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En este articulo se describe la corrosividad atmosférica en la ciudad de Trujillo-Perú.
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I. INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas más graves causados por los avances de la tecnología, es el
impacto de la corrosión atmosférica sobre los materiales de uso común en ingeniería,
se ha considerado de vital importancia para el desarrollo de un país, ya que afecta los
activos tanto del sector público como del privado. Las pérdidas por corrosión están
relacionadas directamente con el tipo de atmósfera donde se encuentran expuestos
los materiales, estas atmósferas pueden ser de tipo rural, urbana, marina o industrial.
Las pérdidas económicas son cuantiosas, es posible que la agresividad atmosférica
sea culpable por si sola de más del 50% de las pérdidas totales debido a la corrosión
metálica. [1,2]
La corrosión producida por la atmósfera terrestre es un proceso complejo que
involucra un rango de factores que actúan al mismo tiempo, y que no dependen
solamente de las condiciones climáticas (humedad relativa, temperatura, velocidad y
dirección del viento) sino también de los componentes de la atmósfera (aire: cenizas,
gases diferentes, entre otras sustancias) y de los contaminantes poluantes (polvo,
sales marinas, dióxido de azufre de las industrias.), los cuales son altamente sensibles
a cada sitio particular, por lo que se hace arriesgado realizar generalizaciones y
predicciones, cuando se pretende extrapolar lo que ocurre en un sitio a otro de
condiciones diferentes. [3]
La corrosión atmosférica es uno de los principales fenómenos de deterioro de los
materiales metálicos en la provincia del Santa, así como en el resto del país, por lo
cual es importante evaluar este proceso, ya que el 80% de las superficies metálicas se
hallan expuestas a la atmósfera.[2]
Bajo este panorama, muchas empresas que se encuentran localizadas en la provincia
del Santa que poseen grandes infraestructuras expuestas frente a distintas
atmósferas, como es el caso de las empresas del sector siderúrgico (Siderperu),
pesquero (Pesquera Diamante), empresas eléctricas (Hidrandina), entre otras
necesitan conocer el impacto de la corrosividad atmosférica sobre los materiales que
componen tales infraestructuras metálicas.
Con la siguiente investigación se busca determinar los niveles de corrosividad de la
atmósfera de la provincia del Santa y la durabilidad de los metales (cobre y aluminio)
expuestos a la mencionada atmósfera; el estudio tuvo como principal propósito realizar
el monitoreo durante 4 años aproximadamente, para la obtención de los datos
2
experimentales se expusieron a la atmósfera y a diferentes distancias del mar una
serie de estaciones de monitoreo distribuidas en el área de estudio y que son
representativas de toda la provincia del Santa. Las velocidades corrosión obtenidas
fueron utilizadas para establecer la categoría de corrosividad de la atmósfera, usando
la Norma ISO/WD 9223,1992, y elaborar los mapas de corrosividad además para
determinar la durabilidad de los metales evaluados. Disponer de los mapas de
corrosividad atmosférica que ayudan a determinar con precisión cuales son los
materiales y el tipo de mantenimiento más adecuado, así como los sistemas de
protección más óptimos para ser utilizados en la mencionada provincia. Los datos de
las velocidades de corrosión de los dos primeros años fueron extraídos de la base de
datos del proyecto “Evaluación de la Franja de Corrosión de la Costa Peruana,”
licitación de menor cuantía Nº 0004-2007-OSINERG.
Muchos trabajos han sido realizados hasta la fecha para determinar el comportamiento
frente a la corrosión de diferentes materiales y utilizando diferentes técnicas. Algunas
investigaciones que podemos mencionar son los realizados por:
Morcillo M. y col. Estudiaron la corrosividad del cobre y zinc en las atmósferas de
Piura, Pucallpa, Arequipa y Cuzco, en las cuales indica para el cobre una alta
corrosividad (C4) en la ciudad de Piura, moderada corrosividad (C3) en la ciudad de
Pucallpa y baja corrosividad (C2) en las ciudades de Arequipa y Cuzco. Y para el
zinc, indica una alta corrosividad (C5) en la ciudad de Piura, baja corrosividad (C2)
en la ciudad de Arequipa y Pucallpa y muy baja corrosividad (C1) en la ciudad del
Cuzco. [4]
El Instituto de Corrosión y Protección de la PUPC estudió la corrosividad
atmosférica del acero, zinc, cobre y aluminio en la zona de Concesión de
EDELNOR S.A.A. determinando que para el cobre la corrosividad corresponde a las
categorías C4 y C5 (alta y muy alta Corrosividad) y para el aluminio las categorías
de corrosividad son C5 y >C5 (alta y extremadamente alta corrosividad). [5]
Peralta M.; evaluó el efecto del tiempo de humectación y contaminación atmosférica
en la corrosividad de la ciudad de Chimbote; concluyeron que en la zona de El
Trapecio tiene una corrosividad alta (C4), mientras que en Chimbote Centro,
Laderas del Norte, Bellamar y Enapu presentaron una corrosividad media (C3). [6]
Acevedo, P y Marino V, 2004, evaluaron la categoría de índices de corrosividad
atmosférica y grado de falla por corrosión en Acero ASTM A- 36 con recubrimientos
superficiales, en la zona el Trapecio - Chimbote- Perú - 2003”, concluyeron que la
corrosividad tenía categoría C5 (muy alta corrosividad). También establecieron que
3
el índice de corrosividad industrial (I.C.I) es de 1.2% con una clasificación de
corrosividad moderada lo cual significa un área urbana y determino también un
índice de corrosividad marina (I.C.M) de 2.04% con una corrosividad marina
moderada lo cual significa una zona costera. [7]
Gutiérrez, M. y Supo, M.; evaluaron la relación existente entre la polución
atmosférica y la suceptibilidad a la corrosión acuosa del cobre electrolítico y
aluminio AA 1100 expuestos en la atmósfera de Chimbote – Perú durante el 2008;
concluyeron que la corrosividad atmosférica para el cobre y aluminio es extrema
(CX) y alta (C5) respectivamente y además que el polvo ambiental, dióxido de
azufre y cloruros influyen muy significativamente en la velocidad de corrosión de
cobre y aluminio.[8]
Toda esta investigación se realiza basándose en antecedentes teóricos referidos a:
1.1. Corrosión atmosférica
La Corrosión Atmosférica es un proceso electroquímico que envuelve a un metal,
productos de corrosión, una superficie electrolítica, y la atmósfera. El electrolito
usualmente es ácido en la naturaleza (inclusive excluyendo cualquier efecto de
lluvia ácida, humedad en el aire en equilibrio con el dióxido de carbono). Al ser un
proceso electroquímico, la corrosión puede únicamente ocurrir cuando el
electrolito está presente en la superficie. De ahí que un proceso discontinuo es
determinado ante todo por el tiempo de humectación (TDH) al que estuvo
expuesto el material. El TDH está relacionado directamente con las condiciones
climáticas del lugar y depende de la humedad relativa (HR), duración y frecuencia
de lluvia, niebla, temperatura, velocidad y dirección del viento y horas de sol.
Otros factores atmosféricos de importancia se incluyen, como la presencia de
aniones de corrosión, particularmente cerca del océano y la industria generando
sulfatos y nitratos en áreas urbanas e industriales. Dichos aniones de corrosión
cuando se depositan o incorporan en los productos de corrosión, muy a menudo
crean tiempos de humectación más prolongados ya que incrementan el punto de
rocío en la interface metal/atmósfera. [9]
1.2. Mecanismo de la corrosión atmosférica
Proceso Catódico
Bajo la película de electrolito la mayoría de los metales expuestos en la atmósfera,
se corroen por medio del proceso catódico de reducción de oxígeno.
4
Únicamente en el caso de un alto grado de contaminación por productos
ácidos adquiere Importancia la reacción de descarga de iones hidrógeno.
La difusión de oxígeno a través de la película acuosa suele ser el factor
controlante de la corrosión, ésta velocidad se incrementa al disminuir el espesor
de película sobre el metal. Las gotas individuales para dar lugar a capas
relativamente gruesas de electrolito pueden reducir la velocidad de ataque, por
dificultar la llegada de oxígeno, es decir una excesiva disminución del espesor de
la capa de humedad frena el proceso de corrosión debido a la alta resistencia de
las películas sumamente delgadas y al estar obstaculizadas en su interior las
reacciones de ionización y disolución del metal.
Proceso Anódico
La siguiente ecuación representa la ecuación anódica generalizada que
corresponde a la determinación de la tasa de corrosión atmosférica.
La formación de producto de corrosión, la solubilidad de los productos de
corrosión en la superficie electrolítica y la formación de películas pasivas, afectan
el índice general de la disolución anódica del metal, en la figura Nº 1 se muestra
un esquema sobre el fenómeno de corrosión atmosférica. [10]
5
1.3. Tipos de atmósferas corrosivas
Atmósfera Rural
La atmósfera rural no contiene contaminantes de productos químicos
concentrados, pero contienen polvo orgánico e inorgánico. La humedad es el
principal constituyente corrosivo y por supuesto las sustancias gaseosas como el
oxígeno y el dióxido de carbono (CO2).
Las zonas áridas y tropicales son casos especiales de atmósfera rural, en climas
áridos hay muy poco o nada de llovizna de ahí que posean una alta humedad
relativa y condensación al mismo tiempo, lo que produce un ambiente corrosivo.
Figura 1: Formación de Productos de Corrosión [11]
6
En los climas tropicales debido a la alta temperatura promedio incluyendo las
frecuencias o cielos de altas humedades relativas, intenso sol, condensación
durante la noche, permanencia de la humedad en la superficie, produce un
ambiente corrosivo. [12]
Atmósfera Urbana
Este tipo de atmósfera es similar al tipo rural añadido que existe una pequeña
actividad industrial. Contaminantes como SOx y NOx de los motores de vehículos y
emisiones domesticas de combustibles son parte de esta atmósfera. [12]
Atmósfera Industrial
Se caracterizada por la presencia de contaminantes, principalmente los
compuestos de azufre (SO2) que proviene del quemado del carbón, petróleo y
otros combustibles, así como también fosfatos y nitratos. [12]
Figura 2: Atmósfera Rural [12]
Figura 3: Atmósfera Urbana [12]
[12]Urbana[12]
7
Atmósfera Marina
Se caracteriza por la presencia de partículas finas de cloruros que son llevadas
por la brisa marina, las cuales son depositados en las superficies de los
materiales. Las atmósferas marinas son altamente corrosivas y tiende a ser
significativamente dependiente de la dirección del viento, velocidad y distancia
desde la costa. [12]
1.4. Parámetros Climáticos
Figura 4: Atmósfera Industrial [12]
Figura 5: Atmósfera Marina [12]
Figura 6: Parámetros climáticos [10]
MATERIAL
MACROCLIMA RADIACION
SOLAR MICROCLIMA
Tiempo de Humectación
Temperatura de la superficie
Contaminación atmosférica
Humedad
Temperatura
Agentes Poluantes
UV – IR - Luz
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Radiación solar
La radiación solar tiene influencia en el grado de humedad y afecta el desempeño
de los revestimientos y plásticos. La radiación solar puede también estimular
las reacciones de corrosión fotosensibles sobre metales tales como cobre y
hierro. Además puede estimular las reacciones biológicas tales como el
desarrollo de hongos.
La luz ultravioleta y la foto-oxidación ocasionan fragilidad y superficies con grietas
en los polímeros, esto puede ser evitado con la adición de estabilizadores
a la radiación ultravioleta como por ejemplo el negro de humo.
Macroclima
Se encuentra relacionado con el oxígeno, la humedad y contaminantes
atmosféricos como el dióxido de azufre, cloruro de sodio (SO2, NaCl, NOx),
Temperatura, etc.
Microclima
Se refiere al clima específico que se forma alrededor del objeto de importancia
fundamental, entre los factores que intervienen tenemos la formación de rocío
o en forma general tiempo de humectación de la superficie, temperatura de la
superficie, y la acumulación de iones de naturaleza ácida como SO3-2, NO2-, Cl-,
en la película acuosa depositada sobre el objeto.
