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La creciente industrialización en España en los últimos años trae como
consecuencia muchos problemas de corrosión. Los boletines informativos sobre
corrosión en países altamente industrializados señalan que se gasta
aproximadamente entre 50 a 100 euros por habitante por año en corrosión y su
prevención. Las consecuencias de la corrosión pueden ser catastróficas no sólo en
las estructuras metálicas, edificaciones, puentes, embarcaciones, aviones etc., sino
en vidas humanas. Conocer y aplicar los conceptos básicos de corrosión en la
selección de materiales, el diseño y su cuidado o prevención es importante para el
desarrollo y mantenimiento de un país.
Por ejemplo, algunas plantas industriales gastan cerca de medio millon de euros
anuales para el pintado de acero con la finalidad de prevenir la oxidación y
herrumbre; las plantas de ácido sulfúrico gastan de 50 a 100 mil euros anuales
para el mantenimiento contra la corrosión aun cuando las condiciones de corrosión
no son consideradas severas. En la planta de refinería de petróleo, empleando
nuevos procesos desarrollados para
problemas serios de corrosión,
después de casi cuatro meses de
operación algunas partes mostraron
una pérdida por corrosión de cerca
de
3 mm de su espesor.
La corrosión en sistemas de
combustible de los automóviles,
radiadores de los sistemas de
refrigeración, tubos de escape,
representa cerca de 20 millones de euros anuales, y algo semejante ocurre en los
sistemas de calentamiento de agua para uso doméstico y los sistemas de aire
acondicionado que se cambian frecuentemente, es decir, los gastos por problemas
de corrosión son bastante significativos.
En efecto, nuestra economía cambiaría drásticamente SI NO HUBIERA CORROSIÓN.
Por ejemplo, los automóviles, los barcos, las tuberías enterradas, las
estructuras de plantas industriales, las estructuras caseras, no requerirían pinturas
anticorrosivas. La industria del acero inoxidable desaparecería y el cobre sería
usado sólo para propósitos eléctricos. Muchas plantas metálicas, así como
productos de consumo serían fabricados de acero y hierro fundido.
Mantenimiento debido a la corrosión
La corrosión está en todo, el interior y exterior de las casas, sobre la carretera, en
el mar, en las plantas industriales, en los vehículos aeroespaciales, etc…
“…PERO, MIENTRAS QUE LA CORROSIÓN ES INEVITABLE, SUS COSTOS PUEDEN
SER CONSIDERABLEMENTE REDUCIDOS.”
Por ejemplo, un ánodo de magnesio, que es barato, duplicaría la vida de un tanque
calentador de agua doméstico. El lavado de un carro ayuda a eliminar las sales. La
propia selección de un material y un buen diseño disminuyen los costos de
corrosión. Un buen programa de mantenimiento de pintura se paga por sí sólo. Es
aquí donde el ingeniero de corrosión ingresa en el cuadro y es efectivo: su primera
función es COMBATIR LA CORROSIÓN.
Aparte de este costo directo en euros, la CORROSIÓN ES UN SERIO PROBLEMA
debido a que definitivamente contribuye al agotamiento de nuestros recursos
naturales.
Rev. Instituto de Investigación de la Facultad de Geología, Minas,
Metalurgia y Ciencias Geográficas
Nº 11 Junio 2006 pag.: 71-77
Autores: Ing. Samuel Rosario Francia, Ing. Juan Carlos Yácono Llanos
El artículo tiene por objetivo presentar de una manera general el problema de la
corrosión y, además de buscar posibles soluciones a problemas específicos, nuestra
intención en este trabajo es también dar a conocer este fenómeno
fisico-quimico de interés científico, industrial y social, cuyo impacto sobre la
economía, la seguridad y la calidad de vida es presente en nuestro día a día.
1. Introducción:
Los metales se encuentran en la naturaleza, en general, formando compuestos
(óxidos, sulfuros, sulfatos, carbonatos, etc.) con otros elementos. Sólo los metales
llamados “nobles” aparecen naturalmente en estado puro. A los metales restantes,
para usarlos en su forma elemental, es necesario someterlos a un proceso de
reducción, lo que requiere comunicarles una cierta cantidad de energía. Así pues, el
metal tenderá a perder este suplemento de energía para recuperar su estado
termodinámicamente más estable.
El proceso por el cual el metal vuelve a su estado natural y que corresponde a una
oxidación se conoce cómo corrosión que representa la interacción de un metal con
el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades
tanto físicas como químicas. Las características fundamentales de este fenómeno,
es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente
identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas.
La corrosión de los metales no nobles es una
hecho cotidiano y de tal manera asumido por el
ser humano que pasa desapercibido o es
aceptado cómo algo tan irremediable como
nuestro propio proceso de envejecimiento, al que
se asemeja en cuanto a que es también una
oxidación paulatina.
Una reacción de oxidación es una reacción
anódica, en la cual los electrones son liberados
dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la
región anódica se producirá la disolución del
metal (corrosión) y, consecuentemente en la
región catódica la inmunidad del metal.
