V. �SE PUEDE LUCHAR CONTRA LA CORROSI�N? EL CONTROL DE LA CORROSI�N
B�SICAMENTE todos los m�todos que existen para lograr controlar la corrosi�n de los materiales met�licos, son intentos para interferir con el mecanismo de corrosi�n, de tal manera que se pueda hacer que �ste sea lo m�s ineficiente posible. Por ejemplo, disminuyendo el flujo de electrones entre los componentes met�licos de la celda de corrosi�n por el aumento de la resistencia el�ctrica del metal, de alguna manera disminuir�a la corriente de corrosi�n y, por tanto, la velocidad de corrosi�n. Esto no es practicable generalmente, pero disminuir el flujo de corriente en el componente electrol�tico de la celda de corrosi�n producir�a el mismo efecto, y esto s� es practicable.
Dado que para que exista un proceso de corrosi�n, debe formarse una pila o celda de corrosi�n y, por tanto, un �nodo, un c�todo, un conductor met�lico y una soluci�n conductora, adem�s de una diferencia de potencial entre los electrodos o zonas an�dicas y cat�dicas, la eliminaci�n de alguno de los componentes esenciales de la mencionada pila, podr�a llegar a detener el proceso.
En la pr�ctica, existen tres maneras de lograr lo anterior y por tanto de luchar contra la corrosi�n:
1) Aislamiento el�ctrico del material. Esto puede lograrse mediante el empleo de pinturas o resinas, dep�sitos met�licos de espesor suficiente o por aplicaci�n de recubrimientos diversos.
De esta forma, se puede lograr aislar el metal del contacto directo con el medio agresivo (agua, suelo y atm�sfera por lo general).
2) Cambiando el sentido de la corriente en la pila de corrosi�n.
Conectando el�ctricamente, por ejemplo, el acero con un metal m�s activo (cinc o magnesio) podemos llegar a suprimir la corrosi�n del acero, ya que dejar� de actuar como �nodo y pasar� a comportarse como c�todo, dejando el papel de �nodo al metal m�s activo (cinc o magnesio).
Este es el principio de la protecci�n Cat�dica.
3) Polarizaci�n del mecanismo electroqu�mico.
Esto se puede lograr bien eliminando el ox�geno disuelto, bien mediante la adici�n en el medio agresivo de ciertas sustancias llamadas inhibidores, las cuales pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de corrosi�n y por lo tanto, llegar a detener o cuanto menos disminuir sus efectos. En la pr�ctica, lo anterior conlleva una modificaci�n del entorno o medio ambiente, al cual est� expuesto el metal.
Veamos con un poco m�s de detalle, en qu� consisten cada una de las tres maneras propuestas de luchar contra la corrosi�n.
Estos recubrimientos se utilizan para aislar el metal del medio agresivo. Veamos en primer lugar aquellos recubrimientos met�licos y no-met�licos que se pueden aplicar al metal por proteger, sin una modificaci�n notable de la superficie met�lica.
Recubrimientos no-met�licos: Podemos incluir dentro de �stos las pinturas, barnices, lacas, resinas naturales o sint�ticas. Grasas, ceras, aceites, empleados durante el almacenamiento o transporte de materiales met�licos ya manufacturados y que proporcionan una protecci�n temporal.
Recubrimientos org�nicos de materiales pl�sticos: Esmaltes vitrificados resistentes a la intemperie, al calor y a los �cidos.
Recubrimientos met�licos: Pueden lograrse recubrimientos met�licos mediante la electrodeposici�n de metales como el n�quel, cinc, cobre, cadmio, esta�o, cromo, etc�tera.
Inmersi�n en metales fundidos: Cinc (galvanizaci�n en caliente), aluminio (aluminizado), etc.
Proyecci�n del metal fundido mediante una pistola atomizadora. Metalizaciones al cinc, aluminio, esta�o, plomo, etc.
