trabajo de corrosion

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Suelo Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica. Los suelos cambian mucho de un lugar a otro. La composición química y la estructura física del suelo en un lugar dado están determinadas por el tipo de material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas. Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales, excepto las derivadas de desastres naturales. Sin embargo, el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su protección contra la erosión del agua y del viento, por lo que estos cambios pueden ser más rápidos. El conocimiento básico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios, carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre por necesidades mecánicas, económicas y de seguridad, las cuales se ven sometidas a un proceso de corrosión que en algunos casos puede ser complicado.

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Page 1: Trabajo de Corrosion

Suelo

Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es

un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la

acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica.

Los suelos cambian mucho de un lugar a otro. La composición química y la

estructura física del suelo en un lugar dado están determinadas por el tipo de material

geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de tiempo en que ha

actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las

actividades humanas. Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales, excepto las

derivadas de desastres naturales. Sin embargo, el cultivo de la tierra priva al suelo de su

cubierta vegetal y de mucha de su protección contra la erosión del agua y del viento, por lo

que estos cambios pueden ser más rápidos. El conocimiento básico de la textura del suelo

es importante para los ingenieros que construyen edificios, carreteras y otras estructuras

sobre y bajo la superficie terrestre por necesidades mecánicas, económicas y de seguridad,

las cuales se ven sometidas a un proceso de corrosión que en algunos casos puede ser

complicado.

El terreno o suelo por su contenido variable de humedad, sales y materia orgánica

en descomposición es el electrolito más complejo de todos los que se pueden encontrar

El suelo generalmente es un medio heterogéneo en donde se dan muchas

variaciones en la velocidad de corrosión de los metales. Un suelo natural contiene los

siguientes elementos: arena, arcilla, cal y humus. Estos componentes pueden estar

mezclados en el suelo en diferentes proporciones que darán lugar a distintos grados de

agresividad.

Naturaleza del suelo

Los componentes primarios del suelo son:

Page 2: Trabajo de Corrosion

Compuestos inorgánicos, no disueltos, producidos por la meteorización y la

descomposición de las rocas superficiales.

Los nutrientes solubles utilizados por las plantas.

Distintos tipos de materia orgánica, viva o muerta

Gases y agua requeridos por las plantas y por los organismos subterráneos.

La naturaleza física del suelo está determinada por la proporción de partículas de

varios tamaños. Las partículas inorgánicas tienen tamaños que varían entre el de los trozos

distinguibles de piedra y grava hasta los de menos de 1/40.000 centímetros. Las grandes

partículas del suelo, como la arena y la grava, son en su mayor parte químicamente

inactivas; pero las pequeñas partículas inorgánicas, componentes principales de las arcillas

finas, sirven también como depósitos de los que las raíces de las plantas extraen nutrientes.

El tamaño y la naturaleza de estas partículas inorgánicas diminutas determinan en gran

medida la capacidad de un suelo para almacenar agua.

La parte orgánica del suelo está formada por restos vegetales y restos animales,

junto a cantidades variables de materia orgánica amorfa llamada humus. La fracción

orgánica representa entre el 2 y el 5% del suelo superficial en las regiones húmedas, pero

puede ser menos del 0.5% en suelos áridos o más del 95% en suelos de turba.

El componente líquido de los suelos, denominado por los científicos solución del

suelo, es sobre todo agua con varias sustancias minerales en disolución, cantidades grandes

de oxígeno y dióxido de carbono disueltos. Los principales gases contenidos en el suelo son

el oxígeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono.

Clases de suelo

Los suelos muestran gran variedad de aspectos, fertilidad y características químicas

en función de los materiales minerales y orgánicos que lo forman. El color es uno de los

criterios más simples para calificar las variedades de suelo. La regla general, aunque con

excepciones, es que los suelos oscuros son más fértiles que los claros. La oscuridad suele

ser resultado de la presencia de grandes cantidades de humus. A veces, sin embargo, los

Page 3: Trabajo de Corrosion

suelos oscuros o negros deben su tono a la materia mineral o a humedad excesiva; en estos

casos, el color oscuro no es un indicador de fertilidad.

La textura general de un suelo depende de las proporciones de partículas de distintos

tamaños que lo constituyen. Las partículas del suelo se clasifican como arena, limo y

arcilla. Las partículas de arena tienen diámetros entre 2 y 0,05 mm, las de limo entre 0,05 y

0,002 mm, y las de arcilla son menores de 0,002 mm. En general, las partículas de arena

pueden verse con facilidad y son rugosas al tacto. Las partículas de limo apenas se ven sin

la ayuda de un microscopio y parecen harina cuando se tocan. Las partículas de arcilla son

invisibles si no se utilizan instrumentos y forman una masa viscosa cuando se mojan.

