Artículo
científico:
Recubrimientosnecesariosen construccionescivilesconestructuras de aceropara evitar la
presencia decorrosióny mantenimientos estructurales.
Autores:
Bergaño-Aguilar, E. A. (2015). Trabajo de Grado.
Universidad Católica de Colombia.
Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil. Bogotá, Colombia
Bergaño-Aguilar, E. A.
(2015). Recubrimientos
necesarios en construcciones civiles con
estructuras de acero para evitar la presencia de corrosión y mantenimientos estructurales. https://repository.ucatolica.edu.co/entities/publication/323773a6-7f68- 4f40-8958-1bf2bd228fdc
ü El acero en Colombia ha tomado mucha fuerza en las construcciones civiles del sector público y privado, el país está en vía de desarrollo viviendo procesos de evolución en varios aspectos, tanto a nivel económico, cultural, deportivo, así como a nivel estructural; esto debido a varios factores como el aumento del poder adquisitivo, la inversión extranjera y nacimiento de nuevas empresas impulsando lo más novedoso en tecnología de construcción con acero. Bogotá como ciudad capital ha sido la pionera en adquirir estructuras hechas en acero su éxito ha sido gracias a su fácil fabricación, transporte y la disminución de tiempos en la intervención de la malla vial lo cual evita traumatismos a una ciudad con 7´878.783 habitantes aproximadamente, este tipo de construcciones lo ha tomado como ejemplo en el país grandes ciudades como lo son Medellín, Cali, Barranquilla, Cartagena entre otras. Las diferentes condiciones atmosféricas de cada ciudad del país afectan las estructuras que son construidas con acero principalmente por la variación de humedad relativa. Debido a los diferentes tipos de fenómenos naturales es muy importate analizar los tipos de corrosión que se presentan en estructuras como puentes vehiculares, peatonales, estaciones de transporte masivo, paraderos, postes de alumbrado público y demás estructuras que por su temprano deterioro puedan afectar el normal funcionamiento de las ciudades del país.
Introducción:
ü La corrosión es un proceso complejo que ocurre de manera gradual y puede afectar a una amplia gama de materiales, aunque los metales son los más comúnmente afectados. Es un fenómeno electroquímico en el cual los metales reaccionan con su entorno, ya sea el aire, el agua u otros productos químicos presentes en su ambiente, dando lugar a cambios indeseables en sus propiedades físicas y químicas.
ü La principal forma en que la corrosión se manifiesta es a través de la formación de óxidos en la superficie del metal. Este proceso de oxidación puede conducir a la pérdida de brillo, coloración y apariencia deteriorada de los objetos metálicos expuestos a la corrosión. Además, la corrosión puede ocasionar la degradación de recubrimientos protectores, como pinturas o esmaltes, lo que acelera el proceso de deterioro.
ü La velocidad y la forma en que la corrosión progresa dependen de diversos factores. La composición del metal en sí mismo juega un papel importante, ya que algunos metales, como el acero inoxidable o el aluminio, son naturalmente más resistentes a la corrosión que otros, como el hierro. Los agentes corrosivos presentes en el entorno también influyen en el proceso de corrosión. Por ejemplo, la presencia de oxígeno, humedad, sustancias ácidas o sales puede acelerar significativamente la corrosión.
ü Además de la corrosión uniforme, que afecta de manera generalizada a toda la superficie del metal, existen otros tipos de corrosión más específicos. La corrosión por picaduras, por ejemplo, se caracteriza por la formación de pequeñas cavidades o picaduras en la superficie del metal, que pueden penetrar profundamente y causar daños significativos. La corrosión galvánica ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto en presencia de un electrólito, lo que produce una corriente eléctrica y la disolución de uno de los metales. La corrosión bajo tensión, por su parte, es un proceso en el cual la combinación de tensión mecánica y agentes corrosivos puede generar grietas y fracturas en el metal. La corrosión intergranular afecta los límites de los granos del material, debilitando su estructura y propiedades.
ü Los efectos de la corrosión no solo son estéticos, sino que también tienen importantes implicaciones económicas y de seguridad. Los costos asociados con la corrosión son significativos, ya que se requiere la reparación o reemplazo de equipos y estructuras dañadas. Además, la corrosión puede comprometer la integridad de componentes críticos en industrias como la petroquímica, la construcción, el transporte y la infraestructura, lo que puede resultar en accidentes o fallos catastróficos con consecuencias humanas y ambientales graves.
