Ciencias del arte

Artculo de investigacin

 

Diseo y construccin de una cmara de envejecimiento acelerado para ensayos de corrosin en pinturas, recubrimientos y otros materiales

 

Design and construction of an accelerated aging camera for corrosion tests in paints, coatings and other materials

 

Desenho e construo de uma cmara de envejecimiento acelerado para ensayos de corrosin en pinturas, recubrimientos y otros materia

Mabel Mariela Parada-Rivera I
mparada@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-7491-2078
,Mayra Paola Zambrano-Vinueza III
mayra.zambranov@espoch.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0002-8661-2184
Jos Omar Cabrera-Escobar II
omar.cabrera@unach.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0197-5163
,Alexandra Isabel Tapia-Borja IV
alexandra.tapia@utc.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-6935-5211
 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: mparada@espoch.edu.ec

 

*Recibido: 20 de febrero del 2021 *Aceptado: 20 de marzo del 2021 * Publicado: 03 de abril del 2021

I.          Ingeniera Qumica. Magister Scientiae en Ingeniera Qumica; Magister en Proteccin Ambiental, Docente Investigador del Grupo de Investigacin de Materiales Avanzados GIMA- Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

II.       Ingeniero Mecnico, Magister en Diseo Mecnico, Docente Investigador de la Universidad Nacional de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

III.    Ingeniera Qumica, Magister Scientiae en Ingeniera Qumica, Magister en Proteccin Ambiental, Docente Investigador del Grupo de Investigacin de Materiales Avanzados GIMA- Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

IV.    Ingeniera Qumica, Magister en Ingeniera Qumica Aplicada, Magister en Seguridad Industrial Mencin Prevencin de Riesgos, Docente Investigador de la Universidad Tcnica de Cotopaxi, Latacunga, Ecuador.


Resumen

El objetivo fue el diseo y construccin de una cmara de envejecimiento acelerado para ensayos de corrosin en pinturas, recubrimientos y otros materiales. Para la realizacin del proyecto y el cumplimiento de los objetivos planteados se utiliz como base las normas NTE INEN 1032-84, ASTM G154 06 y G 151- 00, combinando varios criterios de cada normativa. El prototipo est construido de acero inoxidable AISI 304 y diferentes accesorios como lmparas UV, entre otros. Finalmente se concluy con la validacin del equipo en donde el prototipo permaneci estable durante el proceso, en donde los

especmenes permanecieron expuestos en el interior de la cmara durante 200 horas por especificaciones de las normas mencionadas, se trabaj con ciclos alternos de luz y oscuridad figurando tanto el da como la noche, logrando as obtener resultados visibles como la prdida de peso de todos las placas expuestas, descoloramiento, y herrumbra miento de hasta 33 % de la pintura no anticorrosiva, el cual es un indicativo de que se produjo corrosin, adems de la presencia de xido y la formacin de ampollas en la superficie de los especmenes. Concluyendo que la cmara de envejecimiento acelerado construida acta de igual forma que cmaras profesionales.

Palabras clave: Ingeniera y tecnologa qumica; corrosin; intemperismo; cmara de envejecimiento acelerado.

 

Abstract

The objective was the design and manufacture of an accelerated aging wall cavity for corrosion tests in paints, coatings and other materials. The NTE INEN 1032-84, ASTM G154 - 06 and G 151-00 standards were used as a basis to develop the project and accomplish the objectives, combining several criteria of each regulation. The prototype is manufactured of AISI 304 with stainless steel and different accessories such as: UV lamps, among others. Finally it was concluded with the validation of the equipment where the prototype remained stable during the process, where the specimens stayed exposed inside the wall cavity during 200 hours by specifications of the standards mentioned before, worked with alternating cycles of light and darkness, including both day and night, achieving visible results such as weight loss of all exposed plates, discoloration, and rust up to 33% of the non-corrosive paint, which is an indication that corrosion occurred, in addition to the presence of rust and the formation of blisters on the surface of the specimens. Concluding that the accelerated aging camera built in the same way as professional cameras.

Keywords: Chemical engineering and technology; corrosion; weather; accelerated aging wall cavity.

