Corrosión electroquímica

Explique brevemente en qué consiste la corrosión electroquímica (Selectividad Andalucía 2017).

Una celda electroquímica se forma cuando se introducen dos metales en un líquido conductor de la electricidad. En la corrosión electro­química los átomos metálicos se eliminan del material sólido debido a que se origina un circuito eléctrico.

Si se realiza el montaje de la figura, en el que se ha introducido una barra de hierro y otra de cobre puros en una disolución, se observa que en esta celda electroquímica se tienen los siguientes componentes:

a) Cátodo: recibe electrones por el circuito externo a causa de la reacción química que sufre el ánodo.

b) Ánodo: cede electrones al circuito y se corroe al perder su superficie iones metálicos positivos.

c) Circuito externo: el ánodo y el cátodo deben estar conectados, en contacto, para que los electrones circulen del ánodo al cátodo.

d) Electrólito: es el conductor que completa el circuito. Es un líquido que sirve de medio para que los iones metálicos que abandonan el ánodo puedan desplazarse hacia el cátodo.

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Protección catódica

Explique en qué consiste la protección catódica y ponga un ejemplo de la misma (Selectividad Andalucía 2017).

Es un medio efectivo, aunque caro; se trata de hacer que el metal que se va a proteger deje de ser ánodo para forzarlo a ser cátodo. Para ello hay dos variantes: el ánodo de sacrificio y el voltaje impuesto.

a) Protección catódica con ánodo de sacrificio. Se utiliza un material, que será el que se corroa, con un potencial de electrodo menor que el que se desea proteger.

b) Protección catódica con voltaje impuesto. Se conecta el elemento que proteger al polo negativo de un generador de corriente continua y se le fuerza a actuar como cátodo.

Ejemplos: protección de tuberías enterradas y cascos de barcos.

Resiliencia y tenacidad

Explique la diferencia entre resiliencia y tenacidad (Selectividad Andalucía 2017).

La tenacidad es la capacidad de un material para soportar esfuerzos de rotura aplicados de manera lenta mientras que la resiliencia es lo mismo pero los esfuerzos son aplicados de manera brusca.

Fatiga de un material

Explique brevemente en qué consiste la fatiga de un material (Selectividad Andalucía 2017).

Cuando determinadas piezas están sometidas a esfuerzos variables en magnitud y sentido que se repiten con cierta frecuencia, se pueden romper con cargas inferiores a las de rotura, incluso cuando se trabaja por debajo del límite elástico, siempre que las cargas actúen durante un tiempo suficiente.

A este fenómeno se le conoce con el nombre de fatiga.

Dispositivo para el ensayo de fatiga de una pieza en voladizo. Regulando la frecuencia de giro del motor se controla la frecuencia de los esfuerzos, que cambiarán alternativamente de tracción a compresión y viceversa.

 

Ensayo de dureza Brinell

Explique en qué consiste el ensayo Brinell y la propiedad mecánica que se determina con él (Selectividad Andalucía Junio 2017).

La dureza es la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro. La propiedad mecánica que se determina a través de los ensayos de dureza es la cohesión.

El ensayo Brinell consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetro determinado, contra el material a ensayar, por medio de una carga (F) y durante un tiempo determinado.

Medimos el diámetro de la huella y calculamos la dureza del material, en función de la carga aplicada y del área del casquete de la huella, según la ecuación:

Alargamiento unitario, módulo de elasticidad y resistencia a la tracción

Defina el alargamiento unitario. Usando una gráfica de tensión-deformación, explique qué es el módulo de elasticidad longitudinal y la resistencia a la tracción de un material (Selectividad Andalucía Junio 2017).

Cuando se aplica a una varilla una fuerza de tracción, se provoca un alargamiento o elongación de esta en la dirección de la fuerza. Este desplazamiento se llama deformación o alargamiento unitario.

Definiremos tensión σ como el cociente entre la fuerza de tracción F y la sección transversal A₀ de la varilla:

Ventajas del ensayo Vickers frente al Brinell

Comente dos ventajas del ensayo Vickers frente al Brinell (Selectividad Andalucía 2017).

• Se puede usar tanto para materiales duros como blandos
• Los espesores de las piezas pueden ser muy pequeños (hasta 0,05 mm).
• Las cargas que se utilizan son muy pequeñas, de 1 a 120 kg, aunque lo normal es emplear 30 kg.