ü Para prevenir o controlar la corrosión, se emplean diversas estrategias y técnicas. El uso de recubrimientos protectores, como pinturas, esmaltes o galvanización, es una medida común para proporcionar una barrera física entre el metal y el ambiente corrosivo. También se utilizan aleaciones resistentes a la corrosión, que contienen elementos adicionales que mejoran su resistencia a los agentes corrosivos. El diseño adecuado de objetos y estructuras también desempeña un papel importante en la prevención de la corrosión, considerando aspectos como el drenaje, la ventilación y el acceso para inspecciones y mantenimiento. Además, se pueden implementar técnicas de protección catódica o anódica, que involucran la aplicación de corrientes eléctricas controladas para proteger el metal contra la corrosión.
ü
En resumen, la corrosión es un
proceso natural y perjudicial que afecta a una
amplia gama de materiales, especialmente a los metales. Comprender los mecanismos de corrosión, los factores que
influyen en su avance y aplicar medidas
preventivas y de protección adecuadas son fundamentales para garantizar la durabilidad y seguridad de
los objetos y estructuras en nuestra vida cotidiana.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSIÓN
ü Comparado con otros procesos de
degradación, la corrosión atmosférica está presente (muy visible) en la vida
cotidiana. Así, es común encontrarla
ya sea en tanques de agua, puentes,
edificios y monumentos públicos.
ü Y en el caso de las industrias, una
preocupación
constante está en elegir el tipo correcto de pintura para mantenimiento industrial que ayude a
controlar y mitigar los efectos dañinos de
este fenómeno natural. En este artículo revisamos los factores que debe atacar
un buen recubrimiento anticorrosión.
Los 5 elementos de la corrosión atmosférica:
ü
La corrosión se
produce cuando un metal entra en
contacto con el agua y un electrolito
(como una sal). En estas condiciones,
todos los metales (excepto metales
nobles como el oro, la plata y el
platino) reaccionan para formar
óxidos metálicos, por lo que la corrosión
es el proceso que se encarga de “devolver
los metales refinados a su estado natural”.
4.1. Potencial eléctrico Del metal (°Ev)
ü
Cuando dos metales
están en contacto a través de un líquido se produce
una corrosión galvánica
o electrolítica.
ü
El grado de corrosión depende
fundamentalmente de la diferencia de potencial
eléctrico existente entre los dos metales en contacto.
ü Cuanto más bajo (negativo) sea el potencial de Un metal, más fácil resultará corroído; del mismo Modo cuando mayor sea la diferencia de Potencial entre los dos metales en contacto, Tanto mayor será la corrosión galvánica Producida entre ambos, siempre en perjuicio del De menor potencial.
4.2. Temperatura
ü La corrosión tiende a aumentar al elevar la temperatura ya que ésta posee efectos secundarios mediante su influencia en la solubilidad del aire, que es la sustancia más común que influye en la corrosión.
4.3. Velocidad de corrosión |
ü Un aumento en la velocidad del movimiento relativo entre una solución corrosiva y una superficie metálica tiende a acelerar la corrosión, ocasionando que las sustancias oxidantes (oxigeno), lleguen a la superficie y a la mayor rapidez con que los productos de la corrosión misma, se retiran.
4.4. Agentes oxidantes
ü Los
agentes oxidantes que aceleran la corrosión de algunos materiales pueden retrasar la corrosión de otras,
mediante la formación en sus superficies
de óxidos o capas de oxígeno absorbidos que los hacen más resistentes a los ataques químicos.
ü Algunos agentes
oxidantes enérgicos son:
• Nitritos y Nitratos
• Percarbonatos
• Boratos
•Ácido Nítrico y Permanganatos
4.5. PH del medio
ambiente |
MECANISMOS DE CORROSIÓN
a. Potecial eléctrico
i.
El potencial eléctrico es una
medida de la capacidad de una célula voltaica para producir una corriente eléctrica. El potencial eléctrico se mide
típicamente en voltios (V). El voltaje
que es producido por una celda voltaica
dada es la diferencia de potencial eléctrico
entre las dos medias celdas.
No es posible medir el potencial eléctrico
de una semicelda aislada. Por ejemplo, si solo se construyera
una semicelda de zinc, no se podría producir una reacción redox completa,
por lo que no se podría medir el potencial
eléctrico. Es solo cuando se combina
otra media celda con la semicelda de zinc que se puede medir una diferencia de potencial eléctrico, o voltaje.
ii.
El potencial eléctrico de una
célula es el resultado de una competencia por los electrones. En una celda voltaica
de zinc-cobre, son los iones cobre (II) los que se reducirán a cobre metálico. Eso se debe a
que los Cu2+ iones tienen una mayor
atracción por los electrones que los Zn2+ iones en la otra media celda. En cambio, el metal zinc se oxida. El potencial de
reducción es una medida de la tendencia de una media reacción
dada a ocurrir como una reducción en una celda electroquímica.
