III. CORROSI�N ATMOSF�RICA

UNO de los factores que determina primariamente la intensidad del fen�meno corrosivo en la atm�sfera es la composici�n qu�mica de la misma. El S02 y el NaCl son los agentes corrosivos m�s comunes de la atm�sfera. El NaCl se incorpora a la atm�sfera desde el mar. Lejos de �ste, la contaminaci�n atmosf�rica depende de la presencia de industrias y n�cleos de poblaci�n, siendo el contaminante principal por su frecuencia de incidencia sobre el proceso corrosivo el di�xido de azufre (S02), proveniente del empleo de combustibles s�lidos y l�quidos que contienen azufre.

PROCESO DE CORROSI�N ATMOSF�RICA

La corrosi�n atmosf�rica es la causa m�s frecuente de la destrucci�n de los metales y aleaciones.

El mecanismo de corrosi�n es de naturaleza electroqu�mica. El electrolito es una capa de humedad sobre la superficie del metal cuyo espesor var�a desde capas muy delgadas (invisibles) hasta capas que mojan perceptiblemente el metal. La duraci�n del proceso de corrosi�n depende sobre todo del tiempo durante el cual la capa de humedad permanece sobre la superficie met�lica.

Como el mecanismo de corrosi�n es electroqu�mico, su caracter�stica principal es la presencia de un proceso an�dico y otro cat�dico, con un electr�lito de resistencia �hmica determinada.

En el proceso an�dico el metal se disuelve en la capa del electrolito, en la cual la concentraci�n se eleva hasta la precipitaci�n de un compuesto poco soluble.

En el proceso cat�dico, bajo la capa de humedad, la mayor�a de los metales expuestos a la atm�sfera se corroen por el proceso de reducci�n de ox�geno.

La resistencia �hmica entre las zonas an�dica y cat�dica de las min�sculas pilas de corrosi�n que se distribuyen sobre el metal es grande cuando el espesor de la capa de humedad es peque�o.

La corrosi�n atmosf�rica puede ser clasificada en:

a) Corrosi�n seca. Se produce en los metales que tienen una energ�a libre de formaci�n de �xidos negativa.

b) Corrosi�n h�meda. Requiere de la humedad atmosf�rica, y aumenta cuando la humedad excede de un valor cr�tico, frecuentemente por encima del 70%.

c) Corrosi�n por mojado. Se origina cuando se expone el metal a la lluvia o a otras fuentes de agua.

FACTORES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE CORROSI�N ATMOSF�RICA

La acci�n conjunta de los factores de contaminaci�n y los meteorol�gicos determinan la intensidad y naturaleza de los procesos corrosivos, y cuando act�an simult�neamente, aumentan sus efectos. Tambi�n es importante mencionar otros factores como las condiciones de exposici�n, la composici�n del metal y las propiedades del �xido formado, que combinados entre s� influyen en los procesos de corrosi�n.

Influencia de las condiciones meteorol�gicas en los procesos de corrosi�n

La caracter�stica atmosf�rica m�s importante que se relaciona directamente con el proceso de corrosi�n es la humedad, que es el origen del electrolito necesario en el proceso electroqu�mico.

La figura III.1 muestra la relaci�n que existe entre la corrosi�n atmosf�rica y el espesor de la capa del electrolito sobre la superficie met�lica. Se observa que en espesores peque�os la corrosi�n no existe, pues la resistencia �hmica de la capa del electrolito sobre la superficie met�lica es muy grande y la disoluci�n del metal es dif�cil. Al aumentar el espesor disminuyen la resistencia de la capa del electrolito y la polarizaci�n cat�dica, lo que origina un aumento en la velocidad de corrosi�n hasta que alcanza un nivel m�ximo, que disminuye despu�s con el aumento del espesor. En esta zona, la reacci�n cat�dica es determinante en el proceso de corrosi�n; el factor �hmico y la polarizaci�n an�dica pierden importancia, pues la difusi�n de ox�geno en la superficie met�lica es muy lenta y por tanto determinante del proceso global.

Figura III.1. Influencia del espesor de la pel�cula de humedad condensada sobre la superficie met�lica en la velocidad de corrosi�n.