En función de las proporciones de arena, limo y arcilla, la textura de los suelos se

clasifica en varios grupos definidos de manera arbitraria. Algunos son: la arcilla arenosa, la

arcilla limosa, el limo arcilloso, el limo arcilloso arenoso, el fango arcilloso, el fango, el

limo arenoso y la arena limosa.

Por lo general, los suelos arenosos, margo-arenosos, margo-calcáreos y

calcáreos no son agresivos; los suelos arcillosos en algunas condiciones son agresivos.

Los que son agresivos de por sí son las turbas, los humus libres de cal y también los

suelos cenagosos y de aluvión. Los suelos artificiales, esto es los formados por

escorias y basuras, elementos en putrefacción y residuos humanos e industriales

también son agresivos.

Corrosión por suelo

Son 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.

Page 4: Trabajo de Corrosion

Predicción en la corrosividad de los suelos

Nota: Se toma como referencia el acero y algunas de las variables que se analizan están

relacionas entre sí.

Factores que influyen en la corrosión de estructuras enterradas

Desde hace años se ha desarrollado una metodología especial para determinar el

grado de agresividad corrosiva del terreno lo cual permite no solamente dar soporte técnico

a sus inspecciones de campo sino también determinar de manera precisa cuales son los

factores más influyentes por los cuales se presenta corrosión en una estructura metálica. El

fenómeno de la corrosión en suelos es bastante complejo, con una multitud de variables

involucradas. Se presentan reacciones químicas que involucran la mayoría de  los

Page 5: Trabajo de Corrosion

elementos presentes en la composición del suelo, muchas de las cuales no están

completamente comprendidas.

Aireación (permeabilidad): Se basa en la cantidad de oxigeno y humedad que

alcanza el metal y afecta el proceso corrosivo; los metales que se encuentran bajo

tierras con un bajo contenido de oxigeno son generalmente anódicos cuando se

comparan con aquellos con alto contenido de oxigeno. En general un suelo muy

bien aireado tiende a disminuir la corrosión debido a que impide la retención de la

humedad.

Resistividad del suelo: Cuando se diseña protección catódica o simplemente

cuando se estudia la influencia de la corrosión en un medio en el cual se instalará

equipos o se tenderá una línea, es necesario investigar las características del medio,

entre estas características, relacionada directamente con el fenómeno corrosivo se

encuentra la resistividad del medio.

La resistividad de un terreno es la recíproca de la conductividad o capacidad del

suelo para conducir corriente eléctrica, y va a depender de su estructura, de las dimensiones

de sus partículas constituyentes, de su porosidad y permeabilidad, del contenido de agua

(humedad) y de su contenido de iones.

La resistividad de un terreno y especialmente la de los estratos superiores, puede

variar notablemente con las estaciones del año, la precipitación pluvial, la actividad

agrícola e industrial, etcétera. En cambio, la temperatura no ejerce una influencia tan

marcada, a menos que supere el punto de congelación, después de lo cual hay un aumento

significativo de la resistividad.

Por ejemplo, en lo que se refiere a un suelo arcilloso, con un 5% de humedad, dicho

suelo puede presentar una resistividad de 10 000 ohm-m, en cambio, con un 20% de

humedad, la resistividad disminuye hasta 100 ohm-m.

Page 6: Trabajo de Corrosion

Resistividad ohm-cm Características

bajo 900 Muy corrosivo

900 a 2300 Corrosivo

2300 a 5000 Moderadamente

corrosivo

5000 a 10000 Medio corrosivo

Sobre 10000 Menos corrosivo

Medición de la resistividad del suelo

Para determinar si puede utilizarse la protección catódica para prevenir la corrosión

de una estructura enterrada, se debe conocer, en primer lugar, cómo medir la resistividad

del suelo o terreno. En la práctica se realiza esta medida empleando un voltímetro y un

amperímetro o bien instrumentos especiales como el vibro-Graund. La unidad de

resistividad del suelo es el ohm-centímetro (-cm). La resistividad de un suelo

determinado es igual numéricamente a la resistencia que ofrece el terreno contenido en un

cubo de 1 cm de arista, que se mide entre las caras opuestas del cubo.

Page 7: Trabajo de Corrosion

La resistividad ( ) en W-cm es numéricamente igual que la resistencia (R) en ohms en un

cubo de un cm de arista.

Resistencia de un sólido rectangular.

Caja de suelo.

