Control de la corrosión

Luego de haber analizado la corrosión y sus formas, es momento de ver qué

conocimientos se tienen hoy en día para prevenirla.

Antes de ver un análisis un tanto más profundo a las formas de proteger sobre la corrosión,

hablaremos un poco sobre la Protección Catódica y la Protección Anódica.

La PROTECCIÓN CATÓDICA ocurre cuando un metal es forzado a ser el cátodo de la celda

corrosiva adhiriéndole (acoplándolo o recubriéndolo) de un metal que se corroa más

fácilmente que él, de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el

metal que está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva. Una forma conocida de

Protección Catódica es la GALVANIZACIÓN, que consiste en cubrir un metal con Zinc para que

éste se corroa primero. Lo que se hace es convertir al Zinc en un ÁNODO DE SACRIFICIO ,

porque él ha de corroerse antes que la pieza metálica protegida.

Por otro lado, la PROTECCIÓN ANÓDICA es un método similar que consiste en recubrir el

metal con una fina capa de óxido para que no se corroa. Existen metales como el Aluminio

que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de óxido y

por lo tanto, se hacen resistentes a la corrosión. Aún así, la capa de óxido que recubre al

metal no puede ser cualquiera. Tiene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario

no serviría para nada. Por ejemplo, el óxido de hierro no es capaz de proteger al hierro,

porque no se adquiere a él en la forma requerida.

METALIZACIÓN

"Metalización" es un termino que se aplica a un método el cual consiste en aplicar, en forma de rocío, una capa de metal puro (no es pintura). Opuesto a otros métodos donde se aplica capas metálicas por zambullida caliente como galvanizados y cromados.

"Metalización" se realiza con un equipo portátil y adecuado para formas complejas, no esta limitado por el tamaño. Este método se usa solo o en combinación con otros métodos o sistemas de capas y aumenta drásticamente la adherencia cuando es aplicado encima de las capas de metalizado.

Puede ser, segura y efectivamente aplicado a una gran variedad de materiales, tales como, metal, concreto, vidrio, fibra de vidrio, madera, papel y tela.

Los dos principales sistemas (existentes), para proteger metales del polvo y la corrosión son anodico y barrera. Una capa de metalizado, proporciona protección anodica, de tal forma que, esta se oxida y se sacrifica ella misma

para proteger el metal o el concreto subyacente. La naturaleza electroquimica del galvanizado de capas de zinc retarda la corrosión en el acero adyacente (pulgadas), hasta consumirse.

Los sistemas de barrera tal como la pintura tienen numerosos y microscópicos agujeros. La humedad penetra por estos hasta llegar a los substratos no protegidos. Cuando esto pasa la corrosión se extiende hasta 20 veces en el caso del acero resultando en hoyos y burbujas las cuales levantan la capa o barrera protectores.

"Metalización", no es de ninguna forma una tecnología nueva, ha estado en uso durante los Ultimos 100 años. Hay diversos estudios, realizados por el gobierno (E.U.A.), e industrias privadas, con respecto a la efectividad de la metalización y todos llegan a la misma conclusión:

"Metalización es el mejor sistema anticorrosivo en el mundo".

Casos de estudios sobre protección de puentes, diques y estructura masivas en servicio por mas de 60 años, en diversas condiciones, estan disponibles. El Proyecto Río Salada estima de 100 a 200 años de protección con una capa de 4 mil de zinc después de 20 años de exposición.

Inglaterra, Florida, California, Oregon y Washington usan, exclusivamente, metalización para proteger sus puentes y la carretera Federal ahora recomienda metalización en lugar de pintura para proteger las estructuras de las carreteras. Actualmente IMC esta realizando trabajos en el CANAL DE PANAMÁ, en estructuras metálicas y de concreto.

Algunos de los problemas o desventajas cuando se utilizan otros métodos incluyen:

Aplicación lentaContaminación (con propano y otro gases) del substrato.Calentamientos a altas temperaturas causando fractures por tensión en áreas adyacentes.Difícil de operar.

Todos estos factores hacen que los viejos métodos de metalización sean costosos y lentos comparados con el nuestro.

La tecnología patentada por IMC, utiliza un arco eléctrico auto contenido seguro y con interruptor de control remoto, este método es igual al método de plasma. El rocío se puede ajustar de redondo a elíptico, dependiendo del objeto a metalizar.

