan modificaciones en la corriente inducida del material
sujeto a inspección; lo que ocasionará que
varíe su campo magnético inducido, hecho que
será detectado por la variación del voltaje total
que fluye en la bobina.
Existen otro tipo de técnicas para la
inspección de la corrosión llamadas técnicas
de inspección volumétrica, las cuales están
comprendidas también dentro de las pruebas no
destructivas.
2.2.2.- TECNICAS DE INSPECCION
VOLUMETRICA
Son aquellas con las que se comprueba la integridad de
un material en su espesor y se detectan discontinuidades internas
que no son visibles en la superficie de la pieza. Este tipo de
inspección se realiza por medio de cualquiera de los
siguientes ensayos:
- RADIOGRAFIA INDUSTRIAL (RT)
- ULTRASONIDO INDUSTRIAL (UT)
RADIOGRAFIA INDUSTRIAL (RT)
La radiografía industrial es un método
físico de inspección. Se basa en la
interacción entre la materia y la radiación
electromagnética. Cuando un cuerpo es expuesto a la
energía de los rayos X o gamma,
éste los absorbe de forma proporcional a su densidad,
espesor y configuración. La radiación que logra
atravesar el material examinado se registra en una placa sensible
a dicha energía. Posteriormente la placa se revela y
así se obtiene la imagen del
área inspeccionada, en la que las indicaciones de una
discontinuidad aparecerán en un tono de gris o negro
distinto al de las porciones de material homogéneo y
saludable porque al no haber material que atravesar o tener
éste otra composición; será distinta la
cantidad de energía ionizante que atraviese esa parte de
la pieza y se imprima en la placa fotosensible.
La radiografía industrial es un excelente medio
de registro de
inspección y su uso se extiende a diversos
materiales.
Además la radiografía industrial
también descubre los errores de fabricación y ayuda
a establecer las acciones
correctivas.
ULTRASONIDO INDUSTRIAL (UT)
La examinación por Ultrasonido Industrial (UT) se
define como un procedimiento de
inspección no destructiva de tipo mecánico, basado
en la impedancia acústica; que se obtiene al conocer el
producto de la velocidad máxima de propagación de
una onda sonora específica entre la densidad de un
material.
Uno de los instrumentos más utilizados para este
propósito es el "DMS" (KRAUTKRAMER) que es un instrumento
de medición de espesores por ultrasonido
(prueba no destructiva).
El "DMS" es un medidor portátil de espesores y
registrador de datos construido
a base de microprocesadores. Usando palpadores de uno o dos
cristales, el "DMS" puede medir espesores de paredes remanentes
en un amplio rango de componentes, incluyendo tubo flux,
tuberías, recipientes a presión y otras partes
sujetas a pérdidas de espesores debido a corrosión
o erosión.
Con el método de medición de un cristal,
las mediciones pueden hacerse a través de recubrimientos,
tales como pinturas y excluye el espesor de dicho recubrimiento
en la medición.
Las mediciones de espesores y las imágenes
correspondientes al barrido tipo "A" (ecos que emite el haz
ultrasónico), pueden ser almacenadas en la memoria del
circuito de datos alfanuméricos de alta
capacidad.
Una interfase serial bidireccionada permite transferir
los datos a una impresora o
computadora,
incluyendo las imágenes
del barrido tipo "A" y una programación remota del "DMS" por una
computadora
personal.
El principio de operación de un medidor de
espesores por ultrasonido, es que el instrumento mide el tiempo
de recorrido de un pulso ultrasónico a través de la
pieza prueba y multiplica este tiempo por la velocidad del
sonido en el
material.
La siguiente gráfica muestra un ejemplo de
cómo se lleva el registro de medición de
espesores en un cloroducto.
El análisis químico de la humedad en
cloroductos, sobre todo en las tuberías que transportan
cloro húmedo, es uno de los parámetros más
importantes que se analizan diariamente en este tipo de
tuberías. Dicho análisis se realiza por medio de
instrumentos especiales llamados higrómetros. El contenido
máximo de agua en el cloro seco es de 50 ppm, pero el
mejor valor que se puede obtener es de 30 ppm para evitar que se
generen problemas de corrosión en las tuberías que
transportan este tipo de producto.