Reducci�n qu�mica (sin paso de corriente): electroles. Por ese procedimiento se pueden lograr dep�sitos de n�quel, cobre, paladio, etc. Recubrimientos formados por modificaci�n qu�mica de la superficie del metal. Los llamados recubrimientos de conversi�n consisten en el tratamiento de la superficie del metal con la consiguiente modificaci�n de la misma. Entre las modificaciones qu�micas de la superficie del metal podemos distinguir tres tipos principales:
Recubrimientos de fosfato: El fosfatado se aplica principalmente al acero, pero tambi�n puede realizarse sobre cinc y cadmio. Consiste en tratar al acero en una soluci�n diluida de fosfato de hierro, cinc o manganeso en �cido fosf�rico diluido. Los recubrimientos de fosfato proporcionan una protecci�n limitada, pero en cambio resultan ser una base excelente para la pintura posterior.
Recubrimiento de cromato. Se pueden efectuar sobre el aluminio y sus aleaciones, magnesio y sus aleaciones, cadmio y cinc. Por lo general, confieren un alto grado de resistencia a la corrosi�n y son una buena preparaci�n para la aplicaci�n posterior de pintura.
Recubrimientos producidos por anodizado. El anodizado es un proceso electrol�tico en el cual el metal a tratar se hace an�dico en un electrolito conveniente, con el objeto de producir una capa de �xido en su superficie. Este proceso se aplica a varios metales no-ferrosos, pero principalmente al aluminio y a sus aleaciones. Proporciona una buena protecci�n y tambi�n resulta un buen tratamiento previo para la pintura posterior.
Podemos incluir tambi�n entre los recubrimientos con modificaci�n de la superficie del metal los procesos de cementaci�n. En este proceso, se convierte la superficie externa de la porci�n met�lica que se quiere proteger, en una aleaci�n de alta resistencia a la corrosi�n. El proceso consiste en calentar la superficie met�lica en contacto con polvo de cinc (sherardizado), polvo de aluminio (calorizado) o un compuesto gaseoso de cromo (cromizado). Se obtienen capas de un considerable espesor.
Propiedades f�sicas de los recubrimientos met�licos
Refiri�ndonos al caso del acero como el material de m�s amplia utilizaci�n, la selecci�n de un determinado recubrimiento met�lico se puede efectuar y justificar sobre la base de una de las siguientes propiedades f�sicas, cuando se trata de proteger de una manera eficaz y econ�mica la superficie del acero en condiciones determinadas:
- Impermeabilidad, esto es, que el recubrimiento sea continuo y de espesor suficiente, lo cual permitir� aislar la superficie del acero de los agentes agresivos.
- Resistencia mec�nica de los metales utilizados en los recubrimientos, para garantizar una buena resistencia a los choques, rozamientos ligeros o accidentales, etc.
-Posibilidad de proporcionar superficies pulidas o mates, capaces de conferir a los objetos un acabado con fines decorativos.
Para obtener buenos resultados con los recubrimientos met�licos, hay que tener en cuenta una serie de operaciones que deben llevarse a cabo con anterioridad a la aplicaci�n del recubrimiento.
Estado de la superficie a proteger. Preparaci�n de la superficie
La limpieza y puesta a punto de la superficie del acero antes de la aplicaci�n de un recubrimiento met�lico, son operaciones indispensables, sea cual sea el procedimiento de aplicaci�n escogido. De la calidad de la preparaci�n de la superficie depender� la adherencia y, en consecuencia, la eficacia de la capa protectora.
Seg�n el estado actual de la superficie por proteger, m�s o menos oxidada, se puede seleccionar el procedimiento mec�nico de limpieza m�s adecuado, desde el granallado, chorreado de arena, pasando por una limpieza qu�mica o electroqu�mica, como los ba�os �cidos, con corriente el�ctrica o sin ella.
La selecci�n de un recubrimiento est� en funci�n de las dimensiones de los objetos y de la extensi�n de la superficie que se quiere recubrir.
Los procedimientos que se aplican en recintos como hornos, cubas electrol�ticas o crisoles, s�lo pueden utilizarse para aquellas piezas cuyas dimensiones no est�n limitadas por su capacidad. Esto es v�lido para la galvanizaci�n, electr�lisis, tratamientos t�rmicos. Por el contrario, la metalizaci�n con pistola permite efectuar recubrimientos met�licos independientemente de las dimensiones de la pieza, en raz�n de la movilidad del equipo.
Por ejemplo, si se trata de hacer un recubrimiento de cinc o cadmio sobre unos tornillos, la operaci�n se puede realizar mediante una electr�lisis. Para proteger un bote de acero con un recubrimiento de cinc, se puede recurrir a la galvanizaci�n en caliente. En fin, si se trata de proteger una obra de arte o la puerta de una esclusa, se debe de recurrir al cinc proyectado por una pistola de metalizaci�n.