Los enlaces metálicos tienden a convertirse en
enlaces iónicos, los favorece que el material
puede en cierto momento transferir y recibir
electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La
velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del
“En el caso de la
corrosión metal·lica es
posible , si no evitarla
siempre, sí hacerla más
lenta y conseguir que
la vida útil de los
metales se alargue.
Este control de la
corrosión ha nacido
para la necesidad de
evitar grandes perdidas
economicas, o lo que és
lo mismo por el enorme
ahorro que supone .”
ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se 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 necesario la oportuna
utilización de la técnica de protección catódica.
“…la velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo
dependiendo del ambiente donde se encuentre.”
Se designa químicamente corrosión por suelos, a los procesos de degradación que
son observados en estructuras enterradas. La intensidad dependerá de varios
factores tales como el contenido de humedad, composición 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, tendrán resistividades
bajas, por la alta facilidad de transportación iónica.
2. Corrosión en la contrucción:
La corrosión, principal característica química de los metales empleados en
construcción, se trata de la interacción de un metal con el medio que lo rodea y
consiste en la destrucción de su superficie por contacto con agentes diversos.
Aún en atmósferas limpias, lo normal es que se forme en el metal una capa
superficial de productos originados por la corrosión que, en el caso de metales no
ferrosos y algunos ferrosos, suele quedar bien adherida e impide así la continuidad
del proceso.
Para que aparezca una corrosión
propiamente destructora es
necesario el contacto de diferentes
metales o la presencia de
humedades persistentes o de una
atmósfera contaminada
básicamente por gases de
combustión.
En el caso de la humedad, es
conveniente diseñar las
estructuras metálicas y
componentes de manera que el agua no pueda filtrarse; de lo contrario, se
aconseja separar los metales diferentes o sustituirlos por materiales no metálicos,
medidas que pueden prevenir problemas mayores cuya solución suele tener un
elevado costo.
“La corrosión se trata de la interacción de un metal con el medio que lo rodea y consiste en la destrucción de su superficie…”
Un mecanismo de la corrosión, por ejemplo, tiene lugar cuando metales diferentes
conectados eléctricamente se hallan inmersos en un liquido conductor -electrolito-,
lo que permite la formación de un circuito galvánico o pila electrolítica.
Por ejemplo, en los
galvanizados el zinc,
que tiene un bajo
potential, protege al
acero actuando como
ánodo
“No es fundamental que el acero este sumergido, basta con unas
gotas de lluvia o una mínima capa de condensación para que se
desarrolle este fenómeno.”
La corrosión se
produce espontáneamen-
te y puede evolucionar de
manera normal o acelerada en función de las condiciones
atmosféricas y la concentración de contaminantes.
2.1 Factores que influyen en la corrosión
• LA DIFERENCIA DE POTENCIAL
DE LOS METALES EN
CONTACTO: los metales situados
por debajo de la escala son
corroídos por los que están
situados mas arriba; además,
cuanto mas alejados están el uno
del otro, mas intensa es la
reacción.
• LA MEDIDA DE LAS
SUPERFICIES EXPUESTAS: la
corrosión es mas importante
cuanto mas pequeña es la
superficie del ánodo, en
comparación con la del cátodo.
• LAS CARACTERlSTICAS DEL ELECTROLITO: la corrosión es mas rápida
cuanto mas fuertes son los ácidos o sales presentes en el electrolito.
• LA TEMPERATURA: puede aumentar la velocidad de corrosión. En
combinaciones de zinc y acero tiene lugar un cambio de polaridad alrededor
de los 70 ºC; si la temperatura en depósitos de acero galvanizado es mayor,
y no se ha creado una capa protectora, el revestimiento de zinc tiende a
corroer el acero.
Gráfico dónde se observa relación temperatura/corrosión
3. Clasificación y características de los distintos procesos de corrosión.
Existen variados criterios para clasificar los procesos de corrosión. En este apartado
analizaremos el fenómeno a través de la forma de ataque, del medio que lo
produce y de las condiciones físicas que pueden motivarlo.
3.1. Según forma de ataque
• CORROSIÓN UNIFORME, HOMOGENEA O “GENE-RAUZADA”: el ataque
se extiende sobre toda la superficie metálica y en consecuencia la
penetración media es similar en todos los puntos. En estas circunstancias,
hay una relación directa entre perdida de material, reducción de espesor y
magnitud del fenómeno.
“ hay relación directa entre pérdida de material,
reducción de espesor y magnitud del fenómeno…”
• CORROSIÓN EN PLACAS O SELECTIVA: el ataque se localiza en
determinadas zonas de la superficie metálica. Esta forma de corrosión es
frecuente en aleaciones, que suelen presentar distintas fases y contenidos
en los diversos metales que las constituyen. Este tipo de ataque es
considerado un caso intermedio entre la corrosión uniforme y la corrosión
por picadura.
