Examples of Catastrophic Corrosion Damage

 Here are the main examples cited in books of corrosion.

Sewer explosion, Mexico

An example of corrosion damages with shared responsibilities was the sewer explosion that killed over 200 people in Guadalajara, Mexico, in April 1992. Besides the fatalities, the series of blasts damaged 1600 buildings and injured 1500 people. Damage costs were estimated at 75 million U.S. dollars. The sewer explosion was traced to the installation of a water pipe by a contractor several years before the explosion that leaked water on a gasoline line laying underneath. The subsequent corrosion of the gasoline pipeline, in turn, caused leakage of gasoline into the sewers. The Mexican attorney general sought negligent homicide charges against four officials of Pemex, the government-owned oil company. Also cited were three representatives of the regional sewer system and the city’s mayor.

Loss of USAF F16 fighter aircraft

This example illustrates a case that has recently created problems in the fleet of USAF F16 fighter aircraft. Graphite-containing grease is a very common lubricant because graphite is readily available from steel industries. The alternative, a formulation containing molybdenum disulphide, is much more expensive. Unfortunately, graphite grease is well known to cause galvanically induced corrosion in bimetallic couples. In a fleet of over 3000 F16 USAF single-engine fighter aircraft, graphite grease was used by a contractor despite a general order from the Air Force banning its use in aircraft. As the flaps were operated, lubricant was extruded into a part of the aircraft where control of the fuel line shutoff valve was by means of electrical connectors made from a combination of gold- and tin-plated steel pins. In many instances corrosion occurred between these metals and caused loss of control of the valve, which shut off fuel to the engine in midflight. At least seven aircraft are believed to have been lost in this way, besides a multitude of other near accidents and enormous additional maintenance.

The Aloha aircraft incident

The structural failure on April 28, 1988, of a 19-year-old Boeing 737, operated by Aloha airlines, was a defining event in creating awareness of aging aircraft in both the public domain and in the aviation community.

This aircraft lost a major portion of the upper fuselage near the front of the plane in full flight at 24,000 ft.8 Miraculously, the pilot managed to land the plane on the island of Maui, Hawaii. One flight attendant was swept to her death. Multiple fatigue cracks were detected in the remaining aircraft structure, in the holes of the upper row of rivets in several fuselage skin lap joints. Lap joints join large panels of skin together and run longitudinally along the fuselage. Fatigue cracking was not anticipated to be a problem, provided the overlapping panels remained strongly bonded together. Inspection of other similar aircraft revealed disbonding, corrosion, and cracking problems in the lap joints. Corrosion processes and the subsequent buildup of voluminous corrosion products inside the lap joints, lead to “pillowing,” whereby the faying surfaces are separated. Special instrumentation has been developed to detect this dangerous condition. The aging aircraft problem will not go away, even if airlines were to order unprecedented numbers of new aircraft. Older planes are seldom scrapped, and the older planes that are replaced by some operators will probably end up in service with another operator. Therefore, safety issues regarding aging aircraft need to be well understood, and safety programs need to be applied on a consistent and rigorous basis.

The MV KIRKI

Another example of major losses to corrosion that could have been prevented and that was brought to public attention on numerous occasions since the 1960s is related to the design, construction, and operating practices of bulk carriers. In 1991 over 44 large bulk carriers were either lost or critically damaged and over 120 seamen lost their lives. A highly visible case was the MV KIRKI, built in Spain in 1969 to Danish designs. In 1990, while operating off the coast of Australia, the complete bow section became detached from the vessel. Miraculously, no lives were lost, there was little pollution, and the vessel was salvaged. Throughout this period it seems to have been common practice to use neither coatings nor cathodic protection inside ballast tanks. Not surprisingly therefore, evidence was produced that serious corrosion had greatly reduced the thickness of the plate and that this, combined with poor design to fatigue loading, were the primary cause of the failure. The case led to an Australian Government report called “Ships of Shame.” MV KIRKI is not an isolated case. There have been many others involving large catastrophic failures, although in many cases there is little or no hard evidence when the ships go to the bottom.