Nuestro equipo puede utilizar cualquier metal que pueda ser puesto en forma de alambre (cable), entre los que podemos nombrar, aunque no esta limitado a

estos, 316 acero inoxidable, aluminio, zinc, cobre, níquel, "monel" y otras aleaciones.

El equipo opera con 220, 360 y 440 voltios y utiliza un aire limpio filtrado para propulsar el metal fundido sobre la superficie en forma de rocío o con enfriamiento y curado instantáneo.

Como utilizamos solo metales 99.9% puros, los cuales son propulsados con aire limpio hacia la superficie a tratar no generamos compuestos orgánicos volátiles y el 95% del metal rociado queda sobre el substrato. El rocío de metalización tiende a envolver en forma circular similar a las aplicaciones electroestáticas de pinturas. La capa o revestimiento de metalizado no se contrae con pinturas que contengan solventes y no desconcha o descascara en forma de agujero con bordes filosos como comúnmente pasa con los metalizados por "barrera" pinturas, etc.).

Las superficies frías no son un factor limitante ya que puede ser aplicado en temperaturas cercanas a cero. Esto es una ventaja especialmente en zonas como los campos petroleros del mar del Norte donde las bajas temperaturas requieren necesariamente de curados instantáneos.

El calor generado por el proceso es disipado casi instantáneamente después de chocar con la superficie previniendo alguna transferencia de calor hacia áreas adyacentes o internas de la superficie. La capa de metal produce, sin embargo, un intercambio molecular el cual crea una atadura en forma de aleación de metal (fusión) en lugar de una atadura mecánica como es el caso de la pintura. La alta temperatura y la velocidad de aplicación producen una fuerte adherencia con el substrato. Los métodos tradicionales tal como aplicaciones de rocío en llama producen normalmente la mitad de la adherencia que produce nuestro "nuevo" método. La pintura y otros tipos de capas se desprenden y caen cuando se les aplica mas de 3-400 Lbs/pulg2, mientras que nuestro método de arco eléctrico excede la prueba de tracción de 6800 Lb/pulg2.

Recientemente hemos obtenido la aprobación de la Agencia de Protección Ambiental para rociar 10 mil de aluminio o zinc seguidos de 2-3 mil de cobre puro sobre varias superficies incluyendo el acero y el concreto forma una "anti-fouling" permanentes. 4-5 mil de cobre puro aplicado directamente sobre el plástico o la fibra de vidrio producen el mismo efecto. Esto crea una capa de metal sólido el cual es altamente resistente a la abrasión y a la corrosión, a la vez lo hace impenetrable por organismos microscópicos incluyendo los Mejillones Cebra (caracol). Estudios han demostrado que el cobre es el único freno de los Mejillones Cebra y esta clasificado no tóxico. Este sistema es económico comparado con la aplicación de capas de anti-fouling, las cuales usan varias formas de veneno para filtrar lentamente en el agua y controlar el crecimiento de estos organismos.

En resumen nuestra tecnoloía proporciona muchas ventajas:

Protección anodica.Rapidez de aplicación.Alta adherencia a la superficie.Resistencia a las altas temperaturas y abrasión.Aumenta la adherencia de la pintura como una segunda capa.No requiere tiempo de curado o secado. Otras capas pueden ser aplicada inmediatamente.El calor se disipa rápidamente.Ambientalmente seguro.Costos de aplicación competitivos.Puede ser aplicado en condiciones de frío o en superficies frías

NOTA: PARA LA APLICACIÓN SOBRE CUALQUIER METAL DE NUESTRO PRODUCTO ES NECESARIO QUE ESTE ESTÉ LIBRE DE CORROSIÓN, LIMPIO (PREFERIBLEMENTE SANDBLASTING).

El potencial de corrosión se puede medir experimentalmente utilizando un electrodo de referencia (que mantiene un potencial constante) y un voltímetro (de alta resistencia interna).     Es importante tener siempre en cuenta que el potencial de corrosión Ecorr corresponde a un potencial mixto en el que las dos reacciones anódica y catódica ocurren a la misma velocidad, por lo cual la corriente neta es cero. Sin embargo esto no significa que estemos en una condición de equilibrio pues el sistema está cambiando, el metal se va disolviendo y pierde masa. Lamentablemente si queremos conocer a qué velocidad ocurre la reacción catódica y la reacción anódica no podremos (solo sabemos que son iguales y de sentido contrario y que la corriente neta es cero).