En una celda voltaica dada, la media celda que tiene el mayor potencial
de reducción es aquella en la que ocurrirá la reducción. En la semicelda
con menor potencial de reducción, se producirá la oxidación. El potencial celular
(Ecell) es la diferencia en el potencial
de reducción entre las dos medias celdas en una celda electroquímica.
iii.
El
potencial electroquímico define la susceptibilidad o la resistencia de un material
metálico a la corrosión, cuyo valor varía en dependencia de la composición del electrolito. Cuanto
más positivo sea el valor de dicho potencial, más noble (resistente) es el material.
b.
Densidad:
i.
La densidad es una magnitud
referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen,
y puede utilizarse en términos
absolutos o relativos. La densidad absoluta o
densidad normal, también llamada densidad real, expresa la masa
por unidad de volumen.
ii.
La densidad de un metal no influye
directamente en su capacidad de resistir
la corrosión. La corrosión es un proceso
electroquímico que ocurre en la interfaz
entre el metal y su entorno. Sin embargo, la
densidad del metal puede
tener ciertas implicaciones indirectas en la corrosión. Permíteme
explicarlo brevemente:
iii.
La
densidad de un metal puede afectar su porosidad, es decir, la presencia
de pequeños espacios o poros en su estructura. Los metales con mayor porosidad
pueden permitir una mayor penetración de agentes corrosivos, lo que podría acelerar
el proceso de corrosión.
5.2.2.
Diferencia de densidades en aleaciones
iv.
En el caso de las aleaciones
metálicas, la diferencia de densidades entre
los distintos componentes de la aleación puede llevar a la formación de corrosión
galvánica. Esto ocurre cuando los metales con diferentes densidades están en contacto y se forma
una celda electroquímica, acelerando la corrosión del metal menos denso.
c.
Viscosidad:
i.
La viscosidad es una propiedad
importante de los líquidos que describe la resistencia del líquido al flujo y está relacionada con la fricción
interna en el líquido.
Existe dos tipos de
viscosidad:
5.3.1.
La
Viscosidad dinámica (μ):
1.
Se define como la velocidad
con la cual un fluido fluye al ser derramado.
5.3.2.
La
Viscosidad cinemática (ѵ):
2.
Se
define como la velocidad con la cual se expande un fluido al ser derramado.
Las unidades de μ, son los
centi-Poise (cP) que se derivan de
los Poise = g/cm*s. Mientras que las unidades de ѵ, son los
centi-Stokes (cSt).
La ѵ puede
ser calculada como ѵ = μ/ρ
d.
Difusividad
i.
La difusividad es a la capacidad de
una especie química (átomos, moléculas
o iones) para moverse a través de un medio, ya sea en estado gaseoso, líquido o sólido. Es una medida de la velocidad
y eficiencia con la que una sustancia se dispersa en un
medio.
ii.
En el contexto de la corrosión de
metales, la difusividad puede influir en
la velocidad y la extensión de la corrosión de varias maneras:
5.4.1.
Transporte de especies corrosivas:
iii.
La
difusividad afecta la velocidad a la que los iones corrosivos pueden
moverse a través del metal. Si la difusividad es alta, los iones corrosivos pueden difundirse más rápidamente en el metal
y alcanzar las regiones internas,
lo que puede acelerar el proceso de corrosión.
5.4.2.
Formación de productos de corrosión:
iv.
En
la corrosión, los productos de corrosión pueden
formarse tanto en la superficie del metal como en su interior. La difusividad puede influir en la migración de especies, como los
productos de corrosión o los productos
de reacción, dentro del metal. Si la difusividad es baja, estos productos pueden acumularse cerca de la interfaz metal/entorno corrosivo, lo que puede contribuir a una mayor degradación
y acelerar la corrosión.
v.
Algunos metales forman una capa de
óxido pasiva en su superficie, que actúa como una barrera protectora contra la corrosión. La difusividad puede
influir en la capacidad de los iones o átomos para migrar a través de esta capa de óxido y reparar defectos
o discontinuidades. Una
difusividad alta facilitaría la reparación pasiva y podría mejorar la resistencia a la corrosión.
TIPOS DE CORROSIÓN:
ü Existen
muchos tipos de procesos de corrosión diferentes que se caracterizan dependiendo tanto de la naturaleza del material y
de las condiciones del medio, para
clasificar los tipos de corrosión, es mediante
4 categorías: Corrosión generalizada, corrosión localizada, corrosión combinada con un fenómeno
físico y otros tipos.
e.
Corrosión generalizada o uniforme:
i.
Consiste en un ataque que se
produce de manera uniforme sobre toda la superficie
del metal que está siendo afectada, pero, toda el área de la superficie no sufre el mismo grado de
avance corrosivo. Este tipo de corrosión es
el que mayor pérdida de
material provoca.
ii.