 

Resumo

El objetivo fue el diseo y construccin de una cmara de envejecimiento acelerado para ensayos de corrosin en pinturas, recubrimientos y otros materiales. Para a realizao do projeto e o cumprimento dos objetivos plantados se utiliza como base as normas NTE INEN 1032-84, ASTM G154 - 06 e G 151-00, combinando vrios critrios de cada normativa. El prototipo est construido de acero inoxidable AISI 304 y diferentes accesorios como lmparas UV, entre otros. Finalmente se conclui com a validao do equipo no donde o prototipo permaneci estable durante o processo, no donde los

especmenes permanecieron expuestos no interior de la cmara durante 200 horas por especificaciones de las normas mencionadas, se trabaj con ciclos alternos de luz e oscuridad figurando tanto el da como la noche, logrando as obtener resultados visibles como la prdida de peso de todas as placas expuestas, descoloramiento, y herrumbra miento de hasta 33% de la pintura no anticorrosiva, el cual es un indicativo de that se produjo corrosin, adems de la presencia de xido y la formacin de ampollas en la superficie de los especmenes. Concluyendo que la cmara de envejecimiento acelerado construida acta de igual forma that cmaras profesionales.

Palabras chave: Ingeniera y tecnologa qumica; corroso; intemperismo; cmara de envejecimiento acelerado.

 

Introduccin

En la actualidad se tienen cmaras de envejecimiento acelerado de diferentes marcas, las cuales tienen un elevado costo, debido a este inconveniente se hace necesario disear una cmara que cumpla con las mismas condiciones que una cmara profesional, para garantizar estas condiciones se seguirn parmetros y procedimientos normados con los cuales estn construidas las cmaras profesionales.

Debido a que la corrosin se ha producido a lo largo del tiempo, ha surgido la necesidad de estudiar y buscar una solucin para este fenmeno natural, ya que el dao que provoca es muy transcendental, entindase como corrosin a la destruccin o deterioro de un material a causa de su combinacin o reaccin con el medio ambiente (Morcillo, 2018). La eleccin de los materiales de fabricacin de los diferentes dispositivos, maquinarias o estructuras es una de las principales soluciones (Vzquez, 2014). Es de vital importancia para la eficiencia y rentabilidad de las industria (Suarez, 2013), conocer que material resistir mejor a los diferentes climas, es necesario realizar pruebas con distintos materiales en las mismas condiciones ambientales. Esta anomala se produce de manera natural y espontnea, ya que los materiales tratan de regresar a su estado de equilibrio qumico, y muchas veces por efecto del medio que rodea los materiales, por esta razn, es importante poder analizar la relacin que tiene el medio ambiente con la corrosin de los materiales, y una manera de analizarlo es mediante un equipo de envejecimiento acelerado que simule condiciones de intemperie. La cmara de envejecimiento se utiliza para prever el comportamiento de materiales en condiciones atmosfricas, es decir de uso en la intemperie (Lpez, 2013).

Asimismo, la cmara de envejecimiento es un equipo en el que se tiene la atmosfera simulada que pretende habilitar las tcnicas necesarias para reproducir las variables requeridas y su intensidad, se tiene como variables la temperatura, humedad y fuente de radiacin (Vale, 1983); a diferencia de una cmara de niebla salina en la que bsicamente pulverizan una solucin corrosiva por medio de aire comprimido, el cual la transforma en finas gotas que se sitan en la probeta a ensayar (Audelo, 2017), con la cmara de envejecimiento se obtienen resultados rpidamente y de este modo se ahorra tiempo y dinero. (Binder, 2015).

Por su parte, la temperatura influye en los materiales debido a que aumenta la velocidad de las reacciones qumicas, la humedad es otro factor que degrada al material y la radiacin debe ser de similar longitud de onda que la producida por el sol, esta variable tambin aumenta la velocidad de corrosin, la radiacin desde 1970 se integr en las cmaras de envejecimiento luz ultravioleta para la simulacin de la radiacin solar (CCI, 2018).

Con estos antecedentes, el objetivo de esta investigacin es disear una cmara de envejecimiento que cumpla con la normativa nacional e internacional. Para la construccin se utiliz normativa nacional norma INEN 1032 e internacional como la norma ASTM G-151 y ASTM G-154.