Otro parámetro que se analiza, más que
nada atendiendo al factor seguridad es el tricloruro de
nitrógeno, ya que éste al acumularse en los lugares
bajos de circulación, tiende a reaccionar con el
hidrógeno que pueda estar presente y provocar una severa
explosión; razón por la cual debe ser removido
constantemente ya sea por medio de arrastre con vapor u otros
medios de
remoción.
2.3.-
PROGRAMAS DE
MANTENIMIENTO
DE CLORODUCTOS
2.3.1.-
MANTENIMIENTO
DEL EQUIPO
El mantenimiento de los tanques y equipos para cloro
deberá realizarse bajo la dirección de personal
calificado. Todas las precauciones referentes a la
instrucción de seguridad, equipo de protección,
salud y riesgos de
incendio deberán ser analizadas y comprendidas. Los
trabajadores no deberán intentar reparar las
tuberías que transportan cloro u otros equipos que
estén en período de servicio. Cuando un sistema de
cloro va a ser limpiado o reparado, los tanques, las
tuberías y los equipos se deberán purgar siempre
con aire seco o con un gas no reactivo.
La descontaminación es especialmente importante
donde se realizan operaciones de
corte o soldadura ya que el hierro y el acero arden en el cloro
cerca de los 4830 F (2510 C).
2.3.2.-
LIMPIEZA DE TUBERIAS Y OTROS EQUIPOS
Si la humedad penetra en un sistema de cloro que
contenga componentes metálicos, tales como conexiones
existentes o fracturadas en un contenedor de cloro o donde se
lleva a cabo un programa de
mantenimiento, el cloruro férrico, presente alrededor en
pequeñas cantidades, absorberá humedad y este
conducirá a la corrosión, formándose un
líquido viscoso de color
marrón. Si no es removido, este líquido viscoso
continuará con la corrosión del metal y puede
taponar rápidamente las líneas y equipos tales como
vaporizadores . Este cloruro férrico hidratado es
corrosivo para muchos metales incluyendo el Hastelloy
C.
El vapor y el agua caliente disuelven rápidamente
el cloruro férrico. Sin embargo, las líneas y
equipos limpiados de esta manera deben ser secados cuidadosamente
antes de que sean puestas nuevamente en servicio. El vapor no
deberá ser utilizado en equipos plásticos a menos
que se conozca que el material plástico
específico puede resistir la temperatura.
Cualquier instrumentación en línea
deberá ser protegida durante el proceso de
limpieza.
2.3.3.-
MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA DE CLORO
El mantenimiento correcto de un sistema de cloro
requiere de una constante vigilancia, porque un descuido o
negligencia puede poner en peligro al personal, causando
daño al equipo o la
contaminación del proceso. A continuación se
mencionan algunos consejos a tomar en cuenta.
- Checar todas las tuberías, equipos y
contenedores diariamente, y reparar las fugas inmediatamente.
Si alguna fuga no puede ser controlada, tomar las medidas
apropiadas de seguridad. - Reparar una fuga puede requerir de soldadura. Antes
de cualquier soldadura, purgar todas las líneas y
equipos completamente, y checar la minuciosidad de la purga
(por dentro y alrededor de la tubería) con un
explosímetro. El acero al carbón arde en el
cloro a 4830 F. De esta manera, sin purgar, puede
dar comienzo a un incendio. Purgar con aire seco y continuar
con un flujo pequeño de aire durante la soldadura.
Nunca soldar en un carro-tanque o cisterna. - Un residuo amarillo verdoso o marrón,
principalmente cloruro férrico, es un producto de la
humedad en los cloroductos de acero. Si se permite su
acumulación, este restringirá el flujo y puede
con el tiempo obstruir la tubería. Para remover este
residuo, limpiar la línea con grandes cantidades de
agua hasta que el PH del agua de salida sea el mismo que el
del agua de entrada. - Las tuberías de cobre utilizadas en servicios
de cloro pueden volverse quebradizas gradualmente. Checar la
flexibilidad de los conectores y reemplazarlos si
éstos empiezan a perder flexibilidad o mostrar signos
de severas ondulaciones.