“…el ataque se localiza en determinadas zonas de la superficie
metálica…”
• CORROSION POR PICADURA: el ataque se localiza en zonas aisladas de la
superficie que no superan los 1 o 2 mm2 por picadura y por lo general
avanza con rapidez hacia el interior del metal gracias a pequeños túneles -
ya que en las zonas afectadas la velocidad de corrosión suele ser alta. Este
fenómeno suele darse en -materiales metálicos pasivables (se inicia como
resultado de la rotura local de la película pasiva) pero también es favorecido
por heterogeneidades superficiales. Si bien la pérdida de material es
mínima, los inconvenientes causados pueden ser importantes.
“…Ataque localizado en zonas
aisladas de la superficie y no superan los 1 0
2mm por picadura…”
Corrosión por picadura de un elemento metálico
• CORROSION EN RESQUICIO: a menudo debida a la formación de pilas de
aireación diferencial, se presenta en uniones, intersticios, zonas de solape y
roscadas... en general, en aquellas regiones mal aireadas o en las que la
renovación del medio corrosivo esta condiciona-da por mecanismos de
difusión y es difícil. Cuando dos metales distintos están en contacto directo,
se produce una diferencia de potencial y cuando además del contacto directo
existe agua entre los dos metales, se produce una reacción electroquímica
que conduce a la corrosión del metal más débil, el cual siempre será el
metal no oxidado.
Esquema de corrosión por aireación diferencial
• CORROSIÓN INTERGRANULAR: el ataque se localiza en los limites de
grano del material metálico y, en consecuencia, se pierde la coherencia entre
granos y el -material ve reducidos los valores de sus características
mecánicas habituales. Es frecuente en aceros inoxidables y en las aleaciones
Ni-Cr y A 14 %-Cu.
“…se pierde la coherencia entre granos y el material ve
reducidos los valores de sus características mecánicas mas
habituales…”
• CORROSIÓN BAJO TENSION: También llamada CORROSIÓN
FISURANTE, es muy poco habitual en metales puros. Tiene lugar cuando
una aleación es sometida a una tensión mecánica de tracción aplicada o
residual y esta en contacto con un medio agresivo especifico para cada
material.
Se caracteriza por la aparición de grietas o fisuras que avanzan en la
dirección de aplicación de la tensión, a velocidades de propagación de hasta
2 o 3 mm/hora. El desplazamiento de la grieta puede ser a través del grano
(transgranular) o a lo largo del límite
de grano (Intergranular), lo que
depende sobre todo de las
características metalúrgicas de la
aleación.
“… aparición de grietas o fisuras que avanzan en la dirección
de aplicación de la tensión.”
Cuando la tensión aplicada es cíclica, el proceso se conoce como CORROSION
FATIGA y se caracteriza, igual que en el caso anterior, por la aparición de grietas
que pueden originar la rotura del material en tiempos cortos; la diferencia es que
en estas condiciones no es necesario un medio agresivo especifico.
“…aleación sometida a una tensión mecánica de tracción y esta en contacto con un medio agresivo…”
Grieta por corrosión fisurante.
3.2 Clasificación según mecanismo
• Pilas de corrosión:
HETEROGENEIDAD DEL METAL
Los metales están constituidos por cristales o granos -separados entre si por lo que
se conoce como LIMITES DE GRANO- que si bien pueden no tener igual
composición química y estructura cristalina, la zona de confluencia entre ellos -los
limites- siempre presentan ciertas características singulares.
La presencia de una fase de composición química diferente puede permitir procesos
de ataque localizado en el límite por fenómenos galvanicos o de otra naturaleza, de
manera que, indirectamente, el límite de grano facilita que haya regiones con
distinto potencial electroquímico y, por tanto, que aparezcan pilas locales de
corrosión.
“…el límite de grano facilita que haya regiones con distinto
potencial electroquímico y, por tanto, que aparezcan pilas
locales de corrosión…”
A veces, cuando se aplica una solicitación mecánica, incluso de menor magnitud
que la calculada, aparece una deformación sobre el material metálico debido a la
existencia y movimiento de defectos como la dislocación de borde.
Por lo tanto, en las zonas donde se acumulan dislocaciones suele presentarse un
comportamiento anódico respecto a las zonas vecinas, generándose micropilas de
corrosión.
Cuando un material metálico se deforma en frío resulta en una estructura
altamente desorganizada con gran densidad de dislocaciones.
Las zonas de un metal bajo tensión externa están sometidas a deformación elástica
y tienden a actuar de forma anódica respecto a aquellas que se hallan a menor
tensión o no están tensadas, debido por lo general a la rotura o agrietamiento de
películas protectoras superficiales de productos de corrosión.
No hay que confundir esta circunstancia con el efecto de agrietamiento del material
en lo que se conoce como fenómenos de corrosión bajo tensión, donde participan
tanto procesos de tipo mecánico como electroquímico.
El fenómeno de las MACROSEGREGACIONES,
importante en las piezas moldeadas, tiene
como resultado una distribución no uniforme
de elementos aleantes en las distintas zonas
de una pieza.
Al haber una composición química diferente
entre periferia y centro, surgen regiones de
distinto potencial y, por lo tanto, pilas de
corrosión, efecto muy notable en las aleaciones
formadas por ciertos elementos de actividad
muy diferente (por ejemplo: impurezas acti-
vas -fósforo, azufre y carbono- en el acero).