Este tipo de corrosión es fácil de
controlar y prever, por ende, es muy difícil que haya un accidente provocado por este porque este tipo de
corrosión es una cuestión más estética que como un grave
problema.
iii.
Si bien es cierto, es fácil de
predecir, percibir y prevenir, pero, cuando no se controla este tipo de avance corrosivo sobre la pieza metálica,
esta sufre un adelgazamiento que finalmente tiene como resultado la falla de la pieza.
Importante: Al calcular la presión de servicio, se debe tener en cuenta el
retroceso gradual del espesor
de pared del componente.
§ En
un entorno marino u otros entornos
corrosivos (medios fluidos líquidos o gaseosos),
la superficie del acero al carbono o de baja aleación comienza a degradarse, permitiendo la formación de
una capa de óxido de hierro que con el
tiempo se hace más gruesa, hasta que se desprende y se inicia una nueva capa.
§ En términos más simples, Hay varios ejemplos de la causa de este tipo de corrosión, la más conocida es cuando se coloca una pieza metálica en una solución acuosa y según sea el tipo de ácido al que esté expuesto, el ataque será más lento o más acelerado; sin embargo, cualquier ataque corrosivo es más letal cuando se encuentra en un medio acuoso por la presencia del oxígeno que en un medio con oxígeno limitado. Por ejemplo, un ataque corrosivo uniforme que ha tenido lugar en el medio ambiente forma una capa entre la superficie del metal y el medio ambiente, lo cual evita que el ataque sea grave, como bien mencioné, esto se debe al bajo nivel de oxígeno presente.
Metales más comunes que sufren corrosión
Uniforme:
|
Metales |
||
|
Puros
y aleaciones: |
Aceros inoxidables: Estos metales están expuestos a medios con la presencia de ácidos fuertes o alcalinos calientes |
|
|
Aceros. |
Orgánicos |
Inorgánicos´ (más
agresivo) |
|
Aleaciones de magnesio, Zinc y cobre. |
Ácido fórmico |
Ácido fosfórico(H3PO4) |
|
Ácido Sulfúrico(H2SO4) |
||
|
Componentes de plata. |
Ácido tartárico |
Ácido Clorhídrico (HCL) |
Ejemplos de Corrosión Uniforme
o Generalizada:
Corrosión sobre
estructuras de acero.
Corrosión en tuberías subterráneas.
Corrosión Generalizada-Buzón en Polígono de Raos
Corrosión Generalizada en la pasarela
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De Cantabria, U., & Agudo Saiz, D. (s/f). Trabajo
Fin de Grado. Unican.es. Recuperado el 16 de julio de 2023, de
f.
Corrosión Localizada:
i.
Representa un mayor riesgo
potencial debido a que es difícil de detectar ya que se manifiesta en zonas específicas en el material, determinadas
tanto por la naturaleza del material,
la geometría de este y las condiciones del medio al que se somete.
ii.
Los procesos de corrosión
localizada se clasifican en: corrosión galvánica, por fisura, por picaduras, por cavitación y microbiológica.
ü Ocurre
cuando existe una unión, física o eléctrica, entre metales de diferente naturaleza, los cuales, en la
presencia de un electrolito, forman una celda electroquímica, donde el material de menos potencial
electroquímico es el que se corroe.
ü Ocurre
cuando dos o más metales se ponen en contacto de forma eléctrica bajo el agua. Lo que ocurre es que, en un
momento se llega a formar un par galvánico
donde uno de esos elementos empieza a actuar como ánodo y esto hace que este metal sufra una corrosión
acelerada; el otro elemento del par galvánico,
una corrosión más lenta (ambos en comparación a como reaccionarían si se encontraría solo).
Condiciones que da paso a la corrosión galvánica:
o Los
mentales siendo diferentes presentan diferente potencial de electrodo. Cuando esto sucede la fuerza eléctrica
que impulsa la corrosión será mucho mayor.
o
Contacto eléctrico entre los
metales. Una alta resistencia de contacto disminuiría
la transferencia de electrones entre los metales reduciendo así el grado de corrosión.
¿Cómo ocurre la corrosión galvánica?:
o
Es un proceso electroquímico de
óxido-reducción y esto se produce debido a que
los metales o aleaciones que están en contacto eléctrico se encuentran sumergidos en soluciones electrolíticas
que normalmente suelen ser soluciones acuosas de sales, ácidos o bases.
o
En contacto se produce un flujo de
electrones del metal más activo al metal pasivo
provocando el deterioro del metal, la diferencia potencial es directamente proporcional al flujo
eléctrico. Es decir, mientras mayor sea la diferencia
potencial, mayor será el flujo eléctrico causando una corrosión más acelerada.