Curvas de polarización

Las curvas de polarización nos permiten determinar si un metal es susceptible a la corrosión uniforme o al ataque localizado. Si polarizamos un electrodo primero en sentido anódico y luego en sentido catódico podemos obtener pares de valores de corriente y potencial. Si en el eje de las absisas se grafica el valor absoluto de la corriente y en el de las ordenadas el valor del potencial E obtendremos el diagrama de Evans . Observamos que existe un valor para el cual la corriente anódica es igual que la corriente catódica que se denomina icorr y que corresponde a un potencial Ecorr . Ea es el potencial del ánodo y Ec el potencial del cátodo, Ea y Ec son los potenciales medidos cuando circula una corriente i. Eo

a y Eo

cson los potenciales de estandares de equilibrio de las reacciones anódica y catódica respectivamente. Eo

a - Ecorr es igual al sobrepotencial a y Eo

c - Ecorr es igual al sobrepotencial c.. El sobrepotencial nos muestra entonces cuánto se aparta el potencial del ánodo o del cátodo del valor de Ecorr. Cuando apartamos el valor del potencial del electrodo del valor de Ecorr decimos que estamos polarizando el electrodo, por eso la curva se denomina curva de polarización (anódica o catódica). Obtendremos una curva de polarización anódica cuando aplicamos un sobrepotencial anódico, y una curva de polarización catódica cuando nos desplazamos en sentido catódico respecto del Ecorr.

En una solución acuosa la superficie alcanzará el valor de un potencial relativamente estable Ecorr que dependerá de la habilidad y la velocidad con que los electrones pueden intercambiarse en las reacciones anódica y catódica.

Si polarizamos un electrodo en sentido anódico y en el eje de las absisas se grafica el valor absoluto de la corriente y en el de las ordenadas el valor del potencial E obtendremos, en el caso del acero inoxidable, un diagrama como el de la figura siguiente. En la curva de polarización anódica de un acero inoxidable en un medio agresivo (ej: una solución que contiene cloruro de sodio, como el agua de mar) puede observarse el proceso de pasivación. La pasivación de un metal se relaciona con la formación de una capa superficial protectora de productos de corrosión que inhibe las reacciones de disolución del metal. Muchos de los metales y aleaciones utilizados en ingeniería se pasivan volviéndose muy resistentes a la corrosión. Entre ellos podemos mencionar el níquel y muchas de sus aleaciones, el titanio, el acero inoxidable.

En la fig. siguiente se puede observar que la curva de polarización anódica del acero inoxidable consta de varias regiones: a) Una región (AB) donde predomina la disolución del metal en la que la corriente aumenta al aumentar el potencial, b) Una región (BC) en que al comenzar a formarse una película delgada de óxido sobre la superficie la reacción de disolución se va inhibiendo y la corriente desciende, c) Una región (CD) en que la corriente se mantiene constante y muy baja al aumentar el potencial (región de pasivación), esta región concluye en el potencial de ruptura de la pasividad, al producirse un incremento brusco de la corriente debido, por ejemplo, a un proceso de picado, d) Una región (DE) que comienza en el potencial de ruptura y donde un pequeño aumento de potencial origina un ascenso muy grande de la corriente.

El análisis de la curva de polarización anódica juntamente con el de la curva de polarización catódica nos permitirá deducir la condición espontánea del sistema, es decir cuando no se aplique polarización sobre el mismo, que corresponde al potencial a circuito abierto Ecorr.

Las líneas a, b y c de la figura anterior corresponden a tres casos posibles de intersección de la curva anódica con la catódica. Recordemos que la intersección implica la condición en que la corriente del proceso anódico es igual a la del proceso catódico y por lo tanto corresponde al potencial Ecorr. En el caso a estaremos en presencia de disolución general (corrosión uniforme) , en el caso b en estado de pasividad y en el caso c se producirá corrosión localizada para ese metal en el medio analizado.

Películas Protectoras

El grado en el que una película de óxido protege a un metal depende de muchos factores, entre ellos:

1. El porcentaje en volumen de óxido respecto al metal después de la oxidación ha de ser próximo a 1

2. La película debe tener buena adherencia

3. El punto de fusión del óxido debe ser alto.

4. La película de óxido debe tener una baja presión de vapor.

5. La película debe tener un coeficiente de expansión casi igual al del metal.

6. La película debe tener plasticidad a alta temperatura para evitar su ruptura.

7. La película deberá tener baja conductividad y bajos coeficientes de difusión para iones agresivos y oxígeno.

El cálculo del porcenje en volumen de óxido respecto al metal tras la oxidación es el primer paso para saber si un óxido de un metal puede ser protector o no. Esta relación se conoce como porcentaje de Pilling-Bedworth (PB):