Una de las diferencias mas importantes entre
un elemento metálico puro y una aleación, es
que el primero tiene una temperatura única y
fija de cambio de estado liquido a sólido,
mientras que, en el caso de la aleación, la
solidificación o fusión se verifica a través de un
intervalo de temperatura. De esa forma los
cristales, que no solidificaron bajo condiciones
de equilibrio, muestran una serie de capas; su núcleo presenta una composición
rica en uno de los elementos y pobre en otros, a la inversa que las capas
periféricas. A este fenómeno se lo conoce como micro segregación.
En el caso de las superficies contaminadas durante el laminado y mecanizado, o
que se hayan rozado con otros metales durante el almacenamiento o transporte
conjunto, es posible que aparezca una película contaminante que forme pilas de
corrosión en contacto con el metal base. Por ultimo, hemos de añadir que una falta
de uniformidad en la calamina sobre el acero provoca el funcionamiento de pilas de
corrosión entre zonas de metal desnudo y cubierto.
HETEROGENEIDAD DEL MEDIO
• PILAS DE CONCENTRACION IONICA O SALINA.
• PILAS DE AIREACION DIFERENCIAL.
El fenómenos de las pilas de concentración es típico de tuberías enterradas en
suelos con diferente composición química en zonas distintas, pudiendo aparecer
también en plantas químicas cuando se conducen fluidos cuya composición se
modifica a lo largo del trayecto, por evaporación de parte del disolvente.
En medios aireados la reacción catódica de corrosión consiste en la reducción del
02 disuelto en el electrolito. De acuerdo con esto, el potencial es función de la
presión parcial de oxigeno y de pH, de manera que zonas de diferente presión de
02 conducen a diferencias de potencial en distintas zonas de un metal, originando
así el funcionamiento de pilas de corrosión
La región en contacto con un bajo contenido en oxigeno tendrá menor potencial (y
actuara de ánodo) y manifestara la reacción de corrosión. Al contrario, la zona mas
aireada actuara de cátodo y recibirá la reacción de reducción, en este caso del 02
(fenómeno de aireación diferencial).
HETEROGENEIDAD DE LAS CONDICIONES FÍSICAS
Las zonas más calientes tienden a actuar como ánodo frente a las de menor
temperatura, que presentan comportamiento catódico. Estas pilas por DIFEREN-
CIA DE TEMPERATURA pueden aparecer, por ejemplo, en intercambiadores de
calor y calderas.
Las diferencias de potencial a causa de la presencia de un campo magnético
externo permiten la formación de áreas anódicas y catódicas en las estructuras
enterradas o sumergidas, debido a la presencia de corrientes vagabundas o
erráticas (fugas de corriente), con efectos muchas veces desastrosos.
• Corrosión electroquimica
Como hemos visto que en las regiones catódicas no hay ataque, podemos añadir
que el proceso no afecta por igual a toda la superficie metálica. Sin embargo, la
practica ha demostrado que los fenómenos electroquímicos contribuyen mucho
mas que la corrosión directa al fallo de los metales.
La corrosión electroquímica surge cuando los materiales metálicos se encuentran
en contacto con medios de conductividad electrolítica, en particular con el agua, las
soluciones salinas o la humedad de la atmósfera y de los suelos.
La unión eléctrica entre dos metales
distintos, por ejemplo el zinc y el cobre
sumergidos en una solución conductora,
genera una corriente por la diferencia entre
los potenciales electroquímicos de ambos.
La superficie del metal con mayor tendencia
a la disolución (zona anódica) es corroída en
un proceso por el que los átomos metálicos
dejan sus electrones en el seno del metal y
pasan a la solución como ion positivo.
“La corrosión electroquímica surge cuando los materiales metálicos
se encuentran en contacto con medios de conductividad electrolítica,
en particular con el agua, las soluciones salinas o la humedad de la
atmósfera y de los suelos…”
En realidad, cualquier oxidante puede actuar como captador de electrones; sin
embargo, en la mayoría de los casos actúa como tal el oxigeno (02) disuelto en el
electrolito en medios neutros y alcalinos, o el hidrogeno (H+) en medio ácido.
La circulación de la corriente es posible porque los metales cuentan con electrones
de valencia movibles y con un grado de libertad bastante importante, lo que
favorece su transferencia a otras sustancias que llegan a la superficie metálica.
A continuación presentamos las características básicas del proceso de corrosión
electroquímica:
• SE DA EN PRESENCIA DE ELECTROLITO.
• POR LO GENERAL SE PRESENTA EN TEMPERATURAS MODERADAS (INFE-
RIORES A 100-150 ºC).
• ES LOCALIZABLE EN REGIONES DE COMPORTAMIENTO ANODICO.
• LA CIRCULACION DE ELECTRONES VA DEL ANODO AL CATODO Y A TRAVES
DEL PROPIO METAL.
• EL CIRCUITO DE LOS ELECTRONES SE CIERRA A TRAVES DEL
ELECTROLITO MEDIANTE EL TRANSPORTE DE CARGA POR PARTE DE LOS
I0NES.
