Corrosion

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO CAMPUS IRAPUATO-SALAMANCA

QUIMICA II Dra. Ma.de Guadalupe García Hernández

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CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA

CAPÍTULO 5

En este tema se abordará el estudio de la corrosión desde el punto de vista de Electroquímica, que a partir

de una reaccion de óxido-reducción se generará este proceso cambiándole las propiedades al metal donde

se lleva a cabo. El trozo de metal actuará como un gran cátodo frente al Oxígeno y al vapor de agua

ambiental.

5.1 OXIDACIÓN Y CORROSIÓN

Se entiende por corrosión la interaccion de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el

consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de

este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente

identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas: una reaccion de oxidación es una reaccion anódica, en la

cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la region anódica se producirá

la solución del metal, es decir la corrosión, y consecuentemente en la region catódica la inmunidad del

metal. Otra definicion es que la corrosión es la tendencia que tienen los metales a volver al estado

combinado, es decir, al mismo estado en que se encontraban en la Naturaleza, que es, en términos

termodinámicos, el estado más estable. En el caso del acero o del Fierro, la corrosión se pone de manifiesto

con la conocida herrumbre.

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Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces ionicos, los favorece que el material pueda en cierto

momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La

velocidada que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se

encuentre, a medida que pasa el tiempose va creando una capa fina de material en la superficie, que van

formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del

metal. Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinámico electroquímico, indica que

el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima energía, siendo la corrosión por lo tanto la

causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones enterradas. Por esta razón, es necesaria la

oportuna utilizacion de la técnica de protección catódica. Se designa químicamente corrosión por suelos a

los procesos de degradacion que son observados en estructuras enterradas. La intensidad dependerá de

varios factores tales como el contenido de humedad, composicion química, pH del suelo, etc. En la práctica

suele utilizarse comúnmente el valor de la resistividad eléctrica del suelo como índice de su agresividad;

por ejemplo un terreno muy agresivo, caracterizado por presencia de iones tales como cloruros, tendran

resistividades bajas, por la alta facilidad de transportacion ionica.

La oxidación es una reaccion química donde un elemento cede electrones, y por tanto aumenta su estado de

oxidacion. La reaccion química opuesta a la oxidación se conoce como reducción , es decir cuando una

especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una

sustancia se oxida, siempre es por la accion de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta.

Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones REDOX. La propia vida es un fenómeno

REDOX. El Oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su

doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor. La oxidacion, es la reaccion

química a partir de la cual un átomo, ion o molécula cede electrones; entonces se dice que aumenta su

estado de oxidacion.

El nombre de oxidación se deriva del hecho que, en la mayoría de los casos, la transferencia de electrones

se lleva a cabo adquiriendo átomos de Oxígeno, pero es importante recalcar que también se da la oxidación

sin involucrar el intercambio de Oxígeno. En términos simples, durante la reaccion una sustancia cede

electrones y otra los gana (reducción ), por lo que es más conveniente el término REDOX para referirnos al

proceso -es una abreviacion de reducción /oxidación - y se refiera a todas aquellas reacciones químicas en

donde algunos o todos los átomos cambian su estado de oxidacion.

Siempre que ocurre una oxidación hay liberacion de energía. Esta energía puede ser liberada de manera

lenta, como es el caso de la oxidación o corrosión de los metales, o bien, puede ser liberada de forma muy

rápida y explosiva como es el caso de la combustion. La oxidación está presente en todos lados y ocurre en






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lugares que no imaginamos. Existen varios tipos de oxidacion, como la combustion, y algunas de ellas,

como podremos ver, ocurren dentro de nuestro organismo. La respiracion, uno de los tipos de oxidacion, es

el proceso fisiológico por medio del cual las plantas intercambian dióxido de Carbono (CO2) por Oxígeno

(O2). Mediante este importante proceso la planta es capaz de realizar la fotosíntesis.

En lenguaje técnico y culto se debe hablar de corrosión, sin embargo es un término que está en desuso y

tiende ser reemplazado por el término más popular oxidacion. La corrosión puede ser mediante una

reaccion química REDOX en la que intervienen dos factores:

la pieza manufacturada

el ambiente

A menudo se habla del acero inoxidable; el término es impropio por dos razones:

este tipo de acero contiene elementos de aleación (cromo, Níquel) que se oxidan; a esta capa de

óxido se debe la protección del acero;

no está protegido más que en ciertos tipos de ambiente, y se corroerá en ambientes distintos.

Existen múltiples variedades de aceros llamados "inoxidables", que llevan nombres como "304", "304L",

"316N", etc. correspondiente a distintas composiciones y tratamientos. Cada acero corresponde a ciertos

tipos de ambiente; su uso en ambientes distintos será catastrófico.

Además, el material del que está hecha la pieza no es el único parámetro. La forma de la pieza y los

tratamientos a los que se la somete (conformacion, soldadura, atornillado) tienen un papel primordial. Así,

un montaje de dos metales diferentes (por ejemplo, dos variedades de acero, o el mismo acero con

tratamientos diferentes) puede dar pie a una corrosión acelerada; además, a menudo se ven trazas de

herrumbre en las tuercas. Asimismo, si la pieza presenta un intersticio (por ejemplo, entre dos placas), ahí

puede formarse un medio confinado que evolucionará de un modo diferente del resto de la pieza y, por lo

tanto, podrá llegar a una corrosión local acelerada. De hecho, toda heterogeneidad puede desembocar en

una corrosión local acelerada, como, por ejemplo, en los cordones de soldadura o en la mano al ser

salpicada por un ácido.

Por lo tanto, la corrosión es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque

electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por una reaccion electroquímica

(oxidacion), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad






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del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestion. Otros materiales no

metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. Los más conocidos son las alteraciones

químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del Fierro y el acero o la formacion de pátina

verde en el Cobre y sus aleaciones (bronce, latón). Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más

amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes

(medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además,

representa un costo importante, ya que se calcula que cada segundo se disuelve una tonelada de acero en el

mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que,

multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante. En

general, se calcula que su costo económico no es inferior al 2% del producto interno bruto, PIB. La

corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física

(físico-química).

5.2 TIPOS DE CORROSIÓN

Existen muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosión, que tal como se ha explicado

anteriormente es fundamentalmente un proceso electroquímico.

a) Corrosión electroquímica. La corrosión electroquímica se establece cuando en una misma superficie

metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre si en donde se establece una

migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado, llamado área

anódica hacia aquella donde se verifica el potencial de oxidación (este término ha quedado obsoleto,

actualmente se estipula como potencial de reducción ) más bajo, llamado área catódica. El conjunto de las

dos semi-reacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.

b) Corrosión por Oxígeno. Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al

Oxígeno gaseoso disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presiónelevada

(ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una

constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalacion.

c) Corrosión microbiológica. Es uno de los tipos de corrosión electroquímica. Algunos microorganismos

son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas

especies Hidrógeno dependientes que usan el Hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos

provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su accion está asociada al pitting (picado)

del Oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En este caso se clasifican las ferrobacterias.