Corrosion of the infrastructure

One of the most evident modern corrosion disasters is the present state of degradation of the North American infrastructure, particularly in the snow belt where the use of road deicing salts rose from 0.6M ton in 1950 to 10.5M tons in 1988. The structural integrity of thousands of bridges, roadbeds, overpasses, and other concrete structures has been impaired by corrosion, urgently requiring expensive repairs to ensure public safety. A report by the New York Department of Transport has stated that, by 2010, 95 percent of all New York bridges would be deficient if maintenance remained at the same level as it was in 1981. Rehabilitation of such bridges has become an important engineering practice. But the problems of corroding reinforced concrete extend much beyond the transportation infrastructure. A survey of collapsed buildings during the 1974 to 1978 period in England showed that the immediate cause of failure of at least eight structures, which were 12 to 40 years old, was corrosion of reinforcing or prestressing steel. Deterioration of parking garages has become a major concern in Canada. Of the 215 garages surveyed recently, almost all suffered varying degrees of deterioration due to reinforcement corrosion, which was a result of design and construction practices that fell short of those required by the environment. It is also stated that almost all garages in Canada built until very recently by conventional methods will require rehabilitation at a cost to exceed $3 billion. The problem surely extends to the northern United States. In New York, for example, the seriousness of the corrosion problem of parking garages was revealed dramatically during the investigation that followed the bomb attack on the underground parking garage of the World Trade Center

Fontes:

Handbook of Corrosion Engineering, Pierre R. Roberge, McGraw-Hill Companies, 2000.
http://www.google.com.br/imgres?hl=pt-BR&gbv=2&biw=1366&bih=643&tbm=isch&tbnid=CLElfgLPjXujeM:&imgrefurl=http://democralypsenow.blogspot.com/2010_04_01_archive.html&docid=Xbv4hMmltUXY3M&imgurl=http://www.talkingpointsmemo.com/images/gallery-gulfoilspill1.jpg&w=700&h=523&ei=AljVT8QT6eHRAfnOxKED&zoom=1&iact=rc&dur=293&sig=118288172533535871474&page=2&tbnh=139&tbnw=165&start=18&ndsp=24&ved=1t:429,r:18,s:18,i:185&tx=78&ty=59
http://www.google.com/imgres?num=10&hl=pt-PT&gbv=2&biw=1366&bih=643&tbm=isch&tbnid=QczhPoc4cfBXOM:&imgrefurl=http://aviationaccidents1.blogspot.com/2011/04/aloha-airlines-flight-243-cabrio.html&docid=CEIxAGNniP_T2M&imgurl=https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgUhipoJ9sPqdqmw8u9Eb4J-mdnAhA_hXzeOlRLrJArnhr18M02KSVbnp3haz7f6JaEWao_6Hax8JrmTdtjABVUYHYcCTYNEU68WWKqRYv7MVLXOb_SsYIAUCWjpR8EHZJPSWjlZjPv3vg/s1600/B737-200-Aloha-Hawaii.jpg&w=674&h=419&ei=-VvVT9SpLuTy0gG1-6mnAw&zoom=1&iact=hc&vpx=351&vpy=214&dur=1830&hovh=177&hovw=285&tx=147&ty=92&sig=108664472945115167869&sqi=2&page=1&tbnh=125&tbnw=174&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:1,s:0,i:75

Granulometria por Difração de Laser

A informação sobre o tamanho das partículas é extremamente importante para muitos processos industriais e projetos de pesquisa. Há muitas técnicas analíticas que fornecem informações sobre o tamanho das partículas. Algumas técnicas mostram o tamanho médio das partículas, e outras a distribuição do tamanho das mesmas.

A técnica de análise de tamanho de partículas por difração de laser é um método pelo qual as partículas são dispersas num fluído em movimento causando descontinuidades no fluxo do fluído, que são detectadas por uma luz incidente, e correlacionadas com o tamanho de partícula. O princípio do método é que o ângulo de difração é inversamente proporcional ao tamanho da partícula. Ao atingir uma quantidade de partículas, a luz incidente sofre uma interação segundo quatro diferentes fenômenos (difração, refração, reflexão e absorção) formando um invólucro tridimensional de luz. O formato e o tamanho deste invólucro são afetados pelo índice de refração relativo da partícula no meio dispersante, pelo comprimento de onda da luz, e pelo tamanho e formato da partícula. Detectores estrategicamente posicionados medem a intensidade e o ângulo da luz espalhada. O sinal dos detectores é então convertido para a distribuição de tamanho de partícula através softwares matemáticos.

Esta técnica é amplamente utilizada devido à grande flexibilidade de uso (em ar, suspensões, emulsões e aerossóis); grande amplitude de análise (0,05 a 3500 μm); rapidez; reprodutibilidade e não é necessário realizar algum tipo de calibração. A figura 1 mostra o princípio de funcionamento de um instrumento de difração a laser.