• LOS PRODUCTOS PRIMARIOS DE CORROSION MAS FRECUENTES SON LOS
HIDROXIDOS. Estos se originan en el seno del electrolito pero pueden
fijarse luego sobre la superficie metálica e introducir una especie de barrera
sólida entre el metal y el medio.
De esta manera, pueden dificultar la posterior reacción heterogénea en la interfase
metal-liquido. Posteriormente, estos hidróxidos suelen pasar a óxidos en presencia
de mas oxigeno.
CORROSION GALVANICA 0 BlMETALICA:
Se desarrolla entre dos metales diferentes, en contacto eléctrico entre si y con un
medio agresivo donde sea posible el mecanismo electroquímico de la corrosión. En
estas condiciones, el metal o tase activa se corroe mas rápido y el metal o fase de
comportamiento mas noble sufre menos ataque que si estuvieran aislados.
CORROSION MICROBIOLOGICA.
Afecta seria-mente a varias industrias (química, extractiva del petróleo, del papel
y la alimentación, naval y aeronáutica. Hace referencia a los fenómenos de
corrosión que tienen lugar en presencia de microorganismos, siendo los mas
habituales las bacterias -las mas importantes-, los hongos y las algas
microscópicas.
Los materiales más susceptibles de ser atacados son el hierro y el acero, el
aluminio y aleaciones, el cobre, el zinc y el plomo y aleaciones, pero también puede
detectarse ataque en otros materiales no metálicos (hormigón, cauchos y
polímetros, entre otros).
BIOFOULING: se inicia con la formación de la
película microbiana que pronto alcanza un espesor
aproximado de 250 /J, es decir, Existen varios
procedimientos de protección contra este tipo de
corrosión, de los que se destacan los siguientes:
• UTILIZACION DE RECUBRIMIENTOS PROTECTORES DE TIPO ASFALTICO O DE
POLIETILENO, los cuales no son ataca-dos mayormente por microorganismos.
Evolución de Biofouling
• PROTECCION CATODICA: trabajar a un potencial de 100 microvoltios inferior al
habitual.
• INCORPORAR SUSTANCIAS BIOCIDAS AL MEDIO, para que destruyan o inhiban
el crecimiento o actividad metabólica del microorganismo.
• MODIFICAR LAS CARACTERISTICAS DEL AMBIENTE (pH, temperatura y/o nivel
de aireación) para frenar el desarrollo de microorganismos.
“…una densidad de 1 millón de bacterias u
otros microorganismos por cm2…”
3.2 Clasificación según medio
CORROSIÓN DIRECTA
La corrosión directa tiene lugar, principalmente, cuando el material metálico opera
a alta temperatura y en consecuencia no es posible que aparezca una película de
humedad sobre su superficie. Este mecanismo, característico de materiales
expuestos a gases y vapores calientes, consiste en la reacción química heterogénea
directa entre la superficie metálica y un gas agresivo que suele ser 02, con
formación de película de oxido. La reacción se puede producir en cualquier punto de
la superficie, por lo que el fenómeno, desde el punto de vista morfológico, suele ser
homogéneo o generalizado.
La selección de materiales resistentes a la corrosión a alta temperatura se basa
sobre todo en la elección de una aleación que pueda generar, en el medio destina-
do, capas protectoras de productos oxidados. A modo de resumen, presentamos las
características básicas de este fenómeno de la corrosión directa:
• TIENE LUGAR EN AUSENCIA DE ELECTROLITO.
• ES UN PROCESO GENERALIZADO.
• REQUIERE DE TEMPERATURAS ALTAS.
• TANTO LA CIRCULACION DE ELECTRONES COMO LA DE IONES SE PRODUCE
A TRAVES DE LA PELICULA DE OXIDO.
• LOS PRODUCTOS DE CORROSION MAS HABITUALES SON OXIDOS forma-
dos in situ sobre la superficie metálica, que dificultan la posterior reacción
de corrosión.
“La corrosión más habituales son óxidos formados in situ sobre la
superficie metálica, que dificultan la posterior reacción de
corrosión…”
CORROSIÓ ATMOSFÉRICA
Consiste en el deterioro sufrido por los materiales -metálicos al entrar en contacto
con el aire a temperatura ambiente. Se calcula que alrededor del 50 % de :as
perdidas económicas totales por corrosión en los tiéntales se produce como
consecuencia de este tipo de fenómenos.
Si no existe película húmeda, lo que solo se puede en-tender en ausencia de lluvias
y en humedades inferiores al 20-30 %, el deterioro puede generarse a través de un
mecanismo de corrosión directa, con una velocidad prácticamente despreciable.
No obstante, cuando la humedad relativa (HR) supera el 0-50 %, diferentes
mecanismos favorecen la condensación de humedad sobre la superficie metálica
expuesta y propician la formación de una película húmeda que permite el
funcionamiento del mecanismo electroquímico de la corrosión.
El tiempo que esta película húmeda permanece sobre la superficie es determinante
en el deterioro del material y el valor de HR, a partir del cual se inicia el
mecanismo, se conoce como humedad critica.