A continuación se describe algunos factores que son importantes para los
cambios climáticos
a. Lluvia
La lluvia realiza un lavado de los contaminantes atmosféricos depositados sobre
las superficies expuestas, lo que podría considerarse como un efecto benéfico.
Por otro lado, si la lluvia se estanca en las imperfecciones de las superficies
metálicas (grietas o hendiduras) podría acelerar la corrosión por la acumulación
de humedad en tales áreas.
b. Rocío y Condensación
El rocío es un fenómeno relacionado con la capacidad del aire para incorporar y
retener vapor de agua, y cuando se condensa forma una finísima capa llena de los
contaminantes atmosféricos como sales marinas, azufres y ácido clorhídrico, lo
cual provee un electrolito muy agresivo para promover la corrosión. En los puntos
de inflexión por la noche, la condensación aparece sobre las superficies metálicas,
atrapa el dióxido de carbono y puede llegar a ser tan agresivo como un ácido
diluido. Debido al cambio de temperatura.
9
c. Humedad relativa (HR)
La humedad relativa es la cantidad de agua presente en el aire, es la relación
porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que
necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura. La humedad relativa
es uno de los factores más importantes en el proceso de corrosión atmosférica,
influenciada por la frecuencia y duración de lluvia y rocío, durante las cuales las
superficies metálicas aparecen visiblemente húmedas y aparece la corrosión.
Al hablar de corrosión atmosférica, se habla de un proceso electroquímico, el cual
necesita de un medio electrolítico que permita el intercambio de electrones. Por
tanto el medio para que la corrosión atmosférica ocurra es el agua. Por
consiguiente, si existe más humedad relativa en el ambiente, esto incrementa la
velocidad de corrosión en los metales.
d. Tiempo de Humectación (TDH)
El tiempo de humectación es el tiempo durante el cual una superficie metálica está
cubierta por una película líquida de electrolito, siendo esta capaz de producir
corrosión atmosférica. En los últimos años el parámetro TDH ha recibido una gran
atención, ya que es una medida directa para el tiempo real de corrosión o de
operación de las múltiples celdas de corrosión en la superficie del metal.
Habitualmente el TDH es calculado en horas, de acuerdo con la norma
Internacional de ISO 9233:92 “Corrosion of Metals and Alloys; Corrosivity of
Atmospheres; Classification” e incluye el complejo diario de T-HR, utilizando el
valor de HR = 80% como valor crítico (t>0ºC), cuando inicia la condensación de
agua sobre la superficie del metal. Al llegar la HR a 90% t T<25º se alcanza el
punto de rocío y la capa húmeda es más gruesa. Este cambio induce una
alteración en la velocidad de corrosión del metal. Cuando la película de humedad
es más fina, ella representa una barrera menor para la difusión molecular del
agente oxidante (el oxígeno del aire) desde el ambiente gaseoso hacia la
superficie metálica y la capa de humedad puede ser prácticamente saturada de
oxigeno disuelto. Su concentración y proceso de difusión se encuentran más
dificultados en el caso de una película de condensación más gruesa.
e. Temperatura
La temperatura afecta la humedad relativa, el punto rocío, el tiempo de
humectación y la cinética de los procesos de corrosión.
A altas temperaturas la cinética de las reacciones químicas de la corrosión
se incrementa, por otro lado la humedad depositada sobre la superficie
metálica se evapora, desciende la concentración de oxígeno y de otros gases
10
corrosivos, e incluso pueden producirse cambios en las propiedades
protectoras de las capas de los productos de corrosión, mientras que bajo la
temperatura de congelación de agua, la corrosión no ocurre debido a que el hielo
es un electrolito pobre, razón por la cual la mayor oxidación ocurre en el rango
de temperaturas comprendido entre 0 y aproximadamente 25°C.
Las temperaturas de interés son: la temperatura del punto de rocío y la
temperatura de la superficie del panel de ensayo.
Durante la llegada de la noche la temperatura ambiente decrece y la temperatura
sobre las superficies metálicas tienden a ser más elevadas que el aire húmedo
que las rodea y no ocurre la condensación; conforme avanza de tiempo, después
que el punto de rocío ha sido alcanzado, como la temperatura del ambiente
empieza a subir, el retraso de la temperatura de las superficies metálicas hace
que tiendan a comportarse como condensadores manteniendo una película de
humedad sobre sus superficies.
El punto de rocío de una atmósfera es la condición de equilibrio de condensación
y evaporación de una superficie. Para asegurar que no ocurra corrosión por
condensación sobre una superficie metálica la temperatura debe mantenerse
alrededor de 10 a 15 ºC sobre el punto de rocío.
f. Viento
La dirección y velocidad del viento afecta la acumulación de partículas sobre las
superficies de los metales, también el viento dispersa los contaminantes en el aire;
la severa corrosión ocurre sobre la playa con vientos.
Los fuertes vientos pueden traer contaminantes en el aire incluso llevar más allá
tierra adentro; un sitio marino puede ser más agresivo por la presencia de
vientos dominantes que traen contaminantes industriales, partículas de SO2 al
sitio marino. [10,12]
1.5. Contaminantes Atmosféricos
Figura 7: Ilustración de contaminantes atmosféricos. [10]
11
Dióxido de Azufre (SO2)
Uno de los contaminantes presentes en la atmósfera es el dióxido de azufre (SO2),
el cual se forma durante la combustión de todos los combustibles fósiles
conteniendo azufre y también es emitido durante el proceso de purificación de los
metales en metalurgia.
Las emisiones de dióxido de azufre se han incrementado en las últimas décadas
llegando a representar cerca del 90% del total de emisiones, éste dióxido de
azufre puede ser: emitido a la atmósfera, oxidado y convertido a ácido sulfúrico.
Cloruros
El origen de los cloruros atmosféricos corresponde al agua de mar que puede
arrastrar el ion cloruro o como sal marina, tras la evaporación; ambas formas
alcanzan en la atmósfera concentraciones comprendidas entre: 0,5 y 5 g/m3, otra
fuente natural de emisiones de cloruro hacia la atmósfera son los gases
procedentes de las erupciones volcánicas. Se estima que cada año se liberan en
la atmósfera de procedencia industrial alrededor de tres millones de toneladas de
HCl. La salinidad de las atmósferas marinas varía dentro de un amplio rango
desde valores muy elevados en áreas de olas rompientes a valores bajos en
zonas de agua de mar en calma.
El depósito de partículas de cloruro de sodio sobre la superficie metálica acelera
la corrosión, ya que pueden dar lugar a la formación de productos de corrosión
solubles, por lo tanto existe una relación directa entre el contenido de sal
marina en la atmósfera y la velocidad de corrosión medida
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono se encuentra en la atmósfera en concentraciones de 0,03 a
0,05% en volumen, existen variaciones ligeras durante del día y con la estación
del año debido a su ciclo en la naturaleza.
EL CO2 en presencia de agua forma el ácido carbónico a pH de 5,6; la presencia
de CO2 podría disminuir los efectos del SO2 debido a la naturaleza de los
productos de corrosión formados.
Dióxido de Nitrógeno (NO2)
En el ambiente se encuentran alrededor de 20 compuestos inorgánicos de
nitrógeno, siendo la mayoría gaseosos. Algunos de ellos son óxidos entre lo que
se destacan: el óxido nitroso (N2O), oxido nítrico (NO), y dióxido de nitrógeno
(NO2).
El óxido nitroso tiene su origen en la actividad biológica del suelo, el óxido nítrico y
el dióxido de nitrógeno se generan en los procesos de combustión de alta
12
temperatura, tales como plantas industriales, incendios forestales, centrales
térmicas, y especialmente en los motores de combustión interna. Las
concentraciones tanto de dióxido de nitrógeno como de óxido nítrico varían desde
0,47 g/m3 en ambientes rurales hasta 1,60-121 g/m3 en ambientes urbanos. El
óxido nítrico cuando se encuentra a elevadas temperaturas se convierte a dióxido
de nitrógeno en presencia de oxígeno de acuerdo con la siguiente reacción
de combustión:
El dióxido de nitrógeno (NO2) y el oxido nítrico (NO) no son los causantes directos
de la corrosión, no obstante el dióxido de nitrógeno puede reaccionar con el agua
y formar el acido nítrico. El acido nítrico ocasiona el proceso corrosivo en las
superficies metálicas, mediante el siguiente mecanismo de reacción:
Ozono (O3)
La mayoría de las transformaciones gaseosas, que tienen lugar en la atmósfera,
son iniciadas por los radicales hidroxilos (OH+) o la molécula de ozono. Ninguno
de los dos compuestos es emitido por ninguna fuente, sino que son producidos
por procesos foto químicos de la atmósfera. La reacción que más frecuentemente
produce ozono es la siguiente:
El ozono se descompone por la acción de la radiación UV, generando un átomo
de oxígeno (O) energizado, el cual se combina con una molécula de agua para
formar radicales Hidroxilo:
El ozono y el radical OH· son las especies más reactivas de la atmósfera terrestre.
El radical OH· reacciona con una amplia variedad de gases atmosféricos. Como
resultado su concentración es baja. El ozono es significativamente menos
reactivo, por los que su concentración es mucho mayor relativamente. En las
13
regiones donde se desarrolla ampliamente episodios fotoquímicos, las
concentraciones pueden llegar a varios cientos de partes por billón en volumen.
Una pequeña parte del ozono ambiental se disolverá en cualquier capa de agua
existente en la superficie de los materiales. Es conocido su carácter oxidante, por
lo que puede tomar parte en los procesos de corrosión (la reacción anódica de
oxidación del metal).
Material Particulado
El término aerosol se refiere a una suspensión de pequeñas partículas líquidas y/o
sólidas en un medio gaseoso. Al igual que en el caso de los gases, las partículas
de aerosol llegan a la superficie metálica y son retenidas por esta superficie en un
proceso de deposición seca o húmeda.
Las fuentes de partículas de aerosol generalmente producen diferentes tipos de
composición química de éstas. Las partículas evolucionan gradualmente en el
aspecto químico cuando se aglomeran con otras y cuando absorben gases.
Como es conocido, las partículas absorben agua al encontrarse sobre una
superficie, en una cantidad tal que permiten la formación de un electrolito sobre la
superficie del metal y por tanto pueden tener un papel importante en el proceso de
corrosión.
Al fluctuar el valor de humedad relativa de la atmósfera interior, se fluctuará
también como consecuencia la cantidad de agua sobre la superficie metálica. De
esta manera se pueden tener ciclos de secado (interrupción de la corrosión) y de
humectación (desarrollo de corrosión), cuya frecuencia determina la velocidad del
proceso de corrosión y la pérdida del metal.
Las partículas arrastradas por el aire pueden ser químicamente activas o inertes, y
dependiendo de su composición y estado físico, pueden causar grandes daños
sobre las superficies metálicas. El efecto de mayor importancia que provoca el
material particulado al depositarse sobre las superficies metálicas es la corrosión
por aireación diferencial, otro de los efectos de menor importancia radica en que
dichas partículas ensucian y erosionan el revestimiento polimérico, ocasionando
altos costos debido a que se debe proteger las superficies metálicas nuevamente.
La presencia de partículas higroscópicas depositadas sobre las superficies
metálicas puede estimular el proceso de corrosión, aún sin la presencia de
contaminante alguno. [10,12]
14
1.6. Algunos tipos de corrosión
La corrosión se puede clasificar atendiendo al medio que la produce (por ácidos,
atmosférica, por suelos, etc.), al mecanismo o la morfología del ataque (uniforme,
picadura, crevice, etc.) o a las condiciones físicas que la motivan (cavitación,
corrientes vagabundas, etc.). En la figura 3 se puede ver algunos tipos de
corrosión de los metales y aleaciones.
Corrosión por depósito
La corrosión por depósito en otras palabras se refiere a la corrosión que se genera
debajo de las impurezas sobre la superficie o cerca de ella, como se muestra en la
figura 9. La corrosión por depósito se genera muy fácilmente por ejemplo debajo
del polvo de carbón húmedo, suciedad del camino, arena, arcilla, hojas y en
barcos bajo la creciente suciedad.
