Quimica Aplicada Módulo 6

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 ATENÇÃO
NAS PROVAS DE DPs. SERÃO ABORDADOS SOMENTE OS CONTEÚDOS RELATIVOS A TAXA DE CORROSÃO, AO ESTUDO 
AS AVALIAÇÕES REALIZADAS ON LINE (P1, P2, SUB E O EXAME) CONTERÃO SOMENTE QUESTÕES SOBRE TAIS CONTEÚDOS. 
Taxa de Corrosão / Classificação dos materiais quanto a resistência à corrosão
O processo corrosivo de um modo geral, é função do meio corrosivo em que está o metal, do material metálico empregado e da forma ou condições físicas em que ele está sendo utilizado.
Os meios corrosivos mais freqüentemente encontrados são: a atmosfera, as águas naturais, o solo e os produtos químicos. Em menor escala encontramos os alimentos, os solventes orgânicos, mad
 Ensaios de Corrosão
Servem para caracterizar a agressividade de um determinado meio corrosivo ou a resistência de um determinado material metálico. Podem ser feitos ensaios de laboratório ou de campo.
 
Ensaios de Laboratório
Destinam-se a:
 
1. Estudar o mecanismo do processo corrosivo
2. Indicar o material metálico mais adequado para determinado meio corrosivo
3. Ensaios de controle na fabricação de um material metálico resistente à corrosão
4. Verificar a eficiência de revestimentos ou inibidores, protetores à corrosão
 
Avaliação da corrosão
Pode ser feita de diversas formas, dentre as quais:
1. Observação visual (corrosão uniforme, localizada – com formação de pites, etc...)
2. Alteração de massa ( perda ou ganho)
3. Desprendimento de H2
4. Absorção de O2
5. Observação microscópica ( ataque intergranular, profundidade de pites, etc...)
6. Métodos eletroquímicos ( medida da ddp )
7. Etc...
 
 
Taxa de Corrosão
 
A perda de massa após o ensaio das placas é função da área exposta e do tempo de exposição. As formas mais empregadas para medir a taxa de corrosão são:
 
· ipy (inches penetration per year) = polegada de penetração por ano
· mdd (milligrams per square decimeter per day) = miligramas por decímetro quadrado por dia
· mpy (mils penetration per year) = milésimo de polegada de penetração por ano
· mmpy (milimeters penetration per year) = milímetros de penetração por ano
· mih (milligrams per square inches per hour) = miligramas por polegada quadrada por hora
 
A unidade mdd é muito usada, porém com ela é difícil visualizar a profundidade do ataque, por isso é comum transformar essa unidade em unidade que indique profundidade de penetração. 
 
Obs. As taxas nada dizem sob a forma de corrosão. Equivalem a um valor médio em corrosão uniforme num intervalo de tempo considerado.
 
 
Relação entre unidades de taxa de corrosão
O confronto entre unidades somente é possível, quando as grandezas são de mesma espécie. Portanto para a transformação de uma unidade em outra:
1. verificar se as grandezas são de mesma espécie, considerando as equações dimensionais;
2. caso as grandezas não sejam da mesma espécie, uma delas deverá ser multiplicada por uma terceira grandeza, de forma a compatibilizá-las;
3. determinar o fator numérico que os torne equivalentes, obtendo-se assim a relação de equivalência entre as grandezas; e
4. a partir da relação de equivalência, obter a relação de transformação.
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 2ª Edição - 006 - isbn: 8521615159
 Callister, William D. - Materials science and engineering: an introduction - 7th ed. New York: John Wiley – 2007 - ISBN 0471736961
 Dutra, A. C. Proteção Catódica - Técnica de Combate À Corrosão - Editora 
 Interciência Ltda - 4ª Ed. - 2006 - ISBN: 8571931550 
Gentil, V. - Corrosão. 5 ed - Rio de Janeiro -: LTC - Livros Técnicos e Científicos – 2007 - ISBN 9788521615569
Tassinari C.A. e outros Química Tecnológica Editora Pioneira Learning Thomsom - 
 
EXEMPLOS DE CÁLCULO
1) Uma placa metálica apresenta as seguintes dimensões: comprimento (C) = 80 mm , altura (A) = 20 mm, 
espessura (E) = 1,2 mm. Sua massa inicial é 14,976 g. A placa é totalmente imersa em um meio agressivo 
onde permanece durante 28 horas e 48 minutos. 
Após lavagem e secagem ao ar, a placa foi submetida a nova pesagem e apresentou massa 14,914 g. 
Admitindo que a corrosão seja uniforme, pede-se: 
a) calcule a taxa de corrosão em mdd, ipy, mpy, mmpy e mih. 
b) Classifique o material metálico quanto a resistência à corrosão com auxílio da tabela dada. 
 