El electrolito, entonces, esta constituido por una película muy fina de agua, en
muchos casos casi imperceptible, que puede contener agentes contaminantes |
aceleradores del proceso.
Estas dos variables, el «tiempo de humectación» durante el cual aparece la película
sobre el metal y la c-esencia o no de ciertos contaminantes como el S02, os CI" o
compuestos oxidados de nitrógeno, influyen ce forma determinante en la magnitud
del proceso de corrosión atmosférica.
“El electrolito, entonces, esta constituido por una película muy
fina de agua, en muchos casos casi imperceptible, que puede
contener agentes contaminantes i aceleradores del proceso.”
En situaciones de alta contaminación es factible que la atmósfera produzca lluvia
ácida, con posibles contenidos de:
• HCL PROVENIENTE DE LA COMBUSTION DE CARBONES RICOS EN CLO-RUROS
o de la incineración de determinados polímeros, como el cloruro de vinilo, para
su destrucción.
• HN03 FORMADO A TRAVES DE REACCIO-NES COMPLEJAS A PARTIR DE RADICA-
LES LIBRES, hidrocarburos y ciertos oxidantes, como el N02, presentes en la
atmósfera.
• H2S04 (ACIDO SULFURICO).
• ACIDOS ORGANICOS como el fórmico y acético, aunque su concentración suele
ser inferior a 0,07 ppm.
CORROSIÓN EN CONTACTO CON AGUA DULCE
Para que el mecanismo electroquímico tenga lugar es necesaria la presencia de
oxigeno. Suele haber una relación proporcional entre la velocidad de corrosión y la
concentración de oxigeno presente en el electrolito; no obstante, en de-terminadas
circunstancias de concentración elevada, puede producirse la pasivación, que
implica una considerable disminución de la velocidad de corrosión.
Efectos de lluvia acida sobre bosque
La presencia de otros gases disueltos (C02) y el contenido en sales con influencia
en la conductividad del agua, son otros factores que ayudan a determinar su
agresividad.
En el caso del acero, la velocidad de corrosión promedio en contacto con el agua
esta entre 12 y 25 mdd (miligramos / decímetro cuadrado / día), incrementando a
medida que aumenta la velocidad de desplazamiento del fluido como resultado de
la despolarización catódica.
En aquellas regiones en resquicio o de sedimentos mal aireadas, son corrientes las
pilas de aireación diferencial con ataque y formación de picaduras.
Por otra parte, en los sistemas cerrados de circulación de agua (instalaciones de
calefacción) la corrosión puede llegar a ser casi nula, ya que durante las primeras
etapas se consume el oxigeno por reacción catódica y de esta manera, tras un
cierto tiempo la falta de reactivo termina impidiendo el fenómeno electroquímico.
Las aguas duras son menos corrosivas que las blandas debido a su facilidad para
precipitar carbonatos insolubles de Ca y Mg. Para clasificar el agua en función de su
agresividad, se utiliza el concepto de «índice de saturación» (IS)
“…en el caso del acero la velocidad de corrosión se duplica
aproximadamente por cada 30 °C de aumento de
temperatura…”
Un IS positivo significa que el agua esta sobresaturada de CaC03 y que habrá una
tendencia a la formación de capas protectoras (un IS de 0,5 se considera
satisfactoria). En cambio, si el CaC03 es negativo, tendera a disolverse formando
bicarbonatos y el resultado será un agua agresiva.
Con respecto a la temperatura, su aumento dentro de ciertos márgenes hace
incrementar la velocidad de corrosión al facilitarse el transporte difusional de 02.
De esta manera, en el caso del acero la velocidad de corrosión se duplica
aproximadamente por cada 30 °C de aumento de temperatura.
En un sistema cerrado en el que el 02 no puede escapar, la velocidad de corrosión
aumenta linealmente con la temperatura.
En el caso del zinc, por encima de temperaturas de 60 °C los productos de
corrosión pasan de Zn (OH)2 a ZnO, lo que propicia la inversión de polaridad del
zinc con respecto al hierro y, si se emplea tubería galvanizada, puede haber ataque
por picadura.
Se ha de recordar que la temperatura de inversión disminuye al aumentar la
concentración de nitratos y/o carbonatos y aumenta al crecer la concentración de
cloruros y/o sulfatos disueltos.
Para pHs comprendidos entre 4 y 10 (situación habitual en el agua dulce), el pH
casi ni influye en la velocidad de corrosión del acero y, a un pH menor de 4, la
velocidad aumenta de forma considerable.
En el caso de medios fuertemente alcalinos, la velocidad disminuye porque se
alcanza la pasivacion del acero.
En cambio, en lo que respecta al zinc, su empleo que-da restringido a pHs entre 6 y
12, pues en medios ácidos o de alta alcalinidad la velocidad de corrosión crece
exponencialmente por tratarse de un metal anfótero
A continuación se exponen algunas recomendaciones Para reducir el riesgo de
corrosión de los materiales metálicos en contacto con agua dulce:
• IMPEDIR QUE SE INTRODUZCA
OXIGENO EN EL CIRCUITO (por
ejemplo mediante el empleo de
bombas).
