I. LA CORROSI�N EN LA VIDA DIARIA
LA PALABRA corrosi�n evoca en muchas personas la imagen tan conocida de la "herrumbre", propia de los metales ferrosos, como si s�lo el hierro fuera susceptible de presentar este fen�meno.
En realidad, la corrosi�n es la causa general de la alteraci�n y destrucci�n de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados por el hombre. Si bien esta fuerza destructiva ha existido siempre, no se le ha prestado atenci�n hasta los tiempos modernos, como efecto de los avances de la civilizaci�n en general y de la t�cnica en particular. El desarrollo de los m�todos de extracci�n y uso de los combustibles, muy especialmente del petr�leo, as� como la expansi�n de la industria qu�mica, han modificado la composici�n de la atm�sfera de los centros industriales y de las aglomeraciones urbanas.
La producci�n de acero y la mejora de sus propiedades mec�nicas han hecho posible su empleo en los dominios m�s variados. Desgraciadamente, el desarrollo en la utilizaci�n de los productos sider�rgicos va acompa�ado, paralelamente, de un aumento en el tributo que cada a�o se paga a la corrosi�n. Para tener una peque�a idea de lo que esto pueda suponer, s�pase que aproximadamente un 25% de la producci�n anual de acero es destruida por la corrosi�n.
La corrosi�n de los metales constituye por lo tanto, y con un alto grado de probabilidad, el despilfarro m�s grande en que incurre la civilizaci�n moderna. Las roturas en los tubos de escape y silenciadores de los autom�viles, la sustituci�n de los calentadores de agua dom�sticos (cerca de 2.5 millones de unidades en los EUA en 1967), explosiones por fugas de gas en los tanques de almacenamiento o tuber�as de conducci�n, roturas en las conducciones de agua, incluso el derrumbe de un puente, son algunos de los problemas con los cuales se encuentra el hombre. Nada met�lico parece ser inmune a este tipo de acontecimientos.
A veces los da�os causados por un problema de corrosi�n pueden ser muy amplios. Pensemos en la reparaci�n de la falla de un oleoducto de crudo, resultante de problemas de corrosi�n interna o externa. Aparte del costo inherente a la sustituci�n del tramo de tuber�a da�ado, hay que tener en cuenta el da�o causado por el aceite derramado al terreno, muchas veces irreversible, as� como el posible paro de la refiner�a y los consiguientes problemas de desabastecimiento que ello puede llegar a acarrear. Y sin embargo, un proceso esencialmente de corrosi�n lo utilizamos diariamente para producir energ�a el�ctrica: la pila seca. En el cap�tulo III se describe el principio del funcionamiento de la pila seca, pudi�ndose comprobar c�mo una de las partes esenciales de la misma es precisamente una reacci�n de corrosi�n.
Veamos, con un poco m�s de detalle, algunos ejemplos de corrosi�n que ocurren con cierta frecuencia en la vida diaria.
La corrosi�n forma parte del diario quehacer. Desgraciadamente, no sufrimos sus efectos hasta que estos se hacen visibles.
Un ejemplo com�n lo constituye la rotura de una tuber�a de agua. Inicialmente, al abrir el grifo, el agua, en vez de presentar su claridad habitual tiene una cierta tonalidad o coloraci�n casta�a. Al probarla, nos parece percibir un sabor que nos recuerda bastante al de las sales de hierro. Ha empezado a atacarse el material base de la tuber�a galvanizada: el acero de la red de distribuci�n de agua potable.