Page 8: Trabajo de Corrosion

La resistencia de un sólido rectangular está dada por:

En donde W, L y D son las dimensiones (en cm), y es la resistividad (en cm)

para que las unidades sean consistentes. La resistencia entre dos terminales de forma y

tamaño cualquiera, en contacto con un terreno, está determinada por la relación entre el

tamaño y la distancia entre las terminales y por la resistividad del suelo. En casos sencillos

se puede determinar la resistencia, pero la complejidad matemática a menudo es muy

grande.

Determinación de la resistividad por el método de los cuatro electrodos

En la práctica de la ingeniería de la corrosión se requiere medir la resistividad de

grandes extensiones y a menudo, a una cierta profundidad. Para ello se utiliza el método de

Wenner, más conocido como método de los 4 electrodos. El circuito básico se presenta en

la figura.

Método de Wenner o de los cuatro electrodos.

pH: Es un factor de gran importancia ya que de éste dependen muchas reacciones

que intervienen en la corrosión, tanto química como electroquímica. Se han creado

diagramas, los que son de gran utilidad para relacionar el pH del medio, con el

Page 9: Trabajo de Corrosion

potencial (en Volts) que afecta al metal, el cual puede ser inmune, corrosivo o

susceptible a pasivarse.

En lo que se refiere a la acidez, los suelos muy ácidos (pH <5.5) pueden motivar

una rápida corrosión del metal desnudo, y la agresividad del suelo aumenta con el

incremento de la acidez (disminución del pH), pero estos valores de pH no son normales.

La mayor parte de los suelos tienen pH comprendidos entre 5.0 y 8.0, en cuyo caso la

corrosión depende de otros factores. Los terrenos generalmente suelen ser de tipo alcalino,

condiciones en las cuales el terreno no resulta ser muy agresivo; en estos parece existir una

cierta correlación entre conductividad y agresividad.

Características de corrosividad del suelo basadas en acidez total, resistividad, drenaje,

textura y aireación.

corrosividad Acidez total

Meq/100g

Resistividad

.cm

Relación

Drenaje/Textura

Permeabilidad

Agua/aire

Muy Baja <4 >10000 Suelos con

drenaje excesivo,

textura gruesa

Rápida a muy

rápida

Baja 4 a 8 5000-10000 Suelos con buen

drenaje, textura

moderadamente

gruesa. Suelos

Moderada a

rápida

Page 10: Trabajo de Corrosion

con drenaje

bastante pobre,

textura gruesa.

Moderada 8 a 12 2000-5000 Suelos con buen

drenaje, textura

moderadamente

fina. Drenaje

moderadamente

bueno, textura

media. Suelos

con drenaje

bastante pobre,

textura

moderadamente

gruesa. Drenaje

muy pobre, nivel

freático alto y sin

fluctuaciones.

Moderada

Alta 12 a 16 1000-2000 Drenaje bueno o

moderadamente

bueno, textura

fina o

moderadamente

fina. Drenaje

bastante pobre,

textura

moderadamente

fina o media.

Drenaje pobre,

textura

moderadamente

Lenta a muy

lenta; saturado

Page 11: Trabajo de Corrosion

fina a gruesa.

Suelos con

drenaje muy

pobre, nivel

freático que

fluctúa a menos

de un metro de la

superficie

Muy Alta > 16 <1000 Drenaje de

bastante pobre a

muy pobre,

textura fina.

Turba, humus

con nivel freático

fluctuante

Muy lenta;

saturado

Contenido de iones

Mientras más concentración mas conductor el suelo.

Ciertos iones que tienen el efecto opuesto son el calcio y el magnesio.

Sales más comunes son: Silicatos, Carbonatos, Calcio, Magnesio, Óxidos de

aluminio e hierro insolubles, Sales de cloruro y sulfato.

Contenido de humedad:

Se presentan tres casos:

En terrenos muy húmedos la reacción anódica se despolariza, alto control catódico.

Page 12: Trabajo de Corrosion

Cuando el suelo es muy seco corrosión bajo control anódico (baja resistencia).

Los terrenos agresivos son por lo tanto, aquellos que presentan niveles intermedios

de humedad.

Básicamente existen tres fuentes de agua:

Agua gravitacional.

Agua capilar.

Agua subterránea.

En términos generales se asume:

Humedad> 20%: Corrosión uniforme (poco agresiva).

Humedad< 20%: Corrosión por picadura (muy agresiva).

Terreno seco: Corrosión despreciable o uniforme.

Nota: La corrosión máxima se da en un suelo con alternancias seco/húmedo y

anaerobio/aerobio; se exaltan las pilas de concentración de oxígeno y la actividad biológica:

Humedad relativa: 50-95% → corrosión en macrocélulas.