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d) Corrosión por presiones parciales de Oxígeno. El Oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está

expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra

próxima a ella y se forma una pila. El área sujeta a menor aireacion (menor presiónparcial) actúa como

ánodo y la que tiene mayor presencia de Oxígeno (mayor presion) actúa como un cátodo y se establece la

migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de

corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de Oxígeno.

e) Corrosión galvánica. Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre si

actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más

negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial

de reducción más positivo procederá como una reducción . Este par de metales constituye la llamada pila

galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo)

acepta los electrones.

f) Corrosión por actividad salina diferenciada. Este tipo de corrosión se verifica principalmente en

calderas de vapor, en donde la superficie metálica expuesta a diferentes concentraciones salinas forma

durante breves instantes una pila galvánica en donde la superficie expuesta a la menor concentracion salina

se comporta como un ánodo.

g) Corrosión por suelos son los procesos de degradacion que son observados en estructuras

enterradas. La intensidad dependerá de varios factores tales como el contenido de humedad, composicion

química, pH del suelo, etc. En la práctica suele utilizarse comúnmente el valor de la resistividad eléctrica

del suelo como índice de su agresividad; por ejemplo un terreno muy agresivo, caracterizado por presencia

de iones tales como cloruros, tendran resistividades bajas, por la alta facilidad de transportacion ionica.

Este tema solo contempla estudiar a la corrosión electroquímica o galvánica. A continuacion se revisarán

las bases teóricas requeridas por este tipo de corrosión.

5.3 REACCIONES REDOX

Las reacciones de reducción -oxidacion, REDOX, son las reacciones donde ocurre transferencia de

electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de especies químicas, uno oxidante y uno

reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente).






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Figura 1. La pila Cobre-Plata, un ejemplo de reaccion REDOX

Para que exista una reaccion REDOX, en el sistema debe haber una especie que ceda electrones y otra

especie que las acepte:

El reductor es aquella especie química que tiende a ceder electrones de su estructura química al

medio, quedando con una carga positiva mayor a la que tenía.

El oxidante es la especie que tiende a captar esos electrones, quedando con carga positiva menor a

la que tenía.

Cuando una especie química reductora cede electrones al medio se convierte en una especie oxidada, y la

relacion que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par REDOX.

Análogamente, se dice que cuando una especie capta electrones del medio se convierte en una especie

reducida, e igualmente forma un par REDOX con su precursor reducido. Una solución acuosa de iones

Cu2+ es azul. Si se le añaden limaduras de Fierro (Fe), se comprueba que el color azul desaparece: los iones

Cu2+ han reaccionado. Por otra parte, en la solución se forman iones Fe2+, lo que se manifiesta por el

precipitado verdoso que forman en presencia de sosa. También se observa que el Fierro queda recubierto

por un depósito rojo. Efectivamente, se forma Cobre metálico, Cu. El balance de la reaccion es el siguiente:

CuFeCuFe 22

El Fierro ha sido oxidado por los iones Cu2+, que a su vez han sido reducidos por el Fierro. La reaccion

anterior es una reaccion de oxidacion-reducción (o reaccion redox) en la que el Fierro es el reductor y el

Cobre el oxidante. La reaccion es de hecho la suma de las dos semi-reacciones siguientes:

Oxidacion: eFeFe 22

Reducción : CueCu 22

Por tanto, la oxidación de un elemento corresponde a una pérdida de electrones y la reducción corresponde

a una ganancia de electrones. Un oxidante (en este caso los iones Cu2+) es una sustancia susceptible de

captar uno o varios electrones; un reductor (en este caso el Fierro) cede fácilmente uno o varios electrones.






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Números de oxidacion. El número de oxidación es un número entero que representa el número de

electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. El número de oxidación

es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y

será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a

cederlos. El número de oxidación se escribe en números romanos: +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. En

los iones monoatómicos la carga eléctrica coincide con el número de oxidacion.

Durante el proceso de oxidacion, aumenta el número de oxidación de la especie que se oxida. En cambio,

durante la reducción , el número de oxidación de la especie que se reduce, disminuye. El número de

oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando

forma un compuesto determinado. Comportamiento del número de oxidacion:

- aumenta si el átomo pierde electrones (la especie que se oxida), o los comparte con un átomo que

tenga tendencia a captarlos.

- disminuye cuando el átomo gana electrones (la especie que se reduce), o los comparte con un

átomo que tenga tendencia a cederlos.

- es nulo si el elemento es neutro o está sin combinar.

5.4 REACCIONES DE CORROSIÓN ELECTROQUIMICA La definicion más aceptada entiende por corrosión electroquímica es “el paso de electrones e iones de una

fase a otra limítrofe constituyendo un fenómeno electródico, es decir, transformaciones materiales con la

cooperacion fundamental, activa o pasiva, de un campo eléctrico macroscópico, entendiéndose por

macroscópico aquel campo eléctrico que tiene dimensiones superiores a las atómicas en dos direcciones del

espacio”. En los procesos de corrosión electroquímica de los metales, se tiene simultáneamente un paso de

electrones libres entre los espacios anódicos y catódicos vecinos, separados entre sí, según el esquema

siguiente:

Fenómeno anódico: neEE cd 11

Fenómeno catódico: 22 cc EneE

Lo que entraña una corriente electrónica a través de la superficie límite de las fases. En el proceso anódico,

el dador de electrones, Ed1, los cede a un potencial galvánico más negativo, y dichos electrones son

captados en el proceso catódico por un aceptor de electrones, Ec2, con potencial más positivo. Como se

puede observar en la siguiente figura.






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Figura 2. Mecanismo de la corrosión electroquímica

La corrosión electroquímica involucra dos reacciones de media celda, una reaccion de oxidación en el

ánodo y una reaccion de reducción en el cátodo. Por ejemplo para la corrosión del Fierro en el agua con un

pH cercano a neutralidad, estas semi-reacciones pueden representarse de la siguiente manera:

Reaccion anódica: eFeFe 422 2

Reaccion catódica: OHeOHO 442 22

Por supuesto que existen diferentes reacciones anódicas y catódicas para los diferentes tipos de aleaciones

expuestas en distintos medios.