Esa
imagen muestra la unión metálica de la tubería de cobre y la tubería galvanizada, internamente circula agua,
pasan electrolitos, por ende, la zona catódica sería el
cobre y la zona
anódica del acero al
carbono limpio u oxidado.
A la medida
que pase el agua, el acero
se comportará como ánodo respecto al cobre.
Corrosión Galvánica sobre una placa de acero (ánodo) en
contacto con unos tornillos y tuercas de acero inoxidables
Corrosión galvánica provocado por la presencia de agua y
oxigeno en el interior del hormigón.
reacción
electroquímica fluye a través del electrolito hacia el metal más noble. Por ejemplo, en una unión
roscada entre acero y aluminio, el
aluminio se corroerá drásticamente
Corrosión por fisuras:
ü Se
produce en zonas estrechas donde la concentración de oxígeno es mucho menor que en el resto del sistema, y cuyo
efecto induce a que estas zonas de menor
concentración de oxígeno actúen como un ánodo, propiciando el proceso
de corrosión, en las fisuras.
Corrosión por picaduras
(pitting):
ü Se
trata de una forma de corrosión localizada que aparece en zonas concretas de la superficie metálica expuesta. Se
detecta debido a la presencia de picaduras
o perforaciones que se encuentran asiladas entre sí. Los fenómenos que la propician son las siguientes:
Aireación diferencial:
o Presencia de zonas
con diferente concentración de oxígeno en la
superficie expuesta por acumulaciones de agua o humedad en ambientes secos y concentraciones de aire
en ambientes húmedos, aunque también
puede deberse a acumulaciones de residuos alcalinos o partículas heterogéneas.
Micro-pares galvánicos (pilas
de corrosión):
o
Pares ánodo-cátodo, zonas con
diferente potencial electroquímico que propician un flujo de electrones.
o
La corrosión por picadura provoca
una pérdida de material reducida, pero, un gran deterioro debido a la profundidad que pueden alcanzar las
cavidades, con la consecuente merma
de las propiedades del material. Las picaduras se pueden clasificar en función de la forma que presentan cuando se
practica un corte transversal.
o
Las picaduras se manifiestan en
forma de pequeñas ampollas en la superficie del recubrimiento. Esto sucede porque las picaduras se llenan con
los productos de la corrosión, produciendo la formación de una
ampolla sobre la cavidad.
o
Este fenómeno se denomina
ampollamiento, el cual se define como “Proceso que se manifiesta por defecto en forma de cúpula
visible en la superficie de un objeto y que
proviene de una pérdida de cohesión localizada debajo de la superficie”.
o
Cuando los productos de corrosión
alcanzan un volumen elevado se produce la rotura de la película protectora.
ü Ocurre
en sistemas de transporte de líquidos, hecho de materiales pasivados, donde por cambios de presión en el
sistema, se producen flujos turbulentos que forman burbujas de aire, las cuales implosionan
contra el material del sistema,
deteriorando la capa de pasivación, facilitando el desarrollo del proceso de corrosión, de forma similar a
la corrosión por picaduras, la diferencia
se observa que el efecto de la cavitación es de mayor tamaño.
ü
Los álabes de un rodete en una
bomba o de la hélice de un barco se mueven dentro de un fluido. Cuando el fluido se acelera a través de álabes se
forman regiones de bajas presiones.
Cuanto más rápido se mueven los álabes, menor es la presión alrededor de los mismos. Cuando se alcanza la presión
de vapor, el fluido de vaporiza y forma pequeñas
burbujas de vapor que al colapsarse causan ondas de presión audibles y desgaste
en los álabes.
La cavitación de succión:
o La
succión de la bomba se encuentra en condiciones de baja presión o alto vacío que hace que el líquido se
transforme en vapor a la entrada del
rodete.
o Este
vapor es transportado hasta la zona de descarga de la bomba donde el vacío desaparece y el vapor del
líquido es nuevamente comprimido
debido a la presión de descarga. Se produce en ese momento una violenta
implosión sobre la superficie
del rodete.
o Un
rodete que ha trabajado bajo condiciones de cavitaciones de cavitación de succión presenta grandes
cavidades producidas por los trozos
de material arrancados por el fenómeno. Esto origina el fallo prematuro
de la bomba.
ü Más
que un tipo de corrosión, es un fenómeno que facilita el desarrollo de otros procesos de corrosión como el pitting. Las bacterias son los microorganismos más influyentes en este caso, esa es la razón por la cual
también
es conocida como corrosión bacteriana y se produce en sistemas de transporte de líquido, facilitando
la corrosión por picaduras.