Tanto la naturaleza como el espesor del metal protector son funci�n de muchos par�metros, entre los cuales uno de los m�s importantes es el precio. Asimismo, es muy importante conocer con la mayor precisi�n posible el medio ambiente al cual va a estar sometida la pieza. En lo que cierne a los medios naturales, debe conocerse si es posible si se trata de una atm�sfera exterior (y en este caso es de mucha ayuda conocer el tipo de atm�sfera: rural, urbana, industrial, marina, etc.) o interior (climatizada, con calefacci�n, etc.).
Para los entornos diferentes a los naturales, es preciso conocer la mayor informaci�n posible sobre la composici�n qu�mica del medio, impurezas eventuales, estado f�sico, temperatura, etc. Por ejemplo, los recubrimientos de cinc aguantan el contacto con soluciones de pH comprendido entre 6 y 11; los recubrimientos de esta�o son convenientes en contacto con ciertos productos alimenticios, etc.
Los procedimientos m�s com�nmente empleados en la pr�ctica para obtener recubrimientos met�licos sobre el acero son:
- metalizaci�n por proyecci�n con pistola
- tratamientos termoqu�micos de difusi�n
Los procedimientos de aplicaci�n son de suma importancia en cuanto a la eficacia de la protecci�n contra la corrosi�n, pues tanto el espesor, porosidad, como la naturaleza misma de las capas obtenidas son funci�n del procedimiento de aplicaci�n. As�, por ejemplo, los recubrimientos electrol�ticos que tienen espesores de algunos micrones, se reservan generalmente para su utilizaci�n en medio poco agresivo. En cambio, los recubrimientos obtenidos por inmersi�n en un metal fundido tienen espesores mayores.
Los recubrimientos obtenidos mediante proyecci�n permiten obtener espesores m�s grandes y perfectamente controlables. Se utilizan especialmente en condiciones severas de corrosi�n.
El placado del acero permite asociar a la calidad mec�nica del soporte, la resistencia a la corrosi�n del recubrimiento.
La selecci�n entre los diferentes procedimientos de aplicaci�n de los recubrimientos met�licos se realiza, pues, siguiendo criterios tales como: el espesor de protecci�n, dimensi�n de las piezas, agresividad del medio, duraci�n prevista, etc. Muy brevemente vamos a describir cada uno de los procedimientos citados.
Inmersi�n en un metal en fusi�n
Despu�s de una adecuada preparaci�n superficial (un decapado �cido por ejemplo), las piezas de acero se sumergen moment�neamente en un ba�o de un metal en fusi�n. Esta operaci�n puede realizarse para una sola pieza o para un conjunto, o tambi�n en continuo para productos sider�rgicos como tuber�as l�minas, trefilados, etc. Tal t�cnica se utiliza habitualmente para los recubrimientos de cinc (galvanizaci�n en caliente), aluminio (aluminizado), esta�o y plomo.
Despu�s del enfriamiento, las piezas ya recubiertas pueden someterse a un tratamiento complementario de pasivaci�n en ciertos casos.
Metalizaci�n por proyecci�n con pistola
Esta t�cnica consiste en proyectar sobre la superficie del acero, ya preparada en unas condiciones especiales (por chorreado con arena o granallado), un metal en estado de fusi�n por medio de una pistola.
El espesor del recubrimiento se puede controlar f�cilmente por el operador y puede variar seg�n la naturaleza del metal proyectado y el resultado que se espera obtener. La mayor�a de los metales o aleaciones pueden aplicarse de esta manera: cinc, aluminio, acero inoxidable, esta�o, plomo, n�quel, cobre, etc.
Despu�s de una cuidadosa preparaci�n superficial que incluye un decapado �cido, seguido de neutralizaci�n y lavado, las piezas por tratar se sumergen en soluciones que contienen sales de los metales a depositar. Las piezas se colocan en posici�n cat�dica, conectadas al polo negativo de un generador. Bajo la acci�n de la corriente el�ctrica proporcionada por el generador, el acero se recubre del metal contenido en el ba�o o bien puede ser suministrado por un �nodo soluble del metal en cuesti�n.