Figura 8: Tipos de corrosión. [13]
Figura 9: Corrosión por deposito. [13]
15
La aparición de la corrosión es causada por la humedad, la cual permanece entre
la masa de suciedad y la superficie del metal. Siendo que la movilidad del agua es
baja este modo de corrosión se revela de la misma manera que la corrosión por
rajadura. Existe un área con baja concentración de oxígeno más debajo de la
suciedad y un área con alto contenido de oxígeno a continuación de la misma; en
otras palabras, el resultado es una celda de corrosión en la cual el ánodo se
encuentra debajo de la suciedad y el cátodo se encuentra junto a él (ánodo).
Corrosión uniforme
La corrosión uniforme o ataque uniforme es la más común de los tipos de
corrosión, el material se corroe uniformemente en toda la superficie. Las áreas
anódicas (corrosivas) y catódicas (no corrosivas) cambian lugares continuamente
sobre la superficie, lo cual resulta en la corrosión del metal. La corrosión uniforme
se cuantifica en micrómetros por año.
Corrosión por picadura
La corrosión por picadura es un tipo de corrosión localizada, la cual crea puntos o
picaduras como indentaciones en la superficie del metal. El ánodo se encuentra
en el agujero y el cátodo en el área circundante
La superficie parece llena de orificios aunque la mayor parte de la superficie se
encuentra prácticamente intacta. En estructuras delgadas la corrosión puede
atravesar el material muy rápido. La corrosión por picadura es típica en metales
en los que la resistencia a la corrosión es basada en una capa protectora pasiva
en la superficie.
Por ejemplo, aluminio y acero inoxidable pertenecen a tales metales. Además
recubrimientos nobles sobre la base del material, digamos recubrimientos de
níquel sobre el acero pueden crear las condiciones de picadura si la capa metálica
Figura 10: Corrosión Uniforme. [13]
16
se encuentra dañada. La cantidad de corrosión por picadura depende de la
disponibilidad de suficiente agresividad en el ambiente.
Normalmente en condiciones ambientales, la corrosión focalizada de aleaciones
de aluminio se detiene gradualmente pero si existe agua sobre la superficie que
contenga cloro y oxigeno, la corrosión puede resultar más fuerte. [13]
1.7. Corrosión de metales
Corrosión del cobre
En contacto con una atmósfera limpia y a temperatura ambiente, los átomos de
Cu liberan electrones en las zonas anódicas de la superficie de una pieza del
metal, según la reacción,
o
En las zonas catódicas de la superficie del metal tiene lugar la reacción,
Entre los productos más comunes de la corrosión atmosférica del cobre que son
insolubles en agua, tenemos: los óxidos de cobre (CuO, Cu2O), sulfatos,
carbonatos y cloruros básicos de cobre todos ellos son compuestos muy
insolubles en el agua.
El primer producto que se forma sobre la superficie metálica del cobre es la
cuprita (Cu2O), posteriormente esta reacciona con los gases disueltos en la
Figura 11: Corrosión por Picadura [13]
17
atmósfera (SO2, Cl-, CO2) se forman diversos compuestos de distintos niveles de
complejidad, esto dependiendo de si el pH de la película húmeda es
suficientemente alto.
En atmósferas moderadamente ácidas, estas sales protegen a la superficie del
cobre base, esto debido a que son estables a partir de pH>4.
En general. Los productos de corrosión del Cu en forma de capas que cubren la
superficie del metal, reciben el nombre genérico de pátina con diversas
coloraciones (marrón oscuro, marrón claro, rojizo, verde claro y oscuro, azulejo,
azul oscuro). En las pátinas las subcapas más próximas a la superficie del cobre
puro son óxidos y las subcapas más externas son sales de sulfato.
Los compuestos más comunes que se forman son los siguientes:
Óxidos
CuO (oxido de cobre II)
Cu2O (cuprita: rojo)
Hidróxidos
Cu(OH)2 (hidróxido cuproso)
Cloruros
CuCl (cloruro cuproso)
CuCl2 (cloruro cúprico)
CuCl2.2H2O (cloruro cúprico
dihidratado)
CuCl2.Cu(OH)2 (pátina)
CuCl2.3Cu(OH)2(pátina)
Cu2Cl(OH)3 (paratacamita: verde)
Sulfatos
Cu2SO4 (sulfato cuproso)
CuSO4 (sulfato cúprico)
CuSO4.5H2O (sulfato cúprico
pentahidratado)
CuSO4.3Cu(OH)2 (sulfato cúprico
trihidratado)
Cu4(SO4)(OH)6 (brocantita: verde)
Cu4(SO4)(OH)6.2H2O (Posjankita:
azul claro)
Cu3(SO4)(OH)4 (Antlerita: verde)
[Cu4(OH)6SO4] (sulfato hidroxi de
cobre II)
Sulfuros
Cu2S (calcocita: oscuro)
CuS (covelita: oscuro)
Carbonatos
Cu2CO3
Cu(CO3)2.Cu(OH)2 (Azurita)
CuCO3.Cu(OH)2 (hidroxicarbonato
de cobre II)
2CuCO3.Cu(OH)2
(hidroxidicarbonato de cobre II)
18
Corrosión del Aluminio
El aluminio (Al), es un metal con una fuerte tendencia a reaccionar con el medio
que le rodea. A temperatura ambiente la superficie de una pieza de Al expuesta a
la atmósfera adquirirá rápidamente una delgada y compacta película de óxido de
Aluminio hidratado Al2O3.3H2O de aproximadamente 0,01 μm de espesor que
tenderá a protegerlo del ataque corrosivo de la atmósfera.
En atmósferas que contienen iones cloruro (Cl-), tal como en atmósferas marinas,
la película de alúmina hidratada es atacada por los iones Cl- dando lugar a la
formación de pequeños orificios (picaduras) que se inician aleatoriamente en la
superficie del metal y que rápidamente se hacen cada vez más profundos
El ion H2AlO3- producido pasa al electrolito, comenzando a funcionar una pila local,
siendo este lugar no protegido el ánodo, produciéndose una disolución muy rápida
según la reacción:
Los electrones migran hacia las ares catódicas donde se irán consumiendo, es
decir en la superficie alrededor de la picadura, se produce la reacción:
Los iones Al3+ se combinan con los iones OH- para formar hidróxido de aluminio,
Al(OH)3. El hidróxido de aluminio se precipita como una masa blanca gelatinosa
que recubre la picadura. Los iones Al3+ también pueden combinarse con los iones
cloruro, Cl- , según:
El cloruro de aluminio formado, AlCl3, en presencia de agua y poco o nada de
oxígeno puede dar lugar a la formación de ácido clorhídrico, HCl, mediante la
reacción:
19
El ácido clorhídrico formado se disocia en el medio acuoso, dando:
Este nuevo medio tiene un pH ácido; la siguiente reacción reducción
electroquímica es:
y su correspondiente reacción de oxidación electroquímica:
Este catión de aluminio, Al3+ nuevamente forma el cloruro respectivo el que se
vuelve a hidrolizar y el proceso sigue generando la picadura.
El dióxido de azufre tiene poca afinidad con la superficie de los materiales en base
aluminio. Al irse acumulando el polvo sobre la superficie metálica, es común la
adsorción del SO2, el cual se transforma en la capa de humectación que se forma
periódicamente, según la siguiente reacción:
El ion sulfato presente en la capa de polvo influye en la actividad de la picadura,
según:
Cuando se ha formado el Al2(SO4)3.6H2O este se hidroliza dando lugar a una
dispersión de hidróxido de aluminio (productos de corrosión amorfo) y a la
liberación de los iones SO42- de acuerdo a:
Cuando se alcanza un valor bastante bajo de pH, el anión sulfato puede tomar
parte en la acción corrosiva primaria, según la reacción:
En general en una atmósfera contaminada con azufre y cloruros, estas especies
reaccionan con el aluminio para formar diversos tipos de compuestos que
aceleran el proceso corrosivo por picaduras. [12,13]
20
Los principales productos de la corrosión atmosférica del Al son:
Óxidos
α- Al2O3 (alúmina alfa)
γ- Al2O3 (alúmina gamma)
Al2O3.3H2O (alúmina trihidratada)
Hidróxidos
AlO(OH)
Al(OH)3 (hidróxido de aluminio)
Cloruros
AlCl3(cloruro de aluminio)
AlCl3.6H2O (cloruro hexahidratado
de aluminio)
Sulfatos
Al2(SO4)3 (sulfato de aluminio)
Al2(SO4)3.18H2O (sulfato
dieciochoavo hidratado de
aluminio)
Sulfuros
Al2S3 (sulfuro de aluminio)
1.8. Tiempo de exposición
El proceso de corrosión para la mayoría de metales y aleaciones guarda una
relación lineal con el tiempo de exposición, a excepción del acero al carbono; en
donde después de transcurrido un cierto tiempo de exposición, el proceso de
corrosión se aparta de este comportamiento, ajustándose a otra línea recta con
menor pendiente que la primera, tal como se puede observar en la Figura 2.8.
Este comportamiento en el acero al carbono se debe a la formación de capas de
herrumbre más compactas que dificultan la difusión de las especies reactantes
que intervienen en las reacciones de corrosión. [12]
Figura 12: Comportamiento de la corrosión en relación con el tiempo [12].
21
1.9. Método para determinar la corrosión atmosférica
Para determinar la corrosión en cada uno de los materiales se usará el
procedimiento que se encuentra descrito en la norma ISO 9226: “Corrosivity of
Atmospheres—Methods of Determination of Corrosion Rates of Standard
Specimens for the Evaluation of Corrosivity” [14].Ésta norma alcanza
procedimientos para preparar metales desnudos para las respectivas pruebas.
Una vez que la prueba concluyó se remueven los productos de corrosión y de esta
manera se puede evaluar el daño provocado al material.
Hace énfasis sobre todo en los procedimientos que involucran la evaluación por
pérdida de masa del material. Este procedimiento, fue diseñado para remover el
óxido de los materiales, sin dañar al material base. Esto permite una
determinación más precisa de la pérdida de masa del metal expuesto a un
ambiente corrosivo. Este proceso puede ser aplicado también a materiales que
han recibido recubrimientos antes de ser expuestos al ambiente.
Valoración del daño causado por la corrosión (velocidad de corrosión, V)
Para determinar el daño causado por la corrosión atmosférica se tendrá en cuenta
las siguientes ecuaciones:
Para espirales de Cobre
Donde:
Δm: pérdida de masa (mg);
d: diámetro del alambre (mm);
mi: masa inicial, (g);
t: tiempo de exposición (años);
0.25: factor de corrección
V: velocidad de corrosión
(μm/año).
Para espirales de Aluminio
Donde:
Δm: pérdida de masa (g)
A: área total expuesta de la
superficie de la probeta (m2)
t: tiempo de exposición (años)
V: velocidad de corrosión
(g/m2.año)
22
1.10. Métodos para determinar la corrosividad atmosférica
La determinación de las categorías de corrosividad se ha realizado según la
correspondiente norma internacional ISO 9223 "Corrosión of metals and alloys -
Corrosivity of atmospheres -Clasification" [15].
De acuerdo con esta norma internacional se establecen dos métodos para
determinar la categoría de corrosividad de una zona o localidad dada.
El método A: se basa en los datos de velocidad de corrosión atmosférica
obtenidos luego de haber sido expuestos al ambiente los especímenes del metal
estándar y
El método B: se basa en los datos obtenidos de los factores climatológicos
como sulfatos, cloruros, humedad entre otros agentes atmosféricos agresivos
que influyen en la corrosión de los especímenes del metal estándar. (Figura 13):
Figura 13: Métodos para clasificar la corrosividad atmosférica según la norma ISO 9223
23
1.11. Clasificación de la agresividad atmosférica
Para clasificar la agresividad de la atmósfera se aplico la norma internacional
ISO 9223. Esta norma define cinco categorías de corrosividad: C1, C2, C3, C4 y
C5 en un año de exposición, tabla Nº 1.1 y su nueva versión (que se está
difundiendo como un bosquejo), ISO/WD 9223, tablas Nº 1.2 y 1.3 que agrega
una nueva categoría (CX).