5.5 PARES GALVÁNICOS Cuando se ponen en contacto dos metales diferentes en presencia de un electrolito, como el agua

ligeramente ácida, se produce entre ellos un par galvánico que produce la destruccion del más

electronegativo. Experimentalmente se ha establecido una clasificacion electroquímica de los metales y es

la Serie Electromotriz (vea Tabla 1 de Tema 4).

En esta figura, el agua salada del mar actúa como conductor de los electrones que parten del metal que se

oxida hacia el metal que los recibe llamado cátodo. En la imagen los dos ánodos de Zinc se oxidan y

disuelven perdiendo electrones y convirtiéndose en oxido de Zinc.






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Cuando dos de los metales de esta lista están en contacto, en presencia de una solución salina o aire

húmedo, el metal de potencial de electrodo más bajo se corroe. Y esta corrosión es tanto más rápida cuanto

más alejados se hallen los metales en la serie electroquímica, siendo muy ligera si los metales son

contiguos en la serie, sobre todo si el electrolito en cuestion es el agua de lluvia, con una casi ausencia de

sales en solucion. Por lo tanto, hay que evitar siempre el contacto directo Cobre-Fierro, Cobre-Zinc o

Cobre-Aluminio. Desde la construccion de barcos, hasta la de casas. Los tejados son un blanco fácil de la

lluvia, en la que se encuentran canalones, tuberías, los cuales fácilmente se podrían corroer si no se tiene en

cuenta lo anteriormente dicho. O un barco que en su estructura combine Fierro y Cobre, como el agua de

mar es un electrolito (salada) al poco tiempo de botarlo habría que retirarlo.

El acero del casco de un barco es un material homogéneo pero con pequeñas zonas de diferente potencial

eléctrico, que ayudados por una corriente externa formarán células galvánicas que originarán puntos de

oxidacion. El agua de mar actúa como electrolito es decir un líquido en el que flotan cargas eléctricas y

capaz de hacer circular a los electrones libres, vengan de donde vengan, actuando como un conductor

eléctrico. En los mercantes se aprecia como la línea de flotacion está muy corroída porque el agua de la

superficie está mucho más oxigenada que el resto facilitando la oxidacion. A mayor temperatura del agua

de mar se tiene mayor corrosión, pues con la temperatura se facilita la reaccion de oxidacion. Si un ácido

contamina el agua también aumenta la corrosión, mientras que en ambientes alcalinos se retarda la

corrosión. Por esta razón se bañan los interiores de los tanques metálicos con una lechada de cemento que

es alcalino y protege de la oxidacion.

5.6 PREVENCION DE LA CORROSIÓN La corrosión es un fenómeno que depende del material utilizado, de la concepcion de la pieza (forma,

tratamiento, montaje) y del ambiente. Se puede influir entonces en estos tres parámetros; se puede influir

también en la reaccion química misma.

1) Eleccion del material






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La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden

utilizar aceros inoxidables, Aluminios, cerámicas, polímeros (plásticos), etc. La eleccion también debe

tomar en cuenta las restricciones de la aplicacion (masa de la pieza, resistencia a la deformacion, al calor,

capacidad de conducir la electricidad, etc.). Cabe recordar que no existen materiales absolutamente

inoxidables; hasta el Aluminio se puede corroer.

2) Concepcion de la pieza

En la concepcion, hay que evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las

heterogeneidades en general.

Hay que prever también la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habrá que cambiar la pieza

(mantenimiento preventivo).

3) Dominio del ambiente

Cuando se trabaja en ambiente cerrado (por ejemplo, un circuito cerrado de agua), se pueden dominar los

parámetros que influyen en la corrosión; composicion química (particularmente la acidez), temperatura,

presióny se pueden agregar productos llamados "inhibidores de corrosión". Un inhibidor de corrosión es

una sustancia que, añadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de

corrosión. Las substancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio, y un inhibidor

que funciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosión en otro sistema. Sin

embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto (atmósfera, mar, cuenca en

contacto con el medio natural, circuito abierto). Básicamente todos los métodos que existen para lograr

controlar la corrosión de los materiales metálicos, son intentos para interferir con el mecanismo de

corrosión, de tal manera que se pueda hacer que éste sea lo más ineficiente posible. Por ejemplo,

disminuyendo el flujo de electrones entre los componentes metálicos de la celda de corrosión por el

aumento de la resistencia eléctrica del metal, de alguna manera disminuiría la corriente de corrosión y, por

tanto, la velocidad de corrosión. Para que exista un proceso de corrosión debe formarse una pila o celda de

corrosión y, por tanto, un ánodo, un cátodo, un conductor metálico y una solución conductora, además de

una diferencia de potencial entre los electrodos o zonas anódicas y catódicas, por lo que la eliminacion de

alguno de los componentes esenciales de la mencionada pila podría llegar a detener el proceso.

En la práctica existen tres maneras de lograr lo anterior y por tanto de luchar contra la corrosión:







1) Aislamiento eléctrico del material. Existen distintos medios para impedir que ocurra la reaccion

química. Como primera medida de protección se puede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de

pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo un tratamiento de superficie (por ejemplo, nitruracion,

cromacion, cromatacion, etc.). Esto puede lograrse mediante el empleo de pinturas o resinas, depósitos

metálicos de espesor suficiente o por aplicacion de recubrimientos diversos. De esta forma, se puede lograr

aislar el metal del contacto directo con el medio agresivo (agua, suelo y atmósfera por lo general). Pero las

pinturas anticorrosivas con Plomo han sido abandonadas a causa de su impacto dramático en el ambiente.

Otra forma de asilamiento es la galvanoplastia, donde la pieza se puede recubrir con una película de otro

metal electro depositado cuyo potencial de reducción es más estable que el alma de la pieza. Existe el

Níquelado, el Zincado (galvanizado), el cobrizado y el cromado y el cromatizado (con aleaciones de

cromo). El cromado usado comúnmente en la industria automotriz, donde los fittings confieren una

protección estable al alma de Fierro con la cual se confecciona el artículo. El cromo mismo no se corroe,

protegiendo así la pieza, pero la mínima ralladura es catastrófica, pues la pieza hace entonces las veces de

ánodo sacrificial del cromo y se corroe a gran velocidad.

2) Cambiando el sentido de la corriente en la pila de corrosión. Conectando eléctricamente, por

ejemplo, el acero con un metal más activo (Zinc o Magnesio) podemos llegar a suprimir la corrosión del

acero, ya que dejará de actuar como ánodo y pasará a comportarse como cátodo, dejando el papel de ánodo

al metal más activo (Zinc o Magnesio). Este es el principio de la Protección Catódica, que se introduce

otra pieza para perturbar la reaccion; es el principio del ánodo de sacrificio. Se coloca una pieza (a

menudo de Zinc) que se va a corroer en lugar de la pieza que se quiere proteger; la reaccion química entre

el ambiente y la pieza sacrificada impide la reaccion entre el ambiente y la pieza útil. En medio acuoso,

basta con atornillar el ánodo sacrificial a la pieza que se debe proteger. Al aire, hay que recubrir totalmente

la pieza; es el principio de la galvanizacion. Este método se usa ampliamente en la Ingeniería Naval.