Esto nos permite comprobar la importancia del conocimiento de las causas y los factores que influyen en la formaci�n de pel�culas de humedad sobre la superficie met�lica. La causa m�s importante es la precipitaci�n atmosf�rica (en forma de lluvia o niebla espesa).

Existe tambi�n la condensaci�n de humedad, que se origina cuando la humedad relativa de la atm�sfera sobrepasa el 100%. Es importante mencionar tambi�n la condensaci�n por adsorci�n, la condensaci�n capilar y la condensaci�n qu�mica.

Influencia de la contarninaci�n atmosf�rica en los procesos de corrosi�n

Cuando se alcanza el nivel de humedad necesario para la formaci�n de pilas de corrosi�n, comienza a ser importante un segundo factor: de contaminaci�n atmosf�rica.

CONTAMINACI�N ATMOSF�RICA

Se puede definir la contaminaci�n atmosf�rica como "la presencia en el aire de sustancias extra�as, sean �stas gaseosas, s�lidas o la combinaci�n de ambas, en cantidad y durante un tiempo de permanencia que puede provocar efectos nocivos para la salud humana y un deterioro de los bienes de uso y del paisaje"

En relaci�n a su toxicidad, los contaminantes producen efectos nocivos en el ser humano y su medio ambiente, como irritaci�n en los ojos, nariz y garganta. Adem�s, atacan a muchos metales y materiales de construcci�n, deterioran equipo el�ctrico, superficies pintadas, etc�tera.

Los contaminantes atmosf�ricos de mayor importancia son: part�culas suspendidas totales, ozono, mon�xido de carbono, di�xido de nitr�geno y di�xido de azufre.

Los agentes contaminantes inorg�nicos son generados por los veh�culos y las industrias; los org�nicos, por los basureros. Las centrales termoel�ctricas, las refiner�as y las f�bricas de papel contribuyen con el 85% del SO2 en la atm�sfera; los autom�viles con un 95% de CO, en el caso de la ciudad de M�xico (Margarita Ocampo, "Inversi�n t�rmica y contaminaci�n", Informaci�n Cient�fica y Tecnol�gica 8 (115) 19-21, 1986).

Esto implica, por consiguiente, la necesidad de medir la cantidad de los distintos contaminantes dispersados dentro de la capa de aire. Lo anterior puede lograrse usando equipo adecuado o mediante el uso de los modelos de difusi�n de gases contaminantes.

La concentraci�n de los contaminantes se mide en partes por mill�n (ppm o mg/m³) o en microgramos por metro c�bico (µg/m³). Cada contaminante tiene un tiempo espec�fico de exposici�n.

En la zona metropolitana existe un conjunto de estaciones autom�ticas llamado Red Autom�tica de Monitoreo Atmosf�rico del Valle de M�xico, en el que se incluyen varios aparatos, tanto meteorol�gicos como para medir diferentes contaminantes. Las estaciones est�n ubicadas donde se espera que se produzcan los �ndices m�s altos de contaminaci�n. Cabe mencionar que la concentraci�n de los contaminantes var�a de acuerdo con la zona de exposici�n y con el avance del d�a.

Se analizan cinco de los contaminantes para los que existen normas de calidad bien establecidas en Estados Unidos y Canad�. Estos son: di�xido de azufre, mon�xido de carbono, ozono, �xidos de nitr�geno, part�culas suspendidas totales y finas e hidrocarburos. Desafortunadamente, existen limitaciones en cuanto al equipo necesario para la determinaci�n de todos los contaminantes.

Con la informaci�n recabada se elabora el "�ndice Metropolitano de la Calidad del Aire" (IMECA). El nivel de contaminaci�n va de cero a 500, como se muestra en el cuadro III.1. La unidad de contaminaci�n se expresa en puntos IMECA.

CUADRO III.l. Significado del IMECA


Categorías (puntos)
Calidad del aire
Riesgos para la salud

I. 0 a 50 Buena Situación muy favorable para la realización de todo tipo de actividad.
II. 51 a 100 Satisfactoria Situación favorable para la realización de todo tipo de actividad.
III. 101 a 200 Insatisfactoria Molestias en personas sensibles.
       