ü La
naturaleza del líquido que se transporta en estos sistemas propicia la reproducción y también la acumulación de
bacterias, estas últimas se aglomeran
y propician condiciones como variación en la concentración de sales y oxígeno.
g.
Corrosión combinada con un fenómeno físico:
i.
Estos tipos de corrosión se
encuentran condicionados por la presencia de un fenómeno físico, que funciona
como iniciador del proceso de corrosión:
ü Se
observa en sistema de transportes de fluidos hechos con materiales pasivados, donde existen partículas de
mayor dureza que la capa de pasivación.
Estas partículas al estar en movimiento, erosionan la capa pasivada,
permitiendo que el proceso
de corrosión se desarrolle.
ü Ocurre
cuando un material es sometido a esfuerzo de tensión, ya sea de forma interna o externa, se forman pequeñas
fisuras, que dan inicio al proceso de corrosión.
El material que permanece en ambos fenómenos, se deteriora con mayor rapidez, fracturando en mayor medida
el material, lo cual a su vez incita que la corrosión se propague en un área mayor.
ü Este
proceso se desarrolla en materiales sujetos a esfuerzos externos siendo estos cíclicos o fluctuantes. El material
se deteriora en mayor medida mediante
la combinación de los dos fenómenos, comparado a cada uno por separado.
h.
Otros tipos de corrosión
ü
Es un proceso de corrosión que actúa sobre aleaciones metálicas, en donde uno de los
elementos de mayor afinidad con el oxígeno, se separa de la aleación y dejan una estructura porosa de
pobres propiedades conformada por el
resto de constituyentes.
Filiforme:
ü Se presenta en ambientes de alta humedad sobre materiales con
recubrimientos orgánicos (pinturas),
los cuales, al ser rayados, se induce el desarrollo de la corrosión que se
propaga como filamentos delgados.
ü Se desarrolla en procesos de alta temperatura, en la presencia de algún
gas oxidante, como el oxígeno,
azufre y elementos halógenos. Las reacciones relacionadas son meramente químicas al no existir un
electrolito de por medio, por lo que también se conoce como corrosión seca. Las moléculas de gas oxidante
reaccionan con el material
involucrado, donde, por efecto de la temperatura, el compuesto formado se difunde al interior del material,
permitiendo que el proceso continúe fragilizando el material.
PROPIEDADES DE LA CORROSIÓN:
ü Deterioro
gradual: La corrosión es un proceso progresivo en el cual el
material experimenta un deterioro
gradual a lo largo del tiempo debido a la interacción con su entorno
corrosivo.
ü Reacción
electroquímica: La corrosión es un fenómeno electroquímico en el que ocurren reacciones redox, involucrando
una transferencia de electrones entre
el material y el medio corrosivo. Esto conlleva a la formación de celdas de corrosión, como la celda galvánica, que impulsan el proceso corrosivo.
ü Selectividad
del material: Diferentes materiales exhiben diferentes niveles de susceptibilidad a la corrosión. Algunos
metales, como el hierro y el acero, son particularmente vulnerables, mientras que otros, como el oro o el platino,
son más resistentes a la corrosión.
ü Influencia
del entorno: El entorno en el que se encuentra el material tiene
un impacto significativo en la
corrosión. Factores como la humedad, la temperatura,
la presencia de sustancias químicas corrosivas (como ácidos o sales) y la concentración de oxígeno
pueden acelerar o ralentizar el proceso corrosivo.
ü Formas
de corrosión: La corrosión puede manifestarse de diferentes
maneras, como la corrosión uniforme,
donde la superficie se desgasta de manera uniforme;
la corrosión por picaduras, que crea pequeñas cavidades locales; la corrosión por grietas, que se produce en
presencia de tensiones; y la corrosión intergranular, que afecta los límites entre los granos del material.
ü Impacto
en la integridad estructural: La corrosión puede debilitar significativamente la integridad
estructural de los materiales, lo que puede
llevar a fallos,
fracturas o colapsos
en objetos o estructuras
metálicas. Esto
tiene
implicaciones en la seguridad y durabilidad de los sistemas y componentes.
ü Métodos
de prevención y protección: Existen diversas estrategias para prevenir o controlar la corrosión, como el
uso de recubrimientos protectores, el
diseño de aleaciones resistentes a la corrosión, la aplicación de inhibidores químicos, la utilización de corriente
eléctrica (protección catódica) y el control
del entorno corrosivo.
LOS PROCESOS DE LA CORROSIÓN: DESVELANDO LA DEGRADACIÓN DE LOS MATERIALES:
La
corrosión es un proceso electroquímico que afecta a diversos materiales
metálicos en su entorno. A lo largo
del tiempo, la interacción con factores ambientales conduce al debilitamiento y deterioro gradual de
los metales, lo que puede tener consecuencias
devastadoras en diversas industrias y aplicaciones. Es crucial entender los procesos detrás de la corrosión
para prevenir y mitigar
sus efectos negativos.