En la normativa referente al tema no se han realizado actualizaciones, es as que la norma nacional no se le ha realizado modificaciones desde el ao de 1984. En lo que tiene que ver con la normativa internacional en el ao 2000 se publica la norma ASTM G-151 para el uso de fuentes de luz en equipos de envejecimiento acelerado y como modificacin de la norma ASTM G-53 (Grossman, 2018), la norma ASTM G-154 se podra decir que es el aporte ms actual a este tema cuya ltima actualizacin fue en el 2006

Para controlar la temperatura se utiliza termostato que cumple con la norma ASTM G151 mismo que antes de ser puesto en funcionamiento fue calibrado, para la variable de radiacin se utiliz una lmpara ultravioleta modelo UVB-313 EL misma que antes de ser puesta en funcionamiento en el prototipo fue calibrada esta lmpara cumple con las especificaciones de la norma ASTM G154, finalmente para la variable de humedad se utilizaron chiflones de aspersin de agua previo a la seleccin de los mismo se realiz el clculo para determinar el rea en la que estos van a trabajar, este equipo es ayudado de un higrmetro para tener la humedad deseada dentro de la cmara.

Para la validacin de nuestro equipo se realiz el Ensayo para la determinacin de la resistencia al intemperismo acelerado de las pinturas anticorrosivas que se describe en la norma INEN 1032, en cuatro placas; en esta norma se obtienen resultados cuantitativos y cualitativos, para poder validar el equipo se utilizaron los resultados cuantitativos dentro de este grupo se tiene la velocidad de corrosin misma que es la relacin que existe entre perdida de material con respecto al tiempo de exposicin en un ambiente corrosivo (Ramrez, 2017), la cmara ha sido diseada para garantizar reproducibilidad en los resultados

 

Metodologa

Consideraciones del diseo

Para la construccin del equipo se determinaron las variables mediante una investigacin exhaustiva bibliogrfica, analizando cmaras de envejecimiento acelerado construidas por grandes empresas, as como prototipos realizados por estudiantes de varias instituciones a travs del mundo; y considerando las normas bajo las cuales se rige este proyecto.

Mediante esta investigacin bibliogrfica se pudo obtener las principales variables a considerar para la construccin y el correcto funcionamiento de la cmara de envejecimiento acelerado, pues en todas las cmaras en las cuales emplean ciclos de corrosin ambientales, existen 3 parmetros fundamentales que se deben tomar en cuenta: Tempertura, Humedad y Radiacin UV (Turbi, 2015).

Para disear la cmara de envejecimiento se tomarn en cuenta algunas consideraciones basadas en la norma ecuatoriana NTE INEN 1032-84 en colaboracin con las normas ASTM G154-06 y ASTM G151-00 las cuales especifican los siguientes parmetros:

NTE INEN 1032-84: Pinturas anticorrosivas. Ensayo de la resistencia al intemperismo acelerado.

Fuente de luz: compuesta de dos lmparas de arco-carbn que radia constantemente sobre las muestras, durante la prueba.

Tambor cilndrico vertical: En el que se colocan las muestras, y gira a la velocidad de una revolucin por minuto.

Chiflones de aspersin de agua: Para rociar las muestras obtener un medio hmedo.

Termostato: Para control automtico y constante de temperatura dentro de la cama del aparato.

Cmara aisladora: En la cual se colocan todos los equipos anteriores; debe ser de acero inoxidable.

El diseo de la cmara de prueba puede variar, pero debe construirse con un material resistente a la corrosin y adems proporcionar medios para controlar la temperatura y la humedad relativa, adems de la fuente radiante.

Las lmparas para utilizar en el equipo sern dos las cuales pueden ser de arco-carbn ASTM G151-00 Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use Laboratory Light Sources

Cualquier dispositivo destinado a proporcionar ciclos de luz y oscuridad tendr medios para programar intervalos con o sin luz. El tiempo de cada ciclo de luz y oscuridad se controlar para dentro del 10% del tiempo de ciclo ms corto utilizado. Es preferible utilizar temporizadores de ciclo que sean precisos y reproducibles como posible. Opcionalmente, medios para proporcionar un registro de la longitud pueden proporcionarse ciclos de luz y oscuridad.

Para cumplir con los requisitos de un procedimiento de prueba particular adems, es posible que el aparato tambin deba proporcionar medios para registrar los siguientes parmetros operacionales: Voltaje de lnea; Voltaje de la lmpara y, en su caso, potencia de la lmpara; Corriente de la lmpara; Temperatura de negro sin aislamiento o aislado o termmetro de panel blanco; Temperatura del aire de la cmara de prueba; Humedad relativa de la cmara de prueba, Ciclos de rociado de agua; irradiancia o exposicin radiante, o ambos, sobre una regin espectral especificada; y, Duracin de la exposicin (tiempo de radiacin y total, si diferente). Siga las recomendaciones del fabricante del dispositivo. Con respecto a la calibracin de los dispositivos utilizados para registrar cada parmetro operacional.