Humedad relativa: 5-95% → corrosión en microcélulas.

Page 13: Trabajo de Corrosion

Potencial Redox (ORP): No es una medición de la concentración de oxígeno, sino

un indicador de la capacidad reductora/oxidante del suelo. Se ha demostrado que el

ORP aun siendo un valor abstracto puede ser de ayuda en la predicción de la

corrosividad en suelos.

La medición se realiza con ayuda de un electrodo de referencia de Cu/CuSO4

saturado y un voltímetro de alta impedancia de entrada. Con el potencial redox es posible

determinar si el área de la tubería enterrada funciona catódica o anódicamente. Si el valor

Page 14: Trabajo de Corrosion

medido da negativo la zona enterrada es catódica y si se mide un potencial más positivo la

zona será anódica.

En la práctica, este tipo de determinaciones sólo es posible en estructuras no

revestidas, en cuanto que la corriente en éstas es lo suficientemente elevada como para dar

lugar a caídas óhmicas importantes en el terreno y debido a esto, medir diferencias de

potencial apreciables cuando se traslada el electrodo de referencia de un punto a otro.

Microorganismos: Bacterias sulfato reductoras las cuales se han identificado como

las responsables de los más severos casos de corrosión. Se presenta en condiciones

anaerobias.

En un medio anaerobio es posible predecir la corrosión midiendo el pH y el

potencial rédox. Estas medidas permiten establecer las condiciones que favorecen la

actividad microbiológica responsable de la corrosión anaerobia. El pH más favorable es

entre 5.5 y 8.5 (neutro). En estas condiciones, la medida del potencial rédox efectuada con

un electrodo de platino, permite establecer si un terreno está predispuesto al crecimiento de

bacterias sulfatoreductoras.

La apreciación de la agresividad del suelo es importante entre otros aspectos para:

Page 15: Trabajo de Corrosion

Definir la protección anticorrosiva de una tubería proyectada.

Explicar los deterioros por corrosión presentados.

Definir los parámetros de diseño en materia de cálculo de protección catódica.

Proyección de velocidades de corrosión.

Tipos de corrosión por suelo

Corrosión por micro o por macropilas:

Micropilas: se define como corrosividad absoluta del terreno son generadas por

heterogeneidades en la superficie del metal o del medio y produce una corrosión de

tipo uniforme y no suelen ser severo.

Cabe destacar que las zonas anódicas y catódicas se hallan muy próximas entre sí.

La resistencia interna de estas pilas es prácticamente nula y no depende o depende muy

poco de la resistividad del medio.

Es función de:

Características físicas: estructura, granulometría, interacción suelo/agua.

Propiedades químicas: pH, acidez total, alcalinidad total, tipo y concentración de

iones solubles en agua.

Propiedades biológicas: colonias de bacterias reductoras de sulfato.

Macropilas: Constituyen la corrosividad relativa y se originan principalmente por

fenómenos de aireación diferencial presentando corrosión localizada y de alta

agresividad. En este tipo de corrosión el terreno es altamente conductor y puede

formar zonas anódicas- catódicas separadas por una distancia considerable.

Es función de:

Page 16: Trabajo de Corrosion

Aireación diferencial.

Heterogeneidades del suelo (aireación diferencial): la tubería o cable pasa por

suelos de diferente contenido en agua y en oxígeno.

Heterogeneidad del metal: inclusiones no metálicas o aparición de otras fases:

descincificación, grafitización.

Pares galvánicos.

Corrosión galvánica: La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se

pueden encontrar y es una forma de corrosión acelerada y altamente destructiva para

los metales la cual se genera cuando dos metales distintos (con distinto par redox) se

unen eléctricamente en presencia de un electrolito (por ejemplo, una solución

conductiva). Los dos metales se convierten uno en ánodo y otro en cátodo; aquel

metal que manifieste un potencial de reducción predominantemente negativo

generara oxidación y aquel metal que manifieste un potencial de reducción

predominantemente positivo generara una reducción.

Page 17: Trabajo de Corrosion

El ataque galvánico puede ser uniforme o localizado en la unión entre aleaciones,

dependiendo de las condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa

cuando las películas protectoras de corrosión no se forman o son eliminadas por erosión.

Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que

cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo se van desprendiendo

electrones de la superficie del metal que actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo) y

así se va produciendo el desprendimiento paulatino de material desde la superficie del

metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples. Quizá la

problemática mayor sobre corrosión esté en que al ser este caso bastante común se presente

en variadas formas y muy seguido.