El proceso
de corrosión en etapas
La
corrosión es un proceso complejo
que implica varias
etapas:
1. Reacción
anódica: En esta primera etapa, el metal se disuelve y libera
electrones, convirtiéndose en iones
metálicos. Esta reacción ocurre en la superficie del metal expuesto
2. Transferencia
de electrones: Los electrones liberados en la reacción anódica
viajan a través del metal hacia áreas con baja concentración de oxígeno.
3. Reacción catódica: En esta etapa, el oxígeno
y el agua se combinan
para formar hidróxidos en la superficie del metal.
Esta reacción requiere los electrones transferidos
desde la reacción anódica.
4. Transferencia
iónica: Los iones metálicos generados en la reacción anódica se mueven a través del electrólito, que
generalmente es agua, hacia la zona de reacción catódica.
5. Reacción
en la zona catódica: En esta última etapa, los iones metálicos y los hidróxidos se combinan para formar óxidos,
hidróxidos o sales
metálicas, que son productos de la corrosión y se depositan en la
superficie del metal.
CONTROL Y PREVENCIÓN:
Control de la corrosión y protección de materiales:
ü
Debido a las implicaciones económicas, de seguridad
y de conservación de materiales, que
envuelven los efectos negativos de los procesos de corrosión, actualmente se ha investigado y
desarrollado diferentes tipos de métodos para
el control de este fenómeno, permitiendo proteger los materiales
expuestos a este.
ü
La selección de un material resistente a la
corrosión, siempre es el primer tipo de
control que se debe considerar. Esto en muchas ocasiones no es posible, ya que este es limitado por las condiciones
del medio circundante; las condiciones
dimensionales y geométricas necesarias en el material en función de la aplicación requerida; y un costo
económico elevado. Lo cual hace que la selección
de un material resistente no sea factible, por lo que se deben considerar otros tipos de métodos para esto.
ü Los métodos
más utilizados son:
ü
Un inhibidor es
una sustancia química que, al añadirse al medio corrosivo, disminuye la velocidad de corrosión.
Existen varios tipos de estas sustancias; los
más conocidos son los anódicos y catódicos.
Inhibidores anódicos (pasivadores):
ü
Los inhibidores anódicos, también llamados pasivadores son sustancias oxidantes, por lo general, inorgánicas,
que aumentan el potencial electroquímico del material
por proteger, volviéndolo más noble.
Inhibidores catódicos:
ü
Los inhibidores catódicos controlan el pH del medio
corrosivo, que impide que las
reacciones de reducción ocurran, Estos evitan la reducción ya sea, de iones de hidrógeno en moléculas de hidrógeno,
en medios ácidos, o de oxígeno, en medios
alcalinos.
Anti corrosivo para
el hormigón: Ánodos galvánicos para la protección catódica
Recubrimientos orgánicos:
ü
Los recubrimientos orgánicos son de sustancias a
base de polímeros (pinturas), resistentes
a la degradación, que se emplean para recubrir el material por proteger. Estos actúan mediante ya sea,
(1) la formación de una barrera, que impide
en gran medida la penetración de oxígeno y agua, o (2) la inhibición del proceso de corrosión, al incrementar
tanto la resistividad eléctrica como la iónica, cortando
el ciclo de corrosión.
Recubrimientos metálicos:
ü
Consiste en recubrir el material a proteger con algún
metal que tenga mayor resistencia a
la corrosión. Existen diferentes métodos para efectuar estos recubrimientos, y los más utilizados son el electroplating y el galvanizado.
·
Electroplating
ü
Es un proceso de protección en el que se utiliza una
corriente eléctrica externa para
depositar un material con mayor resistencia a la corrosión sobre su superficie.
·
Galvanizado
ü
El material por proteger se sumerge sobre un baño del metal de recubrimiento, el cual tienen un mayor potencial
electroquímico.
Recubrimientos no metálicos:
ü
Trata sobre recubrir el material a proteger con el
uso de un material no metálico, que
impida el proceso de corrosión. Existen diferentes métodos para efectuar estos recubrimientos. El más
utilizado es el anodisado. Este
método se emplea en materiales
pasivables, y consiste en el uso de una corriente eléctrica sobre el material por proteger, de modo
que el potencial electroquímico del sistema
induzca a un comportamiento anódico a dicho material, generando el desarrollo de una capa de pasivación.
Protección catódica:
ü
Radica en modificar relativamente el valor del
potencial electroquímico del material
por proteger, haciendo que este material se comporte como un cátodo. Se emplea mayormente en sistemas
enterrados o inmersos en agua de mar.