3) Polarizacion del mecanismo electroquímico. Esto se puede lograr bien eliminando el Oxígeno

disuelto, bien mediante la adicion en el medio agresivo de ciertas sustancias llamadas inhibidores, las

cuales pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de corrosión y por lo tanto, llegar a detener

o cuanto menos disminuir sus efectos. En la práctica, lo anterior conlleva una modificacion del entorno o

medio ambiente, al cual está expuesto el metal. Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya

sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando

sus electrones al medio. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan

sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores

no está del todo desarrollada aun. Su uso es en el campo de los sistemas de enfriamiento o disipadores de

calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento, calderas, etc. Un caso especial de este tipo es la







aplicacion de inhibidores asociados a una película de fijacion, donde las pinturas anticorrosivas cuyas

fórmulaciones, además de aportar con una capa de aislamiento de tipo epóxico fenólico o epoxi-ureico,

llevan asociados un paquete anticorrosivo compuesto por moléculas orgánicas o minerales aceptores de

electrones tales como los azoles. Es también conveniente mencionar que un inhibidor de corrosión deberá

especificarse sobre que tipo de corrosión va a inhibir dado la gran diversidad de tipos y formas de corrosión

dependiendo principalmente de las condiciones del medio donde se está llevando a cabo esta.

A continuacion se estudiará a la protección catódica, la forma más exitosa de proteger a las grandes

estructuras metálicas.

5.7 PROTECCIÓN CATÓDICA La protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada día con

mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para

transportar petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cables

eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes. En la práctica se puede aplicar

protección catódica en metales como acero, Cobre, Plomo, latón, y Aluminio, contra la corrosión en todos

los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por

corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados.

Como condicion fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrificio

o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito. La protección catódica

presenta sus primeros avances en el año 1824, cuando Sir Humphrey Davy recomendó la protección del

Cobre de las embarcaciones, uniéndolo con Fierro o Zinc; habiéndose obtenido una apreciable reducción

del ataque al Cobre, a pesar de que se presento el problema de ensuciamiento por la proliferacion de

organismos marinos, habiéndose rechazado el sistema por problemas de navegacion. En 1850 y después de

un largo período de estancamiento usando pinturas y anticorrosivos, la Marina Canadiense demostró que

era factible la protección catódica de embarcaciones con mucha economía en los costos y en el

mantenimiento.

Pero ¿cómo se puede volver catódica una superficie metálica? Existen dos procedimientos diferentes para

lograrlo. Por un lado, conectando el metal que se trata de proteger a otro menos noble que él, es decir, más

negativo en la serie electroquímica. Este sistema se conoce como protección catódica con ánodos

galvánicos o de sacrificio y consiste realmente en la creacion de una pila galvánica en que el metal a

proteger actúe forzosamente de cátodo (polo positivo de la pila), mientras que el metal anódico se

"sacrifica", o sea que se disuelve (Figura 3). Como el metal más comúnmente utilizado en la práctica por su







bajo precio y alta resistencia mecánica es el acero, los metales que se puedan conectar a él y que deben

tener un potencial más negativo quedan reducidos en la práctica al Zinc, Aluminio, Magnesio y sus

aleaciones.

Figura 3. Protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio.

Por otro lado, conectando el metal a proteger al polo negativo de una fuente de alimentación de corriente

continua, pura o rectificada y el polo positivo a un electrodo auxiliar que puede estar constituido por

chatarra de Fierro, ferro-silicio, Plomo-Plata, grafito, etc. Este sistema se conoce con el nombre de

protección catódica con corriente impresa. Un esquema simplificado del mismo se presenta en la Figura

4. Ahí se puede observar a la fuente de poder externa, la cual obligará a que los electrones fluyan hacia la

estructura a proteger, esto lo logra mediante la polaridad de sus terminales. La terminal positiva de la fuente

debe siempre estar conectada a la cama de ánodos, a fin de forzar la descarga de corriente de protección

para la estructura. Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de

ánodos se consumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y

mantener una vida más amplia. En virtud de que todo elemento metálico conectado o en contacto con el

terminal positivo de la fuente e inmerso en el electrólito es un punto de drenaje de corriente forzada y por

lo tanto de corrosión, es necesario el mayor cuidado en las instalaciones y la exigencia de la mejor calidad

en los aislamientos de cables de interconexion

Figura 4. Protección catódica con corriente impresa.







Figura 5. Otro esquema de la protección catódica con corriente impresa.

A continuacion se estudiarán detalladamente a los componentes de la protección catódica, como son el

ánodo de sacrificio, la estructura a proteger, el relleno requerido por el ánodo enterrado. A está protección

se debe agregar la ofrecida por los revestimientos, como por ejemplo las pinturas. Casi la totalidad de los

revestimientos utilizados en instalaciones enterradas, aéreas o sumergidas, son pinturas industriales de

origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere del cálculo de algunos parámetros, que

son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la

resistividad eléctrica del medio electrólito, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia

eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados.

Ánodos de sacrificio. Se fundamenta en el mismo principio de la corrosión galvánica, en la que un metal

más activo es anódico con respecto a otro más noble, teniendo corrosión el metal anódico. En la protección

catódica con ánodos galvánicos, se utilizan metales fuertemente anódicos conectados a la tubería a

proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para

la protección de la tubería. La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubería a

proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente, pequeñas

estructuras y en medio de baja resistividad.

Características de un ánodo de sacrificio.

Debe tener un potencial de solución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de

acero (metal que normalmente se protege) a -0.8 V. Sin embargo el potencial no debe de ser







excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior, con un innecesario paso de

corriente. El potencial práctico de solución puede estar comprendido entre -0.95 y -1.7 V;

Corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido;

Buen comportamiento de polarizacion anódica a través del tiempo;

Bajo costo.

Tipos de anodos. Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente

entre el metal a proteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posicion más elevada en la tabla de

potencias (serie electroquímica o serie galvánica).

A) Ánodos galvánicos (sin corriente impresa) que con mayor frecuencia se utilizan en la protección

catódica son:

Magnesio: Los ánodos de Magnesio tienen un alto potencial con respecto al Fierro y están libres de

pasivacion. Están diseñados para obtener el máximo rendimiento posible, en su funcion de protección

catódica. Los ánodos de Magnesio son apropiados para oleoductos, pozos, tanques de almacenamiento de

agua, incluso para cualquier estructura que requiera protección catódica temporal. Se utilizan en estructuras

metálicas enterradas en suelo de baja resistividad (hasta 3000 Ohmio-cm).

Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar.

Zinc: Para estructura metálica inmersas en agua de mar o en suelo con muy baja resistividad (hasta 1000

Ohm-cm).

Figura 6. Ánodo de sacrificio







ANODO ZINC MAGNESIO ALUMINIO

EFICIENCIA 95% 50% 95%

RENDIMIENTO AM-HR/KG 778 1102 2817

CONTENIDO DE ENERGIA AM-HR/KG 820 2204 2965

POTENCIAL DE TRABAJO(VOLTIO) -1.10 -1.45 A -1.70 -1.10

RELLENO 50% Yeso;

50% Bentonita

75% Yeso;

20% Bentonita;

5% Na2SO4

Tabla 1. Características de los ánodos galvánicos

El metal que actúa como ánodo se "sacrifica" (oxida) en favor del metal que actúa como cátodo; por esto el

sistema se conoce como protección catódica con ánodos de sacrificio. Lo anterior se ilustra en un esquema

de la Figura 6.

B) Ánodos utilizados en la protección catódica con corriente impresa:

Chatarra de Fierro: Por su economía es a veces utilizado como electrodo dispersor de corriente. Este tipo

de ánodo puede ser aconsejable su utilizacion en terrenos de resistividad elevada y es aconsejable se rodee

de un relleno artificial constituido por carbón de coque. El consumo medio de estos lechos de dispersion de

corriente es de 9 Kg/Am*Año.

Ferrosilicio: Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en el suelo

incado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque. A intensidades de corriente baja de 1 Ampere,

su vida es prácticamente ilimitada, siendo su capacidad máxima de salida de corriente de unos 12 a 15 A







por ánodo. Su consumo oscila a intensidades de corriente altas, entre 0.5 a 0.9 Kg/A*Año. Su dimension

más normal es la correspondiente a 1500 mm de longitud y 75 mm de diámetro.

Grafito: Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito

o carbón de coque. Es frágil, por lo que su transporte y embalaje debe ser de cuidado. Sus dimensiones son

variables, su longitud oscila entre 1000-2000 mm, y su diámetro entre 60-100 mm, son más ligeros de peso

que los ferrosilicios. La salida máxima de corriente es de 3 a 4 A por ánodo, y su desgaste oscila entre 0.5 y

1 Kg/A*Año.

Titanio-Platinado: Este material está especialmente indicado para instalaciones de agua de mar, aunque

sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo. Su característica más relevante es que a

pequeños Voltajes (12 V), se pueden sacar intensidades de corriente elevada, siendo su desgaste

perceptible. En agua de mar tiene, sin embargo, limitaciones en la tension a aplicar, que nunca puede pasar

de 12 V, ya que ha tensiones más elevadas podrían ocasionar el despegue de la capa de óxido de Titanio y,

por lo tanto la deterioracion del ánodo. En agua dulce que no tengan cloruro pueden actuar estos ánodos a

tensiones de 40-50 V.

Relleno Backfill

Para mejorar las condiciones de operacion de los ánodos en sistemas enterrados, se utilizan rellenos como

el Backfill, especialmente para ánodos de Zinc y Magnesio, estos productos químicos rodean

completamente el ánodo produciendo algunos beneficios como:

Promover mayor eficiencia;

Desgaste homogéneo del ánodo;

Evita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el ánodo;

Absorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad permanente.

La composicion típica del Backfill para ánodos galvánicos está constituida por 75 % yeso (CaSO4), 20 %

bentonita y 5 % sulfato de Sodio, y la resistividad de la mezcla varía entre 50 a 250 Ohm-cm.







Comparacion de los sistemas de protección catódica

Ánodos galvánicos tradicional Con corriente impresa

No requieren potencia externa Requiere potencia externa

Voltaje de aplicacion fijo Voltaje de aplicacion variable

Amperaje limitado Amperaje variable

Aplicable en casos de requerimiento de corriente pequeña, económico hasta 5 amperios

Útil en diseño de cualquier requerimiento de corriente mayores que 5 amperios;

Útil en medios de baja resistividad Aplicables en cualquier medio;

La interferencia con estructuras enterradas es prácticamente nula

Es necesario analizar la posibilidad de interferencia;

Sólo se utiliza hasta un valor límite de resistividad eléctrica hasta 5000 Ohm-cm

Sirve para resistividades mayores que 5000 Ohm-cm

Mantenimiento simple Mantenimiento complejo

Resistencia eléctrica no fija Resistividad eléctrica ilimitada

Costos bajos de instalacion y operacion. Costos altos de instalacion y operacion.







CUESTIONARIO

5.1 ¿Qué es corrosión?

Es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el deterioro en sus propiedades físicas y químicas.

5.2 Elementos básicos para que se produzca la corrosión electroquímica.

Electrodos (ánodo y cátodo) y Electrolito.

5.3 Se produce un efecto tanto en la región anódica como en la región catódica del metal, menciónalas:

En la región anódica se producirá la solución del metal (corrosión), mientras que en la región catódica se produce la inmunidad del metal.

5.4 A) ¿Qué es le corrosión? B) Elabora una lista de cuatro métodos que se emplean comúnmente para proteger a los metales contra la corrosión y describa brevemente cada uno de ellos.

A) La corrosión es el deterioro de los metales por una reacción química (algunos metales como el oro y el Platino no se corroen).

Es importante distinguir dos clases de corrosión: la Corrosión Seca y la Corrosión Húmeda. La corrosión se llama seca cuando el ataque se produce por reacción química, sin intervención de corriente eléctrica. Se llama húmeda cuando es de naturaleza electroquímica, es decir que se caracteriza por la aparición de una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo. A grandes rasgos la corrosión química se produce cuando un material se disuelve en un medio líquido corrosivo hasta que dicho material se consuma o, se sature el líquido.

B) Protección catódica: Este tipo de protección consta en el uso de un ánodo de sacrificio para proteger al metal (cátodo). Hay dos tipos de protección catódica, tradicional y de corriente impresa.

Protección catódica tradicional: Consiste realmente en la creación de una pila galvánica en que el metal a proteger actúe forzosamente de cátodo (polo positivo de la pila), mientras que el metal anódico se "sacrifica", o sea que se disuelve.

Protección catódica por corriente impresa: Este tipo de protección obligará a que los electrones fluyan hacia la estructura a proteger, esto lo logra mediante la polaridad de sus terminales. La terminal positiva de la fuente debe siempre estar conectada a la cama de ánodos, a fin de forzar la descarga de corriente de protección para la estructura. Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de ánodos se consumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y mantener una vida más amplia.







