Definición de Corrosión
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CORROSIÓN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD
INGENIERÍA MECÁNICA. ESCUELA MECÁNICA. ESPOCH
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TEMA 1: Importancia y Fundamentos de la Corrosión. Métodos de Control
de la Corrosión
CONFERENCIA 1.1
EL FENÓMENO DE LA CORROSIÓN
Sumario:
INTRODUCCIÓN
1.1.1. Definición de corrosión.
1.1.2. Clasificación del ambiente.
1.1.2.1. Norma ISO 12944-2 “protección de estructuras de acero frente a la
corrosión mediante sistemas de pintura protectores”
1.1.1.1. Clasificación de los medios ambientales corrosivos, según
Jiménez.
INTRODUCCIÓN
El estudio de la corrosión posee una importancia cardinal en la conservación y
buen uso de las máquinas y equipos de la Industria, el Transporte, etc. El
estudio de este fenómeno debe permitir predecir el comportamiento a largo
plazo de los metales. Es decir, basándonos en ensayosrelativamente sencillos,
llegar a determinar las variables implícitas en el proceso de la corrosión, que
permitan tomar las medidas profilácticas adecuadas.
“Para estudiar la corrosión de un metal es necesario conocer la
microestructura, la composición química, el medio corrosivo y el conocimiento
electroquímico de las fases que han de seguir los átomos metálicos en su paso
de la estructura metálica hacia el medio corrosivo” (Web11, 2015).
Por otra parte el desgaste es otro fenómeno demasiado recurrente en los
sistemas tribotécnicos. Los diferentes tipos de desgaste que se producen en
los sistemas tribológicos constituyen serias amenazas para el buen
funcionamiento de máquinas y equipos. Tomar las medidas predictivas a
tiempo evita la aparición de averías y la pérdida de tiempo; y, en consecuencia,
de recursos materiales y financieros.Pero este importante aspecto será motivo
de conferencias posteriores.
Por otra parte resulta innegable la estrecha relación que existe entre estos dos
fenómenos: la corrosión y el desgaste con la fiabilidad de las máquinas y
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equipos. Todas las medidas profilácticas que se tomen para evitar o disminuir
los mismos influirá directa y proporcionalmente en elevar la fiabilidad de la
amplia gama de máquinas, equipos y piezas de la importante industria
mecánica.
DESARROLLO
1.1.2. DEFINICIÓN DE CORROSIÓN.
“Deterioro que sufren los metales cuando interactúan con el medio en el
que trabajan…La corrosión es la disolución o deterioro de un metal en
un medio determinado. Los átomos del metal se disuelven en forma de
iones. Un modelo simple es la corrosión acuosa” (Pdf 2, 2015).
“Deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico
por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la
tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más
estable o de menor energía interna. 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, de la
salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los
metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren
corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es
natural y espontáneo…..La corrosión es una reacción química
(oxidorreducción) en la que intervienen tres factores: la pieza
manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción
electroquímica” (Web10, 2015).
“Se entiende por corrosión 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 electrólito,
ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas
anódicas y catódicas: 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” (González, 2015).
“La corrosión atmosférica es un proceso que se produce en una película
de humedad sobre la superficie del metal. La película de humedad
puede ser tan fina que resulte invisible a simple vista….La velocidad de
corrosión se incrementa debido a diferentes factores como pueden ser
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un aumento en la humedad relativa, la presencia de fenómenos de
condensación (cuando la superficie del metal se encuentra a la
temperatura, o por debajo, del punto de rocío) o por un aumento de la
concentración de contaminantes en la atmósfera (los contaminantes
corrosivos pueden reaccionar con el acero y pueden formar depósitos
sobre la superficie)” (Web11, 2015)
1.1.3. CLASIFICACIÓN DEL AMBIENTE
¿Qué se entiende por ambiente?
“En la Teoría general de sistemas, un ambiente es un complejo de factores
externos que actúan sobre un sistema y determinan su curso y su forma de
existencia. Un ambiente podría considerarse como un super conjunto en el cual
el sistema dado es un subconjunto. Puede constar de uno o más parámetros,
físicos o de otra naturaleza”. (Web14, 2015).
1.1.3.1. NORMA ISO 12944-2 “PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS DE
ACERO FRENTE A LA CORROSIÓN MEDIANTE SISTEMAS DE
PINTURA PROTECTORES”
Para la clasificación o caracterización de ambientes se toma como referencia la
NORMA ISO 12944-2 “Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectoras”, habiendo 6 categorías (Web11,
2015).
C1:MUY BAJA
C2: BAJA:
Atmósferas con bajos niveles de contaminación:
Áreas rurales en su mayor parte,
Edificios con calefacción/ atmósfera neutral.
C3:MEDIA:
Atmósferas urbanas, e industriales, con moderada contaminación de
dióxido de azufre.
Áreas costeras con baja salinidad.
Zonas de producción con altos niveles de humedad.