Existen 2 formas de realizar esto, mediante una corriente impresa o un ánodo
de sacrificio.
·
Ánodo de sacrificio
ü
Se conecta eléctricamente un material con menor
potencial electroquímico, el cual se
comporta como el ánodo del sistema. Este ánodo protege al material, al ser degradado por la corrosión en lugar
de dicho material, por lo cual se conoce como
un ánodo de sacrificio.
·
Corriente impresa
ü
Es un proceso similar al de ánodo de sacrificio,
cuya diferencia consiste en inyectar
una corriente externa al sistema debido a que, por sí solo, este sistema no generaría suficiente corriente para
poder formar la celda electroquímica, siendo
ineficaz contra la corrosión. La corriente impresa hace posible la protección del material en cuestión, al
promover las reacciones electroquímicas, empleando el ánodo de sacrificio.
Protección anódica:
ü
Mucho menos conocida que el método de protección
catódica, la protección anódica
consiste en disminuir el potencial electroquímico del material a proteger, a través de la inyección de una
corriente externa, volviéndolo más anódico,
lo cual induce al material hacia un estado de pasivación, formándose la capa pasivada que protege al material.
Al mantener la corriente externa, la capa
de pasivación continúa en constante regeneración, evitando que se deteriore el material. Solo puede ser
empleado en algunos tipos de materiales, sobre todo los metales
de transición.
Prevención
ü Usar materiales gruesos para mayor tolerancia a la corrosión de tipo uniforme
ü Hacer uso de
revestimientos metálicos o pinturas como el galvanizado o el anodizado.
ü Aprovechar el uso de inhibidores de corrosión
ü Recubrimientos químicos
ü Metalización por aspersión de zinc
ü Usar protección anódica
ü Usar protección catódica
ü Reemplazar el metal por otro como el acero galvanizado
ü Dentro de las opciones, la galvanización del acero es un método muy eficiente, ya que permite realizar el proceso en piezas de acero de diferentes tamaños y formas, esta puede ser una respuesta adecuada para combatir las condiciones climáticas extremas.
/MONOGRAFÍA SOBRE LA CORROSIÓN/
CONCLUSIONES:
ü
Vemos en el caso del informe,
factores que influyen en la corrosión, que los factores más generales que se consideran para que un material comience
a oxidarse son: potencial eléctrico
de los metales, Temperatura, velocidad de corrosión, agentes oxidantes
y pH del medio ambiente.
ü
Es importante que se protejan los
metales catódicamente para evitar la corrosión, puede ser mediante
el protector catódico o galvánico.
ü
La corrosión es un proceso natural
y complejo que afecta a los materiales metálicos en diferentes industrias y aplicaciones. Comprender los procesos
detrás de la corrosión es esencial
para implementar estrategias efectivas de prevención y control. Mediante la investigación continua y la aplicación de
técnicas innovadoras, podemos proteger y prolongar
la vida útil de nuestros activos industriales, infraestructuras y objetos cotidianos, minimizando los efectos negativos de la corrosión
en nuestra sociedad.
ü
La corrosión es un proceso natural
que ocurre cuando los materiales interactúan con su entorno, especialmente en presencia de oxígeno y humedad.
Este fenómeno puede tener efectos
significativos y costosos en diversos sectores, como la industria, la construcción, la infraestructura y la fabricación.
ü
El informe sobre la corrosión
proporciona una visión integral de este problema, destacando su impacto, mecanismos, prevención y mitigación. En
general, se concluye que la corrosión es un
desafío persistente que requiere atención y medidas
proactivas.
ü
destaca los efectos negativos de
la corrosión. Estos pueden incluir la degradación estructural, la reducción de la vida útil de los materiales,
la disminución del rendimiento de
equipos y estructuras, y los riesgos para la seguridad y la salud. Además, la corrosión tiene un alto costo
económico debido a la necesidad de reparaciones,
reemplazos y mantenimiento preventivo.
ü
En términos de mecanismos de
corrosión, el informe analiza los diferentes tipos, como la corrosión galvánica, la corrosión por picadura, la
corrosión por tensión, la corrosión por
erosión y otros. Cada uno de ellos tiene sus propias características y factores desencadenantes, lo que requiere enfoques específicos para su prevención y control.
ü
La prevención de la corrosión es
un tema fundamental abordado en el informe. Se
discuten estrategias y técnicas como la selección adecuada de materiales
resistentes a la corrosión, la
aplicación de recubrimientos protectores, el uso de inhibidores de corrosión, la implementación de sistemas
de protección catódica y el control de factores
ambientales, como la temperatura y la humedad. Estas medidas pueden ayudar
a reducir la velocidad de corrosión y prolongar la vida útil de
los materiales.
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