El tiempo de exposicin en cmara de envejecimiento acelerado depender del ciclo que se escoja referenciado en la norma ASTM G 151- 00 que incluye temperaturas, radiacin y humedad relativa.

En esta norma no se especifica el tipo de muestra a utilizar (forma, tamao, grosor, corte) o la interpretacin de los resultados.

ASTM G154 06 Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials

Calibracin del instrumento: para garantizar la estandarizacin y precisin, los instrumentos asociados a la exposicin (por ejemplo, temporizadores, termmetros, sensores de bulbo hmedo, seco sensores de bulbo, sensores de humedad, sensores UV y radimetros). Requiere calibracin peridica para asegurar la repetibilidad de la prueba. Resultados: Siempre que sea posible, la calibracin debe ser rastreable hasta Normas nacionales o internacionales. Horario de calibracin y el procedimiento debe ser de acuerdo con las instrucciones del fabricante estructuras.

Humedad relativa: la cmara de prueba puede estar equipada con un medio para medir y controlar la humedad relativa. Tales instrumentos estarn protegidos de la radiacin de las lmparas.

Las lmparas de radiacin UV a utilizar dependern del tipo de filtro que se emplee y del tipo de ciclo de exposicin (las lmparas ms comunes son la UVA -340, UVB-313 y UVA-351).

Soportes para muestras: los soportes para muestras de prueba deben ser hechos de materiales resistentes a la corrosin que no afectarn los resultados de la prueba. Aleaciones de aluminio o inoxidables resistentes a la corrosin. El acero se ha encontrado aceptable. Latn, acero o cobre no debe utilizarse cerca de las muestras de ensayo.

En la Tabla 1 se definen cada uno de los componentes que fueron utilizados en la construccin de la cmara de envejecimiento acelerado.

 

 

 

 

Tabla 1: Componentes de la cmara de envejecimiento acelerado

SISTEMA/COMPONENTE

FUNCIN

Soporte del equipo

Proporciona estabilidad al equipo el mismo que cuenta con cuatro patas en donde se distribuir el peso de la cmara.

Cuerpo de la cmara

Parte en la cual se depositarn en su interior las placas de los materiales que van a hacer expuestos al envejecimiento.

Puerta de la cmara

Hecha de acero inoxidable AISI 304, cuenta con un vidrio templado negro de 1 pulgada y 6 mm de espesor nominal, para visualizar el proceso que ocurre en el interior de la cmara, manteniendo adems la temperatura dentro de la misma.

Chiflones de aspersin de agua

Tienen como funcin rociar agua a la placa de materiales simulando condiciones externas de humedad como es la lluvia.

Fuente de luz

Las lmparas que se utilizaron para el diseo y construccin de este prototipo fueron: 4 lmparas UV que irradia la muestra por completo cuya marca es CHANGHONG T8 Lamp UV GL30 de 30 Watts, las cuales contienen un poder UV de 13.4 Watts y una intensidad de radiacin ultravioleta de 130 uW/cm, con una dimensin de 70 cm

Termocupla

Sensor de temperatura que nos arroja una lectura constante y puntual dentro de la cmara.

Cmara aisladora

Cmara de acero inoxidable (American iron and steel institute) AISI 304, ubicada en el interior del cuerpo de la cmara.

Higrmetro

Sensor empleado para dar una lectura del grado de humedad relativa presente en el aire el modelo escogido fue termmetro higrmetro lcd, Alcance: -50 ~ 70C (-58F a 158 F), humedad: 10%RH 99%RH, Precisin: 0,1 C (1,8 F) 5% HR

 

Desage de agua

Consiste en un sistema de drenaje cuya funcin es eliminar el exceso de agua proveniente de los chiflones de aspersin de agua. Ducto de eliminacin de agua no vaporizada o condensada, de 1/8 pulgadas para evitar empozamiento dentro de la cmara.

Sistema de calefaccin de la cmara

Dispositivo empleado para alcanzar la temperatura optima descrita en la norma.

Rejilla

Confeccionada de acero inoxidable (American iron and steel institute) AISI 304, es la base en la cual descansaran las placas de material para ser expuestas a radiacin UV, agua.

Panel de Control

Panel de mando para activar los sensores y dar la lectura de temperatura y humedad.