IV. 201 a 300 Deficiente Aumento de molestias e intolerancias relativas al ejercicio en personas con padecimientos cardiorrespiratorios y aparición de molestias en la población en general.
       
VI. 401 a 500 Muy mala calidad Aparición de síntomas agudos en la población, primeras muertes.
VII. 501 a 1 000 Pésima Calidad Aparición de enfermedades e incremento crítico en las tasas de morbilidad y mortalidad

FUENTE: Tecnoconsult: Corporation International, El Índice Metropolitano de Calidad del Aire, México,1998

Tambi�n se han establecido normas mexicanas dentro de los rangos aceptados internacionalmente. El cuadro III.2 describe las normas de calidad de aire para los cinco contaminantes atmosf�ricos m�s importantes.

CUADRO III.2. Puntos de quiebra para el IMECA

IMECA
50
100
200
300
500
UNIDAD
Partículas suspendidas totales (Promedio de 24 horas)
137
275
456
637
1 000
mg /m3
Bióxido de azufre (SO2) (promedio de 24 horas)
0.06
0.13
0.35
0.56
1.0
ppm
Partículas suspendidas totales SO2 (promedio de 24 horas) (ppm x mg/m3)
-
-
23
91
171
.
Ozono (O3) (promedio de 1 hora)
0.05
0.11
0.23
0.35
0.60
ppm
Monóxido de carbono (CO) (Promedio de 8 horas)
6.5
13
22
31
50
ppm
Bióxido de nitrógeno (promedio de 1 hora)
0.10
0.21
0.66
1.10
2.00
ppm

PRINCIPALES CONTAMINANTES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE CORROSI�N

El NaCl y el SO2 son los principales contaminantes corrosivos de la atm�sfera. La correlaci�n entre los niveles de concentraci�n de S02 o NaCl y la velocidad de corrosi�n es alta, Como se muestra en la figura III.2. Tambi�n es importante mencionar al sulfuro de hidr�geno, que es el responsable del deslustre de cobre y plata, los compuestos nitrogenados que en soluci�n incrementan la humedad en la superficie de los metales, las part�culas inertes (silicio) y las part�culas absorbentes (carb�n de le�a).

Fig. III.2. Relaci�n de la velocidad de corrosi�n del hierro con la contaminaci�n y la humedad atmosf�rica.

Entre todos estos contaminantes, el SO2 tiene una importancia especial en los procesos de corrosi�n atmosf�rica, a causa de su incidencia directa en la velocidad de corrosi�n de los metales expuestos a la atm�sfera.

Los metales no ferrosos consumen SO2 en las reacciones de corrosi�n, y sus productos principales son los sulfatos met�licos, mientras que en la oxidaci�n del hierro y del acero los sulfatos ferrosos son hidrolizados formando �xidos y generando �cido sulf�rico.

Una caracter�stica importante del SO2 es que es m�s soluble que el ox�geno, lo cual origina que cuando se producen concentraciones muy bajas en la atm�sfera pueden obtenerse pel�culas de humedad sobre la superficie met�lica con altas concentraciones de SO2, lo cual ocasiona el deterioro de la misma. Esto tiene una gran importancia, ya que estudios atmosf�ricos basados en t�cnicas de qu�mica anal�tica y en computadoras de alto poder resolutivo han llegado a la conclusi�n de que la composici�n de la atm�sfera se ha convertido en un reservorio de gran cantidad de trazas de especies gaseosas.

A pesar de las bajas concentraciones en que se encuentran estas sustancias, frecuentemente representan un riesgo para la vida de plantas y animales, pueden alterar el clima y constituyen una aportaci�n muy importante a los fen�menos de corrosi�n.

El c�lculo indica que la mayor�a de estas sustancias est�n presentes en la atm�sfera a niveles m�s altos de los esperados en equilibrio termodin�mico con el nitr�geno, el ox�geno, el bi�xido de carbono y el vapor de agua. La composici�n de estas trazas est� controlada por una serie de mecanismos cin�ticos y engloban una combinaci�n complicada de procesos qu�micos, f�sicos y biol�gicos.

