UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIROINSTITUTO DE CINCIAS EXATASDEPARTAMENTO DE QUMICADisciplina: CORROSO

Inibidores de Corroso

Introduo

Em um aspecto muito difundido e aceito universalmente, pode-se definir corroso como a deteriorao de um material, geralmente metlico, por ao qumica ou eletroqumica do meio ambiente associada ou no a esforos mecnicos. A deteriorao causada pela interao fsico-qumica entre o material e o seu meio operacional representa alteraes prejudiciais indesejveis, sofridas pelo material, tais como desgaste, variaes qumicas ou modificaes estruturais, tornando-o inadequado para o uso. A primeira associao que se faz com aferrugem, a camada de cor marrom-avermelhada que se forma em superfcies metlicas.Nos processos de corroso, os metais reagem com substncias no metlicas presentes no meio, como por exemplo, O2, S, H2S, CO2 entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extrados. Dessa forma pode-se interpretar que a corroso corresponde ao inverso do processo metalrgico.A deteriorao de materiais no metlicos, como, por exemplo, concreto, borracha, polmeros e madeira, devido ao qumica do meio ambiente, considerada tambm como corroso. Sem que se perceba, processos corrosivos esto presentes direta ou indiretamente no nosso cotidiano, pois podem ocorrer em grades, automveis, eletrodomsticos e instalaes industriais.Combasenesta definio, pode-se classificar a corroso em: eletroqumica, qumica e eletroltica.Os processos de corroso eletroqumica so os mais frequentes na natureza e se caracterizam basicamente por: Necessariamente na presena de gua no estado lquido. Temperaturas abaixo do ponto de orvalho da gua, sendo a grande maioria na temperatura ambiente. Formao de uma pilha ou clula de corroso, com a circulao de eltrons na superfcie metlica. Em face da necessidade do eletrlito conter gua lquida, a corroso eletroqumica tambm denominada corroso em meio aquoso.

Os processos de corroso qumica so verificados algumas vezes, no dia-a-dia e em condies ambientais normais, porm, so muito mais frequentes em ambientes industriais, onde se tem condies bastante diversas, devido a isso ela por vezes, denominada corroso ou oxidao em altas temperaturas. Estes processos so menos frequentes na natureza, envolvendo operaes onde as temperaturas so elevadas. Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:

Ausncia da gua lquida. Temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho da gua. Interao direta entre o metal e o meio corrosivo. Como na corroso qumica no se necessita de gua lquida, ela tambm denominada em meio no aquoso ou corroso seca. A corroso eletroltica um processo eletroqumico que ocorre com a aplicao externa de uma corrente eltrica. Esse processo no espontneo, ao contrrio dos outros tipos de corroso mencionados acima. Quando no h isolamento ou aterramento, ou estes esto com alguma deficincia, formam-se correntes de fuga, e quando elas escapam para o solo formam-se pequenos furos nas instalaes.Como exemplo, pode-se observar esse fenmeno em tubulaes de gua e de petrleo, em canos telefnicos e de postos de gasolina.

Problemas relacionados a corroso

Os problemas de corroso so frequentes e ocorrem nas mais variadas atividades, como por exemplo nas indstrias qumica, petrolfera, petroqumica, naval, de construo civil entre outras. As perdas econmicas que atingem essas atividades podem ser classificadas como diretas e indiretas.Alm dessas perdas encontram-se problemas tais como:

a) Aparncia

A aparncia de um material pode ser importante de forma que a corroso do mesmo se torna indesejvel. Dependendo da aplicao do material pode-se, a partir de uma anlise de custo-benefcio, se eleger um material resistente corroso ou uma forma de proteo que pode ser um revestimento polimrico, cermico ou metlico ou ainda atravs de processos de proteo andica ou catdica. Como exemplo da utilizao de materiais resistentes corroso, por motivo de aparncia, pode-se citar a utilizao de ao inoxidvel em esquadrias na construo civil.

b) Manuteno

A manuteno de uma planta industrial pode ter seu custo sensivelmente reduzido pela utilizao de materiais resistentes corroso. Neste caso necessrio um estudo de custo benefcio, pois muitas vezes se torna economicamente mais vivel a utilizao de materiais resistentes corroso, mesmo que mais caros, do que ter que fazer uma manuteno peridica de pintura, por exemplo.

c) Interrupo do Processo

Frequentemente uma linha de produo ou parte de um processo para devido a falhas inesperadas provocadas por corroso.

d) Contaminao do Produto

A contaminao do produto ocasionado por resduos da corroso de parte da planta de produo gera queda no preo final do produto sendo que em alguns casos, devido a um efeito cataltico do produto de corroso, ocorre a decomposio do produto, causando perda total.

e) Perda de Material

A perda de material, causada por corroso, ocorre principalmente por vazamentos nos dutos e tanques.

f) Sade e Segurana

Quando a corroso causa vazamento de materiais txicos, inflamveis ou radioativos tem-se, consequentemente, problemas ambientais, de segurana e de sade.

