Permeabilidad de aceros inoxidables al hidrógeno - Cretella, Rubén Fernando (1957)
El objeto del presente trabajo ha sido estudiar la permeabilidad al H2de ciertos tipos de aceros inoxidables. Asimismo, se ha examinado la posible influencia que tendría sobre la permeabilidad, el hecho que el H2 estuviera mezclado con vapor de H2O a 80°C. Todos estos datos son de interés para la construcción de una planta industrial de D2O por intercambio químico. Inicialmente, se hace una breve reseña histórica, seguida del planteamiento teórico, el cual, basado en las leyes de Fick, conduce a la fórmula que hemos adoptado en nuestro trabajo: P = Po/L.√(pl).e^(-E/RT) (1) Dónde P: cm3 de H2 en condiciones normales (N.T.P.), por hora y por cm2 de sup. (cm3/h.cm2). Po: constante de permeabilidad. (cm3.cm/h.cm2.atm^1/2). L: espesor de la lámina en ensayo. (cm)pl: presión de H2 sobre el lado anterior de la lámina. (atm). E: energía de activación. (cal/mol). R: constante de los gases. (cal/mol.°K). T: temperatura absoluta. (°K). Dicha fórmula responde satisfactoriamente al proceso de permeabilidad de gases a través de metales. En la parte referente a la elección del material, se cita una moderna interpretación del proceso de corrosión, las razones por las cuales los aceros inoxidables resisten la corrosión y por qué la elección recae, dentro de ellos, en los aceros austeníticos. Se mencionan, además, las propiedades físicas del material examinado. A continuación, se hace una descripción detallada del aparato utilizado para hacer las mediciones, acompañada de esquemas y fotografías aclaratorias. La parte experimental se inicia con la determinación del volumen de la parte posterior a la cámara difusora (Vc) y con la deducción de la fórmula que permite calcular la masa de H2 (mH)que ha difundido a través de la lámina en ensayo con base en la variación del nivel en el manómetro de Hg. Sigue una discusión de dicha fórmula, en la que se analiza la influencia de los factores que inciden sobre la misma. Luego: se calcula la permeabilidad en base a la expresión:mH/dH.1/(t.A) = P, dónde: dH: densidad del H2 a 0°C y 760 mm de presión. (g/cm3)t: tiempo de duración de la experiencia. (h) A: superficie del diafragma expuesto al proceso. (cm2). P: permeabilidad. (cm3 H2/ h.cm2). Posteriormente, se determina el error cometido en las mediciones y su influencia en el valor de la permeabilidad. Se cita un esquema de la operación previa con cada nuevo espesor de lámina a ensayar, y finalmente se desarrolla la parte experimental propiamente dicha, en donde se estudia: 1) Variación de la permeabilidad con la presión de H2 aplicada, para distintos espesores de la lámina en ensayo. Los resultados obtenidos son llevados a un gráfico donde se representa P = f (√pl), obteniéndose un conjunto de rectas, con cuyas pendientes positivas calculamos la permeabilidad específica, es decir, el volumen de H2 en condiciones normales que fluyen en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área, de espesor unitario, bajo una diferencia de presión de H2 entre los lados de la lámina intercalada igual a la unidad. 2) Permeabilidad como función del espesor de la lámina en ensayo. La representación gráfica conduce a una hipérbola equilátera como era de prever según la (1). 3) Modificación de la permeabilidad con la variación de la temperatura a la que está sometida la lámina. Se representa log P = f (1/T). El gráfico resulta ser una recta cuya pendiente negativa nos da la energía de activación del proceso E y cuya ordenada al origen nos permite el cálculo de la constante de permeabilidad Po. Estas experiencias se han realizado para cada uno de los tipos de aceros disponibles que han sido los 302, 317 y 347. (nomenclatura A.I.S.I.). De las experiencias resulta: a) El acero 347 es el menos permeable. b) El vapor de H2O no altera la permeabilidad. Estas conclusiones concuerdan con trabajos experimentales anteriores. El trabajo finaliza con la bibliografía consultada.