Las reacciones qu�micas entre los constituyentes mayoritarios de la trop�sfera son pr�cticamente inexistentes; en cambio, la formaci�n de muchas especies qu�micas activas bajo la influencia de la luz solar produce un r�pido incremento de reacciones en cadena que desempe�an un papel muy importante en la presencia de trazas en la composici�n de la atm�sfera.

Es necesario caracterizar el flujo de fotones solares en funci�n de la longitud de onda, con el fin de conocer cu�les ser�n absorbidos o disipados, en su trayectoria a trav�s de las capas bajas de la atm�sfera. Los fotones con una longitud de onda de aproximadamente 240 nm son absorbidos por las mol�culas de ox�geno o de nitr�geno de la atm�sfera y por el ozono, situado principalmente en la estrat�sfera. As� resulta que existe un filtro natural de fotones en la regi�n espectral comprendida entre 240 y 300 nm, de manera que en la trop�sfera s�lo es necesario considerar aquellas reacciones qu�micas que son activadas por fotones de longitud de onda de 300 nm o m�s.

Una de las principales diferencias entre la qu�mica de la trop�sfera y la de la estrat�sfera son los fotones ultravioleta, que tienen energ�a suficiente para romper el enlace ox�geno, O-O. Esta reacci�n conduce a la formaci�n de ozono y explica la presencia de mayores cantidades de ozono en la estrat�sfera que en la trop�sfera.

Las corrientes de convecci�n de los vientos dominantes en las capas bajas de la atm�sfera ocasionan que se produzca un cierto estancamiento en cada hemisferio, de manera que la difusi�n de los gases presentes en la trop�sfera tarda cerca de dos meses en homogeneizarse en el hemisiferio sur o norte y unos dos a�os en hacerlo en toda la trop�sfera.

La gran mayor�a de las especies traza que llegan a la atm�sfera est�n en estado de fase reducida (SH2, NH3, CH4, etc.); en cambio, las sustancias que regresan de la atm�sfera a la superficie terrestre, usualmente por diluci�n en las gotas de lluvia o por sedimentaci�n, est�n altamente oxidadas (H2SO4, HNO3, CO2, etc.). El escal�n entre estas especies reducidas y las oxidadas lo constituyen las reacciones fotoqu�micas atmosf�ricas, dando lugar de esta manera a un ciclo en el cual los gases reducidos son incorporados a la atm�sfera, se oxidan fotoquímicamente y regresan a la superficie terrestre.

A principios de siglo se consideraba que las especies atmosf�ricas reducidas eran oxidadas por el ozono y el per�xido de hidr�geno, noci�n sostenida por la qu�mica atmosf�rica cl�sica y que ha persistido durante muchos a�os. Actualmente son considerados responsables de la mayor parte de estas oxidaciones los radicales libres de alta reactividad, como el hidr�xilo y el hidroperoxilo, que est�n presentes en la atm�sfera en concentraciones del orden de las 10 pptV.

CICLO ATMOSF�RICO DEL AZUFRE Y EL NITR�GENO

Radicales libres

Antes de describir el ciclo del azufre y el nitr�geno, presentamos una breve noci�n de la formaci�n de radicales libres, la causa principal de las oxidaciones en la atm�sfera.

Estas especies qu�micas tienen un electr�n no apareado en la capa exterior y esto les da afinidad para adicionar un segundo electr�n, el que las hace actuar como oxidantes poderosos en las peque�as concentraciones en que se encuentran. De todos los radicales libres presentes en la atm�sfera, el hidr�xilo parece ser el de mayor incidencia.

La producci�n del radical hidroxilo se inicia con la fot�lisis del ozono. En la atm�sfera superior; el ozono se forma principalmente por acci�n de la radiaci�n solar sobre el ox�geno molecular:

O2 hv ( l- 175nm ) ® O (3P) + O (1P)

O2 + hv ( l - 242nm)®2O (3P)

O (3P) + O2 + M ® O3 + M

( M = N2 o = O2 )

En la atm�sfera inferior, los procesos productores de ozono implican la absorci�n de radiaciones solares por el di�xido de nitr�geno:

NO2 + hv ( l - 430nm ) ® NO + O (3P)

O (3P) + O2 + M ®O3 + M

O3 + NO ®NO2 + O2

Cuando el ozono absorbe un fot�n en las proximidades del ultravioleta, con una longitud de onda menor a 315 nm, se produce un �tomo de ox�geno el�ctricamente excitado:

O2 + hu ( l - 315nm ) ®O(1D) +O2

La transici�n O(1D)®O(3P) no es f�cil y el �tomo de ox�geno excitado, O(1D), tiene tiempo de vida relativamente largo, unos 110 s. En las capas m�s bajas de la atm�sfera puede dar lugar a dos reacciones:

O(1D) + M ® O(3P) + M

O(1D) + H2O ®2OH

Esta segunda reacci�n es la fuente principal de radicales hidroxilo en la trop�sfera.