La continuaci�n puede ser una historia conocida para muchos. Al cabo de poco tiempo, al abrir el grifo del agua caliente del lavabo, especialmente al aumentar la salida del agua, empieza a salir �sta turbia y rojiza, con gran cantidad de part�culas en suspensi�n. Algunas de �stas parecen ser de arcilla que estar�an sedimentadas sobre la pared de las tuber�as de conducci�n y distribuci�n y que se han incorporado al agua al pasar �sta a r�gimen turbulento. Otras part�culas tienen un aspecto gelatinoso y una coloraci�n pardo rojiza (caracter�stica del hidr�xido f�rrico). A continuaci�n hacemos la misma comprobaci�n con el grifo del agua fr�a. El agua sale limpia, incolora. S�lo cuando el r�gimen de circulaci�n es claramente turbulento se observa una cierta turbiedad y algunas part�culas en suspensi�n que parecen provenir del sedimento que pudiera existir ya en el interior de la tuber�a de conducci�n de agua. Aquellas part�culas rojizas, gelatinosas, no se observan en esta ocasi�n.
La aparici�n de humedades y goteras es una consecuencia que no se deja esperar. Al inspeccionar con m�s detalle la zona en que ha aparecido la gotera, podemos tener la sorpresa de que la aparici�n de la humedad, que cre�amos debida a la perforaci�n de la tuber�a por el lado del agua, ya que el agua rojiza que sal�a por el grifo desde tiempo atr�s as� lo hac�a presagiar, ha tenido lugar en cambio en la parte exterior. Retirado el tubo que presentaba la perforaci�n, pudimos observar en �l que el ataque perforante proven�a del exterior.
En este caso, el responsable de la aver�a no era el agua transportada, sino el material de construcci�n que se hallaba en estrecho contacto con el exterior del tubo. Un an�lisis m�s cuidadoso nos permite observar claramente que la zona afectada coincid�a con la existencia de "restos" de yeso que sin duda pusieron los alba�iles en la etapa de fijaci�n de los tubos.
El yeso tiene la particularidad de que adem�s de ser corrosivo por s� mismo frente al hierro y acero galvanizado, entre otros materiales met�licos, es higrosc�pico, por lo cual tiene tendencia a captar y retener la humedad y con ello proseguir la corrosi�n hasta sus �ltimas consecuencias.
Otro caso que se presenta con cierta frecuencia hace referencia a la lavadora autom�tica. Cierto d�a, al funcionar la lavadora, se nota que hace algunos ruidos extra�os. Al vaciar el tambor, nos encontramos con la sorpresa de que tiene una fisura. No hab�a ni rastro de herrumbre, que en el caso de la tuber�a de agua nos hab�a servido de indicio para suponer que algo andaba mal. Aqu�, s�lo unos ruidos extra�os.
El tambor, a pesar de ser de acero inoxidable, hab�a sufrido un cierto tipo de corrosi�n, conocido por los especialistas como corrosi�n fisurante, precisamente por el tipo de da�o provocado.
Este tipo de corrosi�n, muy localizada en una determinada zona del tambor de la lavadora, es especialmente insidiosa y preocupante porque uno no se da cuenta de su existencia sino cuando se produce la falla.
Empiezan apareciendo manchitas y picaduras min�sculas en los parachoques, que si bien no afectan su resistencia mec�nica, s� deslucen su presentaci�n. Posteriormente, se pueden localizar puntos aislados de ataque en las partes cubiertas por molduras que iban fijadas en agujeros de la carrocer�a; cada vez que lavamos el coche observamos la afluencia de herrumbre que sale de debajo de tales molduras
Bajo las alfombrillas han aparecido picaduras perforantes y lo que es peor, el sonido emitido al percutir es an�logo al de una hojalata llena de herrumbre. Problemas similares han aparecido en los guardabarros, especialmente en las zonas m�s escondidas, donde se hab�a acumulado barro. Del mismo modo hemos detectado una fuernte corrosi�n en los alveolos de los faros delanteros que sufren la influencia desfavorable de las salpicaduras de lodo de los veh�culos que nos preceden en la �poca de lluvias.