Inibidores de Corroso

Inibidor uma substncia ou mistura de substncias que, quando presente em concentraes adequadas, no meio corrosivo, reduz ou elimina a corroso. A eficincia de proteo oferecida pelos inibidores depende dos metais e ligas bem como da severidade do meio. Embora o termo inibidor de corroso seja mais abrangente, em alguns casos tambm so chamados de aditivos, protetivos e anticorrosivos.Substncias com essas caractersticas tm sido muito usadas como um dos melhores mtodos para preveno quanto corroso, e muitas pesquisas, visando utilizao de novos compostos com esse objetivo tm sido desenvolvidas e estimuladas.Para que a utilizao dos inibidores seja satisfatria, preciso considerar, fundamentalmente quatro aspectos, descritos a seguir. a) Causas da corroso no sistema, a fim de identificar os problemas que podem ser solucionados como emprego de inibidores. b) Custo da sua utilizao, para verificar se excede ou no o das perdas originadas pelo processo corrosivo. c) As propriedades e os mecanismos de ao dos inibidores a serem usados, a fim de verificar sua compatibilidade com o processo em operao e com os materiais metlicos usados. d) As condies adequadas de adio e controle, para evitar possveis inconvenientes.

Mecanismo geral1- O inibidor adsorve sobre a superfcie metlica por adsoro qumica.2- Inibidor provoca a formao de uma pelcula de xido protetor do metal base.3- O inibidor reage com um componente potencialmente corrosivo presente no meio aquoso. De maneira geral, os inibidores utilizados nas industrias so divididos em dois grupos seguindo o esquema abaixo:

Classificao dos InibidoresExistem diferentes classificaes para inibidores de corroso, sendo as mais citadas, aquelas baseadas na composio qumica e aquelas baseadas no comportamento. Segundo a composio, os inibidores podem ser classificados em orgnicos e inorgnicos, e quanto ao comportamento, podem ser divididos em andicos, catdicos, mistos e de adsoro.

Inibidores AndicosEsses tipos de inibidores atuam reprimindo reaes andicas, ou seja, retardam ou impedem a reao do anodo. Funcionam, geralmente, reagindo com o produto de corroso inicialmente formado, ocasionando um filme aderente e extremamente insolvel, na superfcie do metal, ocorrendo a polarizao andica. Substncias como hidrxidos, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos tercirios de metais alcalinos so inibidores andicos, porque reagem com ons metlicos Mn+ produzidos no anodo, formando produtos insolveis que tem ao protetora.Exemplificando-se com os carbonatos, tem-se a sua hidrlise com formao de on hidroxila, OH-, de acordo com a reao:CO32- + 2H2O 2OH- + H2CO3Em seguida, o on OH- reage com o on metlico Mn+, inicialmente formado na oxidao do anodo,Mn+ + nOH- M(OH)nOs Nitritos so inibidores eficientes, porm so usados apenas em sistemas fechados por causa das bactrias nitrificantes e desnitrificantes que podem degrad-los. Os cromatos provocam a formao de uma mistura de xidos na superfcie do metal, portanto so muito eficientes. Eram muito utilizados em sistemas de refrigerao de gua, mas esto caindo em desuso devido a sua toxicidade. Mas ainda so utilizados em estruturas aeroespaciais porque ainda no foram encontrados inibidores para substitu-los nesse seguimento.

Inibidores catdicos Os inibidores catdicos atuam reprimindo as reaes catdicas e formam um filme sobre a superfcie metlica limitando a capacidade do oxignio de se reduzir no catodo. Uma caracterstica a de reduzir o fluxo de eltrons sobre o metal proporcionando a diminuio considervel da taxa de corroso. Dentre os principais inibidores catdicos temos: sulfatos de zinco, de magnsio e de nquel so usados como inibidores catdicos, pois os ons Zn+2, Mg+2 e Ni+2 formam com as hidroxilas, OH-, na rea catdica os respectivos hidrxidos insolveis: Zn(OH)2, Mg(OH)2 e Ni(OH)2, cessando o processo corrosivo. A ao inibidora com este mecanismo ocorre em guas com dureza temporria, isto , gua contendo bicarbonato de clcio ou de magnsio. A reao no catodo :HCO3- + OH CO3-2 + H2O Ocorrendo a precipitao de CaCO3, que recobre a rea catdica.Inibidores de AdsoroFuncionam como pelculas protetoras. Algumas substncias tem a capacidade de formar pelculas sobre as reas andicas e catdicas, interferindo com a ao eletroqumica. Nesse grupo esto includas substncias orgnicas com grupos fortemente polares que do lugar formao de pelculas por adsoro. Entre elas esto os coloides, sabes de metais pesados e substncias orgnicas com tomos de oxignio, nitrognio ou enxofre, podendo-se citar os aldedos, aminas, compostos heterocclicos nitrogenados, ureia e tiouria substitudas. Na figura abaixo, pode ser observado interao puramente eletrosttica da parte da molcula carregada positivamente com o metal carregado negativamente. Na outra parte da molcula, ocorre uma ligao covalente coordenada, dos eltrons do anel aromtico com os orbitais d vazios do metal.