Los radicales de hidroxilo frecuentemente reaccionan con mon�xido de carbono o metano:

CO + OH ® CO2 + H

CH4 + OH®CH3 + H2O

los radicales hidr�geno y metil formados se combinan r�pidamente con ox�geno molecular formando radicales hidroperoxil (HO2) y metilperoxil (CH3O2).

El radical hidroperoxil puede regenerar OH

HO2 + NO® NO2 + OH

HO2 + O2® 2O2 + OH

aunque tambi�n puede llegar a la formaci�n de agua y per�xido de hidr�geno que son arrastrados por la lluvia:

HO2 + OH ®H2O + O2

HO2 + HO2®H2O2 + O2

La qu�mica del radical hidroperoxil es mucho m�s compleja y parece ser que por oxidaci�n conduce a la producci�n de mon�xido de carbono, CO.

Ciclo atmosf�rico del nitr�geno

Los principales compuestos de nitr�geno presentes en la atm�sfera son las formas oxidadas NO, N02 y HNO3, que est�n relacionadas qu�micamente entre s� por una serie de reacciones c�clicas.

La fuente principal de �xido de nitr�geno atmosf�rico es la reacci�n entre el ox�geno y el nitr�geno del aire empleado en procesos de combusti�n a temperaturas elevadas, el cual es oxidado r�pidamente a di�xido, principalmente en presencia de iones hidroperoxil:

NO + HO2 ® NO2 + OH

Esta reacci�n no s�lo regenera el radical hidroxilo a partir del hidroperoxil, sino que tambi�n conduce a la formaci�n de ozono:

NO2 + hu ® NO + O

O + O2 + M ® O3 + M

Como se ha descrito anteriormente, el NO reacciona tambi�n con el ozono para formar N02, y as� como el CO produce una disminuci�n del radical OH, el NO ocasiona un aumento de este radical con la correspondiente potenciaci�n de la acci�n oxidante del medio.

Las mediciones de las especies oxidadas del nitr�geno NO, NO2 y HNO3 indican que la distribuci�n troposf�rica de las mismas no es afectada fuertemente por focos urbanos, como sucede con el CO. La raz�n de esta aparente diferencia es la velocidad relativamente r�pida a la cual los �xidos de nitr�geno son eliminados a la atm�sfera. Despu�s de la emisi�n a la atm�sfera, el NO pasa r�pidamente a NO2, seg�n las reacciones descritas. El NO2 reacciona con el radical OH y forma HNO3, el cual es altamente soluble y se elimina f�cilmente con la lluvia.

OH + NO2 ® HNO3

Cuando no hay hidrocarburos en la atm�sfera, el ozono reacciona con el NO para formar NO2 y las cantidades de O3 no son significativas. Mas en presencia de radicales org�nicos oxigenados y minerales, el NO se oxida r�pidamente a NO2:

ROX + NO ® ROY + NO2

por lo que el ozono se acumula en el ambiente atmosf�rico. Los productos de la reacci�n forman una mezcla compleja de sustancias, en la cual el ozono se encuentra en gran abundancia.

Por reacci�n del di�xido de nitr�geno con radicales acilperoxil se pueden formar cantidades menos importantes de sustancias como el nitrato de peroxiacetil (PAN):

RCO2 + NO2 ®RCOONO2

Un producto que se ha podido identificar en c�maras de smog y que se ha caracterizado como muy estable es el per�cido n�trico (HO2NO2).