Esta norma también específica los tres factores claves en la corrosión
atmosférica, que son: el tiempo de la humedad (tiempo de humectación), la
contaminación por dióxido de azufre (Sulfatos), la salinidad del aire (Cloruros).
De acuerdo a la corrosividad y velocidad de corrosión
Tabla Nº 1.1 Categorías de corrosividad atmosférica (norma ISO 9223) a partir
de datos de velocidad de corrosión de probetas de Fe y Zn, Al y Cu. (Versión
antigua).
Categoría de
Corrosividad
Velocidad de corrosión
m/año (g/m2 año)
Agresividad
de la
atmósfera Al Cu Fe Zn
C1 Despreciable <0,1 <1,3 < 0,1 Muy baja
C2 (< 0,6 ) 0,1 – 0,6 1,3 – 25 0,1 – 0,7 Baja
C3 (0,6 – 2) 0,6 – 1,3 25 – 50 0,7 – 2,1 Media
C4 (2 – 5) 1,3 – 2,8 50 – 80 2,1 – 4,2 Alta
C5 (5 – 10) 2,8 – 5,6 80 – 200 4,2 – 8,4 Muy alta
Tabla Nº 1.2 Categorías de corrosividad de la atmósfera, según la norma
ISO/WD 9223. (Última versión).
Categoría Corrosividad
C 1 Muy baja
C 2 Baja
C 3 Media
C 4 Alta
C5 Muy Alta
CX Extrema
24
Tabla Nº 1.3 Velocidades de corrosión del primer año de exposición para las
diferentes categorías de corrosividad (Norma ISO/WD 9223).
Categoría de corrosividad
Velocidades de corrosión de metales
Unidades Acero al carbono Zinc Cobre Aluminio
C1 g/m2.a ≤ 10 ≤ 0,7 ≤ 0,9 despreciable
μm/a ≤ 1,3 ≤ 0,1 ≤ 0,1 -
C2 g/m2.a 10 - 200 0,7 – 5 0,9 - 5 ≤ 0,6
μm/a 1,3 - 25 0,1 - 0,7 0,1 - 0,6 -
C3 g/m2.a 200 - 400 5 – 15 5 - 12 0,6 - 2
μm/a 25 - 50 0,7 - 2,1 0,6 - 1,3 -
C4 g/m2.a 400 - 650 15 - 30 12 - 25 2 - 5
μm/a 50 - 80 2,1 - 4,2 1,3 - 2,8 -
C5 g/m2.a 650 - 1500 30 - 60 25 - 50 5 - 10
μm/a 80 - 200 4,2 - 8,4 2,8 - 5,6 -
CX g/m2.a 1500 - 5500 60 - 180 50 - 90 >10
μm/a 200 – 700 8,4 - 25 5,6 - 10 -
De acuerdo con el tiempo de humectación
Tabla Nº 1.4. Clasificación de las atmósferas de acuerdo con el tiempo de
humectación. (ISO 9223).
Categoría Tiempo de Humectación
Horas / año % año
T1 < 10 < 0.1
T2 10 – 250 0.1 – 3
T3 250 – 2500 mar-30
T4 2500 – 5500 30 – 60
T5 >5500 > 60
25
De acuerdo con el nivel de contaminantes
Tabla Nº 1.5 Clasificación de las atmósferas de acuerdo con la contaminación
por SO2 y Cl- (ISO 9223).
Categoría Velocidad de depósito de
SO2 mg/m2.dia
Velocidad de depósito de Cl-
mg/m2.dia
Significado
SO2 Cl-
P0 S0 P < 10 S < 3 Despreciable
P1 S1 10 < P ≤ 35 4 < S ≤ 60 Baja
P2 S2 36 < P ≤ 80 61 < S ≤ 300 Media
P3 S3 81 < P ≤ 200 301 < S ≤ 1500 Alta
1.12. Mapas de corrosividad
Las predicciones de corrosión o agresividad de las atmósferas pueden servir
como orientación respecto a las medidas protectoras que deben adoptase para
la conservación de una estructura metálica. Para la elaboración de los mapas de
corrosividad se tendrán en cuenta las velocidades de corrosión de los metales
expuestos durante el primer año de exposición; la categorización de la
corrosividad se hará mediante la norma ISO 9223.
1.13. Cinética del proceso de corrosión atmosférica
Durabilidad
La durabilidad de un metal es la capacidad para soportar, durante la vida útil
para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está
expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia
de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis
estructural.
La formación paulatina de productos de corrosión sobre la superficie metálica
ejerce un efecto de protección parcial del ataque agresivo y por lo tanto una
atenuación de la velocidad de corrosión conforme aumenta el tiempo de
exposición. Como se muestra en la figura 5, las cinéticas de corrosión del acero
común y del acero patinable (acero de baja aleación) siguen un comportamiento
exponencial
26
Figura 14: Cinética de corrosión de un acero común y de un acero patinable en una
atmósfera contaminada con dióxido de azufre. [16]
Para realizar estimaciones de corrosión a largo plazo se hace mediante la
aplicación de una función potencial (ley bilogarítmica).
Ley Bilogaritmica
Es conocido que el proceso de corrosión atmosférica a largo plazo suele ser
asimilable con buena aproximación a funciones del tipo;
Donde:
C: es la corrosión al cabo de t años (µm)
A: es la corrosión durante el primer año de exposición. (µm)
n: depende del metal, del tipo de atmósfera y de las condiciones de exposición.
Si n = 0,5; tendríamos el caso de un proceso de corrosión atmosférica ideal
controlado por difusión, cuando todos los productos de corrosión permanecen
sobre la superficie como capa no perturbada.
Si el coeficiente de difusión decrece con el tiempo, por ejemplo, debido a un
proceso de compactación de la herrumbre o decrecimiento de la porosidad de la
capa de productos de corrosión, n adquiere valores por debajo de 0,5; es decir
los productos de corrosión muestran características protectoras y pasivas. Por el
contrario, si el proceso de difusión se acelera, por ejemplo, por disolución,
desprendimiento, etc., de la capa de productos de corrosión, n adquiere valores
27
por encima de 0,5 hasta un valor límite de 1; en este caso los productos de
corrosión no protegen y son muy quebradizos. Por ello, se considera a n como
un indicador del comportamiento físico-químico de la capa de productos de
corrosión.
Para establecer la cinética de corrosión y poder aplicar esta relación bastara con
exponer una cantidad suficiente de probetas que permita hacer retiros a
diferentes tiempos de exposición, de tal manera que, aplicado logaritmos a
ambos lados de la ecuación (1) se tiene:
A esta ecuación 2 se le denomina ley bilogaritmica, donde la representación en
coordenadas log-log (tiempo vs pérdida de espesor en el caso del cobre y
tiempo vs pérdida de masa por área en el caso del aluminio) de la ecuación es
una línea recta. Esta ley se cumple en la mayoría de los casos, de esta manera,
bastaría únicamente con exponer la suficiente cantidad de probetas como para
poder realizar retiros en varios intervalos de tiempo durante al menos 3 o 4 años
en ambientes exteriores para poder predecir la durabilidad de dicho material a
mayores tiempos de vida en servicio. [5,16]
Ante el problema de corrosión atmosférica que se presenta en la provincia del Santa y
con la finalidad de conocer los materiales y el tipo de mantenimiento más adecuado
así como los sistemas de protección más óptimos para ser utilizados en la mencionada
provincia, es que nos planteamos el siguiente problema: ¿Cuál es el nivel de
corrosividad atmosférica y durabilidad del cobre y aluminio, expuesto en la atmósfera
de la Provincia del Santa – Perú, durante 2007 - 2011?
CORROSIÓN
ATMOSFERICA
Velocidad de Corrosión
del Cobre y Aluminio
Atmósfera de la Provincia del
Santa - Perú
Categoría de Corrosividad y
Durabilidad del Cobre y
Aluminio
Figura15: Diagrama esquemático del problema de investigación
28
Los objetivos a lograr son:
Medir la velocidad de corrosión atmosférica del cobre y aluminio expuestos en la
atmósfera de la provincia del Santa-Perú año 2007-2011.
Construir un mapa de corrosividad donde se indiquen las categorías de corrosividad
obtenidas para cada metal estudiado en la provincia del Santa.
Estimar la durabilidad del cobre y aluminio expuesto a la atmósfera de la Provincia
del Santa.
En este proyecto de investigación se pondrá a prueba el análisis y discusión de teorías
y leyes respecto a los mecanismos de corrosión atmosférica sobre los metales cobre y
aluminio, también se pondrá en práctica metodologías estandarizadas para evaluar la
corrosión atmosférica del cobre y aluminio. Con los resultados obtenidos es posible
sugerir los métodos de protección más apropiados para combatir el fenómeno
corrosivo de los metales, con el consiguiente ahorro en costos de mantenimiento.
La importancia de esta investigación es mostrar a la comunidad científica y
tecnológica, datos de corrosividad atmosférica, por ello el interés de evaluar la
velocidad de corrosión del cuarto año, que se sumara a datos evaluados en años
anteriores (uno y dos años aproximadamente) y que contribuirán a la construcción de
un mapa de corrosividad para el área evaluada y para determinar la durabilidad de
estos metales. Los resultados obtenidos de esta investigación servirán para
recomendar al sector industrial que utiliza al cobre y aluminio en sus estructuras, las
cuales se ven afectadas al no tener información exacta, el comportamiento de estos
metales frente a la atmósfera, por ello la importancia de hacer el estudio para tales
casos.
29
II. MATERIAL Y MÉTODOS
2.1. Objeto de estudio
Población
El material de estudio estuvo constituido por la atmósfera de la provincia del
Santa. La provincia del Santa pertenece al departamento de Ancash, se encuentra
situada en el extremo noroccidental del departamento de Ancash. Limita al norte
con el departamento de La Libertad; al este con las provincias de Pallasca,
Corongo, Huaylas y Yungay; al sur limita con la Provincia de Casma y al oeste con
el océano Pacífico. Presenta un clima del tipo desértico con pocas
precipitaciones. Su temperatura máxima es de 32º en el verano y la mínima de 14º
en el invierno; la humedad relativa máxima es de 92% y la mínima de 72%;
presenta vientos que se desplazan de suroeste a noreste siendo constante todo el
año, con velocidades de entre 24 y 30 Km/hora. Durante el invierno, neblinas de
un espesor de 400 m. cubren el cielo, a solo 64 mm. de pluviómetro se precipitan
en garúa
Muestra
Estuvo constituida por la atmósfera de quince estaciones de ensayo ubicadas en 3
zonas geográficas: Zona1: Chimbote Antiguo que comprende las estaciones de
ensayo EE-CHIM-01, EE-CHIM-02, EE-CHIM-03, EE-CHIM-05, EE-CHIM-06, EE-
CHIM-07 y EE-CHIM-10; Zona2: Nuevo Chimbote que comprende las estaciones
de ensayo EE-CHIM-04, EE-CHIM-08, EE-CHIM-09, EE-CHIM-11 y EE-CHIM-12
y la Zona3: Zona Rural de la provincia del Santa que comprende las estaciones de
ensayo EE-CHIM-13, EE-CHIM-14 y EE-CHIM-15 ubicadas en los centros
poblados de Túpac Amaru, Santa Clemencia y Chachapoyas respectivamente.
También las estaciones se ubican dentro de franjas respecto del mar de dos
kilómetros en dos kilómetros siendo la estación EE-CHIM-01 la más próxima al
mar a 0.15 Km y la más alejada la estación EE-CHIM-15 con 15.35 Km.Para
determinar la categoría de corrosividad de la atmósfera y durabilidad se utilizaron
probetas de alambre sobre tornillo de cobre y aluminio que cumplen con las
especificaciones de la norma ISO 9226.
Tabla Nº 2.1: composición química del cobre y aluminio usados en el alambre
sobre tornillo [17]
Componente Cobre CA 110 Aluminio AA1100
Cu 99.80 ---
Al ---- 9.980
Otros 0.20 0.20
30
Tabla Nº 2.2: Direcciones en donde se ubicaron las estaciones de ensayo, de
acuerdo a la zona que pertenecen en la Provincia del Santa.