• EVITAR LA FORMACION DE PARES
GALVANICOS o, cuando sea
necesario introducir metales
distintos en el circuito, incluir un
aislamiento eficaz.
• EN CONDUCCIONES DE ACERO GALVANIZADO, la temperatura del agua
no debe ser mayor a 60 °C.
• TRATAR EL AGUA CON INHIBIDORES: que disminuyen el contenido de
oxigeno disuelto (por ejemplo: sulfitos e hidracina).
CORROSIÓN MARINA
El agua de mar constituye un electrolito especialmente agresivo, sobre todo debido
a las siguientes características:
• ALTA CONDUCTIVIDAD. El pH se sitúa en 8,2. Sin embargo, en zonas de
mucha contaminación con materia orgánica en descomposición puede llegar a
alcanzar la zona ácida, lo que podría modificar la reacción catódica.
• EL MAYOR NIVEL DE SOLUBILIDAD DE 02 se da para la concentració n de
NaCI, propia del agua de mar.
• EL ANION CL" puede romper películas pasivas y generar el proceso de
corrosión por picadura.
• LA DENSIDAD DE LAS CORRIENTES DE PASIVACION en aleaciones
pasivables aumenta ante el anion CI", lo que se traduce en aumentos en la
velocidad de corrosión.
En agua de mar es posible el desarrollo de practicamente todos los tipos de
corrosión:
• CORROSION GENERALIZADA, con bajos ni-veles de control anódico-catódico
y de resistencia.
• POR AIREACIÓN DIFERENCIAL, en especial cuando existen incrustaciones
(fijación de organismos sobre la superficie de materiales metálicos en contacto
con agua de mar). Cuando se sumerge, el metal se recubre de un «ve-lo
biológico». Las incrustaciones aceleran el proceso porque aportan al medio
sustancias agresivas y generan zonas no aireadas.
• POR PAR GALVANICO, favorecida por la elevada conductividad del electrolito.
• POR FORMACION DE P1CADURAS, debido a la presencia de cloruros en
aleaciones pasivables.
• CORROSION BAJO TENSION, porque un medio con cloruros resulta agresivo
para muchas aleaciones.
• CORROSION-FATIGA, frecuente en las hélices de bronce de las
embarcaciones.
• CORROSION-EROSION, cuando el agua de mar supera ciertos valores críticos
de velocidad, propios de cada material.
• CORROSION MICROBIOLOGICA, por tratarse de un medio muy favorable
para el desarrollo de los microorganismos.
“En agua de mar es posible el desarrollo de practicamente todos los
tipos de corrosión…”
CORROSIÓN EN TERRENOS
El terreno es un medio muy heterogéneo en lo que se refiere a composición
química, granulometría, grado de humedad, pH, nivel de aireación y resistividad
eléctrica. Todos estos factores inciden en el nivel de corrosividad del terreno y, par
lo tanto, en el grado de corrosión de los metales que entren en contacto.
El suelo cuenta con poros microscópicos rellenos de aire y/o humedad. Su
granulometría puede ir desde partículas gruesas de arena (con tamaños entre 0,07
y 2 mm) hasta partículas de características coloidales con un tamaño inferior a 0,07
mm (terrenos arcillosos). En el primer caso se trata de suelos aireados, secos, de
alta resistividad y poco agresivos; en el segundo caso, se trata de suelos húmedos,
conductores y agresivos desde el punto de vista de la corrosión.
Además, hay que considerar que muchas veces, al realizar una zanja para colocar
conductos y canos y luego rellenar, pueden alterarse las condiciones y
características del terreno, justamente en la zona en contacto con el metal. En
consecuencia, en esa zona la compactación será inferior a la de su entorno y la
permeabilidad a los agentes agresivos (sobre todo 02 y H20) será mayor.
“…composición química, granulometría, grado de humedad,
pH, nivel de aireación y resistividad eléctrica… factores
inciden en el nivel de corrosividad del terreno y, par lo tanto,
en el grado de corrosión de los metales que entren en
contacto…”
CASO ESPECÍFICO
Corrosión interior de cañerías en sistemas de distribución de agua.
El agua natural contiene gases y sales disueltas, sustancias coloidales, materia
orgánica y sólidos en suspensión que influyen sobre sus propiedades corrosivas
frente a los metales. El pH del agua, la temperatura y las bacterias inductoras de la
corrosión microbiológica también intervienen en forma directa modificando la
velocidad con que se corroen los metales.
Efecto del contenido de gases: Cuando sobre la superficie de un metal
sumergido existen áreas con diferente aporte de O2, se originan pilas de aireación
diferencial en las que las regiones más oxigenadas actuarán como cátodos,
mientras que las menos oxigenadas se comportarán como ánodos sufriendo los
daños por corrosión. Estas diferencias en la concentración de O2 pueden motivarse
por la presencia sobre la superficie metálica de productos de corrosión,
incrustaciones, sedimentos, resquicios,etc.