P.B.= volumen de óxido producido por la oxidación            Volumen de metal consumido por la oxidación

o también PB= Wo x d o                         Wm x dm

Si el metal tiene una relación menor que 1 como es el caso de los metales alcalinos (ej: Na, PB=0.576), el óxido es poroso y poco protector. Si es mayor que 1 (ej. Fe PB=2.15) habrá un esfuerzo de compresión y el óxido tenderá a romperse. Si la relación de casi 1 el óxido puede ser protector pero también debe cumplir los factores antes enumerados. Por ese motivo la relación PB no determina si el óxido es protector o no.

Velocidad de oxidación de los metales

La velocidad de oxidación de los metales es muy importante desde el punto de vista de la ingeniería ya que la velocidad de oxidación en muchos casos está relacionada con la vida útil de un equipamiento.     La velocidad de oxidación de los metales y aleaciones se mide generalmente como la ganancia en peso por unidad de área. Durante la oxidación de diferentes metales se han observado algunas leyes empíricas. La más simple es la ley lineal

w=kL t

w=ganancia de peso por unidad de área

t= tiempo

kL= constante de velocidad lineal

Este comportamiento se observa en el caso de metales con películas de óxido porosas donde el transporte de los iones a través del óxido es rápido.

Si el transporte de los iones es lento los metales cumplen una ley parabólica. Es el caso del hierro, cobre, cobalto con formación de óxidos espesos.

w2= kpt + C

kp= constante de velocidad parabólica

C= constante

Otros metales forman películas muy delgadas a temperatura ambiente o ligeramente más elevadas que siguen una ley de velocidad logarítmica.

w= ke log (Ct +A)

ke= constante de velocidad logarítmica

Estos metales forman una película de óxido delgada muy rápidamente pero después de unos días de exposición la velocidad de formación es muy baja.

Algunos metales que exhiben una velocidad de formación de óxido lineal tienden a oxidarse catastróficamente a elevadas temperaturas debidos a reacciones exotérmicas rápidas en la superficie. Se origina una reacción en cadena sobre su superficie, originando un incremento en la temperatura y velocidad de reacción. Entre estos metales encontramos el molibdeno, wolframio y vanadio, que tienen óxidos volátiles. Algunas aleaciones que contienen estos elementos manifiestan reacciones catastróficas de los mismos aún en pequeñas cantidades. La adición de cromo y níquel disminuye estos efectos.

CONTROL DE LA CORROSIÓN

El control de la corrosión puede realizarse mediante distintos métodos. Desde el punto de vista industrial los aspectos económicos son en general decisivos asociados en la actualidad al impacto ambiental del proceso. Un ingeniero deberá determinar si es más conveniente reemplazar periódicamente un equipo o cambiar su diseño o el material constitutivo del mismo. Algunos de los métodos de controlar la corrosión pueden resumirse en el siguiente cuadro.      

Control de la corrosión

Selección de materiales

Recubrimientos Diseño Protección anódica y catódica

Control del medio

Metálicos

No metálicos

Metálicos (cinc, estaño, cobre-níquel-cromo)

Evitar excesos de tensiones

Catódica (Corriente impresa

Temperatura

Inorgánicos (cerámicos y vidrio)

Orgánicos (lacas barnices, pinturas, materiales poliméricos)

Evitar contacto de distintos metales

Evitar grietas

Eliminar el aire

Anodos de sacrificio)

Anódica (corriente impresa)

Velocidad

Oxígeno

Concentración de iones

Inhibidores

Biocidas

Comentaremos brevemente el uso de protección anódica y catódico y el de inhibidores de corrosión.

Protección anódica y catódica

El control de la corrosión puede ser conseguido por el método llamado protección catódica que consiste en suministrar electrones a la estructura protegida. Así por ejemplo si se suministran electrones a una estructura de acero se detendrá la corrosión y la velocidad del proceso catódico aumentará. Los electrones para la protección catódica pueden provenir: a) de una fuente de corriente continua externa (ver figura) o b) por un ánodo de sacrificio (metal más susceptible a la corrosión como Mg). Los ánodos de magnesio se corroen constiyendose en ánodos frente al metal que protegen. Los ánodos de magnesio son los más utilizados por su potencial muy negativo y su alta densidad de corriente.

Protección anódica.