Se puede incluir en este tipo de corrosión el caso de la asociación de un conducto

viejo (oxidado) con uno nuevo. El metal oxidado (pasivado) es siempre más noble que el

metal nuevo, ya que tiene un potencial más elevado; por tanto, este último sufrirá los

efectos de la corrosión.

Un ejemplo de corrosión galvánica es cuando una tubería subterránea produce la

formación de una pila galvánica en la cual una torre de alta tensión interactúa con grafito

solidificado y soterrado, con un terreno que actúe de alguna forma como solución

conductiva.

Page 18: Trabajo de Corrosion

A veces ocurre que de un conducto principal de acero se sacan conductos derivados

en cobre o acero galvanizado; en el primer caso se atacara el acero y en el segundo se

disolverá el Zn (del galvanizado).

(a) Corrosión de una conducción principal de acero por la conexión de una derivación de

cobre. (b) Disolución del zinc de una tubería de acero galvanizado que ha sido conectada a

una conducción principal de acero.

Hay que señalar, desde el punto de vista práctico, que este fenómeno es válido para

metales tan parecidos como el acero y la fundición. Un caso frecuente en los explotadores

de canalizaciones enterradas es el de la corrosión de los tornillos de acero de unión de las

bridas de los tubos de fundición. Si a una tubería de acero o fundición le colocamos un

accesorio de aleación de cobre, como latón o bronce, la diferencia de materiales hará que se

forme una pila de corrosión, en donde en este caso el acero o fundición sufrirá la oxidación.

Nota: Para entender mejor la Corrosión Galvánica, es importante conocer cierta

información relevante respecto al proceso de electrolisis. En una pila galvánica, la reacción

química produce un flujo de corriente eléctrica. Es decir, la energía química se convierte en

energía eléctrica y en una célula electrolítica, el flujo de corriente produce una reacción

química. Es decir, la energía eléctrica proporcionada por una fuente externa, se convierte en

energía química.

Page 19: Trabajo de Corrosion

Corrientes vagabundas: Con el término corrientes vagabundas o parásitas se

designa a aquellas corrientes eléctricas que circulan en el suelo fuera de los circuitos

previstos. La intensidad de estas corrientes con frecuencia es variable y depende

esencialmente de la naturaleza y funcionamiento de la fuente que las emite: tracción

eléctrica, subestaciones, entre otras.

La corriente eléctrica busca siempre recorridos de menor resistencia y por esta razón

sigue con facilidad las canalizaciones metálicas enterradas y en particular las envolturas

metálicas de los cables eléctricos y telefónicos.

La corrosión se produce siempre en los lugares en donde la corriente sale de la

estructura que ha recorrido, provocando una disolución anódica tanto más peligrosa cuanto

más localizada esté.

Mecanismo de corrosión de una tubería por efecto de las corrientes vagabundas que

provienen de un sistema de tracción eléctrica.

La entrada de la corriente constituiría la región catódica y la salida la anódica, si la

relación de áreas favorece la zona catódica se puede originar un ataque severo en la región

anódica.

Corrosión por picaduras: Ocurre como un proceso de disolución anódica local

donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un

cátodo mucho mayor. Es altamente localizada, se produce en zonas de baja

Page 20: Trabajo de Corrosion

corrosión generalizada (superficies con poca o casi nula corrosión generalizada) y el

proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que

afectan.

Este tipo de corrosión puede tener diferentes causas, en particular la existencia de

una solución de continuidad en una capa protectora que recubre el metal, o la presencia en

la superficie de pequeñas gotas de un electrolito. Aunque la cantidad de metal atacado sea

pequeña, este tipo de corrosión resulta muy peligroso, ya que se produce en profundidad y

puede producir la perforación rápida de gruesas chapas.

Nota: La aparición de la corrosión por picadura se puede deber a fenómenos muy locales

de aireación diferencial, fallos muy locales en revestimientos como poros o grietas, zonas

muy reducidas de salida de corrientes vagabundas, regiones de resquicio y efectos de

aniones agresivos como el cloruro en cercanías al mar.

Corrosión por presiones parciales de oxigeno: El oxígeno presente en una tubería

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 por aireación superficial: También llamado efecto Evans, en honor al

científico que puso en evidencia este tipo de corrosión por suelo. Se produce en

superficies planas, en sitios húmedos y con suciedad. El depósito de suciedad

provoca en presencia de humedad la existencia de un entorno más

electronegativamente cargado. Esto se debe a que en cualquier electrolítico que se

pueda pensar que sea homogéneo existen frecuentemente diferencias en la

concentración de aire disuelto.