Zona Estación de
Ensayo Ubicación
Distancia al Mar (Km)
1:Chimbote Antiguo
EE-CHIM-01 Av. Francisco Bolognesi N° 1010. Grifo Rentik S.A. 0,15
EE-CHIM-03 Av. E. Meiggs 730 Miramar bajo. Grifo JEL II 0,40
EE-CHIM-05 Av. Pardo 2296. Grifo JEL I. 0,63
EE-CHIM-02 Mz C Lote 4- Laderas del Norte 2,10
EE-CHIM-07 Av. Buenos Aires Mz 24 Lote 9 y 10. Grifo Jorge Placido 2,16
EE-CHIM-06 Mz B Lote 1: Zona Industrial Los Pinos. Grifo DIMEXSA.SAC 3,08
EE-CHIM-10 Av. Buenos Aires Km 4.5 Restaurant Rancho Grande 4,56
2:Nuevo Chimbote
EE-CHIM-04 Av. Víctor R. Haya de la Torre Mz C Lote 5 y 6. Grifo Continental 0,58
EE-CHIM-08 Esquina Av. Pacífico y Jumbe. Grifo Petrogas SRL 2,87
EE-CHIM-09 Mz J Lote 63 El Bosque - Nuevo Chimbote 3,70
EE-CHIM-11 Av. Anchoveta s/n Urb. Bella Mar- Grifo Transersa 4,96
EE-CHIM-12 Calle Universitaria s/n - Universidad Nacional del Santa 5,32
3:Rural de Chimbote
EE-CHIM-13 Centro Poblado Túpac Amaru Km7 Carretera Cambio Puente 6,87
EE-CHIM-14 Colegio 88071 Santa Clemencia- Centro Poblado Santa Clemencia 10,73
EE-CHIM-15 Colegio 88066 René Salazar Centro Poblado Chachapoyas 15,35
31
Figura 16: Ubicación de las 15 Estaciones de ensayo en el mapa geográfico de la provincia del Santa
32
2.2. Medios
Instrumentos de Medición y Consumibles
Para el estudio de la corrosividad atmosférica se utilizaron los equipos,
dispositivos y materiales mencionados y descritos dentro del procedimiento
experimental que a continuación se describe.
2.3. Métodos y Técnicas
Procedimiento Experimental
Figura 17. Esquema del procedimiento de recolección de datos
Procedimiento de Toma de Datos
Construcción del Bastidor
Exposición de Probetas a la
Atmósfera
Obtención de Resultados
Pesaje Final de Probetas
Retiro de Probetas
Pesaje inicial de Probetas
Preparación de Probetas
Preparación de Soluciones de
Limpieza y limpieza de probetas
Ubicación e Instalación de las
Estaciones de Ensayo
33
a) Ubicación e Instalación de las Estaciones de Ensayo
Para el estudio de la corrosividad atmosférica de la provincia del Santa se
seleccionó 15 lugares, ubicados y distribuidos en diferentes puntos como se
indica en la tabla Nº 2.2 y la figura 16. Se tuvo en cuenta los siguientes aspectos:
a) la distancia al mar del lugar, b) la representatividad del lugar con respecto al
fenómeno corrosivo y c) las condiciones de seguridad y la no intervención
humana sobre las probetas de ensayo. Los lugares o estaciones de ensayo se
ubicaron en las azoteas y zonas abiertas de grifos de combustibles, viviendas
particulares, instituciones públicas (universidades, colegios).
b) Construcción del Bastidor
La construcción de bastidores se hizo de acuerdo a la norma ASTM G 50-2003,
la cual indica que los bastidores a confeccionar deben ser de madera
“TORNILLO”, los cuales servirán para hacer la base del bastidor así como el
tablero principal, la base consiste en un conjunto de maderas de forma
rectangular con medidas de 4 x 4 x 90.6 cm. Además se acoplaron tubos de
PVC que sirvieron como soporte a las probetas. Cabe mencionar que el tablero
donde se pondrán las muestras tiene una inclinación de 10º respecto a su eje
horizontal.
c) Preparación de Probetas
Para la evaluación de la corrosividad en la provincia del Santa se hicieron
probetas de cobre y aluminio del tipo de alambre en tornillo, las cuales se
fabricaron de acuerdo al a norma ISO 9226(dimensiones de las probetas) y la
norma ASTM G116-93 (tipo de enrollado). Ver figuras 24 y 25.
Probetas espirales de Cobre
Se utilizó rollo de alambre de cobre Nº 12 marca INDECO, luego se estiró el
cable 5m, en seguida se procedió a marcar con un alicate cada 1m.
Como siguiente paso se procedió a pelar el cable con una teniendo cuidado
de no rayarlo.
Se llevó el alambre de cobre a una máquina de torno para dar forma
helicoidal a la probeta.
Finalmente se cortaron lo espirales obtenidos y se embolsaron en plásticos
industriales.
Probetas espirales de Aluminio
Se utilizó rollos de alambre de aluminio de 2.07mm de diámetro.
Se corto cada 5 metros, luego se destrenzó el alambre de aluminio y se
procedió a enderezar.
34
Luego se realizó la forma de espirales de Aluminio en el torno.
Finalmente se guardaron en bolsas plásticas industriales para disminuir el
proceso de corrosión.
d) Pesaje inicial de Probetas
Una vez confeccionadas las probetas de cobre y Aluminio se procedió a
desengrasar químicamente la superficie, primero se lavó con agua y
detergente, luego se hizo un enjuague con agua destilada, y después se
desengrasó con thiner y finalmente se enjuago con agua destilada; luego se
procedió a secar las probetas con una secadora de cabello. Ver figura 26.
Se procedió a pesar cada probeta en una balanza analítica de 4 cifras
decimales, luego se fue almacenando cada probeta en una bolsa de plástico
con un respectivo código. Ver figura 27.
Cabe resaltar de que en todas la etapas de desengrase y pesado se tuvo que
utilizar guantes quirúrgicos para no contaminar las muestras así como pinzas
para el paso en agua en caliente.
e) Exposición de Probetas a la Atmósfera
La totalidad de probetas serán expuestas al medio ambiente en las 15
estaciones de ensayo indicadas en la tabla Nº 2.2 y distribuidas como se
muestra en la figura 17 y 28.
Figura 17: Plano de Distribución de las probetas sobre el Bastidor (las que se encuentran
dentro de las líneas punteadas rojas son las probetas de espirales de Cu y Al)
35
f) Retiro de Probetas
Una vez cumplido el tiempo de exposición de las probetas al medio ambiente, se
procedió hacer el recojo de las mismas, para el cual se fueron recogiendo cada
una en bolsas de plástico con su codificación inicial. Ver figura 29.
g) Preparación de Soluciones de Limpieza y Limpieza de Probetas
La preparación de las soluciones para retirar los productos de corrosión de la
superficie de las probetas y su respectiva limpieza se realizó de acuerdo a la
norma ISO 8407.
g.1) Preparación de las soluciones para retirar los productos de corrosión
De las probetas de cobre
En una fiola de un litro agregar 600 ml de agua destilada, luego medir en una
probeta 100 ml de ácido sulfúrico y verter de a pocos a la fiola, refrigerando y
agitando lentamente cada vez que se agrega ácido a la fiola, luego aforar con
agua destilada a un litro.
De las probetas de aluminio
En un vaso de precipitación se vertió 700 ml de agua destilada, se agrego
gradualmente 20g de trióxido de cromo (CrO3) más 50 ml de ácido fosfórico,
luego en una fiola se aforo a un litro con agua destilada. Ver figura 30
g.2) Limpieza de probetas
Fotografiada inicial.- Antes de proceder a la remoción mecánica, se registró
el estado inicial de las probetas luego de ser expuestas a la atmósfera.
Lavado: La probeta es sumergida en agua con detergente y con un cepilló
se limpio el polvo, productos de corrosión y algunos productos de corrosión
grueso de la superficie, luego se enjuagó en agua corriente.
Remoción química: Dependiendo del tipo de material, se sumerge en:
a) Para el caso del cobre, a temperatura ambiente, las probetas se
sumergieron en la solución sulfúrica al 10 % en volumen, se cepillo
suavemente durante un periodo comprendido entre 3 y 5 minutos con la
finalidad de remover completamente los productos de corrosión. Luego se
enjuago 3 veces en agua corriente y una vez en agua destilada, finalmente se
hizo el secado en un paño de algodón y después con una secadora eléctrica,
se dejo enfriar y se puso dentro de una bolsa plástica con su respectivo
código.
b) Para el caso del aluminio, a temperatura de 80ºC, las probetas se
sumergieron en la solución preparada, se cepillo suavemente durante un
periodo comprendido entre 5 y 10 minutos con la finalidad de remover
36
completamente los productos de corrosión. Luego se enjuago 3 veces en
agua corriente y una vez en agua destilada, finalmente se hizo el secado en
un paño de algodón y después con una secadora eléctrica, se dejo enfriar y
se puso dentro de una bolsa plástica con su respectivo código. Ver figuras 31,
32 y 33.
h) Pesaje Final de Probetas
Se pesó en una balanza analítica de 0.1 mg de precisión, y se registró el valor
de la masa en un cuaderno de apuntes.
i) Obtención de Resultados
Los resultados a obtener son: las velocidades de corrosión de los materiales
expuestos de acuerdo a la norma ISO 9226 y las categorías de corrosividad de
acuerdo a la norma ISO 9223 y la durabilidad de los materiales en estudio de
acuerdo a la ley bilogaritmica.
37
III. RESULTADOS
En las Tablas Nº 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y en las figuras 18, 19, 20, 21, 22, 23 se muestran
los resultados de la categoría de corrosividad y durabilidad del cobre y aluminio
expuestos en la provincia del Santa durante el periodo 2007- 2011.
3.1. Categorías de corrosividad y Durabilidad del Cobre
a. Categorías de corrosividad
Los resultados de la categoría de corrosividad para el cobre se presentan en la
tabla Nº 3.1 y en las figuras 18 y en la figura 19
Tabla Nº3.1: Resultados de la velocidad de corrosión y categoría de corrosividad
atmosférica por zonas según la norma ISO 9223 del cobre en la provincia del
Santa a diferentes distancias con respecto al mar.
Zona Estación de
Ensayo
Distancia
al Mar
(Km)
Velocidad de
Corrosión
(μm/año)
Categoría de
corrosividad Significado
1: Chimbote
Antiguo
EE-CHIM-01 0,15 12,02 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-03 0,40 28,81 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-05 0,63 29,99 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-02 2,10 7,02 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-07 2,16 13,01 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-06 3,08 19,45 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-10 4,56 6,79 CX Corrosividad extrema
2: Nuevo
Chimbote
EE-CHIM-04 0,58 21,17 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-08 2,87 19,34 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-09 3,70 19,53 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-11 4,96 17,01 >CX Corrosividad muy extrema
EE-CHIM-12 5,32 16,65 >CX Corrosividad muy extrema
3: Rural
Chimbote
EE-CHIM-13 6,87 8,79 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-14 10,73 8,88 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-15 15,35 7,19 CX Corrosividad extrema
38
12,02
28,81 29,99
7,02
13,01
19,45
6,79
21,17 19,34 19,53
17,01 16,65
8,79 8,88
7,19
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Ve
loci
dad
de
co
rro
sio
n (μ
m/a
ño
)
Ubicacion de Estaciones
Espirales verticales de Cobre
Chimbote Antiguo
Nuevo Chimbote
Zona Rural Chimbote
(>CX)
(CX)
(CX) (CX)
(CX) (CX)
(>CX)
(>CX)
(>CX)
(>CX) (>CX)
(>CX)
(>CX) (>CX)
(>CX)
Figura 18: Velocidad de Corrosión y categoría de corrosividad del Cobre (1º año exposición) en la provincia del Santa a
diferentes distancias del mar.
39
Figura 19: Mapa de corrosividad atmosférica del primer año de exposición de espirales de Cobre en la Provincia del Santa desde 0 a 15.35
Km. Con respecto al mar.
40
b. Durabilidad
Los resultados de la durabilidad para el cobre se presentan en la tabla Nº 3.2 y en
la figura 20.