En definitiva, se puede decir que el �cido n�trico se forma en la atm�sfera por oxidaci�n del di�xido de nitr�geno, principalmente por reacci�n con el radical hidroxil:

NO2 + OH ® HNO3

La presi�n de vapor del �cido n�trico es alta, de manera que no se condensa en cantidades apreciables y permanece en fase gaseosa. La reacci�n con el amoniaco produce la formaci�n de nitrato de amonio s�lido, a humedades relativas del orden de 62%, dando lugar a la formaci�n de aerosoles:

NH3 (g) + HNOg ® NH4NO3(s)

 

Figura III.3. Ciclo atmosf�rico del nitr�geno.

El equilibrio de esta reacci�n, que depende de la temperatura constituye el proceso de conversi�n de gas a part�culas por la formaci�n de aerosol de nitrato.

Ciclo atmosf�rico del azufre

El hecho de que la presencia de compuestos de azufre reduzca la calidad del aire y aumente la acidez del agua de lluvia ha provocado un aumento del inter�s en el conocimiento del ciclo atmosf�rico del azufre, y aun cuando la qu�mica atmosf�rica de este elemento es complicada y no se conoce a fondo, s� se ha logrado identificar la mayor parte de los compuestos correspondientes.

El principal compuesto de azufre presente en la atm�sfera es el di�xido, el cual puede ser introducido directamente a partir de los procesos de combusti�n de combustibles f�siles o puede provenir de la oxidaci�n de las formas reducidas del azufre, procedentes principalmente de procesos biog�nicos (CS2, CH3SCH3, CH3 SSCH3, H2S, etc.). El proceso final es la conversi�n de SO2 en �cido sulf�rico y la incorporaci�n de este �cido a las gotas de niebla y a los aerosoles.

Esta oxidaci�n puede ser iniciada por la reacci�n en fase gaseosa del di�xido de azufre con el radical hidr�xilo, por las reacciones en fase l�quida en las gotas de niebla, que incluyen el di�xido de azufre disuelto y agentes oxidantes tales como per�xido de hidr�geno o el ozono, o por reacciones en las superficies s�lidas de los aerosoles. La separaci�n de los aerosoles y gotas de niebla que contienen H2SO4 en forma de precipitaciones devuelve el azufre a la superficie de la Tierra y cierra el ciclo del azufre atmosf�rico (figura III 4).

Figura III.4. Ciclo atmosf�rico del azufre.

La reacci�n m�s importante de oxidaci�n en fase gaseosa del SO2 atmosf�rico es la de este producto con radicales libres como el hidr�xilo, el hidroperoxilo y el metilperoxilo. Parece ser que, entre todos estos radicales, el hidr�xilo es el principal responsable de esta oxidaci�n:

SO2 ®2OH H2SO4

El �cido formado tiene una presi�n de vapor baja y se condensa f�cilmente en presencia de H2O.

De la misma manera que el �cido n�trico, tambi�n el �cido sulf�rico puede dar lugar a un proceso de transformaci�n de gas a part�culas s�lidas por reacci�n, principalmente, con el amoniaco presente en la atm�sfera:

NH3(g) + H2SO4(g) D NH4HSO4(s)

NH3(g) + NH4HSO4(g)D (NH4)2(SO4(s))

La composici�n qu�mica del aerosol se caracteriza por las fracciones molares de los componentes NH4 HSO4 y (NH4)2SO4, que se pueden calcular si se conocen las concentraciones iniciales en fase gaseosa de los compuestos NH3 y H2SO4.

Se puede representar el mecanismo del ciclo del azufre con el esquema de la figura III.4.

LLUVIA �CIDA

La oxidaci�n del di�xido de azufre y la incorporaci�n de �cido sulf�rico en las gotas de niebla pueden aumentar la acidez de las precipitaciones de la misma forma en que lo hacen la oxidaci�n y la separaci�n de los �xidos de nitr�geno, de manera que las regiones con altos niveles de �xidos de azufre y de nitr�geno tienen con cierta frecuencia lluvias �cidas.

La lluvia normal, no contaminada, tiene un pH de aproximadamente 5.6, acidez debida a la presencia de �cido carb�nico, formado en la atm�sfera por combinaci�n del bi�xido de carbono y el agua.

La lluvia �cida se caracteriza por un pH inferior a 5.6 y contiene peque�as pero significativas cantidades de �cido sulf�rico y �cido n�trico.