2.3.4.- MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
Como parte de un buen programa global de mantenimiento
preventivo, se deberá tomar en consideración el
aseguramiento de que los siguientes puntos serán checados
periódicamente, y corregidos como sea
necesario:
- Condición de codos y rebordes
- Embalaje de válvulas de escape
- Válvulas de operación
- Condición del recubrimiento
- Condición de la pintura
- Condición de los soportes
La consideración deberá hacerse para
volver a pintar en intervalos de tiempo regulares determinados
por las condiciones de cada lugar. Esto maximizará la vida
de la tubería minimizando las fugas por la
reducción de la corrosión externa.
La inspección visual realizada a los componentes
de un circuito de tuberías que transportan cloro
constituye un apoyo fundamental para checar si dichas
tuberías se encuentran en buen estado, la condición
del recubrimiento anticorrosivo, y si éstas no presentan
daños localizados en los puntos de apoyo. Con el resultado
de la medición de espesores a los componentes del circuito
de tuberías se puede tener una visión general de la
integridad mecánica del circuito, así como
estimar la vida remanente de los mismos.
De acuerdo a los resultados de estas inspecciones se
procede a realizar el mantenimiento necesario para el circuito de
tuberías que transportan cloro. Dicho mantenimiento se
realiza cada 2 años.
CAPITULO III
REQUERIMIENTOS MINIMOS DE
SEGURIDAD
3.1.- EFECTOS
FISIOLOGICOS DEL CLORO
El cloro se considera como un irritante del sistema
respiratorio, de las membranas mucosas y de la piel; en bajas
concentraciones es fácil detectarlo en el aire aún
antes de notar su color amarillo verdoso
característico.
El cloro líquido causa fuertes quemaduras al
contacto con la piel y en los
ojos. Los efectos son más severos a medida que es
más alta la concentración y mayor el tiempo de
exposición. Los síntomas de la
exposición a altas concentraciones consisten en
náusea, y vómitos seguidos
de una notoria dificultad para respirar. El cloro no produce
efectos acumulativos conocidos y las molestias que ocasiona se
deben directa o indirectamente a su acción irritante
local.
3.2.-
SEGURIDAD Y CAPACITACION DEL EMPLEADO
La seguridad en el manejo de cloro, depende en gran
medida, de la eficacia del
empleado capacitado, de las instrucciones correctas de seguridad
y del uso del equipo adecuado. Es responsabilidad del jefe capacitar a sus empleados
y documentarlos apropiadamente como es requerido por el
reglamento. Es responsabilidad de los empleados realizar
correctamente los procedimientos de
operación con toda seguridad y usar debidamente el equipo
de seguridad proporcionado.
La capacitación del empleado debe
incluir:
- Instrucciones y cursos
periódicos de perfeccionamiento en la operación
y el manejo de contenedores de cloro. - Instrucciones de las propiedades y efectos
fisiólogicos del cloro. El manual de
recomendaciones de seguridad de materiales para cloro es
proporcionado por los proveedores. - Instrucciones para reportar a la autoridad
competente todas las fallas de los equipos y las fugas de
cloro. - Instrucciones periódicas con respecto
a:
- Ubicación, propósito y uso del equipo
de emergencia de cloro, el equipo de contraincendio, alarmas de
fuego y equipos de cierre tales como válvulas e
interruptores. - Ubicación, propósito y uso del equipo
de protección personal. - Ubicación, propósito y uso de duchas de
seguridad y lavaojos.
- Ubicación, propósito y uso del equipo
especializado de primeros
auxilios. - Equipo de protección personal.
3.3.-
DISPONIBILIDAD Y USO DEL EQUIPO DE PROTECCION
PERSONAL
DISPONIBILIDAD Y USO
La exposición al cloro puede ocurrir cada vez que
el cloro es manejado o utilizado. El equipo de protección
personal para emergencias puede ser empleado fuera de
áreas de posible contaminación. Si el cloro es
manejado en muchas localizaciones separadas, el equipo de
protección personal puede ser utilizado cerca de
éstos puntos de uso.