Tabla Nº3.2: Durabilidad del cobre por zonas en la provincia del Santa.
Zona Estación de
Ensayo Distancia al
Mar (Km) Durabilidad
(años)
1: Chimbote Antiguo
EE-CHIM-01 0,15 15,2
EE-CHIM-03 0,40 6,6
EE-CHIM-05 0,63 5,4
EE-CHIM-02 2,10 25,0
EE-CHIM-07 2,16 14,4
EE-CHIM-06 3,08 10,5
EE-CHIM-10 4,56 28,4
2: Nuevo Chimbote
EE-CHIM-04 0,58 8,1
EE-CHIM-08 2,87 10,9
EE-CHIM-09 3,70 9,5
EE-CHIM-11 4,96 12,5
EE-CHIM-12 5,32 12,9
3: Rural de Chimbote
EE-CHIM-13 6,87 20,4
EE-CHIM-14 10,73 18,5
EE-CHIM-15 15,35 24,4
41
15,2
6,6 5,4
25,0
14,4
10,5
28,4
8,1
10,9 9,5
12,5 12,9
20,4
18,5
24,4
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Du
rab
ilid
ad (
año
s)
Ubicacion de Estaciones
Espirales Verticales Cobre
Zona Rural Chimbote
Chimbote Antiguo
Nuevo Chimbote
Figura 20: Durabilidad del Cobre en la Provincia del Santa hasta una distancia de 15.5 Km. Con respecto al mar.
42
3.2. Categorías de corrosividad y Durabilidad del Aluminio
a) Categorías de corrosividad
Los resultados de la categoría de corrosividad para el aluminio se presentan en la
tabla Nº 3.3 y en las figuras 21 y en la figura 22.
Tabla Nº3.3: Resultados de la velocidad de corrosión y categoría de corrosividad
atmosférica por zonas según la norma ISO 9223 del aluminio en la provincia del
Santa a diferentes distancias con respecto al mar.
Zona Estación de
Ensayo
Distancia
al Mar
(Km)
Velocidad de
Corrosión
(g/m2.año)
Categoría de
corrosividad Significado
1: Chimbote
Antiguo
EE-CHIM-01 0,15 9,25 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-03 0,40 17,37 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-05 0,63 18,72 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-02 2,10 9,97 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-07 2,16 14,29 CX Corrosividad extrema
EE-CHIM-06 3,08 8,67 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-10 4,56 6,99 C5 Corrosividad muy alta
2: Nuevo
Chimbote
EE-CHIM-04 0,58 7,89 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-08 2,87 8,99 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-09 3,70 4,30 C4 Corrosividad alta
EE-CHIM-11 4,96 4,09 C4 Corrosividad alta
EE-CHIM-12 5,32 3,54 C4 Corrosividad alta
3: Rural
Chimbote
EE-CHIM-13 6,87 7,82 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-14 10,73 8,70 C5 Corrosividad muy alta
EE-CHIM-15 15,35 5,95 C5 Corrosividad muy alta
43
9,25
17,37
18,72
9,97
14,29
8,67
6,99 7,89
8,99
4,30 4,09 3,54
7,82 8,70
5,95
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
Ve
loci
dad
de
co
rro
sio
n (
g/m
2.a
ño
)
Ubicacion de Estaciones
Espirales verticales de Aluminio
(C5) (C5)
(C5) (C5)
(C5)
(C5)
(C5)
(C5) (C5)
(C4) (C4) (C4)
(CX)
(CX)
(CX)
Chimbote Antiguo
Nuevo Chimbote Zona Rural Chimbote
Figura 21: Velocidad de Corrosión y categoría de corrosividad del Aluminio (1º año exposición) en la provincia del
Santa a diferentes distancias del mar.
44
Figura 22: Mapa de corrosividad atmosférica del primer año de exposición de espirales de Aluminio en la Provincia del Santa hasta
una distancia de 15.35 Km. Con respecto al mar.
45
b) Durabilidad
Los resultados de la durabilidad para el aluminio se presentan en la tabla Nº 3.4 y
en la figura 23.
Tabla Nº3.4: Durabilidad del aluminio por zonas en la provincia del Santa.
Zona Estación de
Ensayo Distancia al
Mar (Km) Durabilidad
(años)
1: Chimbote Antiguo
EE-CHIM-01 0,15 14,3
EE-CHIM-03 0,40 7,1
EE-CHIM-05 0,63 6,4
EE-CHIM-02 2,10 13,1
EE-CHIM-07 2,16 8,6
EE-CHIM-06 3,08 17,9
EE-CHIM-10 4,56 21,1
2: Nuevo Chimbote
EE-CHIM-04 0,58 18,2
EE-CHIM-08 2,87 16,5
EE-CHIM-09 3,70 23,0
EE-CHIM-11 4,96 24,2
EE-CHIM-12 5,32 28,2
3: Rural de Chimbote
EE-CHIM-13 6,87 18,9
EE-CHIM-14 10,73 17,1
EE-CHIM-15 15,35 22,3
46
14,3
7,1 6,4
13,1
8,6
17,9
21,1
18,2 16,5
23,0 24,2
28,2
18,9 17,1
22,3
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Du
rab
ilid
ad (
año
s)
Ubicacion de Estaciones
Espirales Verticales Aluminio
Chimbote Antiguo
Nuevo Chimbote
Zona Rural Chimbote
Figura 23: Durabilidad del Aluminio en la Provincia del Santa hasta una distancia de 15.35 Km. Con respecto al mar.
47
IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Categorías de corrosividad y Durabilidad del Cobre
a) Categorías de corrosividad
a.1) Franja de 0 – 6 Km
Zona Chimbote Antiguo)
De acuerdo a la tabla 3.1 y a las figuras 18 y 19 se puede apreciar que en la
mayoría de estaciones predomina la categoría de corrosividad muy extrema (>CX),
las estaciones involucradas son EE-CHIM-01, EE-CHIM-03, EE-CHIM-05, EE-
CHIM-06 y EE-CHIM-07 a excepción de las estaciones EE-CHIM-02, y EE-CHIM-10
en donde se tiene una categoría de corrosividad extrema (CX). De la figura Nº 18
podemos decir que las estaciones que se encuentran ubicadas próximas al mar
EE-CHIM-01, EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05 tienen los máximos valores de velocidad
de corrosión de toda la provincia del Santa; los ensayos realizados para determinar
la velocidad de deposición de sulfatos se ubicaron en las estaciones EE-CHIM-03 y
EE-CHIM-05 encontrándose una velocidad de deposición de sulfatos de 48.41 y
70.78 mg/m2.día respectivamente que corresponde a una categoría Alta (P2), ver
tabla A.VI.1; esta alta velocidad de deposición de sulfatos se ve reflejada en las
velocidades de corrosión de las probetas de cobre en las mencionadas estaciones.
La velocidad de corrosión de la estación EE-CHIM-01 difiere pronunciadamente de
las otras dos estaciones debido a que se encontraba en un lugar rodeado de
elevadas paredes como se puede apreciar en la figura Nº 34 que sirvieron como
barreras protectoras ante los constantes vientos que se dan en eta zona evitando
así que haya una mayor deposición de agentes poluantes (iones sulfatos) sobre la
superficie de las probetas, por consiguiente tener una menor velocidad de
corrosión. De las estaciones EE-CHIM-02, EE-CHIM-06, EE-CHIM-07 y EE-CHIM-
10; las EE-CHIM-02 y EE-CHIM-10 tienen la menor velocidad de corrosión de toda
la provincia del Santa, la EE-CHIM-02 tiene esa velocidad de corrosión debido a
que se ubico en el techo del primer piso de una vivienda, la cual estaba rodeada de
casas que superaban dicha altura (2 y 3 pisos) como se puede ver en la figura 35
sirviendo como barrera protectora, evitando así una mayor deposición de agentes
poluantes. El ensayo para determinar la velocidad de deposición de sulfato
determinó una deposición de sulfatos de de 23.13 mg/m2 que corresponde a una
categoría de corrosividad media (P1), ver tabla A.VI.1. Las EE-CHIM-06 y EE-
CHIM-07 tienen una mayor velocidad de corrosión debido a que se encuentran
ubicadas en lugares libres de obstáculos (Grifos) y donde hubo una mayor
presencia de los agentes poluantes, la estación EE-CHIM-06 tiene la mayor
48
velocidad de corrosión debido a que se encuentra a un costado de la panamericana
norte donde hay un mayor flujo automovilístico además de estar frente a la planta
industrial Siderperu como se observar en la figura 37.Esta situación se presenta,
pues en la zona de Chimbote Antiguo, además de la cercanía del mar, el parque
automotor tiene una alta frecuencia de flujo, existen muchas zonas sin asfalto en las
calles y estar cercana a la industrias pesquera y siderúrgica, además la dirección
del viento es de suroeste a noreste; lo que conduce a pensar que se tiene una
atmósfera sumamente contaminada con iones cloruro producto del aerosol marino,
monóxido y dióxido de carbono; dióxido de azufre como producto del parque
automotor y de las industrias presentes; el polvo ambiental y los altos tiempos de
humectación en invierno y otoño, son los factores que incrementan enormemente la
velocidad de corrosión del cobre y por ende su categoría de corrosividad muy
extrema; los productos de corrosión que presentan las estaciones son capas
delgadas de un color verdusco que se desprenden por si solas de la superficie de
las probetas, dejando libre una capa de color rojiza oscura, estos productos de
corrosión son quebradizos por ende no son protectores de ahí que estas estaciones
presentan elevadas velocidades de corrosión. Estos resultados son diferentes con
los trabajos de investigación realizados: por Acevedo P y Marino V. que obtuvieron
una categoría de corrosividad muy alta (C5) y también con los resultados de Peralta
M. que obtuvo una categoría de corrosividad alta (C4) en la zona el trapecio,
mientras que en Chimbote centro, laderas, bellamar y Enapu presentaron
corrosividad media (C3).
Zona Nuevo Chimbote
De acuerdo a la tabla 3.1 y a las figuras 18 y 19 se puede apreciar que en todas las
estaciones predomina la categoría de corrosividad muy extrema (>CX). Las
estaciones involucradas son EE-CHIM-04, EE-CHIM-08, EE-CHIM-09, EE-CHIM-11
y EE-CHIM-12. De la figura 18 podemos decir que las estaciones tienen un
comportamiento similar debido a que la ubicación de estas estaciones se encuentra
en las mismas condiciones, es decir libre de obstáculos a su alrededor, ver figuras
39 y 40; la disminución de la velocidad de corrosión de cada estación se debe a que
se encuentran ubicadas alejadas del mar y de las industrias que se encuentran en
esta zona. El único ensayo de deposición de sulfatos que se hizo y se ubico en la
estación EE-CHIM-09, determinó una velocidad de deposición de 5.04 que
corresponde a una categoría baja (P0), ver tabla A.VI.1. Esta situación se presenta,
pues en la zona de Nuevo Chimbote, además de la cercanía del mar, el flujo del
parque automotor no es tan frecuente, existen muchas zonas sin asfalto en las
49
calles, además la dirección del viento es de suroeste a noreste; lo que conduce a
pensar que se tiene una atmósfera altamente contaminada con iones cloruro
producto del aerosol marino, monóxido, dióxido de carbono; dióxido de azufre
como producto del parque automotor y de las industrias cercanas; el polvo
ambiental que hay en abundancia y los altos tiempos de humectación en invierno y
otoño, son los factores que incrementan de una manera considerable la velocidad
de corrosión del cobre y por ende su categoría de corrosividad muy extrema; los
productos de corrosión que presentan las estaciones son capas delgadas de un
color verdusco que se desprenden por si solas de la superficie, dejando libre una
capa de color rojizo, estos productos de corrosión son quebradizos y no actúan
como protectores de ahí que estas estaciones presentan elevadas velocidades de
corrosión.
a.2) Franja de 6 – 15.5 Km
Zona Rural
De acuerdo a la tabla 3.1 y a las figuras 18 y 19 se puede apreciar que en todas las
estaciones predomina la categoría de corrosividad extrema (CX). Las estaciones
involucradas son EE-CHIM-13, EE-CHIM-14 y EE-CHIM-15. De la figura 18
podemos decir que las estaciones EE-CHIM-13, EE-CHIM-14 y EE-CHIM-15.