Fuente: Autores,2021

 

En la Figura 1 se muestra la cmara de envejecimiento acelerado completamente construida y funcional.

 

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Figura 1: Cmara de envejecimiento acelerado

Fuente: Autores,2021

 

La cmara construida debe cumplir con las especificaciones de los ciclos que se pueden utilizar segn varias normativas existentes para equipos de envejecimiento acelerado como las de la Tabla 2.

Tabla 2: Normas tcnicas y ciclos de exposicin

Norma

Tiempo

(horas)

CICLO

RADIACION UV

Tiempo (horas)

CICLO OSCURIDAD

Radiacin

ASTM D 4587-01

4

60C, 100%HR

20

50C, Condensacin

300-380 nm

ASTM G 53-96

60-70C, atm

saturada humedad.

..

40-60C, Condensacin

300-380 nm

ASTM G 154

8

60C

4

50C, Condensacin

300-380 nm

Fuente: Autores,2021

 

Validacin de la cmara de envejecimiento acelerado

Para poseer una evidencia documentada sobre la veracidad y funcionalidad del equipo construido, se realiz pruebas de laboratorio, las cuales consistieron de tres tcnicas, mismas que estn de acuerdo a la norma INEN 1032.

         Determinacin de corrosin por el mtodo de prdida de peso

         Determinacin de corrosin por caleo y decoloracin.

         Determinacin de herrumbramiento y ampollamiento.

Para estas tres tcnicas se utiliz, cuatro placas de acero inoxidable de una misma dimensin (15x21) cm, tres pintadas cada una con un diferente tipo de pintura (anticorrosiva, esmalte alqudico, esmalte sinttico) y una sin ningn tipo de recubrimiento, cada prueba tena un objetivo diferente de apreciar la corrosin que afecta al material.

 

Preparacin de las muestras

Las muestras deben permanecer en condiciones de temperatura ambiente durante 7 das, a menos que se trate de pintura horneada, en cuyo caso se necesitan solamente 24 horas.

La muestra de ensayo debe tomarse del recipiente de envase, luego de una agitacin mecnica vigorosa.

Los paneles de ensayo deben ser de lmina de acero laminado en frio; deben estar previamente preparados de acuerdo con la norma de requisitos del producto que debe analizarse y las dimensiones sern formato A5 (15*21) y de 0.8 mm de espesor limpiados hasta metal blanco.

 

Procedimiento

Para la prueba de cada producto emplear 2 placas; una para el ensayo y la otra como placa testigo.

Aplicar la pintura sobre las placas de acero. La preparacin de la superficie de aplicacin, los espesores de pelcula y el sistema de secado se fijan en las normas del producto correspondiente.

Colocar las placas en el aparato de intemperismo acelerado, debiendo permanecer bajo las condiciones producidas por dicho aparato un mnimo de 200 horas y un mximo de 700 horas continuas, segn se fije la norma del producto correspondiente.

Al terminar el tiempo de exposicin, extraer e inspeccionar de inmediato los especmenes de prueba tomando en consideracin las fallas descritas.

 

Resultados

Los procedimientos de las tcnicas utilizadas se encuentran descritas en la normativa NTE INEN 1032 Pinturas anticorrosivas. Ensayo de la resistencia al intemperismo acelerado. A excepcin de la prctica de prdida de peso, la cual sigue el procedimiento comn y corriente para este tipo de prctica.

 

Tcnica 1: determinacin prdida de peso

Antes de ingresar cada una de las placas a la cmara de envejecimiento acelerado se tom los pesos de cada una los mismos que se muestran a continuacin en la Tabla 3:

 

Tabla 3: Datos experimentales validacin de Cmara de Envejecimiento Acelerado

MATERIAL

DESIGNACION PLACAS

PESO INICIAL (g)

 

ACERO INOXIDABLE

Placa 1 (Amarilla)

96.59

Placa 2 (Azul)

95.49

Placa 3 (Blanca)

101.46

Placa 4 (Sin recubrimiento)

102.73

Fuente: Autores,2021

 

Una vez terminada la exposicin por 200 horas se encuentran los resultados establecidos en la Tabla 4

Tabla 4: Resultados de la Practica Determinacin de Grado de corrosin

MATERIAL

DESIGNACION PLACAS

PESO INICIAL (g)

PESO FINAL (g)

PESO PERDIDO (g)

PORCENTAJE DE PERDIDA (%)