C4:ALTA:
Áreas industriales
Áreas costeras con moderada salinidad.
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C5-I:MUY ALTA: (industrial):
Áreas industriales con elevada humedad y con atmósferas agresiva.
C5-M:MUY ALTA: (marina):
Áreas costeras y marítimas con elevada salinidad.
Para determinar las categorías de corrosividad se recomienda la exposición de probetas normalizadas según norma ISO9226
Observaciones: (EN ISO 9226:2012. “Corrosión de los metales y aleaciones. Corrosividad de atmósferas. Determinación de la velocidad de corrosión de las probetas de referencia para la evaluación de la corrosividad. (Ratificada por AENOR en marzo de 2012.) (AENOR: Asociación Española de Normalización).
Los Grados de oxidación se determinan mediante la Norma ISO 8501-1, para
todo tipo de materiales metálicos (hierro, galvanizado o galvanizado en
caliente), según el estado de la oxidación la clasificación es la siguiente:
Grado A Grado B Grado C Grado D Grado E
Entre 0% y
10%
Entre
10% y 30%
Entre
30% y 50%
Entre
50% y 80% Más del 80%
Observaciones:
Norma ISO 8501-1: Preparación de substratos de acero previa a la aplicación
de pinturas y productos relacionados. Evaluación visual de la limpieza de las
superficies. Parte 1: Grados de óxido y de preparación de substratos de acero
no pintados después de eliminar totalmente los recubrimientos anteriores. (ISO
8501-1:2007).
1.1.3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIOS AMBIENTALES CORROSIVOS,
SEGÚN JIMÉNEZ.
Interesante resulta tambiénla clasificación de ambiente que hace Jiménez (2011).
Aunque la misma la hace de una forma más general. La Norma ISO 12944-2,
establece una clasificación del ambiente más específica; ejemplificando en cada
caso, para mayor ilustración; aunque, debo hacer la salvedad que posteriormente
esta fuente hace una subclasificación para cada caso.
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Veamos como enfoca este autor dicha clasificación:
“Típicamente los medios o ambientes corrosivos se clasifican en cuatro tipos:
ATMOSFÉRICOS
ENTERRADOS
LÍQUIDOS
ALTA TEMPERATURA
Cada uno de ellos tiene características que pueden variar considerablemente
con el tiempo e incluso con su situación geográfica o estacional y pueden
afectar al proceso de corrosión de un material de diferentes maneras.
1. AMBIENTES ATMOSFÉRICOS:
La atmosfera terrestre está compuesta básicamente por Oxigeno (20%),
Nitrógeno (78%) y de otros elementos en una proporción muy pequeña
(Argón, Hidrogeno, vapor de Agua etc.)
De esta composición el oxigeno tiene una importancia relevante para las
reacciones involucradas en el proceso de corrosión de los materiales,
específicamente en la generación del oxido en la superficie de los
mismos.
Sin embargo no solo estos elementos gaseosos pueden encontrarse en
nuestra atmosfera, elementos en su estado liquido como el agua, en
forma de lluvia o humedad o en su estado sólido como el polvo y sales en
los ambientes marinos también pueden estar presentes y afectar
significativamente el proceso de corrosión, adicionalmente otros factores
como la temperatura ambiente y elementos incorporados por la actividad
humana pueden afectar también
Así pues los ambientes atmosféricos pueden clasificarse en:
- Atmósferas Industriales
- Atmósferas marinas
- Atmósferas rurales
- Atmósferas tropicales
- Atmósferas Interiores
Generalmente el uso de recubrimiento y la selección de materiales son
los métodos más efectivos y comúnmente usados para el control de
corrosión cuando un material es expuesto a ambientes atmosféricos.
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Las mayores corrosiones ocurren en el norte y centro de Europa y en la
región noreste de Estados Unidos, debido a la gran cantidad de
productos químicos para derretir la nieve utilizados en estas áreas
durante el invierno.
Las áreas señaladas en el mapa de la figura 1.1.1., también son muy
corrosivas, y corresponden a atmósferas calientes, húmedas y salinas.
La corrosión es moderada en otras áreas. Las condiciones ambientales
altamente corrosivas coinciden con las áreas donde se utiliza una mayor
cantidad de automóviles” (Web1, 2015).
2. AMBIENTES ENTERRADOS:
Los ambientes enterrados pueden ser descritos en términos de las
características de los suelos donde se encuentran.
Los suelos típicamente están compuesto por arena, sílice, arcilla, rocas y
otros materiales en pequeñas proporciones
La corrosividad de estos materiales depende de:
- Las características químicas y físicas,
- Su humedad o contenido de agua presente,
- Su resistividad eléctrica,
- La concentración de aire y
- De la presencia o no de bacterias.
Una característica fundamental de estos ambientes es que pueden variar,
significativamente, a poca distancia en la misma zona geográfica,
igualmente varia en el tiempo y por efectos estacionales.