EQUIPO RESPIRATORIO
Todo el personal que entre en áreas donde el
cloro es manejado o almacenado debe llevar o disponer
inmediatamente de una mascarilla de respiración. El equipo respiratorio debe
ser seleccionado basándose en la evaluación de
riesgos y grados
de exposición potencial. Por ejemplo, cuando los
carro-tanques, contenedores o cilindros son conectados o
desconectados para instalar tuberías, puede ocurrir
pequeñas fugas de cloro. Debe determinarse la necesidad de
la protección respiratoria durante tales operaciones.
Los respiradores de cartuchos químicos o las
mascarillas antigás ofrecen una adecuada protección
temporal proporcionando el oxígeno requerido para tales
condiciones. La necesidad de proteger los ojos del cloro debe
partir de la evaluación del equipo de respiración apropiado.
OTROS EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL
El equipo especializado de protección personal no
es requerido para las operaciones rutinarias de la planta. Sin
embargo, las labores en la planta pueden requerir el uso de
protecciones para la cabeza y los ojos así como
también pantalones largos, camisas, y zapatos de
seguridad.
3.4.-
CONTROL DE EXPOSICION
PERSONAL
El olor característico del cloro se presenta a
concentraciones por debajo del nivel de exposición
permisible (PEL). Debido a que el olor del cloro en si mismo es
un inadecuado indicador de concentración, es esencial que
sean determinadas algunas medidas cuantitativas de
exposición. Esto es necesario para asegurar que la salud
de los trabajadores no resulte perjudicada y para determinar una
conformidad con algunas de las regulaciones aplicadas.
El PEL determinado por la OSHA es de 1 ppm, expresada
como un "máximo" nivel de exposición.
3.5.-
PRIMEROS
AUXILIOS Y MEDIDAS DE EMERGENCIA
MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS
Las siguientes medidas de primeros auxilios son
recomendadas para personas que fueron expuestas al
cloro:
- Sacar al paciente del área gaseosa. Mantener
al paciente de preferencia en un cuarto tibio (alrededor de los
700 F). Cubrir con frazadas si es necesario.
Mantener al paciente tibio y tranquilo. El reposo es
fundamental. - Colocar al paciente de espaldas con la cabeza y la
espalda elevada. - Llamar al servicio médico
inmediatamente. - Las salpicaduras de cloro líquido y agua
clorada destruyen la ropa, y si la prenda está
próxima a la piel provocará irritación y
quemaduras ácidas. En tales casos hay que quitar la ropa
y mantener al paciente tibio con frazadas. - La mezcla de dióxido de carbono y
oxígeno, no debe exceder el 7% de dióxido de
carbono que
puede ser suministrado. Esta mezcla, puede ser administrada
intermitentemente por períodos de dos minutos seguido de
períodos de dos minutos de descanso, con un
período total que no exceda los tres minutos. Las
instrucciones del proveedor del gas deben seguirse
cuidadosamente. Si la mezcla de dióxido de carbono y
oxígeno no está disponible, puede usarse el
oxígeno solamente. - Puede proporcionarse leche en
casos poco severos como un alivio para la irritación de
la garganta. - Si la respiración aparentemente cesa, iniciar
inmediatamente el método de resucitación por
respiración artificial. No exceder los l8 movimientos
por minuto. - Proporcionar los primeros auxilios prescritos para
emergencias mientras llega el médico de la
empresa.
EMERGENCIAS
- En caso de incendio, retirar inmediatamente los
contenedores de cloro del área de fuego, si esto es
posible. - Cuando la fuga de cloro sea detectada, todas las
personas deberán permanecer a barlovento de la fuga y a
un nivel más elevado. - Solamente el personal especializado equipado con
caretas antigás podrán intentar reparar los
daños producidos en los equipos. Todas las personas que
no están equipadas debidamente con caretas
antigás deberán ser retiradas del área
contaminada. - Tan pronto como la presencia de cloro en el aire sea
evidente, la condición deberá ser corregida. Las
fugas de cloro pueden empeorar de manera rápida si no
son corregidas inmediatamente. - Cerrar inmediatamente las válvulas del
contenedor de cloro cuando ocurra una fuga en la tubería
de proceso. - Nunca aplicar agua en una fuga de cloro. La
aplicación de agua hace que el cloro sea más
corrosivo. - Si las fugas se desarrollan en un contenedor dentro
de un área congestionada, todos los esfuerzos
deberán realizarse con el fin de transferir el equipo
dañado a campo abierto donde menos personas serán
expuestas al escape del cloro. - Las fugas de cloro pueden ser localizadas sosteniendo
una botella abierta de amoníaco acuoso cerca del
área sospechosa, de preferencia a un nivel ligeramente
bajo. La formación de un denso vapor blanco
indicará el punto de la fuga.