 
Tc < 5 mpy
boa resistência 
apropriados para partes críticas de equipamentos
 
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5 mpy < tc < 50 mpy média resistência 
metais usados no caso em que uma alta taxa de corrosão é tolerada, ex. tanques, tubulações, corpos de válvulas
 
Tc > 50 mpy
baixa resistência
metais de uso não recomendado
 
 
 
RESOLUÇÃO
 
a) Com os dados fornecidos, pode ser calculada a taxa de corrosão com base em (perda de massa) /(área x tempo) 
As unidades correspondentes são (MDD) = (miligramas) / (decímetro quadrado x dia) ou 
(MIH). = (miligramas) / (polegada quadrada x hora) 
 
Cálculo em MDD
 
Perda de massa = 14,976 - 14,914 = 0,062 g ou 62 mg
 
Cálculo da área total em dm2
Área = 2x(CxA + CxE + AxE) 
 
Onde: 
C = 80 mm ou 8 cm ou 0,8 dm
A = 20 mm ou 2 cm ou 0,2 dm
E = 1,2 mm ou 0,12 cm ou 0,012 dm
 
A = 2 x (0,8x0,2 + 0,8x0,012 + 0,2x0,012) = 2 x 0,172 = 0,344 dm2
 
Cálculo do tempo em dias 
 
Tempo = 28 h + 48 min
 
Como 60 min equivale a 1 h, 48 min equivalem a 0,8 h,
assim: 
 
Tempo = 28 h + 0,8 h = 28,8 h 
 
Como 24 h equivale a 1 dia, 28,8 h equivale a 1,2 dia.
Desta forma,
 
Tempo = 1,2 dia
 
MDD = 62 / (0,344 x 1,2) = 150,2 mdd
 
 
Cálculo em IPY
 
Pode ser aplicada a fórmula de conversão ipy = mdd / (696 x d), onde d é a densidade do material
 
Cálculo da densidade do material
 
Densidade = massa/ volume = 14,976 / (8 x 2 x 1,2) = 7,8 g/cm3
 
IPY = 150,2 / (696 x 7,8) = 0,0277 ipy
 
 
Cálculo em MPY
 
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mpy = 1000 x ipy
 
MPY = 1000 x 0,0277 = 27,7 mpy
 
 
Cálculo em MMPY
 
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mmpy = 25,4 x ipy
 
MMPY = 25,4 x 0,0277 = 0,703 mmpy
 
 
Cálculo em MIH
 
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mih = 1,87x d x ipy
 
MIH = 1,87 x 7,8 x 0,0277 = 0,404 mih
 
 
b) Sendo a taxa de corrosão 27,7 mpy, conforme a tabela dada, o material apresenta média resistência à corrosão.
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2) Tambores metálicos com 60 cm de diâmetro e 97,5 cm de altura, são utilizados para armazenamento de um produto liquido. Os tambores são usados deitados. Para armazenamento, é utilizado s
se que o tambor não mais pode ser utilizado para a finalidade quando qualquer das espessuras ficar reduzida a 0,9 mm. Admitindo que a corrosão seja uniforme, pergunta-se: 
a) qual o tempo de vida útil do tambor? 
b) decorrido o tempo de vida útil, quais as espessuras da parede lateral, e do tampo? 
Dados: 
material metálico da parte cilíndrica: tc = 20 mdd e d = 7,6 g/cm3 
material metálico dos tampos: tc = 10,60 x 10-2mih e d = 7,2 g/cm3
Resolução
 
a) Convertendo as unidades dadas para mmpy tem-se:
 
mmpy = 25,4 x mdd / (696 x d) = 25,4 x 20 / (696 x 7,5) = 0,097 mmpy 
 
mmpy = 25,4 x mih / (1,87x d) = 25,4 x 10,60 x 10 -2 / (1,87 x 7,2) = 0,2 mmpy
 
redução máxima na parede cilíndrica = 1,8 - 0,9 = 0,9 mm
redução máxima nos tampos = 2,3 - 0,9 = 1,4 mm
 
tempo de vida útil da parede cilíndrica
 
0,097 mm penetração em 1 ano
0,900 mm penetração em X anos
 
X = 0,900 x 1 / 0,097 = 9,3 anos 
 
tempo de vida útil dostampos
 
0,2 mm penetração em 1 ano
1,4 mm penetração em Y anos
 
Y = 1,4 x 1 / 0,2 = 7 anos
 
O tempo de vida útil do tambor será 7 anos 
 
b) Decorrido o tempo de vida útil, a espessura dos tampos será a mínima permitida 0,9 mm.
 