Se basa en la formación de películas pasivas protectoras sobre las superficies de metales y aleaciones mediante la aplicación de corrientes anódicas muy controladas mediante un potenciostato. Puede aplicarse a aceros inoxidables austeníticos para conseguir su pasivación y reducir su velocidad de corrosión. Las ventajas de este método son que aplica densidades de corriente pequeñas (bajo costo) y puede aplicarse tanto en ambientes débil como fuertemente corrosivos. Sin embargo requiere de una instrumentación compleja y el costo de instalación es alto.

Inhibidores de corrosión

Los inhibidores de corrosión son sustancia que reducen la disolución del metal ya sea actuando sobre el proceso de oxidación (inhibidores anódicos) o sobre la reacción de reducción (inhibidores catódicos).

i) Inhibidores anódicos

Pueden actuar:

a) a través de la formación de películas que ellos mismos forman con los cationes metálicos.

b) promoviendo la estabilización de óxidos pasivos.

c) reaccionando con las sustancias potencialmente agresivas.

Inconveniente: Deben utilizarse en concentraciones altas, de lo contrario podrían acelerar la corrosión.

El cromato es el más eficiente para el hierro (incorpora óxidos de cromo a la película de óxido de hierro, estabilizándola). pero es muy tóxico. Se utilizan boratos, benzoatos, molibdatos con efecto similar. Para el aluminio se utilizan fosfatos que bloquean el proceso de disolución en las picaduras por precipitación de fosfatos de aluminio. Se utilizan también acetatos y benzoatos en soluciones de cloruro y también nitratos.

ii) Inhibidores catódicos:

Son menos eficaces pero más seguros. Si se usan en dosis insuficientes no incrementan los riesgos de corrosión como los inhibidores anódicos. Se utilizan polifosfatos, fosfonatos, Zn. Son más estables, forman una película polarizante que dificulta la reacción de reducción de oxígeno. También se utilizan compuestos orgánicos con grupos polares que se adsorben sobre la superficie desnuda del metal. Tienen átomos de oxígeno, azufre, nitrógeno, con pares disponibles para formar enlaces con el metal.

iii) Mezcla de inhibidores:

a) Por lo común se mezclan inhibidores catódicos y anódicos, antes era común la mezcla de cromato y zinc, cromato y polifosfato (ahora prohibidos por su toxicidad).

b) Mezclas de inhibidores catódicos como polifosfato-zinc, su acción se potencia en presencia de ambos.

c) Mezclas de inhibidores anódicos: nitrito-borato.

La elección del inhibidor adecuado depende del sistema en particular. Debe tenerse en cuenta el pH, la calidad del agua, la concentración de iones agresivos, la velocidad de flujo, la concentración de microorganismos, el oxígeno disuelto.

Corrosión

La corrosión puede ser mediante una reacción química (oxidorreducción) en la que intervienen dos factores:

la pieza manufacturada el ambiente

O por medio de una reacción electroquímica

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

Los más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).

Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelve 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante. La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (físico-química).

Definiciones básicas

La corrosión es, principalmente, un fenómeno electroquímico. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química cede y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y en ella se verifica la reducción.

Para que esto ocurra entre las especies debe existir un diferencial electroquímico, si separamos una especie y su semireacción se le denominará semipar electroquímico, si juntamos ambos semipares se formará un par electroquímico. Cada semipar está asociado a un potencial de reducción (antiguamente se manejaba el concepto de potencial de oxidación). Aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción y viceversa, aquel que exhiba un potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación.

Para que haya corrosión electroquímica además del ánodo y el cátodo debe haber un electrólito (por esta razón también se suele llamar corrosión húmeda), la transmisión de cargas eléctricas es por electrones del ánodo al cátodo (por medio del metal) y por iones en el electrólito.

Este par de metales constituye la llamada pila galvánica, en donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta electrones.

Al formarse la pila galvánica el cátodo se polariza negativamente mientras el ánodo se polariza positivamente.

En un medio acuoso, la oxidación del medio se verifica mediante un electrodo especial llamado Electrodo ORP que mide en milivoltios la conductancia del medio.

La corrosión metálica química es por ataque directo del medio agresivo al metal, oxidándolo y el intercambio de electrones se produce si n necesidad de la formación del par galvánico

Aproximación a la corrosión de los metales

La corrosión de los metales es un fenómeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteorítico) los metales están presentes en la Tierra en forma de óxido, en los minerales (como la bauxita si es aluminio, la hematita si es hierro...). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los óxidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal. La corrosión, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el óxido.