Los metales corrientemente depositados por v�a electroqu�mica son: cromo cobre, n�quel, cinc, cadmio y esta�o. Los dep�sitos obtenidos son por lo general de espesor peque�o (2 a 30 micrones).
Tratamientos termoqu�micos de difusi�n
Los tratamientos termoqu�micos de difusi�n, tambi�n conocidos como cementaci�n, consisten en colocar las piezas de acero a tratar en una mezcla de polvo met�lico y de enlazante (cemento) en un recinto a alta temperatura. El metal protector (recubrimiento) se difunde superficialmente en el metal base y forma una capa eficaz contra la corrosi�n. Los metales corrientemente aplicados por este m�todo son el cinc (sherardizaci�n) y el aluminio.
Despu�s de un tratamiento superficial especial, la l�mina del metal para aplicar y el metal base se someten a un proceso de colaminaci�n en caliente, obteni�ndose al final l�mina de acero recubierta del metal aplicado. Este proceso puede efectuarse sobre una o las dos caras de la l�mina del acero. El acero inoxidable, n�quel, monel y el cobre se aplican com�nmente por esta t�cnica.
La corrosi�n suele ser un fen�meno electroqu�mico por lo que se puede intentar combatirlo conectando el metal que se quiere proteger a otro metal menos noble, seg�n la serie galv�nica, que actuar� entonces como �nodo de sacrificio (tambi�n llamado galv�nico) o bien conect�ndolo al polo negativo de una fuente exterior de corriente continua.
Figura 23. Protecci�n cat�dica mediante �nodos de sacrificio.
El primer caso constituye la protecci�n cat�dica con �nodos galv�nicos o de
sacrificio y el segundo la protecci�n cat�dica con corriente impresa. La protecci�n
cat�dica constituye sin duda, el m�s importante de todos los m�todos empleados
para prevenir la corrosi�n de estructuras met�licas enterradas en el suelo o
sumergidas en medios acuosos.
Tanto el acero como el cobre, plomo y bronce son algunos de los metales que pueden ser protegidos de la corrosi�n por este m�todo. Las aplicaciones incluyen barcos, tuber�as, tanques de almacenamiento, puentes, etc. La protecci�n se logra aplicando una corriente externa a partir de un rectificador que suministra corriente continua de bajo voltaje. El terminal positivo de la fuente de corriente se conecta a un �nodo auxiliar (grafito por ejemplo) localizado a una determinada distancia de la estructura a proteger y el terminal negativo se conecta a la estructura met�lica.
En la pr�ctica, la corriente necesaria para proteger una estructura desnuda suele ser demasiado grande como para ser rentable econ�micamente. La estructura entonces, se recubre con alg�n revestimiento para proporcionarle protecci�n frente al medio agresivo, reserv�ndose la protecci�n cat�dica para proteger la estructura s�lo en aquellos puntos en que no pueda lograrlo el revestimiento.
Una estructura tambi�n puede protegerse contra la corrosi�n mediante un �nodo galv�nico o de sacrificio. Si el electrodo auxiliar es de un metal m�s activo que el metal que se quiere proteger, actuar� de �nodo en la celda de corrosi�n. En este caso, la estructura actuar� como c�todo y quedar� protegida por el "sacrificio" del �nodo que se corroer�.
Este otro m�todo de proteger cat�dicamente una estructura se utiliza cuando resulta inconveniente una fuente externa de corriente. Esencialmente, el �nodo de sacrificio (de magnesio, aleaciones base de magnesio, cinc y aluminio) suministra la energ�a el�ctrica necesaria para la protecci�n de la estructura.
En un montaje de protecci�n cat�dica conviene comprobar peri�dicamente la buena
marcha del sistema de protecci�n, lo cual se realiza con ayuda de un electrodo
de referencia y un milivolt�metro. Los electrodos de referencia m�s empleados
son el de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) y el de cobre/sulfato de cobre
(Cu/CuSO4)
Los esquemas de la figura muestran como hacerlo en el caso de control del casco de un barco o de una cisterna de un petrolero.
Figura 25. Protecci�n cat�dica del casco de un barco.
a) Mediante corriente impresa, b) mediante �nodos de sacrificio.