Presentan un comportamiento similar debido a que la ubicación de las estaciones
se encuentra en las mismas condiciones, es decir libre de obstáculos a su
alrededor, también existen áreas de sembrío, ver figuras 41 y 42; la disminución de
la velocidad de corrosión de las estación con respecto a las estaciones ubicadas en
Chimbote Antiguo, se debe a que se encuentran ubicadas alejadas del mar y de las
industrias. Esta situación se presenta, pues en la zona rural de la provincia de
Santa, además de encontrarse alejado del mar, no hay una alta frecuencia de flujo
automotor, la zonas se encuentra sin asfalto y rodeadas de áreas de cultivo
(chacras); lo que conduce a pensar que se tiene una atmósfera poco contaminada,
los contaminantes como el monóxido, dióxido de carbono como producto del
parque son mínimos; en cambio el polvo ambiental y los altos tiempos de
humectación en invierno y otoño, son los factores que incrementa la velocidad de
corrosión del cobre y por ende su categoría de corrosividad extrema; los productos
de corrosión que presentan las estaciones son capas delgadas de un color
verdusco cubriendo totalmente la superficie de las probetas lo que hace que no se
tenga un avance rápido de la velocidad de corrosión sirviendo como capa
50
protectora de ahí que estas estaciones presentan bajas velocidades de corrosión
en comparación con las estaciones ubicadas próximas al mar en Chimbote antiguo.
b) Durabilidad
b.1) Franja de 0 – 6 Km
Zona Chimbote Antiguo
De acuerdo a la tabla 3.2 y a la figura 20 se puede apreciar que la durabilidad en
Chimbote antiguo está entre 5.4 y 28.4 años para una pérdida de radio crítico de
100 μm.
Las estaciones EE-CHIM-01, EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05 tienen la menor
durabilidad, además de encontrase más próximas al mar tienen una categoría de
corrosividad muy extrema. A excepción de la estación EE-CHIM-01 que tiene una
durabilidad de 15,2 años, debido a que en el lugar donde se encontraba ubicada los
alrededores eran paredes de mayor altitud y actuaban como barreras.
Las estaciones EE-CHIM-06 y EE-CHIM-7 tienen una mayor durabilidad que las
estaciones EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05, esta situación se debe a que se encuentran
más alejados del mar y sus velocidades de corrosión son menores que las
estaciones EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05.
Las estaciones EE-CHIM-02 y EE-CHIM-10 tienen la mayor durabilidades, debido
principalmente a que tienen una categoría de corrosividad extrema (CX) en
comparación a las demás estaciones.
Zona Nuevo Chimbote
De acuerdo a la tabla 3.2 y a la figura 20 se puede apreciar que la durabilidad en
Nuevo Chimbote es similar, están dentro de un rango de 8 a 13 años para un radio
crítico de 100 μm. En esta zona se puede apreciar que a medida que se alejan las
estaciones del mar, presentan una mayor durabilidad. Debido a que sus
velocidades de corrosión disminuyen conforme se alejan del mar y por tener una
categoría de corrosividad muy extrema.
b.2) Franja de 6 – 15.5 Km
Zona Rural
De acuerdo a la tabla 3.2 y a la figura 20 se puede apreciar que la durabilidad en
esta zona se encuentra entre 18.4 y 24.4 años para un radio crítico de 100 μm. Esta
mayor durabilidad que existe en esta zona se debe a que no hay una elevada
corrosividad comparada con la que existe en Chimbote antiguo y Nuevo Chimbote.
51
4.2. Categorías de corrosividad y Durabilidad del Aluminio
a) Categorías de corrosividad
a.1) Franja de 0 – 6 Km
Zona Chimbote Antiguo
De acuerdo a la tabla 3.3 y a las figuras 21 y 22 se puede apreciar que en la
mayoría de estaciones predomina la categoría de corrosividad muy alta (C5). Las
estaciones involucradas son EE-CHIM-01, EE-CHIM-02, EE-CHIM-06 y EE-CHIM-
10 a excepción de las estaciones EE-CHIM-03, EE-CHIM-05 y EE-CHIM-07 en
donde se tiene una categoría de corrosividad extrema (CX). De la figura Nº 21
podemos decir que las estaciones que se encuentran ubicadas próximas al mar
EE-CHIM-01, EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05 tienen los máximos valores de velocidad
de corrosión de toda la provincia del Santa; en los ensayos realizados para
determinar la velocidad de deposición de cloruros en esta zona se ubicaron en las
estaciones EE-CHIM- 03 y 05 encontrándose una deposición de cloruros de 55.43
y 85.49 mg/m2.día respectivamente que corresponde a una categoría baja (S1) y
media (S2), ver tabla A.VI.2. Esta alta velocidad de deposición de cloruros se ve
reflejada en las velocidades de corrosión de las probetas de aluminio en las
mencionadas estaciones. La velocidad de corrosión de la estación EE-CHIM-01
difiere pronunciadamente de las otras dos estaciones debido a que se encontraba
en un lugar rodeado de elevadas paredes como se puede apreciar en la figura Nº
34 que sirvieron como barreras protectoras ante los constantes vientos que se dan
en esta zona evitando así que haya una mayor deposición de agentes poluantes
sobre la superficie de las probetas, por consiguiente tener una menor velocidad de
corrosión. De las estaciones EE-CHIM-02, EE-CHIM-06, EE-CHIM-07 y EE-CHIM-
10; la estación EE-CHIM-7 tiene una mayor velocidad debido a que se ubica en el
techo de un tercer piso, libre de obstáculos donde la deposición de agentes
poluantes se da en su mayor totalidad. El ensayo de cloruros que se hizo dentro de
este grupo de estaciones se instaló en la estación EE-CHIM-02, teniendo un reporte
de deposición de cloruros de 46.86 mg/m2.día que corresponde a una categoría
baja (S1), ver tabla A.VI.2. También se puede observar que a mayor distancia del
mar la velocidad de corrosión va disminuyendo. Esta situación se presenta, pues
en la zona de Chimbote Antiguo, además de la cercanía del mar, el parque
automotor tiene una alta frecuencia de flujo, existen muchas zonas sin asfalto en las
calles y estar cerca a la industrias pesquera y siderúrgica, además la dirección del
viento es de suroeste a noreste; lo que conduce a pensar que se tiene una
atmósfera sumamente contaminada con iones cloruro producto del aerosol marino,
52
monóxido y dióxido de carbono; dióxido de azufre como producto del parque
automotor y de las industrias presentes; el polvo ambiental y los altos tiempos de
humectación en invierno y otoño, son los factores que incrementan enormemente la
velocidad de corrosión del aluminio y por ende su categoría de corrosividad muy
alta y extrema; los productos de corrosión están en forman de montículos
blanquecinos intensos repartidos en toda la superficie, los cuales se desprenden
por si solos; al principio las probetas sufren un empañamientos o perdida de brillo y
conforme va transcurriendo el tiempo se da la formación de picaduras. Estos
resultados son diferentes con los trabajos de investigación realizados por Peralta M.
que obtuvo una categoría de corrosividad alta (C4) en la zona el trapecio, mientras
que en Chimbote centro, laderas, bellamar y Enapu presentaron corrosividad media
(C3) y también con los resultados del Instituto de Corrosión y Protección de PUCP
que obtuvieron una categoría de corrosividad extremadamente alta (>C5) para una
distancia entre 0 y 6.5Km
Zona Nuevo Chimbote
De acuerdo a la tabla 3.3 y a las figuras 21 y 22 se puede apreciar que en la
mayoría de estaciones predomina la categoría de corrosividad alta (C4). Las
estaciones involucradas son EE-CHIM-09, EE-CHIM-11 y EE-CHIM-12 a excepción
de las estaciones EE-CHIM-04 y EE-CHIM-08 en donde se tiene una categoría de
corrosividad muy alta (C5). De la figura 21 podemos decir que las estaciones EE-
CHIM-04 y EE-CHIM-08 tienen la mayor velocidad de corrosión de esta zona,
debido a que se encuentran más próximas al mar además de encontrarse ubicadas
en zonas libres de obstáculos y por ende tener una mayor deposición de agentes
poluantes. El resto de estaciones presentan un similar comportamiento en cuanto a
su velocidad de corrosión, son estaciones ubicadas a una mayor distancia, donde la
deposición de los iones cloruros no se da en mayor cantidad; como lo demuestra el
ensayo de cloruros realizados en las estaciones EE-CHIM-09 y EE-CHIM-12, que
reportaron una velocidad de deposición de 45.19 y 34.95 mg/m2.día
respectivamente que corresponde a una categoría baja (S1), ver tabla A.VI.2
confirmando así que a estaciones más alejadas del mar la velocidad de corrosión
del aluminio es menor. Esta situación se presenta, pues en la zona de Nuevo
Chimbote, además de la cercanía del mar, el flujo del parque automotor no es tan
frecuente, existen muchas zonas sin asfalto en las calles, además la dirección del
viento es de suroeste a noreste; lo que conduce a pensar que se tiene una
atmósfera altamente contaminada con iones cloruro producto del aerosol marino,
monóxido, dióxido de carbono; dióxido de azufre como producto del parque
53
automotor y de las industrias cercanas; el alto contenido de polvo ambiental y los
altos tiempos de humectación en invierno y otoño, son los factores que incrementan
de una manera considerable la velocidad de corrosión del aluminio y por ende su
categoría de corrosividad alta; los productos de corrosión están en forman de
montículos blanquecinos repartidos en toda la superficie, en menor cantidad que en
la zona de Chimbote Antiguo, los cuales no se desprenden con tanta facilidad como
lo hacen en las estaciones de Chimbote Antiguo; al principio las probetas sufren un
empañamientos o perdida de brillo y conforme va transcurriendo el tiempo se da la
formación de picaduras. Las estaciones que se encuentran más próximas al mar,
como EE-CHIM-4 y EE-CHIM-8 son las que presentan una mayor velocidad de
corrosión que las demás estaciones, por ende que presentan una categoría de
corrosivad muy alta; en esta zona se puede apreciar a medida que las estaciones
se alejan de mar, presentan una menor velocidad de corrosión, debido a que el
principal causante de la corrosión del aluminio, ion cloruro, en estas zonas no tiene
una gran influencia por estar distante al mar. Estos resultados difieren con los
obtenidos por el Instituto de Corrosión y Protección de PUCP que obtuvieron una
categoría de corrosividad extremadamente alta (>C5) para una distancia entre 0 y
6.5Km
a.2) Franja de 6 – 15.5 Km
Zona Rural
De acuerdo a la tabla 3.3 y a las figuras 21 y 22 se puede apreciar que en todas las
estaciones predomina la categoría de corrosividad muy alta (C5), las estaciones
involucradas son EE-CHIM-13, EE-CHIM-14 y EE-CHIM-15. De la figura 21
podemos decir que tienen un comportamiento similar debido a que la ubicación de
las estaciones se encuentra en las mismas condiciones, es decir libre de obstáculos
a su alrededor, también existen áreas de sembrío; la velocidad de corrosión que
tienen estas estaciones con respecto a las estaciones ubicadas en Nuevo Chimbote
son mayores. El ensayo de cloruros que se hizo para esta zona se ubico en la
estación EE-CHIM-13, reportando una velocidad de deposición de cloruros de 72.24
mg/m2.día que corresponde a una categoría media (S2) a comparación de Nuevo
Chimbote que tiene una categoría baja (S1), ver tabla A.VI.2. Esta situación se
presenta, pues en la zona rural de la provincia de Santa, además de encontrarse
alejado del mar, baja frecuencia de flujo automotor, la zona se encuentra sin asfalto
y rodeadas de áreas de cultivo (chacras); lo que conduce a pensar que se tiene una
atmósfera poco contaminada; los contaminantes como el monóxido, dióxido de
carbono como producto del parque son mínimos; en cambio el polvo ambiental y
54
los altos tiempos de humectación en invierno y otoño son los factores primordiales
que incrementa la velocidad de corrosión del aluminio y por ende su categoría de
corrosividad muy alta; los productos de corrosión están en forma de montículos
blanquecinos no tan intensos (blanco oscuro) que se extienden sobre toda la
superficie, los cuales se desprenden por si solos; al principio las probetas sufren un
empañamientos o perdida de brillo y conforme va transcurriendo el tiempo se da la
formación de picaduras. A pesar que las estaciones involucradas en esta zona, se
encuentran muy distantes del mar, presentan un comportamiento diferente a la
bibliografía, que a mayor distancia del mar, menor velocidad de corrosión por ende
categoría de corrosividad no tan agresiva; sus velocidades de corrosión son
aproximadamente similares a las estaciones que se encuentran dentro de los 6 Km
distantes al mar (EE-CHIM-4, EE-CHIM-8 y EE-CHIM-10), este comportamiento en
esta zona rural se debe a que las estaciones se encuentran rodeadas de área de
cultivo (chacras), donde los agricultores usan una variedad de químicos e
insecticidas para proteger de las plagas sus sembríos, en combinación con el polvo
son transportados por el viento y depositados en la superficie de las probetas,
dentro de la composición compleja de estos químicos e insecticidas habrá algún
tipo de elemento o compuesto(cloruro de Amonio, Nitrato de Amonio) que reacciona
de una manera severa y rompe la capa de alúmina dando paso a una mayor
corrosividad por ende el comportamiento que se da en esta zona.
b) Durabilidad
b.1) Franja de 0 – 6 Km
Zona Chimbote Antiguo
De acuerdo a la tabla 3.4 y a la figura 23 se puede apreciar que la durabilidad en
Chimbote Antiguo está entre 6.4 y 21.1 años para una pérdida de masa crítica de
90 g/m2.