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

este tipo de acero contiene elementos de aleación (cromo, níquel) que se oxidan; a esta capa de óxido se debe la protección del acero;

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

Existen múltiples variedades de aceros llamados "inoxidables", que llevan nombres como "304", "304L", "316N", etc. correspondientes a distintas composiciones y tratamientos. Cada acero corresponde a ciertos tipos de ambiente; su uso en ambientes distintos será catastrófico.

Además, el material del que está hecha la pieza no es el único parámetro. La forma de la pieza y los tratamientos a los que se la somete (conformación, soldadura, atornillado) tienen un papel primordial. Así, un montaje de dos metales diferentes (por ejemplo, dos variedades de acero, o el mismo acero con tratamientos diferentes)puede dar pie a una corrosión acelerada; además, a menudo se ven trazas de herrumbre en las tuercas. Asimismo, si la pieza presenta un intersticio (por ejemplo, entre dos placas), ahí puede formarse un medio confinado que evolucionará de un modo diferente del resto de la pieza y, por lo tanto, podrá llegar a una corrosión local acelerada. De hecho, toda heterogeneidad puede desembocar en una corrosión local acelerada, como, por ejemplo, en los cordones de soldadura o en la mano al ser salpicada por un ácido.

Protección contra la corrosión

La corrosión es, pues, un fenómeno que depende del material utilizado, de la concepción de la pieza (forma, tratamiento, montaje) y del ambiente. Se puede influir

entonces en estos tres parámetros; se puede influir también en la reacción química misma.

Elección del material

La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utilizar aceros inoxidables, aluminios, cerámicas, polímeros (plásticos), etc. La elección también debe tomar en cuenta las restricciones de la aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor, capacidad de conducir la electricidad, etc.).

Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.

Concepción de la pieza

En la concepción, hay que evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades en general.

Hay que prever también la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habrá que cambiar la pieza (mantenimiento preventivo).

Dominio del ambiente

Cuando se trabaja en ambiente cerrado (por ejemplo, un circuito cerrado de agua), se pueden dominar los parámetros que influyen en la corrosión; composición química (particularmente la acidez), temperatura, presión... Se puede, v.g., agregar productos llamados "inhibidores de corrosión". Un inhibidor de corrosión es una sustancia que, añadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de corrosión. Las sustancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio, y un inhibidor que funciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosión en otro sistema.

Sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto (atmósfera, mar, cuenca en contacto con el medio natural, circuito abierto, etc.)

Inhibidores de la corrosión

Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando sus electrones al medio. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores no está del todo desarrollada aun. Su uso es en el campo de los sistemas de enfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento, calderas y "chillers".

Aislamiento del medio

Existen distintos medios para impedir que ocurra la reacción química. Como primera medida de protección se puede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo un tratamiento de superficie (por ejemplo, nitruración, cromatación o proyección plasma).

Galvanismo anódico o protección catódica

También se puede introducir otra pieza para perturbar la reacción; es el principio del "ánodo de sacrificio" o "protección galvánica". Se coloca una pieza de aleaciones de zinc, aleaciones de magnesio y aleaciones de aluminio, que se van a corroer en lugar de la pieza que se quiere proteger; la reacción química entre el ambiente y la pieza sacrificada impide la reacción entre el ambiente y la pieza útil. En medio acuoso, basta con atornillar el ánodo de sacrificio a la pieza que se debe proteger. Al aire, hay que recubrir totalmente la pieza; es el principio de la galvanización. Este método se usa ampliamente en la Ingeniería naval.

Galvanoplastia

La pieza se puede recubrir con una película de otro metal electrodepositado cuyo potencial de reducción es más estable que el alma de la pieza. Galvanoplastia existe como el niquelado, el cincado (galvanizado), el cobreado y el cromatado (cromo duro o cromo decorativo) estañado, etc. El cromado usado comúnmente en la industria automotriz y en la de los fittings confiere una protección estable al alma de hierro con la cual se confecciona el artículo. El cromado (no confundir el cromado, un depósito de cromo, con la cromatación, que es la formación de una capa de metal combinado con iones de cromo VI). En efecto, el cromo mismo no se corroe, protegiendo así la pieza, pero la mínima rayadura es catastrófica, pues la pieza hace entonces las veces de ánodo de sacrificio del cromo y se corroe a gran velocidad.

Las pinturas anticorrosión con plomo han sido abandonadas a causa de su impacto dramático en el medio ambiente y en la salud.