Figura 1.1.1. Zonas de mayor y menor corrosión atmosférica
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El estudio de los ambientes enterrados tiene particular importancia en el diseño
de los sistemas de protección catódica, como método de control de la
corrosión.
3. AMBIENTES LÍQUIDOS:
La inmersión de un material en un medio líquido, bien sea en una zona
industrial o una atmósfera natural puede presentar una amplia variedad
de ambientes corrosivos.
En ambientes naturales, la inmersión en agua de mar es la más común.
Esta posee un alto contenido de sales corrosivas y baja resistividad
eléctrica lo que la hace particularmente corrosiva.
La actividad biológica presente en el agua de mar también es un factor
importante, la generación de Fouling (Fouling: is the accumulation of
unwanted material on solid surfaces to the detriment of function (Web14)) y
otros micro-organismos que se acumulan en las superficies de los
materiales pueden favorecer los procesos corrosivos.
En ambientes industriales, hay una amplia variedad de procesos con
líquidos que abarcan desde aquellos donde intervienen líquidos no
corrosivos, como el agua desmineralizada, hasta los altamente corrosivos
con líquidos acido o alcalinos.
En este tipo de ambiente (industriales) también debemos incluir los
sistemas de almacenamiento y transporte de líquidos (tanques y
tuberías), aquí factores como: la configuración física, la velocidad del
fluido, el tipo de flujo, las condiciones operacionales de presión y
temperatura y la actividad microbiológica, entre otros, pueden influir
significativamente.
Aquí la selección de material y el diseño de las instalaciones son básicos
para el control de la corrosión, así como, la modificación de la
composición química de los líquidos para variar su corrosividad y para
controlar la actividad micro-bacteriana.
4. AMBIENTES A ALTAS TEMPERATURAS:
Generalmente se considera que un ambiente esta a alta temperatura
cuando está sobre los 650º Centígrados, a esta temperatura la presencia
de un medio líquido no es necesario para que ocurran las reacciones de
reducción y oxidación típicas de los procesos corrosivos.
La oxidación en un ambiente a alta temperatura envuelve los siguientes
aspectos:
- Pérdida de electrones.
- Cargas predominantemente positivas
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- El Oxigeno no está necesariamente presente en la reacción.
Para que los materiales tengan un buen desempeño en ambientes con
altas temperaturas, deben formar óxidos protectores con las siguientes
características:
- Físicamente estables, es decir no deben fundirse.
- Baja Volatilidad, es decir no deben evaporarse.
- Buena integridad Mecánica.
- Capacidad de adherirse a un sustrato.
- Velocidad de corrosión baja.
La reducción en los ambiente con alta temperatura se dan por la
presencia de gases reductores producto del proceso de combustión,
como en Hidrogeno (H2), Monóxidos de Carbón (CO), Dióxido de Carbón
(CO2) y Sulfuro de Hidrogeno (H2S), estos gases pueden acelerar el
proceso de corrosión y producen daños internos al material, muy
destructivos que muchas veces son difíciles de identificar a simple vista.
Un material puede estar expuesto a uno o varios de estos ambientes al
mismo tiempo, lo cual, complica la tarea del experto en corrosión quien
cada día debe esforzarse para conocer mejor cada uno de los factores
que intervienen en el proceso de corrosión de un material para tratar de
controlarlo y reducir sus efectos y consecuencias.
Importante: Causas de la corrosión:
No se está muy lejos de la realidad si se afirma que:
Los efectos atmosféricos tienen la mayor incidencia en la ocurrencia del fenómeno de la corrosión.
Las sustancias químicas (ácido sulfúrico y fluorhídrico) y el agua salobre constituyen el segundo y tercer agente propiciador de la corrosión en las industrias.
Otras de las causas que sobresalen son:
- La falta de mantenimiento,
- El diseño inadecuado
- La operación discontinua o inadecuada de los sistemas de
protección.
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Observaciones
ISO 12944-2, Pinturas y barnices. Protección de estructuras de acero frente a
la corrosión mediante sistemas de pintura protectores. Parte 2: Clasificación de
ambientes. (ISO 12944-2:1998).
CONCLUSIONES
Decíamos al inicio que la corrosión era un proceso natural y espontáneo…..La
corrosión es una reacción química (oxidorreducción) en la que intervienen tres
factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una
reacción electroquímica.
O la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el
consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
En cualquier caso la corrosión es un fenómeno altamente nocivo; que destruye, a
veces muy rápidamente, las superficies metálicas; ocasionando daños severos a
las instalaciones, maquinas y equipos; y, en consecuencia, a la economía.
Por otra parte, afirmábamos que este fenómeno, llamado corrosión, si bien es un
proceso natural, no menos cierto que es altamente dañino; pues deteriora muy
rápidamente las superficies de las máquinas y equipos; causando graves daños
que atentan directamente contra su buen funcionamiento y vida útil.
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