Protección con aislamiento: Existen distintos medios para impedir que ocurra la reacción química. Como primera medida de protección se puede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo un tratamiento de superficie (por ejemplo, nitruración, cromacion, cromatacion, etc.). Esto puede lograrse mediante el empleo de pinturas o resinas, depósitos metálicos de espesor suficiente o por aplicación de recubrimientos diversos.

Empleo de inhibidores: Este tipo de protección emplea inhibidores que son agentes químicos que cuando se añaden a una solución corrosiva, reduce o eliminan su efecto corrosivo. En la mayoría de los casos, el inhibidor formara una capa protectora sobre la superficie del metal.

Protección por tratamiento térmico especial: El tratamiento térmico origina la homogenizacion de soluciones sólidas, especialmente en aleaciones fundidas que están sujetas a una composición variable de cristales individuales a través de la pieza fundida, tiende a mejorar la resistencia a la corrosión.

5.5 ¿Cómo defines la corrosión de la erosión?

La corrosión es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos.

“Corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente”

La erosión es un proceso natural por el cual las corrientes de agua o el viento arrastran parte del suelo de unos puntos a otros. Es un proceso muy útil porque permite se desplacen materiales de unos suelos a otros que recuperan fertilidad con estos aportes. La erosión es un problema cuando se acelera, con lo cual los materiales perdidos no se recuperan en las zonas erosionadas y en las zonas que reciben los aportes no son aprovechados o se pierden, o cuando por causas ajenas al propio medio aparece en puntos que no deberían de erosionarse. La erosión es mas a nivel macro, la tierra se erosiona cuando no es fértil. O cuando el mar aporta muchas sales a la tierra (se ve mucho en las costas).

5.6 Explica el mecanismo de corrosión electroquímica.

La corrosión electroquímica es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. La corrosión más frecuente siempre es de naturaleza electroquímica y resulta de la formación sobre la superficie metálica de multitud de zonas anódicas y catódicas; el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmósfera, para lo que la humedad relativa deberá ser del 70%.

El proceso de solución de un metal en un ácido es igualmente un proceso electroquímico. La infinidad de burbujas que aparecen sobre la superficie metálica revela la existencia de infinitos cátodos, mientras que en los ánodos se va disolviendo el metal. A simple vista es imposible distinguir entre una zona anódica y una







catódica, dada la naturaleza microscópica de las mismas (micropilas galvánicas). Al cambiar continuamente de posición las zonas anódicas y catódicas, llega un momento en que el metal se disuelve totalmente.

Ya que la corrosión de los metales en ambientes húmedos es de naturaleza electroquímica, una aproximación lógica para intentar parar la corrosión sería mediante métodos electroquímicos. Los métodos electroquímicos para la protección contra la corrosión requieren de un cambio en el potencial del metal para prevenir o al menos disminuir su solución.

5.7 ¿Por qué la corrosión ocurre generalmente en el ánodo?

El ánodo es el lugar donde el metal es corroído: el electrolito es el medio corrosivo; y el cátodo, que puede ser parte de la misma superficie metálica o de otra superficie metálica que esté en contacto, forma el otro electrodo en la celda y no es consumido por el proceso de corrosión.

En el ánodo el metal corroído pasa a través del electrolito como iones cargados positivamente, liberando electrones que participan en la reacción catódica. Es por ello que la corriente de corrosión entre el ánodo y el cátodo consiste en electrones fluyendo dentro del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito.

5.8 ¿Cuál es la limitación que tiene el empleo de la serie electromotriz en la corrosión de metales?

La serie electromotriz es válida solo para metales en condiciones en que se determinó la serie, los electrolitos contenían, especificas concentraciones de sales del mismo metal del que se estudió. En condiciones reales, en otros electrolitos su comportamiento puede ser diferente.

5.9 ¿Cómo afecta le distancia entre metales en la serie galvánica a la rapidez de corrosión?

En la serie galvánica se basa en la experiencia con combinaciones de metales en gran variedad de ambientes. En la tabla que se muestra al final se muestra una serie para cierto número de metales y aleaciones en agua de mar que se mueven a alta velocidad. En cualquier pareja, el metal más cercano al tope de esta serie será anódico y sufrirá corrosión, mientras que el otro más próximo al final de la lista será catódico y recibirá alguna protección galvánica. La diferencia en potencial eléctrico entre dos metales está relacionada con la distancia entre ellos en la serie galvánica. Un metal acoplado con otro cercano a él sobre esta lista corroerá generalmente en forma más lenta que cuando se acopla otro más alejado o por debajo de él.

5.10 ¿Por qué el Aluminio y el cromo muestran superior resistencia en la corrosión?

Si el ion metálico se elimina mediante la formación de un compuesto insoluble precipitado sobre el ánodo, y esta película es adherente e impermeable a la solución de corrosión, resulta un aislamiento completo y la corrosión se detiene. Las películas de óxido de este tipo se forman sobre el Aluminio y Cromo, mismos que responden de superior resistencia a la corrosión.

5.11 ¿Qué es anodizado?

Anodización o anodizado es una técnica utilizada para modificar la superficie de un material. Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial que se genera sobre el Aluminio mediante el óxido







protector del Aluminio, conocido como alúmina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del Aluminio.

Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la superficie del Aluminio, creando una capa de alúmina protectora para el resto de la pieza. La protección del Aluminio dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras).

5.12 Analiza las diferencias y semejanzas entre la corrosión intergranular y la corrosión por esfuerzo.

La corrosión intergranular es uno uniforme cuando una diferencia de potencial entre las fronteras de grano y el resto de la aleación. Este tipo de corrosión tiene lugar generalmente cuando ocurre la precipitación de una fase desde una solución sólida. Como la precipitación suele ocurrir más rápido en las fronteras de grano, el material en la vecindad de las fronteras de grano pierde cantidades del elemento disuelto, creando una diferencia de potencial, y la frontera de grano se disuelve preferentemente.

La corrosión por esfuerzo es la aceleración de corrosión en ciertos ambientes cuando los metales se someten a esfuerzos externamente o contienen esfuerzos tensiles externos debidos al trabajo en frio. Las fisuras pueden ser transgranulares o intergranulares o una combinación de ambas. La magnitud del esfuerzo necesario para producir la falla del material depende del medio corrosivo y de la estructura del metal base.

5.13 Describe los siguientes acontecimientos: corrosión por formación de pequeños agujeros en la superficie, corrosión por grieta, corrosión por cavitación y corrosión por rozamiento.