Aplicación de inhibidores asociados a una película de fijación

En este caso, caen las pinturas anticorrosivas cuyas formulaciones aparte de aportar con un film de aislamiento de tipo epóxico fenólico o epoxi-ureico llevan asociados un paquete anticorrosivo compuesto por moléculas orgánicas o minerales aceptoras de electrones tales como los azoles.

Es también conveniente mencionar que un inhibidor de corrosión deberá especificarse sobre que tipo de corrosión va a inhibir dado la gran diversidad de tipos y formas de corrosión dependiendo principalmente de las condiciones del medio donde se está llevando a cabo esta.

Exposición a soluciones reductoras

La superficie es expuesta a la permanente exposición de elementos químicos disueltos en una solución a bajas concentraciones, dichas especies son pares reductores que se oxidan ellos mismos a cambio de la pieza y además contribuyen con la pasivación o inactivación de la superficie formando micropelículas químicas estables. Estas especies se encuentran comúnmente en anticongelantes, pinturas base acuosa y otras aplicaciones.

Tipos de corrosión

Existen muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosión, que tal como se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un proceso electroquímico.

Corrosión electroquímica o polarizada

La corrosión electroquímica se establece cuando en una misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre si en donde se establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado, llamado área anódica hacia aquella donde se verifica el potencial de oxidación(este término ha quedado obsoleto, actualmente se estipula como potencial de reducción) más bajo, llamado área catódica.

El conjunto de las dos semi reacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.

Corrosión por oxígeno

Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalación.

Corrosión microbiológica

Es uno de los tipos de corrosión electroquímica. Algunos microganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En este caso se clasifican las ferrobacterias.

Corrosión por presiones parciales de oxígeno

El oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra próxima a ella y se forma una pila. El área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como

ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno.

Corrosión galvánica [editar]

Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre si actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.

Corrosión por actividad salina diferenciada

Este tipo de corrosión se verifica principalmente en calderas de vapor, en donde la superficie metálica expuesta a diferentes concentraciones salinas forman a ratos una pila galvánica en donde la superficie expuesta a la menor concentración salina se comporta como un ánodo.

Corrosión y medidas de protección

Proceso de corrosión

Los aceros se muestran una propensión muy importante a convertirse nuevamente en

óxidos. Esto se debe a un fenómeno electroquímico en el cual se verifica un proceso de

solubilización del metal siendo el electrolito la propia atmósfera. Es imprescindible para que

se produzca el fenómeno la presencia de oxígeno (esto explica la durabilidad de las varillas

de acero al interior de la masa de hormigón).El proceso de solubilización tiene lugar a través

del transporte de electrones ( partículas elementales de carga negativa ) de un ánodo a un

cátodo. La idea más representativa de éste fenómeno la constituye la pila galvánica

constituida por dos metales ( o elementos irregulares no homogéneos de un mismo metal)

denominados como ánodo y cátodo, un conductor  (el propio metal) y un electrolito

(atmósfera húmeda, agua dulce o de ácidos, álcalis, soluciones salinas o tierra).La diferencia

de potencial que resulta en la superficie de contacto de metal con el electrolito y que

caracteriza la tendencia del metal a su disolución se denomina potencial electródico y su

magnitud depende en buena parte de la composición del electrolito. Los metales se

relacionan, a través de su potencial electródico por comparación con el potencial hidrógeno

cuyo valor se toma como cero.

Aquellos metales de PH mayor actúan como cátodos produciendo corrosión en aquellos de

menor PH. A los efectos ilustrativos se transcribe la tabla de potenciales electródicos de los

distintos metales, indicando sólo aquellos más representativos para nuestro uso:

Medidas de proteccion

Preparación de la superficie

Es la etapa crucial en la protección del hierro. Sin una adecuada preparación no pueden

esperarse resultados satisfactorios de resistencia frente a la corrosión. Por tanto es

importante establecer una calidad promedio de pretratamiento en particular en trabajos  de

relevancia. Para ello nos podemos basar en una norma sueca STANDARD SIS que relaciona el

grado de corrosión de las superficies con el grado de limpieza de las mismas.

Distingue 4 grupos:

1.     Superficie con capa de laminación intacta y prácticamente sin corrosión.

2.     Superficie con principios de corrosión y donde la capa de laminación comienza a

desprenderse.

3.     Superficie donde las capas de laminación han sido eliminadas por la corrosión o puede

eliminarse por raspado. No se observan cavidades.