El control de la corrosión en tuberías que
transportan cloro, debe realizarse de manera cuidadosa y eficaz,
atendiendo a los avances de la tecnología; ya que
actualmente existen métodos de evaluación y control
que emplean equipos avanzados que utilizan lo más actual
en cuanto a microprocesadores
para lograr mejores resultados que conllevan a la solución
de muchos de los problemas que se presentan en los procesos de
operación, debido a los efectos destructivos de la
corrosión.
El empleo de las técnicas de inspección
aunado al buen diseño, construcción,
operación, y mantenimiento de las tuberías de
proceso es, sin duda, el mejor conjunto de alternativas para
minimizar los efectos de la corrosión, ya que ésta
no puede ser evitada del todo debido a que todos los materiales
se corroen en mayor o menor grado por causas inherentes al propio
material y a factores ambientales que siempre estarán
presentes.
Los métodos de evaluación y control
aquí expuestos son, en gran medida, los más
indicados para controlar la corrosión en un cloroducto;
sin hacer a un lado la importancia que tiene establecer los
requisitos mínimos de seguridad para el manejo de este
tipo de sistemas para lograr con ello el éxito total en
las actividades encaminadas a alargar la vida de servicio y la
seguridad de cualquier instalación que maneje un producto
tan importante como lo es el cloro y sus múltiples
derivados.
"Selection Of Appropiate Materials Of
Construction
In The Chlor- Alkali Plant"
Senior Materials Enginner
Materials Of Construction & Corrosion.- Robert W. Herbert
- Chlorine Institute Publications and Drawings
"The Chlorine Manual"
Pamphlet 1, Sixth Edition- January 1997. - Chlorine Institute Pamphlets
"Piping Systems for Dry Chlorine"
Pamphlet 6, 10 th ed., 1970. - John A. Timm
"Química General"
Mc-Graw-Hill, 1988 1ra. Edición en español, traducido de la 4ta.
Edición en inglés de General
Chemistry. - Dickerson, Gray, Darensbourg
"Principios de
Química"
Editorial Reverté, S.A. , 1992 (ed. En
español). - C.L. Mantell, PH. D.
"Ingeniería Electroquímica"
Editorial Reverté, S.A., 1980 (ed. En
español). - A. Garritz; J.A. Chamizo
"Química"
Edit. Addison-Wesley Iberoamericana S.A., 1994. - "Commodity data-chlorine"
Issued January, 1971. - "MP Materiales Perfomance"
An Official Nace Publication
Volume 29, Number 7, July 1990.
10. Helmut Thielsch
"Defectos y roturas en recipientes a presión y
tuberías"
Ediciones Urme, 1981.
11. "Metals Handbook", Corrosion Volume 13 ASM
International
Ninth Edition.
12. Alfonso R. García Cueto
"Introducción a los ensayos no
destructivos"
Especialmente preparada para las jornadas didácticas de
Ingenieria en corrosion.
3ra. Edición; México, D.F., 1992.
- Ira. N. Levine
" Fisicoquímica"
Tomo II.
Edit. Mc Graw Hill.
Para ser agregado en -Tecnologias-, considero que deben
de crear una subcategoría de -Instrumentación- para
este y otros trabajos que ya estan colocados,
Cuasas y efectos de la corrosión en los cloroductos y
mantenimiento a instrumentos
Autor:
Ing. Julio Alejandro Pech de la Rosa
Ing. Electrónico en instrumentación