De maneira geral, os inibidores utilizados nas industrias so divididos em dois grupos seguindo o esquema abaixo:

Inibidores de fase lquida (IFL) Uns desenvolvem reaes eletroqumicas andicas, outros, catdicas e outro tipo promove reaes eletroqumicas mistas. Os inibidores andicos so usados quando o meio tem pH quase neutro, geralmente provocando a deposio de produtos da corroso sobre as superfcies andicas do ao, que dessa forma apassivam o metal. Dentre os inibidores catdicos esto biocidas especficos para atuarem onde h a temida corroso induzida por microorganismos ou bactrias (CIM), frequente em refinarias, em estaes de tratamento de guas e esgotos e na indstria do papel. Um dos fatores principais, a bactria redutora de sulfatos (BRs), converte a gua em uma soluo extremamente corrosiva, devido a converso de sulfatos em sulfetos. Podem atuar fisicamente, impondo uma adsoro superficial, tapando a superfcie com a formao de filmes ou barreiras.Inibidores de fase vapor (IFV)Esses inibidores so slidos volteis que, ao serem colocados em espaos fechados, saturam o ar com seus vapores. Os materiais colocados nessa atmosfera ficam recobertos por uma pelcula dos inibidores que protege contra a corroso.So utilizados em tanques industriais fechados. Lana-se o produto por spray ou na forma de sache no espao entre o nvel do lquido e a tampa do tanque. Uma vez disperso naquele ambiente confinado, atua sobre as paredes e o teto do tanque, inibindo a corroso, devido ao estabelecimento de uma presso de vapor que neutraliza a umidade interna, adsorve e forma filme.

Emprego dos inibidoresSo vrias as possibilidades em que se recomenda o emprego dos inibidores, como melhor meio de controle da corroso. Para destacar a importncia dos inibidores, pode-se apresentar alguns de seus usos mais frequentes.Decapagem cida: os inibidores podem ser utilizados para proteo de determinados materiais durante a remoo de casca de laminao pela ao de cidos, permitindo que o revestimento a ser aplicado adquira boa aderncia a superfcie decapada.Limpeza qumica de caldeiras: costuma-se adicionar inibidores ao cido clordrico, utilizado para solubilizar as incrustaes calcrias, como objetivo de evitar o ataque das tubulaes pelo cido. Tubos de condensadores: Estes tubos so protegidos pela adio de pequenas quantidades de sulfato ferroso na gua de refrigerao de rio ou de mar. Este tratamento reduz a corroso e a eroso por pite em tubos de lato de alumnio em condensadores.

Minerodutos: Podem-se empregar cromatos, sob a forma pastosa ou de emulso, em tubulaes como minerodutos, para evitar a corroso nos tubos.

Sistemas de Refrigerao: Geralmente utilizam inibidores que formam uma camada protetora na superfcie do metal como os polifosfatos, fosfonatos, cido fosfino e fosfono carboxlicos e nitritos de sdios em sistemas de ar-condicionado, cromatos so utilizados com restries devido ao carter poluente.

Eficincia de Inibidores

A eficincia de um inibidor pode ser determinada atravs da expresso:

Onde:

Eficincia em porcentagem. Taxa de corroso sem uso de inibidor. Taxa de corroso com uso de inibidor.

Inibidores e o Meio AmbienteExistem ao longo da histria inmeros casos de vazamentos de tanques de armazenamento de combustvel e de produtos qumicos. EPA, um rgo de controle ambiental americano, estima que existem cerca de 3 a 5 milhes de tanques enterrados no mundo, armazenando derivados de petrleo, solventes e outros produtos perigosos, dos quais alguns milhares apresentam graves riscos, com desperdcios de custos incalculveis. A maioria destes tanques de ao-carbono e os provveis vazamentos, devido corroso provocada por solos agressivos, podem acarretar a passagem de produtos para as bases da fundao (concreto), para as instalaes de esgoto e para as tubulaes de gua potvel, envolvendo o risco sade e segurana, sem contar as contaminaes do solo, do lenol fretico e dos aquferos em grandes propores. Sabe-se que a corroso um problema e precisa-se de solues, porm fundamental que as formulaes inibidoras estejam centradas no futuro ao ser compatvel com os segmentos industriais, com homem e com o meio ambiente.

Referncias BibliogrficasGentil, V. ; Corroso, 2008, 6 Edio, Ed. LTC-Livros Tcnicos e Cientficos.JAMBO, Hermano C. M.; Corroso Fundamentos, monitorao e controle, 2009 Ed. Cincia Moderna.Coelho, Anderson da Silva; Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Estudo de Inibidores de Corroso em Meios cidos Formulao para Misturas de cidos Actico, Frmico e Fluordrico [Rio de Janeiro] 2005.

http://www.ufrgs.br/lapec/wa_files/inibidores_20_20apost.pdf , acessado em maio de 2014.http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf, acessado em maio de 2014.