 

ACERO INOXIDABLE

 

Placa1 (Amarilla)

96.59

95.39

1.20

1.242

Placa 2 (Azul)

95.49

95.40

0.09

0.009

Placa 3 (Blanca)

101.46

101.03

0.43

0.420

Placa 4(Sin recubrimiento)

102.73

95.82

6.91

6.726

Fuente: Autores,2021

 

Tcnica 2: Determinacin corrosin por caleo y decoloracin

Para interpretacin de resultados para determinar el grado de caleo y decoloracin se requiere comprar la norma NTE INEN 1032 Pinturas anticorrosivas. Ensayo de la resistencia al intemperismo acelerado. Los resultados de esta comparacin se describen en la Tabla 5, a la placa 4 no se le realizo la tcnica 2 debido a que no presenta ningn recubrimiento.

 

Tabla 5: Resultados grado de caleo y decoloracin

PLACA DE ACERO INOXIDABLE

GRADO DE CALEO

DECOLORACION

PLACA 1 (AMARILLA)

No. 6

MINIMA

PLACA 2 (AZUL)

No. 8

NINGUNA

PLACA 3 (BLANCA)

No. 8

NINGUNA

 

Tcnica 3: Determinacin de herrumbramiento y ampollamiento

Herrumbramiento

Para interpretacin de resultados para determinar el herrumbramiento y ampollamiento se requiere comprar la norma NTE INEN 1032 Pinturas anticorrosivas. Ensayo de la resistencia al intemperismo acelerado. La comparacin se realiza con las placas resultantes de la exposicin que se encuentran en la Figura 3 con los patrones fotogrficos de la norma. Los resultados de esta comparacin se encuentran en la Tabla 6. a la placa 4 no se le realizo la tcnica 3 debido a que no presenta ningn recubrimiento.

 


Figura 3: Placas expuestas

Fuente: Autores,2021

 

Tabla 6: Resultados grado de herrumbramiento y ampollamiento

Placas de acero inoxidable

Grado de herrumbramiento

Ampollamiento

Placa 1 (amarilla)

10%

Medio denso (d)

Placa 2 (azul)

0.03%

--------------------

Placa 3 (blanca)

33%

Denso (d)

Fuente: Autores,2021

 

Discusin

Dentro de la ejecucin del diseo y construccin del equipo surge un inconveniente, acarreando la necesidad de cambiar ciertos aspectos de la norma ecuatoriana NTE INEN 1032, por el hecho de que esta norma es del ao 1984. En ese entonces muchos de los dispositivos que se encuentran en la cmara de envejecimiento acelerado no existan. El dispositivo ms importante es la fuente de luz, la norma ecuatoriana de 1984 solicita lmparas de arco-carbn, las mismas que fueron dadas de baja por la cantidad de nuevas lmparas con mejor eficiencia. Por lo que obligadamente se debe utilizar otro tipo de lmparas basndose en la norma ASTM G 154-06, en la cual se indica el uso de lmparas ultravioleta que se encuentren dentro del espectro UVA-340 o UVB-313.

Para poder determinar si la cmara de envejecimiento acelerado cumple con su funcin se procede a calcular el mpy, este es un ndice que expresa la velocidad de corrosin, es un mtodo tradicional que sirve para medir la prdida de peso que ha experimentado un determinado metal o aleacin en contacto con un medio corrosivo. Con el clculo del rea total superficial y la prdida de masa de la probeta se obtiene la velocidad de corrosin en mpy segn la siguiente ecuacin (Marulanda, 2009):

WL = Peso que pierde el material, en gramos (gr)

D = Densidad del material, en gramos sobre centmetros cbicos (g/(cm^3 ))

A = rea del material, en pulgadas cuadradas (in^2)

T = Tiempo que se expone el material al ambiente corrosivo, en das.

 

Tabla 7: Resultados Mpy

Tipo de Placa

Mpy(milipulgadas/ao)

Placa Azul (Pintura anticorrosiva)

0.502

Placa blanca (Pintura esmalte alqudico)

2.399

Placa Amarilla (Pintura esmalte sinttico)

6.695

Placa sin recubrimiento

38.605

Fuente: Autores,2021

 

Como era de esperarse la placa que mayor valor de mpy tuvo es la placa que esta sin recubrimiento teniendo un valor de 38.605 y la que menos tuvo fue la placa con pintura anticorrosiva con un valor de 0.502

Se tiene un estudio previo en el que se encontr la velocidad de corrosin del acero AISI 304 en cloruro de sodio (NaCl) al 1,5 %, en que se determin un mpy de 37,807 (0.906 mm/ao) (Chvez, 2007), si se compara con el dato obtenido en esta investigacin de 38.605 se tiene un error del 2.067 % por lo que se puede decir que el error es aceptable y se validara el diseo de la cmara.