La influencia del CO2 sobre la corrosividad del agua es mínima, salvo en el caso
donde la concentración de CO2 alcanza para acidificar a la misma por la formación
de ácido carbónico. Sin embargo, el contenido del CO2 debe tenerse en cuenta por
su relación con otros constituyentes, especialmente, la dureza cálcica.
Efecto de la velocidad de circulación del agua: Las aguas estancas, en
contacto con metales, favorece la formación de pilas de concentración, por
consiguiente es conveniente cierto movimiento del agua para crear un medio
uniforme y evitar la formación de
sedimentos, capaces de formar depósitos
que generen ataque localizado.
Tramo de cañería recibido, se puede apreciar en su interior gran cantidad de productos de corrosión voluminosos.
Sin embargo si la velocidad de circulación del agua es elevada, se incrementa el
aporte de oxígeno y su facilidad de llegada a la superficie metálica favoreciendo el
proceso corrosivo.
Efecto de la temperatura: Normalmente la velocidad de corrosión aumenta con la
temperatura, ya que aumentan la velocidad de difusión del oxígeno hacia las áreas
catódica, la movilidad iónica y la tendencia de formar películas no protectoras.
Efecto de la dureza del agua: Es un hecho conocido desde hace tiempo que las
aguas blandas son generalmente más corrosivas que las duras, por lo que ha sido
corriente medir la dureza para estimar la corrosividad. Las aguas duras se
consideran poco corrosivas debido a que pueden formar depósitos de carbonatos
de calcio o magnesio contínuas y compactas que inhiben la corrosión. Las aguas de
dureza intermedia tienden a formar capas escasamente adheridas bajo las que se
puede producir la corrosión por aireación diferencial.
Efecto de sales minerales disueltas: Los iones que mayor participación negativa
tienen sobre la corrosión son: cloruro, sulfato y nitrato ya que reducen la eficacia
de las posibles capas protectoras que se forman sobre la superficie metálica.
Efecto de las bacterias inductoras de la corrosión microbiológica: La corrosión
microbiológica es uno de los fenómenos de corrosión más comunes y complejos que
se encuentran en sistemas de agua fría. Es causada por un gran número de
bacterias, que generalmente lleva a un rápido ataque por picado. Puede ocurrir en
aceros al carbono, fundición de hierro, cobre y aleaciones de cobre, aceros
inoxidables, níquel y algunas aleaciones de níquel, aluminio, hormigón y cinc. Esa
influencias biológicas pueden dividirse en tres categorías generales:
• Producción de celdas de aireación diferencial o de concentración química.
• Producción de ácidos orgánicos o inorgánicos como consecuencia de su
actividad metabólica.
• Producción de sulfuros bajo condiciones anaeróbicas.
En la corrosión de las aleaciones ferrosas en aguas, es frecuente la participación de
las bacterias reductoras del sulfato (BRS).
Por todo lo dicho, es lógico pensar que conociendo la dureza, contenido de O2
disuelto, presencia o ausencia de iones agresivos, y del tipo de material de las
cañerías de conducción de agua, se podría predecir el futuro comportamiento de
éstas frente a la corrosión. Sin embargo, en las redes de distribución el agua circula
a presión, con régimen de flujo variable por el interior de la cañería y sus
derivaciones. Por otro lado en agua que sale de los depósitos de distribución no
tiene la misma composición que el agua de entrada a los mismos.
Como resultaos de todo esto, la acción entre el agua y la pared de la cañería
depende de numerosos parámetros variables a lo largo del circuito y difícilmente
controlables. No es suficiente que el agua sea capaz de precipitar un depósito de
carbonato para que este no se corroa. A menudo solo se cumple en parte ya que
muchas veces se forman depósitos porosos, inconsistentes y poco adherentes que
lejos de asegurar una protección eficaz, son ellos mismos la causa agravante de la
corrosión. A esto se le debe sumar (si las hay), la acción de las bacterias inductoras
de corrosión bacteriológica.
Estado que presenta el interior del caño al eliminar
los productos de corrosión. Se observan algunas pequeñas
cavidades y rendijas debido a la desaparición del cordón de
soldadura longitudinal del caño quedando una
perforación pasante de 8 mm de largo y 0,8 mm de ancho
Mediante análisis químicos, microscopía electrónica de barrido ambiental, estudios
metalográficos y análisis bacteriológicos se pueden determinar las causas de
corrosión en este tipo de cañerías.
En las determinaciones que se hacen se comienza por el análisis elemental
cuantitativo químico del material base del caño para proseguir con el análisis de los
productos de corrosión por microscopía electrónica de barrido ambiental donde se
seleccionan productos de corrosión depositados sobre la superficie interior del caño
y se los analiza con microscopio electrónico y una sonda dispersiva en energía.
Se prosigue con el exámen metalográfico en el material base y en la zona dañada.
Para finalizar se efectúan cultivos de los productos de corrosión extraídos del
interior del caño, utilizando medios adecuados para el desarrollo de bacterias que
participan en el mecanismo de corrosión, incubándolos durante 28 días a 34º C. Allí
se determinan las bacterias reductoras de sulfato y las precipitantes de hierro.
