Caracterización de los efectos corrosivos de biodiesel de palma de aceite sobre fundición de hierro gris y recubrimientos de carburo de niobio y carburo de vanadio

A través de la historia la aplicación de fundiciones de hierro gris en la industria de combustibles, así como automotriz, ha sido de gran importancia para la sociedad moderna. Los materiales usados en aplicaciones como la fabricación motores han evolucionado, pero las fundiciones de hierro gris han mantenido su vigencia, debido a su durabilidad, resistencia mecánica, facilidad de maquinado y bajo costo. Paralelamente, el contexto mundial de agotamiento de los recursos fósiles y tendencias ambientales más rigurosas, propone el uso de fuentes energéticas sustitutas a los derivados del petróleo y ambientalmente aceptables. Es así, como el biodiesel ha adquirido gran importancia a nivel mundial como combustible suplementario al diesel de origen fósil. La principal ventaja que se asocia a este combustible es su origen renovable y sus beneficios ambientales. Actualmente su aplicación se ve limitada a mezclas de combustible diesel con bajos porcentajes de biodiesel (B2, B5, B10) , debido a que la industria automotriz no garantiza la vida útil de sus componentes. Desde el enfoque de la ingeniería de materiales esto se debe, entre otros, a la incertidumbre relacionada a los procesos degradativos de los materiales que se encuentran en contacto a lo largo su vida útil con el biocombustible, entre los cuales encontramos frecuentemente a las fundiciones grises. Este, es un material versátil ampliamente usado en los procesos industriales de la cadena productiva del biodiesel como carcasas de bombas, válvulas, bridas, collarines, entre otros. La limitante técnica relacionada a la incertidumbre del comportamiento de la fundición de hierro gris a largo plazo, al estar en contacto continuo con combustible biodiesel plantea una incógnita frente a la compatibilidad existente entre el par material-biodiesel, bajo diferentes condiciones térmicas. A fin de responder esta pregunta de investigación, se propone determinar los efectos corrosivos para una fundición de hierro gris comercial, sometida a ensayos de inmersión (bajo diferentes condiciones de temperatura) y corrosión electroquímica en medios no electrolíticos (biodiesel y diesel), con la finalidad de establecer diferencias cualitativas y cuantitativas en los procesos corrosivos entre dos sistemas de combustible. Las fundiciones de hierro gris fueron sometidas al proceso de recubrimiento por la técnica de difusión Termoreactiva (TRD) para obtener capas duras de carburo de niobio y carburo de vanadio. El comportamiento de corrosión de los recubrimientos fue evaluado en condiciones homologas a la fundición de hierro gris a fin de establecer diferencias entre la fundición y los recubrimientos. El análisis de las características físicas, químicas y de corrosión se realizó usando las técnicas de caracterización como microscopia óptica, microscopia electrónica de barrido, difracción de rayos X, pérdida de masa (ensayos gravimétricos), espectroscopia de impedancia electroquímica, espectrometría de emisión óptica entre otras. Abstract. Throughout history the application of gray iron casting in the fuel industry as well as automotive has been of immense importance to modern society. Materials used in applications such as engine manufacturing have evolved, but gray iron cast have remained in place, due to their durability, mechanical strength, ease of machining and low cost. At the same time, the global context of depletion of fossil resources and more stringent environmental trends, proposes the use of substitute energy sources for oil and environmentally acceptable sources. Thus, as biodiesel has acquired significant importance in the world as a supplementary fuel to diesel of fossil origin. The main advantage associated with this fuel is its renewable origin and its environmental benefits. Currently its application is limited to blends of diesel fuel with low percentages of biodiesel (B2, B5, B10), because the automotive industry does not guarantee the useful life of its components. From the materials engineering approach, this is due, among other things, to the uncertainty related to the degradative processes of the materials that are in contact throughout their useful life with the biofuel, among which we often find gray castings. This is a versatile material widely used in the industrial processes of the biodiesel production chain such as casings of pumps, valves, flanges, collars, among others. The technical limitation related to the uncertainty of the behavior of gray iron castings in the long term, being in continuous contact with biodiesel fuel proposes an unknown before the compatibility between the material-biodiesel pair under different thermal conditions. To answer this research question, it is proposed to determine the corrosive effects for a commercial gray iron casting, subjected to immersion tests (under different temperature conditions) and electrochemical corrosion in non-electrolytic media (biodiesel and diesel), with the Purpose of establishing qualitative and quantitative differences in the corrosive processes between two fuel systems. The gray iron smelters were subjected to the coating process by the Thermo-reactive diffusion technique (TRD) to obtain hard layers of niobium carbide and vanadium carbide. The corrosion behavior of the coatings was evaluated under conditions homologous to the gray iron casting to establish differences between the casting and the coatings. The analysis of physical, chemical and corrosion characteristics was performed using characterization techniques such as optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, mass loss (gravimetric tests), electrochemical impedance spectroscopy, optical emission spectrometry between others. Doctorado