A maioria dos instrumentos comerciais usa modelos óticos em seus softwares de análise, que são baseados em duas teorias: a teoria do espalhamento de Mie ou na difração de Fraunhofer.

A teoria Mie, as partículas são consideradas como objetos finitos em vez de como pontos de espalhamento. Os centros de espalhamento são encontrados em várias regiões da partícula. Quando essas partículas espalham a luz, os centros de espalhamento estão suficientemente distantes, de forma que possa ocorrer alguma interferência entre os raios emitidos de uma área dessa partícula e aqueles emitidos a partir de outra região. Essa condição leva a uma distribuição de intensidade completamente diferente da observada a partir de partículas menores. O espalhamento ocorre com partículas muito menores que o comprimento de onda da luz (d < 0.05λ) e é chamado de espalhamento Rayleigh. A teoria considera que as partículas são isotrópicas e esféricas com uma superfície lisa. Não pode ser aplicada a misturas de diferentes componentes. 

A difração de Fraunhofer é uma simplficação que considera as partículas transparentes, esféricas e muito maior do que o comprimento de onda do feixe incidente. Os efeitos de absorção e de interferência não são considerados como na teroria Mie. Dessa forma, as partículas comportam-se como uma abertura circular, e o espalhamento resulta em um padrão de difração, denominado padrão de Airy. 

Dentre as aplicações descritas na literatura pode-se citar a utilização da técnica para caracterização de matérias primas: medidas das distribuições de tamanho de partículas radiomarcadas, partículas de tinta usadas em máquinas fotocopiadoras, fibras de zircônia, partículas de alumina, gotículas produzidas por injetores eletrônicos de combustível, crescimento de cristais, carvão em pó, cosméticos, solos, resinas, compostos farmacêuticos, catalisadores metálicos, materiais eletrônicos, emulsões fotográficas, pigmentos orgânicos e cerâmicas.

 

Fontes:

[1] PAPINI, C. J.; NETO, R. M. L. Análise granulométrica de pós metálicos por difração de laser via seca. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. Disponível em: http://www.ipen.br/biblioteca/2006/cbecimat/12576.pdf

[2] HOLLER, F. J.; SKOOG, D. A.; CROUCH, S. R.; Princípios de Análise Instrumental. Tradução: Celio Pasquini [coordenação]; Rohwedder, J. J. R [et al.]. 6 ed. Porto Alegre: Bookman, 2009; 1056p.

[3] ALVES A. K.; Análise de Distribuição de Tamanho de Partícula por Difração de Laser. Aula de Análise Instrumental. LACER, PPGEM, UFRGS, 2011.

[4] FLORÊNCIO, R.V.S.; SELMO, S.M.S. Estudo comparativo de granulometria a laser para finos da reciclagem de resíduos de construção e demolição. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. Disponível em: http://www.metallum.com.br/17cbecimat/resumos/17cbecimat-112-050.pdf

[5] PAPINI, C. J. Estudos comparativos de métodos de determinação do tamanho da partícula. Dissertação de mestrado. Ipen, Instituto de Pesquisas Energéticas e nucleares. Autarquia associada à Universidade de São Paulo. São Paulo, 2003. Disponível em: http://pelicano.ipen.br/PosG30/TextoCompleto/Claudemir%20Jose%20Papini_M.pdf

[6] RODRIGUES, A. W.; BRASILEIRO, M. I.; ARAÚJO W. D. ARAÚJO, E. M.; NEVES, G. A. MELO, T. J. A.: Desenvolvimento de Nanocompósitos Polipropileno/Argila Bentonita Brasileira: I Tratamento da Argila e Influência de Compatibilizantes Polares nas Propriedades Mecânicas. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 17, nº 3, p. 219-227, 2007. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/po/v17n3/07.pdf

Medidas de potenciais de Eletrodo

O potencial de corrosão é o potencial inicial que varia ao circular uma corrente pelo eletrodo e esta variação é conhecida como polarização, diferente do potencial de equilíbrio.

Para medirmos um potencial, necessitamos valor de referência ou de um potencial padrão. Pode-se medir o potencial de um eletrodo ligando-o a um segundo eletrodo tomado como referência. Valores relativos de potenciais podem ser determinados experimentalmente comparando-se o potencial de meia pilha com o eletrodo normal de hidrogênio que foi escolhido como eletrodo de referência e, arbitrariamente, fixado como tendo potencial nulo.