Las estaciones EE-CHIM-03, EE-CHIM-05 y EE-CHIM-07 tienen la menor
durabilidad, además de encontrase próximas al mar, con zonas sin asfalto, cerca a
las industrias con un alto flujo automovilístico, tener una categoría de corrosividad
extrema hacen que tenga esa baja durabilidad.
Las estaciones EE-CHIM-01, EE-CHIM-02, EE-CHIM-06 y EE-CHIM-10 tienen una
mayor durabilidad que las estaciones EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05, esta situación se
debe a que se encuentran más alejados del mar y sus velocidades de corrosión son
menores que las estaciones EE-CHIM-03 y EE-CHIM-05 y tienen una categoría de
corrosividad muy alta.
55
Zona Nuevo Chimbote
De acuerdo a la tabla 3.2 y a la figura 3.3 se puede apreciar que la durabilidad en
Nuevo Chimbote está entre 16.5 a 28 años para una pérdida de masa crítica de 90
g/m2. Las estaciones EE-CHIM-09, EE-CHIM-11 y EE-CHIM-12; a pesar de no estar
cercanas al mar, encontrarse en una zona urbana con calles y avenidas sin asfalto,
son las que tienen una mayor durabilidad en toda la provincia del Santa; esta
situación se presenta debido a que tienen una categoría de corrosividad alta.
A diferencia de las estaciones mencionadas anteriormente, las estaciones EE-
CHIM-04 y EE-CHIM-08 se encuentran más cercanas al mar, por ende presentan
una durabilidad promedio de toda la provincia del santa debido a que tienen una
categoría de corrosividad muy alta.
b.2) Franja de 6 – 15.5 Km
Zona Rural
De acuerdo a la tabla 3.2 y a la figura 23 se puede apreciar que la durabilidad en
esta zona se encuentra entre 18.9 y 22.3 años para una pérdida de masa crítica de
90 g/m2. A pesar de estar lejos del mar y encontrarse en una zona rural, sin
presencia de industrias y parque automotor continuo, tienen una durabilidad mayor
al promedio que existe en toda la zona urbana; Chimbote Antiguo y Nuevo
Chimbote; esta situación ocurre contrariamente a la bibliografía, por encontrarse en
una zona rural debería presentar una mayor durabilidad, pero todo lo contario
ocurre, debido a que tienen una categoría de corrosividad muy alta.
56
V. CONCLUSIONES
De acuerdo a la norma ISO 9223 y a la proyección de la corrosión a un año, la
atmósfera de la provincia del Santa donde se instalaron las diferentes estaciones
presenta una categoría de corrosividad con respecto al: Cobre: en la zona de
Chimbote Antiguo tiene una corrosividad de extrema (CX) y muy extrema (>CX); en la
zona de Nuevo Chimbote una corrosividad muy extrema (>CX); para la zona Rural de
Chimbote presenta una corrosividad extrema (CX) y con respecto al Aluminio: en la
zona de Chimbote Antiguo tiene una corrosividad muy Alta (C5) y extrema (CX), en la
zona de Nuevo Chimbote una corrosividad alta (C4) y muy alta (C5), para la zona
Rural de Chimbote presenta una corrosividad muy alta (C5); en términos generales
podemos decir que La provincia del Santa tiene una atmósfera completamente
agresiva
Estos mapas serán un insumo fundamental para los técnicos y científicos
relacionados con el tema de la corrosión atmosférica a la hora de adoptar las
decisiones más adecuadas desde el punto de vista técnico- económico en cuanto a la
selección de los materiales adecuados para cada tipo de ambiente y para realizar
estimaciones de su vida útil en servicio.
La durabilidad que tienen los metales expuestos en la provincia del santa son: Para
el Cobre: en la zona de Chimbote Antiguo, dentro de los dos primeros kilómetros es
de 9.1 años; entre dos y cuatro kilómetros es de 16.6 años y entre cuatro y seis
kilómetros es de 28.4 años; en la zona de Nuevo Chimbote, dentro de los dos primeros
kilómetros es de 8.1 años; entre dos y cuatro kilómetros es de 10.2 años y entre cuatro
y seis kilómetros es de 12.7 años; en la zona Rural tiene una durabilidad de 21.1 años.
Para el Aluminio: en la zona de Chimbote Antiguo, dentro de los dos primeros
kilómetros es de 9.3 años; entre dos y cuatro kilómetros es de 13.2 años y entre cuatro
y seis kilómetros es de 21.1 años; en la zona de Nuevo Chimbote, dentro de los dos
primeros kilómetros es de 18.2 años; entre dos y cuatro kilómetros es de 19.8 años y
entre cuatro y seis kilómetros es de 26.2 años; en la zona Rural tiene una durabilidad
de 19.4 años.
57
VI. RECOMENDACIONES
Las recomendaciones se relacionan con el desarrollo de un trabajo futuro y con las
investigaciones o tareas que no pudieron ser desarrolladas en el presente trabajo,
cuya ejecución se hace necesaria para completar el conocimiento del tema.
Durante los lavados químicos controlar los tiempos de lavado, temperatura y
concentración de la solución, para evitar pérdidas de material que no se deban al
proceso corrosivo, donde se pueden producir pérdidas del metal base o sustrato en
el proceso de lavado.
Para determinar con más exactitud la tasa de corrosión para cada tipo de atmósfera
dentro de la Provincia del Santa, se recomienda que para cada franja de 2 Km con
respecto al mar debe haber por lo menos 3 estaciones de ensayo, y si es posible un
número mayor.
Para determinar la velocidad de deposición de cloruros y sulfatos se debe realizar
en cada estación para tener una mejor información con respecto a este tipo de
agentes poluantes.
Se deberían realizar ensayos que utilicen pinturas protectoras sobre las probetas de
exposición, o un tratamiento al material base con productos anticorrosivos para
comparar la corrosión alcanzada en este nuevo ensayo con el presente estudio.
Se debe utilizar un sobre espesor entre 20 a 30% del diseño, en el caso de
alambres de cobre desnudos.
Para alambres de aluminio, se debe cubrir la superficie con grasa neutra y realizar
el mantenimiento periódicamente, limpiándose previamente el polvo acumulado,
para de esta manera evitar la corrosión; en el caso de los cascos de las iluminarias
se debe realizar un tratamiento superficial denominado anodizado.
Se debería realizar ensayos acelerados, para poder establecer una correlación con
los resultados obtenidos en ésta investigación.
Se debe aplicar un mantenimiento preventivo-predictivo, preventivo por cuanto se
pueden detectar a tiempo puntos débiles en los materiales y así evitar fallas,
disminuir costos de reparación y aumentar la vida útil del material; y predictivo ya
que se pueden percibir los síntomas de una falla próxima y tomar acciones
correctivas en el camino y no esperar a que la falla se produzca.
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VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Rodriguez , M., y col.(1999). ”Corrosividad Atmosferica (MICAT- MEXICO)” Editorial
Plaza y Valdez S.A. México, D.F.
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metales en diferentes ambientes de lima y callao”. Revista Peruana de Química,
Vol.2 Nº 1. Pg. 63. Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
[3]Botero, C, Restrepo, A., Delgado, J., Castaño, J., Echevarria, F. (2007). “Corrosión
del acero al carbono, acero galvanizado y aluminio en diferentes atmósferas
colombianas”. Revista Scientia Et Technica Año XIII, Nº 36. Universidad
Tecnológica de Pereira.
[4M. Morcillo y col. (2002) “Corrosión y Protección de Metales en las Atmósferas de
Iberoamérica Parte I – Mapas de Iberoamérica de Corrosividad Atmosférica
(proyecto MICAT)” CYTED
[5]Pontificia Universidad Católica del Perú- Instituto de Corrosión y Protección (ICP-
PUCP)” (2004). “Estudio de la Corrosividad atmosférica en la zona de concesión de
EDELNOR S.A.A. (Proyecto MICAT)”.San Miguel, Lima –Perú.
[6]Peralta M, (1998) “Efectos del tiempo de humectación y contaminantes atmosféricos
en la corrosividad de la ciudad de Chimbote” Tesis para optar el título de Ingeniero
– Universidad Nacional de Trujillo. Trujillo-Perú.
[7]Acevedo, P, Marino V. (2004) “Categoría de índices de corrosividad atmosférica y
grado de falla por corrosión en Acero ASTM A- 36 con recubrimientos superficiales,
en la zona el Trapecio - Chimbote- Perú - 2003” Tesis para optar el título de
Ingeniero de Materiales – Universidad Nacional de Trujillo. Trujillo-Perú.
[8]Gutiérrez, M. y Supo, M “Relación existente entre la polución atmosférica y la
suceptibilidad a la corrosión acuosa del cobre electrolítico y aluminio AA 1100
expuestos en la atmósfera de Chimbote – Perú durante el 2008” Tesis para optar el
título de Ingeniero – Universidad Nacional de Trujillo. Trujillo-Perú.
[9]CEI/IEC, (1986.) “Guide for the selection of insulators in respect of polluted
conditions”, Primera Edición, Genova, Suiza, 4-39.
[10] CYTED, (2003). “Corrosión y Protección de Metales en las Atmósferas de
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[11]Schweitzer, P. ( 2007). “Fundamentals of corrosion: atmospheric and corrosion of
metals”, Segunda Edicion, New York, pp. 57.
[12]Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (1984) “Corrosión básica” Houston
texas
[13]Corrosion Marina ASM Manual.
[14]Norma ISO 9226: “Corrosivity of Atmospheres—Methods of Determination of
Corrosion Rates of Standard Specimens for the Evaluation of Corrosivity”
[15] Norma internacional ISO 9223 "Corrosión of metals and alloys - Corrosivity of
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[16] Morcillo, M y Feliu, (1993). “Desviation from bilogarithmic law for atmospeheric
corrosión of steel” , Madrid
[17]Morcillo, M y Feliu, (1993). “Mapas de España de Corrosividad Atmosférica”
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[18] International Standard ISO 8407-2000. Corrosion of metals and alloys -- Removal
of corrosion products from corrosion test specimens, Philadelphia-USA
![La corrosión atmosférica en sistemas de transporte de ...bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5400/... · adherentes y no protectores del material. En [9] establecen que](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5f7c134de4770a060d48a4a9/la-corrosin-atmosfrica-en-sistemas-de-transporte-de-adherentes-y-no-protectores.jpg)