Cálculo da espessura da parede cilíndrica:
 
0,097 mm penetração em 1 ano
 Z mm penetração em 7 anos
 
Z = 7 x 0,097 / 1 = 0,68 mm penetração
 
A espessura da parede cilíndrica será: 
 
espessura = 1,8 - 0,68 = 1,12 mm
 
 
 
Exercício 1:
Classificar quanto a resistência a corrosão um material metálico que apresenta em certo meio MDD igual a 60 e densidade 7,2 g/cm3.
Dados: mdd = 696 x d x ipy mih = 1,87x d x ipy mpy=1000 x ipy mmpy = 25,4 x ipy 
Tc ≤ 5 mpy – boa resistência 5 mpy <Tc < 50 mpy – média resistência Tc ≥ 50 mpy baixa resistência
Quanto a resistência à corrosão deste metal pode-se afirmar que:
A)
a resistência é boa
B)
a resistência é media
C)
a resistência é baixa
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D)
a resistência está entre média e boa
E)
faltam dados para o cálculo
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) 
Exercício 2:
A vida útil de um tanque construído com o material metálico “W” é 25 anos. São disponíveis nos fornecedores os materiais “T” e “
 
Metal Taxa de corrosão Densidade g/cm3
Redução de espessura
permitida (cm)
Espessura inicial
(cm)
W - 7,8 2,54 7,29
T 10,44 mdd 7.62 1,4 7,8
V 46,75x10–3 mih 6,35 2,0 9,6
 
Dados: mdd = 696 x d x ipy mih = 1,87x d x ipy mpy=1000 x ipy mmpy = 25,4 x ipy 
A taxa de corrosão de ”W” em ipy e a opção mais favorável para substituir “W” em relação ao período de vida útil são respectivamente:
 
A)
 
0,04 - T
B)
 
0,08 - V
C)
 
0,04 - V
D)
 
0,08 - T
E)
 
0,04 - ambos
 
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
A) 
Exercício 3:
Na armadura de uma estrutura de concreto foram aplicadas barras quadradas de ferro com 2,02 cm de lado. Devido a falhas no lançamento e cura do concreto, uma infil
devem ser usados os valores especificados para o material D. Sabe-se que se a espessura atingir 10 mm a estrutura poderá entrar em colapso. Qual o tempo aproximado
 
Material A B C D
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Densidade (em g/cm3) 8,6 7.1 8,3 5,9
Taxa de corrosão 27MDD 68 x 10–2 MIH 12 x 10–2 MIH 34 MDD
Dados: mdd = 696 x d x ipy mih = 1,87x d x ipy mpy=1000 x ipy mmpy = 25,4 x ipy 
A)
48,6 anos
B)
11,8 anos
C)
24,3 anos
D)
66 anos
E)
outro valor
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) 
Exercício 4:
Para a construção de tanques cilíndricos de armazenamento de líquidos industriais poderá ser utilizado o material metálico A ou material metálico B. Os tanques deverão ter 4,5 m de diâmetro e 8,0 
se que a vida útil mínima do tanque neste uso deverá ser de 81 meses e supondo corrosão uniforme, calcular a espessura mínima aproximada inicial que a chapa deverá ter no caso de uso do mate
 São dados: material A: MIH = 16,80 x 10 -2 e d = 7,2 g/cm3 material B: MDD = 84,6 e d = 7,8 g/cm3. 
Dados: mdd = 696 x d x ipy mih = 1,87x d x ipy mpy=1000 x ipy mmpy = 25,4 x ipy 
 
 
A)
4,87 mm 6,37 mm 5,8 anos 8,3 anos
B)
3,24 mm 3,77 mm 7,6 anos 6,1 anos
C)
4,42 mm 5,97 mm 6,3 anos 9,6 anos
D)
2,24 mm 1,77 mm 8,6 anos 15,1 anos
E)
outros valores
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
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B)