Page 21: Trabajo de Corrosion

Si una tubería metálica se encuentra en un terreno donde exista una concentración

diferente de oxígeno, la parte menos oxigenada será la zona anódica y por tanto será la que

sufrirá los efectos de la corrosión. Este fenómeno se verá agravado si la tubería, a partir de

una cierta longitud, atraviesa terrenos de sus componentes y por tanto mayores sus

diferencias en la concentración de oxígeno de naturaleza diferente, ya que puede ser muy

distinta la permeabilidad al aire en cada uno.

Corrosión de una tubería que atraviesa terrenos de naturaleza diferencial.

Corrosión microbiológicas: Se dan por bacterias sulfatorreductoras especialmente

del genero desulfovibro. Estas bacterias causan la corrosión produciendo un

producto altamente corrosivo, acido sulfhídrico, a partir de sulfatos, que en contacto

con hierro puede causar su deterioro.

Medidas preventivas

La principal medida preventiva a considerar es realizar un buen diseño: este

quizá el método más efectivo para el control de la corrosión, ya que si hace un buen

diseño y una buena planeación se puede evitar dicho fenómeno, a continuación se

enumeraran algunas reglas generales que se deben seguir:

Page 22: Trabajo de Corrosion

Se debe tener en cuenta la acción penetrante de la corrosión junto con los

requerimientos de la fuerza mecánica cuando se considere el espesor del metal

utilizado. Esto se utiliza para tuberías y tanques que contengan líquidos.

Son preferibles los recipientes soldados que los remachados para reducir la

corrosión por grieta

Se deben usar preferiblemente metales galvánicamente similares para prevenir para

prevenir la corrosión galvánica. Si se atornillan metales no similares

galvánicamente se deben usar arandelas no metálicas para eliminar contactos

eléctricos entre los materiales.

Es preciso evitar tensión excesiva y concentraciones de tensión en entornos

corrosivos, para prevenir la ruptura por corrosión por esfuerzos, especialmente en

aceros inoxidables, latones y otros materiales susceptibles a este tipo de corrosión.

Se deben evitar recodos agudos en sistemas de tuberías por donde circulan fluidos.

En estas áreas donde cambia la dirección del fluido bruscamente se potencia la

corrosión por erosión.

Se deben diseñar los tanques y recipientes de una manera que sean fáciles de limpiar

y desaguar, ya que el estancamiento de sustancias corrosivas provoca la aparición

de celdas por concentración.

Se debe hacer un diseño eficiente de aquellas piezas que se espera queden

inservibles en poco tiempo, para que sean fáciles de reemplazar.

Es importante también diseñar sistemas de calefacción que no den lugar a zonas

puntuales calientes, los cambios de calor ocasionan corrosión.

Rodear el metal con un medio menos corrosivo.

Drenar o secar la zanja.

Cambiar el medio por otro menos corrosivo.

Mezclarlo con algún producto químico para neutralizar su corrosividad, cal

por ejemplo.

Utilizar inhibidores: Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea

formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos, fosfatos

Page 23: Trabajo de Corrosion

o etano laminas, o bien entregando sus electrones al medio. Por lo general los

inhibidores de este tipo son asoles modificados que actúan sinérgicamente con otros

inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores no

está del todo desarrollada aún. Su uso es en el campo de los sistemas de

enfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de

enfriamiento.

El uso de las etanolaminas es típico en algunos combustibles para proteger los

sistemas de contención (como tuberías y tanques).Y además la inhalación es mala para los

pulmones Se han realizado muchos trabajos acerca de inhibidores de corrosión como

alternativas viables para reducir la velocidad de la corrosión en la industria. Extensos

estudios sobre IC y sobre factores que gobiernan su eficiencia se han realizado durante los

últimos 20 años. Los cuales van desde los más simples que fueron a prueba y error y hasta

los más modernos los cuales proponen la selección del inhibidor por medio de cálculos

teóricos.

La adición de inhibidores que son principalmente catalizadores de retardo

disminuye las probabilidades de corrosión. Los inhibidores son de varios tipos: los

inhibidores de absorción que forman una película protectora, los inhibidores barrenderos

que eliminan oxigeno. En general, los inhibidores son agentes químicos, añadidos a la

solución de electrolito, emigran preferentemente hacia la superficie del ánodo o del cátodo

y producen una polarización por concentración o por resistencia.

Corriente impresa

La resistividad del medio o electrolito no constituye una limitación seria

para el sistema de corriente impresa, una vez ajustada la diferencia de

potencial necesaria para proporcionar dicha corriente.

Este sistema es el indicado para estructuras medias y grandes.

