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.
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
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
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.”
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.
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
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.
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.
• 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.
• 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
• 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.
• 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
• 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…”
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.
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
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.
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.
• 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.
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.
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.
• 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 cm
2…”
3.2 Clasificación según medio
CORROSIÓN DIRECTA
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
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.
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.
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.
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).
• 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
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.
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,
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.
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).
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.
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.