Corrosión por formación de agujeros en la superficie: Este tipo de corrosión forma pequeños huecos en la superficie es un ejemplo de corrosión no uniforme resultante de inhomogeneidades en el metal, debido a inclusiones, composición variable de cristales individuales a través de la pieza fundida, y zonas distorsionadas. Estas inhomogeneidades forman diferencias de potencial en sitios localizados para producir huecos profundos y aislados.

Corrosión por grieta: Este tipo de corrosión influye ataque acelerado en el punto de unión de dos metales expuestos a un ambiente corrosivo. Esto puede ocurrir con mayor frecuencia en grietas que retienen las soluciones y les toma tiempo secarse. El ataque acelerado puede ocurrir debido a un diferencial en la concentración de Oxígeno.

Corrosión por cavitación: Este tipo de corrosión se produce por el choque de burbujas y cavidades dentro de un líquido. El movimiento de vibración entre una superficie y un líquido es tal que se aplican repetidas cargas a la superficie, produciendo esfuerzos muy altos cuando se forman estas burbujas y chocan regular mente. Estos choques producen impactos de alto esfuerzo que eliminan gradualmente partículas de la superficie, formando de manera eventual profundos agujeros sobre la superficie.

Corrosión por rozamiento: Este tipo de corrosión forma un tipo común de daño a la superficie produciendo por vibración. La cual causa choques o rozamiento en la interfaz de la superficie sometida a altas cargas y estrechamente ajustadas. Tal corrosión es común en superficies de ajustes por sujeción o de presión, sujetas a un pequeño movimiento relativo.







5.14 ¿Factor que influye en la corrosión?

Uno de los factores más importantes que influyen en la corrosión es la diferencia de potencial eléctrico de metales no similares cuando están acoplados conjuntamente y sumergidos en un electrolito. Este potencial se debe a las regiones anódica y catódica.

5.15 ¿Cómo se va corroyendo un metal?

La velocidad a la que un material se corroe es lenta y continúa dependiendo del ambiente donde se encuentre, y ésta dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión. A medida que pasa el tiempo, se va creando una fina capa de material en la superficie, que va formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.

5.16 ¿Qué significa corrosión por suelos?

Se le llama a los procesos de degradación que son observados en estructuras enterradas.

5.17 La corrosión depende por varios factores como:

La pieza manufacturada, el ambiente, composición química, humedad y pH; inclusive la forma de la pieza y los tratamientos a los que se somete.

5.18 ¿Qué es la oxidación?

La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal ceden electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación.

5.19 ¿A qué se le conoce como reducción?

A la reacción química opuesta a la oxidación, es decir cuando una especie química acepta electrones.

5.20 ¿Porqué se les llama reacciones REDOX?

Abreviación de "reducción /oxidación" debido a que estas reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. De otra forma, son las reacciones donde ocurre una transferencia de electrones.

5.21 ¿Cómo puede ser liberada la energía que se desprende en la oxidación?

Esta energía puede ser liberada de manera lenta, como es el caso de la oxidación o corrosión de los metales, o bien, puede ser liberada de forma muy rápida y explosiva como es el caso de la combustión.

5.22 ¿Qué características posee el llamado acero inoxidable?

Este tipo de acero contiene elementos de aleación (cromo, Níquel) que se oxidan y a esta capa de óxido se debe la protección del acero; además de que no está protegido más que en ciertos tipos de ambiente, y se corroerá en ambientes distintos.







5.23 ¿Por qué se considera que la corrosión es un problema industrial importante?

Porque es un problema que puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y además, representa un costo importante, en general, se calcula que su costo económico no es inferior al 2% del producto interno bruto.

5.24 ¿Qué se entiende por corrosión electroquímica?

Es cuando en una misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre sí, en donde se establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado, llamado área anódica, hacia aquella donde se verifica el potencial de oxidación más bajo, llamado área catódica. El conjunto de las dos semi reacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.

5.25 ¿Dónde ocurre generalmente la corrosión por Oxígeno?

Ocurre en superficies expuestas al Oxígeno gaseoso disuelto en agua o al aire, y se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada.

5.26 ¿Cómo actúa la corrosión microbiológica?

En este tipo, los microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas, y está asociada al pitting (picado) del Oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio, donde se clasifican las ferrobacterias.

5.27 Menciona un ejemplo de corrosión por presiones parciales de Oxígeno:

Un ejemplo sería el Oxígeno presente en una tubería que está expuesto a diferentes presiones parciales. Es decir, una superficie es más aireada que otra y se forma una pila. El área de menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodo y la que tiene mayor presencia de Oxígeno (mayor presión) actúa como cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila.

5.28 ¿Cuál es el tipo de corrosión más común que se presenta?

La corrosión galvánica y se establece cuando dos metales distintos actúan entre sí como ánodo y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y aquel metal que tenga un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica.

5.29 ¿Dónde se da la corrosión por actividad salina?

Se da principalmente en calderas de vapor, en donde las superficies metálicas expuesta a diferentes concentraciones salinas forman una pila galvánica, en donde la superficie expuesta a la menor concentración salina se comporta como un ánodo.

5.30 ¿Cuáles son los 2 elementos que debe haber para que exista una reacción REDOX? Menciona su función correspondiente:

Reductor: Es aquella que tiende a ceder electrones.







Oxidante: Es aquella que tiende a captar esos electrones.

5.31 ¿Qué es el número de oxidación?

Es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. Es positivo si el átomo pierde electrones, y será negativo cuando el átomo gane electrones.

5.32 ¿Cómo se forma un par galvánico?

Cuando se ponen en contacto dos metales diferentes en presencia de un electrolito, como el agua ligeramente ácida que produce la destrucción del más electronegativo.

5.33 ¿Por qué razón se debe evitar el contacto directo de Cobre-Fierro, Cobre-Zinc o Cobre-Aluminio?

Debido a que en presencia de una solución salina o aire húmedo, el metal de índice más bajo se corroe, y esta corrosión es más rápida cuanto más alejados se hallen los metales en la escala electroquímica, siendo muy ligera si los metales son contiguos en la serie, sobre todo si el electrolito en cuestión es el agua de lluvia, con una casi ausencia de sales en solución.

5.34 ¿Cuáles serían los 3 parámetros importantes que se deben tomar en cuenta para prevenir la corrosión?

Elección del material: escoger un material que no se corroa en el ambiente considerado. Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el Aluminio se puede corroer.

Concepción de la pieza: evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades.

Dominio del ambiente: Cuando se trabaja en ambiente cerrado (un circuito cerrado de agua), se pueden dominar los parámetros que influyen en la corrosión: composición química, temperatura, presión. Se pueden agregar productos llamados "inhibidores de corrosión". Las substancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio. Sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto (atmósfera, mar, cuenca en contacto con el medio natural, circuito abierto, etc.).

5.35 ¿Qué es un inhibidor de corrosión?