Aplicaciones pr�cticas de la protecci�n cat�dica
Protecci�n cat�dica de dep�sitos de agua dulce. Los dep�sitos de agua potable, tanto industriales como dom�sticos, tambi�n se pueden proteger de la corrosi�n mediante protecci�n cat�dica. En este caso se prefiere el sistema de �nodos galv�nicos o de sacrificio. En la figura 26 se ilustra la protecci�n de un tanque de agua potable con ayuda de un �nodo de sacrificio.
Figura 26. Esquema de protecci�n cat�dica con �nodo de sacrificio de un tanque
de agua.
Protecci�n cat�dica de tuber�as enterradas. Quiz� uno de los casos donde es
m�s empleada la protecci�n cat�dica es en las tuber�as enterradas. Los miles
y miles de kil�metros de tuber�as enterradas que se utilizan para transportar
agua o petr�leo est�n protegidos por lo general mediante tratamiento cat�dico,
adem�s de determinados revestimientos, cuando el caso lo requiere. B�sicamente,
se determina la resistencia del suelo para identificar aquellos lugares en los
cuales, cuando tal resistencia es baja es indicio de posibilidad de corrosi�n.
En la figura se representa el esquema de un montaje de protecci�n cat�dica de una tuber�a con �nodos de sacrificio, com�nmente empleado en la pr�ctica. Se citan estos ejemplos, como algunas de las aplicaciones m�s frecuentes de la protecci�n cat�dica. Ahora bien, su campo es mucho m�s amplio ya que, en general, por este procedimiento se pueden proteger los metales que est�n en contacto con medios conductores agresivos.
Figura 27. Protecci�n de una tuber�a enterrada con �nodo de sacrificio.
3. LOS INHIBIDORES DE LA CORROSI�N
Los inhibidores son sustancias qu�micas que protegen al metal contra el ataque electroqu�mico de soluciones agresivas. Son usados ampliamente por la industria para modificar el comportamiento de las aguas, a efectos de un mejor control de la corrosi�n.
El principio del funcionamiento de los inhibidores es formar en la superficie misma de los electrodos de la pila causante de la corrosi�n, sea un compuesto insoluble, sea la fijaci�n de una determinada materia org�nica, con el objeto de polarizar la pila de corrosi�n.
El comportamiento de los inhibidores puede ser muchas veces peligroso, ya que en funci�n de la concentraci�n o de las circunstancias, pueden jugar tanto el papel de inhibidores como de estimuladores de la corrosi�n.
Los hay de dos tipos, aunque a veces se utiliza una combinaci�n de ambos: —inhibidores an�dicos— hidr�xido s�dico, carbonato, silicato y barato de sodio, ciertos fosfatos, cromato s�dico, nitrito y benzoato de sodio, etc; —inhibidores cat�dicos— sulfato de cinc, sulfato de magnesio, bicarbonato de calcio, etc.
La disoluci�n del acero en aguas de pH neutro tiene lugar en �nodos asociados con defectos en la capa superficial del �xido formado sobre el acero. En cambio, la reacci�n cat�dica puede ocurrir en cualquier lugar de la superficie. La combinaci�n de �nodos muy peque�os y una gran superficie cat�dica, conduce a la llamada corrosi�n localizada (picaduras). Los inhibidores an�dicos act�an formando un compuesto insoluble (�xido f�rrico), el cual precipita en los lugares an�dicos, evitando la reacci�n an�dica y por tanto, inhibiendo todav�a m�s la corrosi�n.
Los inhibidores cat�dicos, en cambio, act�an sobre toda la superficie y son menos eficaces. Reducen la corrosi�n mediante la formaci�n de una capa o pel�cula de alta resistencia el�ctrica sobre la superficie, la cual funciona como una barrera para la corriente de corrosi�n.