4.     Superficie donde la capa ha sido eliminada por la corrosión y se han formado cavidades

a gran escala.

Para las condiciones establecidas se analizan dos tipos de preparación  de la superficie.

Rascado y cepillado normal.

Arenado seco.

Para ambas operaciones las superficies se limpiarán para quitar aceites, grasas, etc, y las

capas gruesas de óxidos se retirarán con cincel.

Rascado y cepillado normal

Se consideran dos clases:

St 2  -Cepillado minuciosos.

St 3  -Cepillado muy minucioso.

Arenado seco

Se consideran 4 clases:

Sa 1 – Arenado ligero.          

Sa 2 – Arenado minucioso.

Sa 21/2- Arenado muy minucioso.

Sa 3- Arenado a metal blanco.

Otra clasificación de tratamientos superficiales para eliminar los contaminantes y el óxido los

podemos dividir en:

Métodos químicos: se emplean desengrasantes y detergentes para eliminar la grasitud. El

óxido es eliminado con soluciones ácidas conocidas como desoxidantes, debiéndose retirar el

exceso de los mismos previo al pintado. Otro método muy eficaz e integral es fosfatizado.

Métodos físicos: eliminar la grasitud y contaminantes mediante desengrasantes o trapeo con

solvente.

Para eliminar el óxido se pueden aplicar varios métodos que indicaremos en orden creciente

de eficacia:

lijado.

cepillado manual.

cepillado mecánico.

granallado.

picareteado.

arenado húmedo.

arenado seco.

Recursos contra la corrosion

1- Interrupción del circuito electroquímico.

Mediante la eliminación del contacto entre los dos metales que forman el par.

Eliminando el oxígeno disuelto en el electrolito.

Usar metales cuyo potencial electródico sea muy semejante.

Mediante catodización, es decir, cambiar las condiciones de polaridad del circuito.

2-  Pasivado.

Se logra mediante la transformación superficial del metal, formando una capa de óxido o sal

del metal base.

Esta capa debe ser impermeable para evitar la penetración del electrolito.

Algunos de éstos métodos se conocen con el nombre de pavonado y anodizado.

3-  Recubrimientos metálicos.

Estos se aplican ampliamente en la industria y hace falta  distinguir dos tipos de protección:

la catódica y la anódica.

-  Protección catódica:

El metal   de recubrimiento tiene un potencial electródico mayor que el del metal base. Para

asegurar una buena producción se necesita que el recubrimiento  sea contínuo y no poroso.

Como recubrimientos catódicos del hierro o el acero se emplean el estaño, plomo, cobre y

níquel.

- Protección anódica:

El metal de recubrimiento posee un potencial electródico menor que el del metal base. El

recubrimiento protege el metal de un modo electróquico, al formarse el par galvánico el

metal de recubrimiento.

- Procedimientos de ejecución:

Galvanizado: la pieza del metal base que actúa como cátodo se suspende en un baño

electrolítico de solución acuosa de la sal del metal a precipitar. Las propiedades protectoras

de éste procedimiento son muy eficientes y su tecnología muy simple.

Difusión: Para atribuir a la capa superficial del metal gran resistencia a la formación de

óxidos, dureza y resistencia al desgaste se aplica la saturación  de la capa superficial con

distintos metales (aluminio, cromo, silicio). El tratamiento termoquímico se denomina

también recubrimiento por cementación.

Pulverización: Consiste en que la superficie del metal, previamente limpiada, se pulveriza

con metal fundido con ayuda de aire comprimido (pulverizador). Este recubrimiento resulta

poroso y por ésta razón disminuye la calidad con respecto al galvanizado. Los materiales de

recubrimiento son de zinc, cadmio y sus aleaciones.

Plaqueado: consiste en la formación, sobre el metal a proteger de una capa de metal que

crea una película fuerte. El hierro se plaquea con cobre y acero inoxidable.

4-  Recubrimientos no metálicos.

Es el tipo de producción más difundido en el cual la superficie del metal es tratada mediante

pinturas. Su tecnología es simple  y muy accesible teniendo como desventaja el cuarteo de la

capa protectora dejando pasar la humedad. La  protección se verifica de acuerdo a los

siguientes mecanismos:

Efecto barrera. La película protectora tiene muy baja difusibilidad del agua y del

oxígeno.

Protección galvánica: Pigmentos que actúan como ánodos de sacrificio.

Protección química: Pigmentos que se vinculan químicamente al hierro.

Mixta: Es una combinación de las anteriores.