Medidas de potenciais de eletrodo: a necessidade de sistema de referência

Através de um experimento simples, como o ilustrado na Figura 1, pode-se observar que é impossível realizar uma medida de potencial utilizando apenas uma interface eletrodo-solução (Figura 1a). Assim, surge a necessidade da utilização de um segundo eletrodo para que a medida tenha sucesso (Figura 1b).

É importante ressaltar também que, de acordo com o arranjo mostrado na Figura 1b, mede-se apenas a diferença de potencial (Dφ) entre os eletrodos A e B utilizados, dada por:

Dφ = (φ_{metal A} - φ_solução) - (φ_{metal B} - φ_solução)

Desta forma, é possível observar que todas as medidas de potenciais de eletrodo são, por natureza, medidas relativas e, ao mesmo tempo, arbitrárias, pois sempre é necessário um eletrodo de referência, um sistema que tenha um potencial constante. O eletrodo de referência mais citado nas tabelas que contêm a série das tensões eletroquímicas é o eletrodo padrão de hidrogênio (EPH), ao qual se atribui, arbitrariamente, o valor igual a zero volt (φ =0V) de potencial de eletrodo.

         O objetivo de uma medição potenciométrica é obter informações sobre a composição de uma solução mediante ao potencial que aparece entre dois eletrodos. A medida do potencial se determina através de condições reversíveis, de forma termodinâmica, e isto implica em deixar o tempo suficiente para alcançar o equilíbrio, extraindo a mínima quantidade de intensidade, para não influenciar sobre o equilíbrio que se estabelece entre a membrana e a solução da amostra.

Fonte:

WEST, J.M.; Eletrodeposition and corrosion; ed Van Nostrand; New York, 1970.

 

Recursos Hídricos no Brasil

O Brasil tem uma posição mundial privilegiada em relação à disponibilidade de água. A vazão media anual dos rios brasileiros é de 180.000 m3/s. Isso corresponde a 12% da disponibilidade mundial. Em termos de vazão per capita, 33.000 m3/hab/ano estão disponíveis. Entretanto existe uma grande variação em função de diferentes regiões brasileiras e de períodos de maior ou menor vazão nos rios. 

Esses 12% são muito mal distribuídos e aproveitados. É na Região Amazônica que se concentram 80% dos recursos hídricos e há falta de água no Agreste e no Sertão nordestinos. Poluição dos rios e nascentes, ocupação irregular do solo, falta de esgotos, degradação ambiental e desperdício são os grandes problemas existentes no nosso país e que afetam o nosso abastecimento de água. Em metrópoles como São Paulo o problema atinge dimensões catastróficas, uma prova é a poluição do rio Tietê, quadro terrível que dificilmente poderá ser revertido, a não ser à custa de muito dinheiro. Por causa da abundância de água no nosso país, ela sempre foi gratuita e usada sem critério. Somente o tratamento da água é cobrado e, por isso, o desperdício é imenso.

A fim de regular o Plano Nacional de Recursos Hídricos, o território brasileiro foi dividido em 12 regiões hidrográficas, cada uma delas representando uma bacia ou um grupo de bacias com características ambientais, sociais e econômicas semelhantes.

Fontes:
Relatório Funasa, 2011
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Brasil_Bacias_hidrograficas.svg
http://ambientedeluz.blogspot.com/2008/07/recursos-hdricos-do-brasil-e-desperdcio_03.html

Dia Mundial do Meio Ambiente alerta para a conscientização ambiental

Esta terça-feira, 5 de junho, marca o Dia Mundial do Meio Ambiente (WED, na sigla em inglês), data criada pela ONU (Organização das Nações Unidas) há 40 anos, durante a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente, realizada em 1972, em Estocolmo (Suécia), no intuito de colocar o tema no centro das preocupações da humanidade, além de reforçar que o futuro do planeta Terra depende do desenvolvimento de valores e princípios que busquem a garantia do equilíbrio ecológico.

No encontro mundial foi travada pela primeira vez, de forma oficial, uma discussão sobre o meio ambiente. Além da data especial, que agora completa quatro décadas, o evento também resultou na criação do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma, Unep na sigla em inglês), órgão ambiental da ONU que tende a ser fortalecido depois da Rio+20, e que pode até mesmo trocar de status, passando a ter poder de decisão, como é o caso da Organização Mundial do Comércio (OMC), por exemplo.

O tema do Dia Mundial do Meio Ambiente de 2012 é : Economia Verde: Ela te inclui? A pergunta convida todos a avaliar como a tal conceito se encaixa na vida cotidiana, além de buscar avaliar se o desenvolvimento por meio de uma Economia Verde atende às necessidades individuais.