Uno de los principales problemas de los inhibidores an�dicos es que tienen que estar presentes en una concentraci�n suficiente, con el objeto de asegurar que cualquier posible defecto en la pel�cula de �xido ser� cubierto, ya que, de lo contrario puede ocurrir una corrosi�n por picaduras (localizada) muy intensa. Este riesgo se puede minimizar utilizando los llamados sistemas de inhibidores de efecto sinerg�tico, los cuales, b�sicamente, son mezclas de inhibidores an�dicos y cat�dicos. El constituyente cat�dico disminuye la velocidad de corrosi�n y as� permite al constituyente an�dico "sellar" la capa de �xido con una concentraci�n mucho menor que si estuviera actuando solo. Actualmente, los sistemas de inhibidores que se est�n empleando para el control de la corrosi�n de aguas son de este tipo, por ejemplo, el sistema cromato/polifosfato de cinc. En los medios �cidos, los cuales disuelven la pel�cula superficial protectora de �xido formada sobre el acero, los inhibidores anteriores, obviamente, no tienen efecto. En este caso se emplean los llamados inhibidores de adsorci�n espec�fica —mol�culas org�nicas— que aislan el metal del medio �cido, protegiendo la superficie por adsorci�n. Algunos inhibidores de adsorci�n act�an predominantemente sobre la reacci�n an�dica, mientras otros lo hacen sobre la cat�dica.
Hay que tener muy presente cuando se emplean estos inhibidores que los procesos de adsorci�n, muy a menudo son muy espec�ficos y est�n afectados por muchos factores, como la temperatura, la velocidad de flujo del medio y las impurezas presentes en la superficie met�lica. Todos estos factores deben ser evaluados cuidadosamente, antes de recomendar el uso de un inhibidor de adsorción.
El empleo de los inhibidores de la corrosi�n, entra dentro del control de �sta por modificaci�n del medio ambiente. Los ambientes m�s comunes asociados con la corrosi�n son de tres tipos: aguas, la atm�sfera y los suelos.
En el caso del agua hay que tener en cuenta todos los aspectos de la composici�n de �sta. Todas las aguas que est�n en contacto con metales, tanto en los procesos industriales como de otra naturaleza, provienen sea del agua de mar, sea del agua de lluvia. Por tanto, puede haber una gran variaci�n en su composici�n qu�mica.
El principal m�todo de tratamiento de aguas para control de la corrosi�n es la eliminaci�n del ox�geno disuelto, junto con la adici�n de inhibidores. La presencia de ox�geno disuelto en el agua acelera la reacci�n cat�dica y, consecuentemente, la velocidad de corrosi�n aumenta en proporci�n a la cantidad de ox�geno disponible en el c�todo.
La eliminaci�n tanto del ox�geno disuelto como del anh�drido carb�nico (CO2) de las aguas, antes de su uso, constituye un camino importante para el control de la corrosi�n no s�lo del hierro y acero, sino tambi�n del cobre, bronce, cinc y plomo. El oxígeno puede ser eliminado por medios f�sicos de-aireaci�n o qu�micos-de activaci�n.
La de-aireaci�n se puede llevar a cabo subiendo la temperatura, bajando la presi�n o purgando el agua por paso de un gas inerte.
La de-activaci�n qu�mica se realiza por tratamiento del agua con hidrazina o sulfito s�dico.
Por lo que se refiere a la atm�sfera hay que tener en cuenta que la corrosi�n depende fundamentalmente de dos factores: la presencia de contaminantes (part�culas s�lidas en suspensi�n, impurezas gaseosas como el anh�drido sulfuroso, SO2) y el contenido de humedad del aire.
La humedad relativa es muy importante al considerar los problemas relacionados con la corrosi�n atmosf�rica. El hierro libre de �xido no desarrolla la herrumbre en aquellas atm�sferas cuya humedad relativa es del 70% o menor. En general, para cualquier metal que se pueda corroer en la atm�sfera, hay un valor cr�tico de la humedad relativa, por debajo del cual no se corroe. Este valor cr�tico de la humedad est� determinado grandemente por la naturaleza higrosc�pica de alg�n contaminante s�lido que pueda estar presente y por la del producto o productos de corrosi�n formados. De aqu� la gran influencia ejercida por los contaminantes atmosf�ricos.
Los m�todos de control m�s efectivos para minimizar la corrosi�n atmosf�rica tendr�an que ver con la modificaci�n de la atm�sfera, eliminando los contaminantes, particularmente el SO2. Esto no puede realizarse en el exterior y debe recurrirse a la protecci�n de las estructuras y equipos sometidos a la intemperie, por alguno de los m�todos citados anteriormente (pinturas, recubrimientos met�licos, etc.).