Este efecto de agentes corrosivos sobre la carrocer�a se agrava en las zonas costeras, por la influencia de la brisa marina que llega a poner en contacto con la carrocer�a gotitas cargadas de cloruro de sodio (sal). Asimismo, es perniciosa la acci�n de la sal com�n que se echa en invierno sobre las calzadas heladas, en muchos pa�ses con inviernos largos y duros, con el fin de que puedan transitar los veh�culos por ellas.
La corrosi�n sufrida por la carrocer�a aumenta con el grado de humedad y con la temperatura, todo ello acrecentado por el contenido de gases sulfurosos en la atm�sfera. Por ello, no es raro ver en ciudades costeras e industriales una verdadera legi�n de aut�ntica chatarra rodante.
Un buen observador puede haber notado, especialmente en las grandes ciudades o en las zonas costeras, la aparici�n de manchas de herrumbre en las estructuras de concreto, por ejemplo, en un estacionamiento subterr�neo, un puente o en los postes de las l�neas de distribuci�n de corriente el�ctrica.
Estas estructuras est�n reforzadas interiormente con varillas de acero, las cuales se cubren de concreto (mezcla de cemento Portland, arena, agua y agregado de pH alto, aproximadamente 12) con el objeto de proporcionar una adecuada resistencia mec�nica a la estructura. En condiciones normales, o sea en un medio con atm�sfera limpia, no debe ocurrir nada que afecte a la estructura, ya que el concreto es un medio perfectamente compatible con el acero, precisamente por el alto valor del pH.
El concreto es un material discontinuo, duro y de alta densidad. Debido a su propia constituci�n, contiene una gran cantidad de poros, los cuales pueden estar interconectados, siendo por tanto permeable a l�quidos y gases. Esto es de una gran importancia para el proceso de corrosi�n del acero de refuerzo, pues tanto el ox�geno como el agua pueden difundirse hacia el acero a trav�s de la masa de concreto. Por ejemplo, cuando la estructura de concreto est� en contacto frecuente con agua que contenga iones de cloruro (agua de mar), a trav�s de la propia porosidad del concreto puede llegar a las varillas de acero. En este momento se inicia la corrosi�n del acero. La herrumbre que se va formando como resultado del proceso de corrosi�n en el acero, por una parte disminuye la secci�n original de la varilla, y por otra, hace perder la adherencia inicial y deseada entre el acero y el concreto. El �xido de hierro formado (herrumbre) ocupa un volumen aproximadamente cuatro veces mayor que el acero sin corroer. A medida que se va formando herrumbre por la corrosi�n del acero, �sta ejerce una gran presi�n sobre el concreto que lo rodea. Las fuerzas son de tal magnitud dentro del concreto que provocan grietas que lo fragilizan, perdiendo �ste sus buenas propiedades mec�nicas. El proceso continua hasta que la herrumbre llega a aparecer en la superficie del concreto y se pueden observar las estructuras "manchadas".
La presencia de herrumbre en una determinada estructura es por tanto evidencia de que el proceso de corrosi�n de la varilla de acero de refuerzo est� muy avanzado y de que la seguridad de la estructura, por ejemplo en el caso de un puente, deja mucho que desear.
El efecto producido por los cloruros (agua de mar) en un medio ambiente marino, es sustituido por el di�xido de azufre o anh�drido sulfuroso (S02), proveniente de industrias que queman gas�leo, escapes de los autos, etc., en el caso de las grandes ciudades, produciendo las mismas consecuencias.
LA CORROSI�N DE ENVASES MET�LICOS PARA CONSERVAS
Cuando guardamos un bote o lata de conserva durante mucho tiempo, podemos tener la sorpresa de encontrarlo con un hinchamiento anormal, de tal manera que lo desechamos. Esta deformaci�n abombada es debida a la acumulaci�n de gas hidr�geno y es una manifestaci�n extrema de la corrosi�n. Significa el final de la vida �til de la conserva y ocurre, por lo general, tras un prolongado periodo de almacenamiento.