El sistema necesita de un seguimiento operacional, especialmente de una

inspección periódica del equipo de impresión de corriente. La inspección de

Page 24: Trabajo de Corrosion

los ánodos puede ser menos frecuente ya que están proyectados para una

vida útil de 20 años o más.

Es recomendable para estructuras que puedan presentar problemas de

corrientes parásitas o vagabundas, ya que permite su control.

El sistema de corriente impresa permite un amplio intervalo de regulación

mediante la variación del voltaje de salida de los equipos para la impresión

de la corriente, siempre y cuando se proyecte en forma adecuada.

En general, el costo inicial es mayor que el de un sistema de ánodos

galvánicos, a menos que se trate de una estructura muy grande y diseñada

para una vida útil larga.

Este sistema está sujeto a interrupciones en su funcionamiento como

consecuencia de fallos en el suministro de energía eléctrica y defectos en el

equipo propio para la impresión de la corriente.

Tiene la posibilidad de inversiones de polaridad.

Cambiar el metal por otro más resistente a la corrosión.

Cambiar tanques de acero por plásticos con fibra de vidrio reforzado.

Reemplazar el tramo afectado, pero tener en cuenta que se debe aislar

eléctricamente.

Aislar el metal del medio (Recubrimientos): Los recubrimientos se aplican

mediante capas finas que separen el ambiente corrosivo del metal, es decir que

puedan servir como ánodos sacrificables que puedan ser corroídos en lugar del

metal subyacente.

En ocasiones es suficiente una simple pintura asfáltica puestos que las pinturas

constituyen uno de los métodos de prevención más común en la protección

anticorrosivas de estructuras enterradas.

Los tiempos de vida útil estimados se encuentran entre 8 a 10 años.

Page 25: Trabajo de Corrosion

En algunos casos es necesario hacer recubrimientos con material inorgánico, que es

el más recomendable en estructuras enterradas y los más usados son el vidrio y los

cerámicos, estos recubrimientos proporcionan acabados tersos y duraderos. Aunque

si se expone un pequeño lugar anódico se experimenta una corrosión rápida pero

fácil de localizar.

Utilizar protección catódica: Es un método electroquímico cada vez más utilizado

hoy en día, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión,

transportando un gran cátodo a una estructura metálica que se encuentre enterrada.

Para este fin será necesaria la utilización de fuentes de energía externa mediante el

empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente suministrada por un

transformador-rectificador de corriente.

El mecanismo, consecuentemente implicará una migración de electrones hacia el

metal a proteger, los mismos que viajarán desde ánodos externos que estarán ubicados en

sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función.

Cuando se aplica protección catódica a una estructura, es extremadamente

importante saber si esta se encontrará realmente protegida contra la corrosión en toda su

plenitud. Varios criterios pueden ser adoptados para comprobar que la estructura en

mención está exenta de riesgo de corrosión, basados en unos casos en función de la

densidad de corriente de protección aplicada y otros en función de los potenciales de

protección obtenidos.

En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero, cobre,

plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los medios

acuosos.

Un suelo con alto contenido de sales o baja resistividad es deseable para la

localización del ánodo. La protección catódica confiere protección a cualquier área en que

el revestimiento haya quedado incompleto o deteriorado.

Protección con ánodos de sacrificio

Page 26: Trabajo de Corrosion

Se une eléctricamente la tubería de hierro al ánodo galvánico, generalmente Zn o

Mg. Un esquema simple de montaje está representado en la figura que se mostrara al

finalizar el párrafo. La distancia mínima entre el ánodo y la tubería debe ser de 3 metros y

deben utilizarse cables de conexión de bastante grosor para evitar las caídas de tensión. Hay

que cuidar también muy particularmente la unión del cable con el alma de acero del ánodo.

Este cable debe de estar siempre bien aislado evitando un consumo innecesario de corriente

para lograr su protección.

Esquema del montaje de un sistema de protección catódica de una tubería

enterrada con un ánodo de sacrificio.

Cuando los ánodos están en contacto directo con el suelo, se recubren con

frecuencia de una capa muy resistente. Esta capa ocasiona un aumento sensible de la

resistencia de los ánodos con tendencia a pasivarlos, hasta el punto de hacerlos inoperantes.

Para remediar la influencia desfavorable de estos factores sobre el proceso de disolución de

los ánodos de sacrificio, se coloca a su alrededor un medio químico artificial. Este medio

químico, que podemos llamar "activador" (véase la figura 44), es más conocido en la

terminología de la ingeniería de la corrosión por la palabra inglesa "backfill", y debe ejercer

tres funciones principales:

1) Reducir la resistencia de contacto ánodo-suelo.