La corrosi�n en los suelos se parece en muchos aspectos a la corrosi�n por las aguas. En ambos casos, el electrolito contiene sustancias disueltas que alteran su comportamiento. La corrosi�n de un suelo puede cambiar de un �rea a otra por simple cambio de composici�n. Los principales factores que determinan cu�ndo un suelo es susceptible de ser agresivo con respecto a una estructura met�lica enterrada son: la humedad, el acceso de ox�geno (aireaci�n), conductividad el�ctrica (la cual est� influenciada por la presencia de sales disueltas) y el pH del suelo. No hay que olvidar que muchos problemas de corrosi�n de metales enterrados provienen de las llamadas corrientes el�ctricas par�sitas o vagabundas, producidas por ejemplo por los trenes el�ctricos.
Como ya se ha indicado, el m�todo m�s utilizado para prevenir la corrosi�n de metales o estructuras enterradas es la protecci�n cat�dica, junto con un adecuado revestimiento (tela asf�ltica por ejemplo).
Selecci�n de materiales en medios agresivos
El control de la corrosi�n es s�lo uno de los muchos factores que intervienen en la selecci�n de un material. El ingeniero de materiales al efectuar una determinada selecci�n debe tener en cuenta una serie de factores, como propiedades f�sicas y mec�nicas del material, resistencia a la corrosi�n, disponibilidad, facilidad de trabajo, etc., adem�s de los aspectos econ�micos, antes que pensar en el material en s� mismo. La selecci�n deber�a realizarse en base al material m�s econ�mico, pero que reuniera la combinaci�n de propiedades necesarias para el uso que se le va a dar.
Las consideraciones econ�micas son muy importantes, as� como el tiempo de vida esperado para el equipo e instalaci�n. No se trata, por ejemplo, de esperar un material m�s barato, si el costo de la demora puede llegar a ser mayor que el de un material m�s caro, pero del que se tiene una disponibilidad inmediata. Tampoco se trata de seleccionar un material muy resistente a la corrosi�n, y por lo general muy caro, que supere largamente la duraci�n prevista para el equipo. Lo mismo puede aplicarse en el caso de los recubrimientos.
Tanto el dise�o como el mantenimiento planificado deben ser tenidos muy en cuenta a la hora de realizar la selecci�n de un material con miras a un buen control de la corrosi�n.
Figura 28. Corrosi�n de una tuber�a enterrada causada por corrientes el�ctricas
par�sitas producidas por un tranv�a.
El control de la corrosi�n debe realizarse, siempre que sea posible, desde la etapa misma del dise�o del componente o de la planta. Evitar dentro de las limitaciones del propio dise�o la formaci�n de huecos o cavidades en los cuales pueda quedar atrapada el agua, eliminar el contacto directo de metales dis�miles (pares galv�nicos), as� como proporcionar un acceso f�cil para un posterior y planificado mantenimiento por pintura durante el servicio, por ejemplo, constituyen alguna de las normas de buena pr�ctica que ayudar�n a un mejor control de la corrosi�n.
Tipos de materiales disponibles
Ya que la corrosi�n es un proceso electroqu�mico, un camino evidente para evitarla es el empleo de materiales qu�micamente resistentes. Pl�sticos, cer�micas, vidrios, gomas, asbesto y cemento entran dentro de esta categor�a. El problema es que en muchos casos no tienen o no re�nen aquellas otras propiedades —diferentes a la resistencia a la corrosi�n— como para satisfacer los requerimientos de servicio.
Los metales difieren mucho en cuanto a su resistencia a la corrosi�n. Por ejemplo, los metales nobles como el platino y el oro son inherentemente resistentes a muchos medios agresivos; el cromo y el titanio tienen una buena resistencia a la corrosi�n; el acero, el cinc y el magnesio se corroen f�cilmente. La resistencia a la corrosi�n "intr�nseca" de un metal depende de muchos factores, incluyendo su posici�n en la serie galv�nica, as� como la adherencia y compacidad de la pel�cula formada en su superficie en contacto con el aire o el medio de servicio. Con una pel�cula de �xido protectora, el material se comporta como un metal noble, en el supuesto de que exista suficiente ox�geno en el medio como para reparar los defectos en la pel�cula, a medida que se formen.
Figura 29. Dise�os "geom�tricos" que pueden contribuir a evitar la corrosi�n.
El objetivo en �ltimo t�rmino, consiste en seleccionar el material m�s econ�mico compatible con las demandas y especificaciones de la aplicaci�n en particular.