Antes de llegar a estos extremos tienen lugar otras consecuencias pr�cticas del fen�meno de corrosi�n, que afectan tanto al envase como al producto envasado, incidiendo m�s o menos desfavorablemente sobre la calidad de la conserva, como por ejemplo:
—cambios en los atributos sensoriales —color, olor, sabor— y caracter�sticas nutritivas del producto envasado; —desesta�ado de la hojalata con p�rdida de su aspecto brillante, o bien un desesta�ado intenso localizado en los envases barnizados, que puede originar el rechazo del consumidor por presentaci�n inadecuada;
—incorporaci�n de iones met�licos, particularmente esta�o, hierro y plomo, al producto envasado.
Los materiales de uso m�s frecuente en la fabricaci�n de los envases son el aluminio, la hojalata y la chapa cromada, si bien la hojalata sigue siendo el material de mayor utilizaci�n.
La corrosi�n de la hojalata por los alimentos envasados es un proceso electroqu�mico que se desarrolla como consecuencia de la propia estructura del material. Las distintas capas constituyentes de la hojalata presentan siempre una estructura discontinua como consecuencia de su propia porosidad y de los da�os o defectos mec�nicos derivados de las manipulaciones a que es sometido el material. La falta de continuidad de las capas met�licas permite que el producto envasado entre en contacto con los distintos metales constituyentes de la hojalata, con la consiguiente formaci�n de pilas galv�nicas, actuando el alimento como electrolito.
La presencia de la aleaci�n soldante utilizada en la costura lateral del envase convencional de tres piezas, as� como el barnizado de la hojalata, con la conductividad propia de la pel�cula de barniz, significan una contribuci�n adicional a la formaci�n de pilas galv�nicas. Dada la presencia mayoritaria de hierro y esta�o en la hojalata, en la pr�ctica el sistema descrito puede compararse a una pila formada por ambos metales.
La corrosi�n de la hojalata por los alimentos �cidos produce la disoluci�n del esta�o y la formaci�n de gas hidr�geno, consecuencia de la reacci�n cat�dica de los iones de hidr�geno del medio (v�ase en el cap�tulo II las reacciones cat�dicas m�s comunes) que pasa a acumularse en el espacio de cabeza del envase.
Hasta aqu� hemos visto y analizado una serie de problemas de corrosi�n, m�s o menos comunes en la vida diaria y que se presentan con cierta frecuencia. Existen, sin embargo, como ya se dijo, muchos otros tipos y formas de corrosi�n que afectan a la industria y el transporte, y que son muy espec�ficos de cada actividad. Los m�s peligrosos son aquellos que tienen lugar sin un aviso previo, sin presentar manifestaciones externas visibles como la presencia de la herrumbre. Por lo general, est�n relacionados con el empleo de metales y aleaciones especiales. El metal falla, sin m�s, poniendo en peligro muchas veces vidas humanas.
En la actualidad, los problemas derivados de la presencia simult�nea de un medio agresivo y un esfuerzo mec�nico (corrosi�n bajo tensi�n, corrosi�n-fatiga), o de la corrosi�n muy localizada (corrosi�n por picaduras) son demasiado frecuentes. Algunas veces se producen en aleaciones que fueron espec�ficamente dise�adas para resistir en un determinado medio. Los problemas de corrosi�n tienen mucho que ver con el grado de avance tecnol�gico y, desgraciadamente, muchas veces no se conocen las verdaderas limitaciones de un material, hasta que este falla.
En los cap�tulos siguientes se presentan los conceptos que permiten una mayor comprensi�n del fen�meno de la corrosi�n met�lica, as� como una explicaci�n m�s amplia del mecanismo de las diferentes formas de corrosi�n y de los medios de que se dispone actualmente para prevenirla y controlarla. Mediante estos conocimientos se puede afrontar con mayores garant�as los problemas que origina, y si muchas veces no se podr� lograr evitarla, s� al menos se tendr�n las bases para un efectivo control o prevenci�n de la corrosi�n.