O Brasil foi escolhido pela ONU como país-sede do Dia Mundial do Meio Ambiente em 2012, a exemplo do que já ocorrera em 1992, mesmo ano da Rio-92 (Cúpula da Terra), realizada no Rio de Janeiro. Dessa vez, aproximadamente uma semana depois do WED 2012, o Brasil receberá governantes de todo o mundo para à Rio+20, que terá como tema central a economia verde no contexto do desenvolvimento sustentável e da erradicação da pobreza.

Situação preocupante

Apesar de ser considerado hoje uma “potência ambiental” diante do mundo, em razão dos avanços nesse setor nos últimos anos, o país-sede do WED 2012 e da Rio+20 vive um dilema com a sua própria legislação sobre o tema. O Código Florestal Brasileiro aprovado na Câmara dos Deputados recebeu 12 vetos e 32 modificações da presidenta Dilma Rousseff, por meio de medida provisória (MP), e teve de retornar ao Congresso para apreciação mista (senadores e deputados) dos congressistas. O texto, como estava, anistiava desmatadores e reduzia áreas de preservação permanente (APP).

Em relação à disponibilidade de recursos hídricos, o Brasil vive melhor situação do que boa parte dos países, segundo a Agência Nacional de Águas (ANA). O volume de água no país representa 12% da disponibilidade do planeta. No entanto, a distribuição é desigual, pois mais de 80% da disponibilidade hídrica está concentrada na região hidrográfica amazônica.

Atualmente, é consenso entre especialistas do mundo inteiro que o meio ambiente vive uma crise sem precedentes, por conta de fatores como o crescimento populacional, o consumo desenfreado dos recursos naturais e as práticas humanas que degradam a natureza, como as emissões de gases do efeito estufa, o desmatamento e a má distribuição da água, apenas para citar alguns exemplos.

As emissões globais de CO2 derivadas da queima de combustível fóssil atingiram um recorde de 31,6 bilhões de toneladas em 2011, um aumento de 3,2% em relação a 2010, segundo informou recentemente a Agência Internacional de Energia (AIE).

Para evitar impactos extremos causados pelas mudanças climáticas, a concentração de CO2 deveria ser inferior a 350 ppm (partes por milhão), segundo a comunidade científica internacional. No entanto, o nível do gás atingiu pela primeira vez, nos últimos 800 mil anos, a marca de 400 ppm na atmosfera, de acordo com dados de monitoramento de estações de pesquisa no Ártico.

A biodiversidade mundial também preocupa. Dados da Unesco mostram que o uso insustentável dos recursos naturais, combinado com as necessidades de uma população global crescente, prejudica seriamente a saúde dos ecossistemas, além de resultar na perda da biodiversidade.

Atualmente, cerca de 17 mil espécies estão em perigo de extinção, um problema que deve ser combatido com educação, comunicação e políticas públicas. Atualmente, segundo o Pnuma, uma em cada três espécies de anfíbios, mais de uma espécie de aves em cada oito, mais de um mamífero em cada cinco e mais de uma espécie de coníferas em cada quatro estão ameaçadas de extinção.

Brasil é a sede global das atividades oficiais de celebração do dia 5 de junho.

Aproximadamente uma semana após o Dia Mundial do Meio Ambiente, o Brasil receberá governantes de todo o mundo para a Rio+20, que terá como tema central a economia verde no contexto do desenvolvimento sustentável e a erradicação da pobreza.

Na corrida para a Rio+20, o Dia Mundial do Meio Ambiente vai promover o papel ativo de comunidades em todo o mundo na transição para uma economia verde, eficiente em recursos e com baixa emissão de carbono.

O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) também lança, no dia 6 de junho, o Panorama Ambiental Global 5 (GEO-5). Após três anos de preparação, que envolveu cerca de 300 especialistas ambientais, o GEO-5 é a mais abrangente análise ambiental da ONU. Na rota até a Rio+20, o GEO-5 vai avaliar o estado do meio ambiente global e acompanhar o progresso rumo às metas internacionais de sustentabilidade.

Celebrações por todo o mundo

Além do Brasil, celebrações do Dia Mundial do Meio Ambiente estão sendo organizadas por indivíduos, organizações e comunidades em dezenas de localidades.

Um mapa interativo com as atividades globais do Dia Mundial do Meio Ambiente pode ser visualizado no http://www.unep.org/wed/aroundtheworld/activitymap/