Aparte de la resistencia a la corrosi�n, la selecci�n obvia para muchas aplicaciones es un acero al carbono. El acero tiene una resistencia "intr�nseca" a la corrosi�n peque�a, pero ale�ndolo se tiene el medio de combinar lo econ�mico del acero con la intrínsicamente alta resistencia a la corrosi�n de metales relativamente costosos, como el cromo.
Figura 30. Efecto de peque�as adiciones de aleantes en la resistencia del acero a la corrosi�n atmosf�rica. El acero Cor-ten (acero patinable) contiene 2-3% de aleantes, particularmente cobre, cromo, f�sforo.
A�adiendo cuanto menos un 0.2% de cobre a un acero al carbono se aumenta considerablemente su resistencia a la corrosi�n atmosf�rica, transformando la herrumbre en un producto m�s compacto y adherente.
El cromo, aluminio, titanio, silicio, tungsteno y molibdeno forman pel�culas de �xidos protectores y sus aleaciones est�n similarmente protegidas.
El n�quel tambi�n forma aleaciones con una buena resistencia a la corrosi�n en medios �cidos, incluso cuando el contenido de oxígeno del medio es bajo.
Veamos algunos de los tipos m�s comunes de aleaciones resistentes a la corrosi�n utilizados en la pr�ctica.
Existen tres tipos principales. Los aceros inoxidables martens�tico y ferr�tico contienen entre un 11 y un 18% de cromo. El acero inoxidable austen�tico contiene aproximadamente entre un 16 a 27% de cromo y de un 8 a 22% de n�quel. La resistencia m�s elevada a la corrosi�n se logra con el acero inoxidable austen�tico.
Los aceros inoxidables mejoran sus caracter�sticas de resistencia a la corrosi�n en medios oxidantes o de buena aireaci�n, que aseguran el mantenimiento de su pel�cula protectora superficial, pero est�n sujetos a corrosi�n por picaduras, por hendiduras y corrosi�n bajo tensi�n en ciertos medios espec�ficos, y son resistentes a la corrosi�n atmosf�rica, �cido n�trico, algunas concentraciones de �cido sulf�rico y muchos �cidos org�nicos.
El cobre es resistente en agua de mar, agua corriente fr�a o caliente, �cidos deareados y no-oxidantes y al ataque atmosf�rico.
Ciertos elementos aleantes mejoran sus propiedades f�sicas y mec�nicas y tambi�n su resistencia a la corrosi�n. De aqu� la utilizaci�n de los bronces de aluminio y de las aleaciones cobre-n�quel para los tubos de los condensadores. Los bronces de aluminio tambi�n se emplean para la construcci�n de los cuerpos de las bombas y de las h�lices de los barcos.
El aluminio ofrece una buena resistencia a la corrosi�n atmosf�rica y a muchos otros medios agresivos, como por ejemplo: �cido ac�tico, �cido n�trico �cidos grasos, atm�sferas sulfurosas, etc. Se fabrican aleaciones de aluminio con peque�as adiciones de otros metales, principalmente con el objeto de mejorar sus propiedades mec�nicas y f�sicas las aleaciones aluminio —magnesio y aluminio— manganeso son las que presentan una mayor resistencia a la corrosi�n, seguidas por las aleaciones de aluminio—magnesio—silicio y aluminio—silicio. En cambio las aleaciones de aluminio que contienen cobre son las que presentan menor resistencia a la corrosi�n.
El n�quel es resistente a los �lcalis en fr�o y caliente, �cidos org�nicos y �cidos inorg�nicos no oxidantes diluidos, as� como a la atm�sfera. La adici�n de cobre mejora su resistencia a la corrosi�n en los medios reductores y en el agua de mar.
El cromo aumenta su resistencia a la corrosi�n en los medios oxidantes. La presencia de molibdeno como aleante tambi�n aumenta la resistencia en condiciones reductoras. La adici�n de cobre y molibdeno mejora la resistencia a la corrosi�n tanto en medios reductores como oxidantes.
El titanio y sus aleaciones tienen una gran resistencia a la corrosi�n en agua de mar y en atm�sferas industriales, de tal manera que no necesitan protecci�n. Tambi�n se pueden utilizar con buenas garant�as en las plantas qu�micas.