 

Conclusiones y recomendaciones

Se determin variables de proceso a tomar en cuenta al momento del diseo y construccin de la Cmara las cuales fueron: temperatura. factor establecido en base a las normas NTE INEN 1032-84, ASTM G154-06 y ASTM G151-00; la humedad, que acelera la velocidad de una reaccin corrosiva y por ltimo la radiacin UV ya que ocasiona corrosin y desgaste al material expuesto segn el tipo de ciclo que se escoja para la prctica donde variar la humedad y la temperatura.

Se seleccion los materiales a usarse en la construccin de la cmara en base a las especificaciones de las normas NTE INEN 1032-84, ASTM G154-06 y ASTM G151-00, para la elaboracin de la cmara se ha escogido materiales resistentes contra la corrosin, temperatura y humedad (Acero Inoxidable AISI 304).

Cuando se realiza la comparacin del mpy obtenido en la cmara con el mpy cuando el material esta expesto al cloruro de sodio, se tiene un mpy mayor con cloruro de Sodio debido a que este ambiente es ms corrosivo al que presenta la cmara de envejecimiento, adems que en las placas que se probaron en la cmara de envejecimiento se utiliz diferentes recubrimientos lo cual hace que se tenga un mpy menor.

Se recomienda que la exposicin de los especmenes en el equipo de intemperismo acelerado permanezca bajo condiciones ambientales un tiempo mnimo de 200 horas y un mximo de 700 horas para evitar daos en la cmara.

Se recomienda realizar pruebas corrosivas en tiempo real de los especmenes a condiciones ambientales naturales y compararlas con el dao que se produce en el interior de la cmara simulada para as, establecer el tiempo que simula la exposicin dentro de la cmara.

Las lmparas utilizadas para este equipo, tienen picos de radiacin ultravioleta que alcanzan los 340 nm lo cual se encuentra dentro de la norma, sin embargo, para que la cmara sea ms efectiva es recomendable adquirir lmparas ultravioletas UVA-340 originales de Q-Lab, pues las mismas tienen ondas cortas que van desde los 365nm hasta los 295 nm que es la longitud de onda de corte de luz solar.

Hay que considerar que el tiempo que las placas estuvieron expuestas fue el mnimo, 200 horas. Para que los resultados sean ms visibles es recomendable que se expongan el tiempo mximo que dicta la norma INEN 1032, es decir, 700 horas.

 

Referencias

1.              ASTM Commite. (2006). ASTM G154. Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus For UV Exposure of Nonmetallic Materials. 1raEd. ASTM Commite. West Conshohocken, USA

2.              ASTM Commite. (2000). ASTM G151. Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use Laboratory Light Sources. 1raEd. ASTM Commite. West Conshohocken, USA

3.              Audelo, F., y M. Parada (director). (2017). Diseo y construccin de una cmara de niebla salina mediante la norma ASTM B-117 para en ensayos de corrosin para la carrera de ingeniera qumica de la ESPOCH. Tesis de Grado en Ingeniera Qumica. Escuela Superior Politcnica de Chimborazo. Riobamba, Ecuador.

4.              Binder. Predicciones sobre el comportamiento de materiales. [En lnea]. Tuttlingen, Alemania: Binder GmbH, Envejecimiento artificial, 2015. [Consulta: 2019-01-02]. Disponible en:

5.              https://www.binder-world.com/es/content/.../2015_03_wp_Artificial-aging_ES.pdf

6.              CCI. Cmaras de Ensayos-CCI Control de Calidad. [En lnea]. Barcelona, Espaa: Criogenia bajo tensin, 2016. [Consulta: 2019-01-02]. Disponible en:

7.              http://www.cci-calidad.com/artculos.htm

8.              Chvez, L., y J. Mancilla (director). (2007). Medicin de la velocidad de corrosin mediante la tcnica de ruido electroqumico en aceros inoxidables 304 y 316L. Tesis de Maestro en Tegnologa Avanzada. Instituto Politcnico Nacional. Mexico D.F., Mexico.

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