Es una sustancia que, añadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de corrosión. Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando sus electrones al medio.

5.36 Existen otras 3 maneras de evitar la corrosión eliminando alguno de los componentes de la pila o celda de corrosión ¿Cuáles son?

Aislamiento eléctrico del material: Como primera medida de protección se puede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo un







tratamiento de superficie. De esta forma, se puede lograr aislar el metal del contacto directo con el medio agresivo (agua, suelo y atmósfera). Otra forma de asilamiento es la galvanoplastia, donde la pieza se puede recubrir con una película de otro metal electro depositado cuyo potencial de reducción es más estable que el alma de la pieza. Existe el Níquelado, el Zincado (galvanizado), el cobrizado y el cromatizado. El cromado usado comúnmente en la industria automotriz y en la de los fittings confiere una protección estable al alma de Fierro con la cual se confecciona el artículo. En efecto, el cromo mismo no se corroe, protegiendo así la pieza, pero la mínima ralladura es catastrófica, pues la pieza hace entonces las veces de ánodo sacrificial del cromo y se corroe a gran velocidad.

Cambiar el sentido de la corriente en la pila de corrosión: Conectando eléctricamente, por ejemplo, el acero con un metal más activo (Zinc o Magnesio) podemos llegar a suprimir la corrosión del acero, ya que dejará de actuar como ánodo y pasará a comportarse como cátodo, dejando el papel de ánodo al metal más activo (Zinc o Magnesio).

Polarizacion del mecanismo electroquímico: Se logra eliminando el Oxígeno disuelto mediante la adicion en el medio agresivo de sustancias llamadas inhibidores, las cuales pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de corrosión y por lo tanto, llegar a detener o cuanto menos disminuir sus efectos. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos.

5.37 ¿Por qué se utilizan las pinturas anticorrosivas?

Porque aparte de aportar con un film de aislamiento de tipo epóxico fenólico o epoxi-ureico, llevan asociados un paquete anticorrosivo compuesto por moléculas orgánicas o minerales aceptores de electrones tales como los azoles.

5.38 ¿Por qué circunstancia se especificaría el tipo de corrosión en la que actuaría un inhibidor?

Por la gran diversidad de tipos y formas de corrosión dependiendo principalmente de las condiciones del medio donde se está llevando a cabo.

5.39 ¿Por qué es tan utilizada en el mundo la protección catódica para evitar la corrosión y que beneficios trae ésta?

Porque es ampliamente efectiva en ductos que transportan petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes. Además porque también se puede aplicar protección catódica en metales como acero, Cobre, Plomo, latón, y Aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados.

5.40 ¿A qué se le conoce como protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio?

Es uno de los procedimientos para volver una superficie metálica en galvánica, esto se hace conectando el metal que se trata de proteger a otro menos noble que él, y consiste en la creación de una pila galvánica en







que el metal a proteger actúe forzosamente de cátodo (polo positivo de la pila), mientras que el metal anódico se "sacrifica", o sea que se deteriora o “desaparece”.

5.41 ¿Qué otro procedimiento existe para volver la superficie metálica en catódica?

Conectando el metal a proteger al polo negativo de una fuente de alimentación de corriente continua, pura o rectificada, y el polo positivo a un electrodo auxiliar que puede estar constituido por chatarra de Fierro, ferro-silicio, Plomo-Plata, grafito, etc.

5.42 ¿De qué forma actúan los ánodos de sacrificio en la protección catódica?

Un metal más activo es anódico con respecto a otro más noble, teniendo corrosión en el metal anódico.

5.43 Menciona algunas características que presenta un ánodo de sacrificio:

1) Debe tener un potencial de solución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero (metal que normalmente se protege) a -0.8 V. El potencial de solución puede estar comprendido entre -0.95 a -1.7 V.

2) Corriente suficientemente elevada.

3) Buen comportamiento de polarización anódica a través del tiempo.

4) Bajo costo.

5.44 ¿Qué tipos de ánodos son utilizados en la protección catódica?

Ánodos galvánicos (sin corriente impresa)

Ánodos con corriente impresa

5.45 ¿De qué tipo de ánodos galvánico se utilizan con mayor frecuencia para la protección catódica?

Ánodos de Magnesio, Aluminio y Zinc.

5.46 ¿De qué tipo de ánodos con corriente impresa se utilizan con mayor frecuencia para la protección catódica?

Ánodos de chatarra de Fierro, de ferro silicio, de grafito y titanio platinado.

5.47 ¿Qué se utiliza para mejor las condiciones de operación de los ánodos en sistemas enterrados y qué beneficios trae consigo?

Se utilizan algunos rellenos entre ellos el de Backfill, estos productos químicos rodean completamente el ánodo produciendo algunos beneficios como:

Mayor eficiencia

Desgaste homogéneo del ánodo







Evita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el ánodo

Absorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad permanente

5.48 ¿Qué tipo de ánodos para la protección catódica consideras que son más efectivos para evitar la corrosión? Explica tu respuesta.

El tipo de ánodos galvánicos considerando que no requiere de potencia externa, aplicación de corriente pequeña, su mantenimiento es simple y con un bajo costo de instalación que favorece a las industrias.

5.49 ¿Qué método sería mejor utilizar para evitar la corrosión de algún tipo de tubería?

La protección catódica resulta ser el mejor método para evitar la corrosión en cualquier material o superficie puesto que a diferencia de aplicar pintura, la cual con el paso del tiempo se formarán pequeñas grietas donde será posible el contacto directo del Oxígeno con el metal resultando la corrosión dentro de la pintura, la protección catódica ocurre cuando un metal es forzado a ser el cátodo de la celda corrosiva adhiriéndole de un metal que se corroa más fácilmente que él, de forma tal que esa capa de metal, que está recubriendo, se corroa antes que el metal que está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva.

5.50 ¿La corrosión se presenta para todos los materiales?

No, la corrosión no incluye a los materiales no metálicos. Otros materiales, como el plástico o la madera, no sufren corrosión; pueden agrietarse, degradarse, romperse, pero no corroerse.

5.51 ¿Oxidación resulta ser lo mismo que corrosión?

Comúnmente se suelen usar como sinónimos, aunque se utiliza el término herrumbramiento u oxidación para indicar la corrosión del Fierro y de aleaciones en las que éste se presenta como el metal base.

5.52 ¿Existe sólo un tipo de corrosión?

No, además de las mencionadas anteriormente la corrosión se divide en dos clases: la corrosión seca y la corrosión húmeda. La corrosión se llama seca cuando el ataque se produce por reacción química, sin intervención de corriente eléctrica. Se llama húmeda cuando es de naturaleza electroquímica, es decir que se caracteriza por la aparición de una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo.




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