2) Estabilizar el potencial del ánodo, evitar la polarización y asegurar una fuente

segura de corriente.

Page 27: Trabajo de Corrosion

3) Mejorar el rendimiento, disminuyendo la corrosión espontánea y consiguiendo un

ataque del ánodo uniforme.

Numerosos productos químicos han sido utilizados en la composición del "activador

o backfill", como por ejemplo la arcilla ordinaria, la bentonita, el sulfato de calcio, la cal, el

hidróxido de sodio, el dicromato de sodio, el cloruro de sodio, el sulfato de sodio, el de

magnesio, etc. Los activadores a veces están constituidos por un solo compuesto, pero lo

más frecuente es que sean mezclas binarias o ternarias. Entre los productos citados, el yeso

y la bentonita son los de uso más corriente, ya que permiten preparar activadores muy

eficaces, posiblemente en virtud de su propiedad de retener el agua.

El empleo de la mezcla formada por arcilla y yeso para los ánodos de Zn permite

obtener un rendimiento elevado. En la práctica, las mezclas de yeso y arcilla se realizan en

las siguientes proporciones:

Arcilla 50 %- yeso 50 %

Arcilla 25%- yeso 75 %

Nota: existen varios medios para prevenir los distintos tipos de corrosión en estructuras

enterradas, sin embargo, el más usado ampliamente es una combinación de protección

catódica y recubrimientos orgánicos en los metales.

Fundamento de la protección catódica

Luego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista

electroquímico dando como resultado la realidad física de la corrosión, después de estudiar

la existencia y comportamiento de áreas específicas como Anodo-Cátodo-Electrólito y el

mecanismo mismo de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada

fracción del metal expuesto de una tubería o una estructura construida de tal forma de

coleccionar corriente, dicha estructura no se corroerá porque sería un cátodo.

La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una

fuente externa, sobre toda la superficie de la estructura.

Page 28: Trabajo de Corrosion

Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente

venciendo la corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas,

existirá un flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un

cátodo.

Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia

de potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las

microceldas de corrosión originales.

La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama

de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable

que dichos materiales se desgasten (se corroan) a menores velocidades que los materiales

que se protege.

Teóricamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el cátodo,

llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, más allá del potencial de

corrosión, hasta alcanzar por lo menos el potencial del ánodo en circuito abierto,

adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose la corrosión del sitio.

Consideraciones de diseño para la protección catódica en tuberías enterradas

La proyección de un sistema de protección catódica requiere de la investigación de

características respecto a la estructura a proteger, y al medio.

Respecto a la estructura a proteger

Material de la estructura.

Especificaciones y propiedades del revestimiento protector (si existe).

Características de construcción y dimensiones geométricas.

Mapas, planos de localización, diseño y detalles de construcción.

Localización y características de otras estructuras metálicas, enterradas o

sumergidas en las proximidades.

Información referente a los sistemas de protección catódica, los característicos

sistemas de operación, aplicados en las estructuras aledañas.

Page 29: Trabajo de Corrosion

Análisis de condiciones de operación de líneas de transmisión eléctrica en alta

tensión, que se mantengan en paralelo o se crucen con las estructuras enterradas

y puedan causar inducción de la corriente.

Información sobre todas las fuentes de corriente continua, en las proximidades y

pueden originar corrosión.

Sondeo de las fuentes de corriente alterna de baja y media tensión, que podrían

alimentar rectificadores de corriente o condiciones mínimas para la utilización

de fuentes alternas de energía.

Respecto al medio

Luego de disponer de la información anterior, el diseño será factible

complementando la información con las mediciones de las características campo como:

Mediciones de la resisitividad eléctrica a fin de evaluar las condiciones de

corrosión a que estará sometida la estructura. Definir sobre el tipo de sistema a

utilizar; galvánico o corriente impresa y, escoger los mejores lugares para la

instalación de ánodos.

Mediciones del potencial Estructura-Electrólito, para evaluar las condiciones de

corrosividad en la estructura, así mismo, detectar los problemas de corrosión

electrolítica.

1. Lugares de baja resistividad.

2. Distribución de la corriente sobre la estructura.

3. Accesibilidad a los sitios para montaje e inspección.

Determinación de los lugares para la instalación de ánodo bajo pruebas para la

determinación de corriente necesaria; mediante la inyección de corriente a la

estructura bajo estudio con auxilio de una fuente de corriente continua y una

cama de ánodos provisional. La intensidad requerida dividida para área,

permitirá obtener la densidad requerida para el cálculo.

Page 30: Trabajo de Corrosion

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.