En definitiva, se puede decir que las deposiciones atmosf�ricas sobre la superficie terrestre se pueden producir en forma de gas, part�culas, aerosoles y precipitaciones. Sus efectos sobre el ecosistema terrestre son muy importantes, y uno de los m�s agresivos es el de la corrosi�n de los metales.

MAPAS DE LA CORROSIVIDAD

La trascendencia del fen�meno que nos ocupa justifica la b�squeda continua de relaciones, emp�ricas o te�ricas, entre velocidad de corrosi�n y factores atmosf�ricos (meteorol�gicos y qu�micos).

Las predicciones de corrosi�n o agresividad de las atm�sferas pueden servir como orientaci�n respecto a las medidas protectoras que deben adoptarse para la conservaci�n de una estructura met�lica, y se tendr�n en cuenta en la planificaci�n de una obra, para especificar el metal o aleaci�n que hay que utilizar, el tipo de recubrimiento protector y sus caracter�sticas —si es que se emplea alguno— y la frecuencia del mantenimiento. As�, la importancia de estos factores nos muestra el inter�s que tienen los mapas de corrosividad de pa�ses y �reas geogr�ficas, que informen directamente acerca de los riesgos de corrosi�n.

Para la confecci�n de estos mapas es posible utilizar dos enfoques distintos:

(a) La medida directa de la corrosividad de las atm�sferas por su acci�n sobre ciertos metales, Fe, Zn, Al y Cu, generalmente.

b) Determinaci�n del efecto de los principales par�metros en la corrosi�n atmosf�rica, con el fin de trazar el mapa de corrosividad en funci�n de la variaci�n geogr�fica de aqu�llos.

Recurrir al m�todo a nos obliga a disponer de una vasta red de estaciones de ensayo, que cubra pr�cticamente toda la superficie de un pa�s. Hacen falta miles de estaciones de exposici�n. Aun as�, resulta arriesgado generalizar algunas conclusiones.

Recurrir al m�todo b exige fijar previamente la influencia de los principales par�metros en la velocidad de corrosi�n y conocer, adem�s, c�mo var�an estos par�metros a lo largo y ancho de la geografía de un pa�s o territorio. Hemos dicho que la corrosividad de la atm�sfera est� determinada fundamentalmente por el tiempo de humectaci�n de la superficie met�lica y por los niveles de contaminaci�n ambiental. Si, como simplificaci�n, se considera que el factor de contaminaci�n no interviene, el mapa de corrosi�n pasa a ser funci�n exclusiva del tiempo de humectaci�n.

A partir de un mapa de este tipo, esto es, basado s�lo en el tiempo de humectaci�n, todo pron�stico requerir�, adem�s, del conocimiento previo del tipo y grado de contaminaci�n del lugar de exposici�n. Tendr� que saberse si la estructura met�lica permanece expuesta a condiciones rurales (contaminaci�n pr�cticamente nula) o a los efectos de contaminantes atmosf�ricos estimuladores de la corrosi�n (generalmente SO2 y Cl-), y en qu� medida. En el supuesto caso de una atm�sfera contaminada, habr� que multiplicar el dato le�do por el factor o coeficiente de correcci�n pertinente, que tome en consideraci�n los efectos de la contaminaci�n. Si existen industrias qu�micas cerca del lugar de exposici�n, la corrosi�n podr� ser excepcionalmente elevada e imprevisible a trav�s de los mapas de corrosi�n y factores de correcci�n que tengan en cuenta, �nicamente, los niveles de SO2 y Cl. La Construction Industry Research and Information Association (CIRIA), en el Reino Unido, y la Rust Oleum Corporation en Estados Unidos han empleado el m�todo a para la elaboraci�n de los mapas de corrosi�n de sus respectivos pa�ses.

El m�todo b ha sido seguido por el Instituto de F�sica y Qu�mica de la Academia de Ciencias de la Uni�n Sovi�tica, que ha trazado los mapas de corrosividad atmosf�rica del Fe, Zn, Al y Cu en dicho pa�s en funci�n de datos meteorol�gicos. No constituye una gran desventaja que estos mapas no reflejen directamente la acci�n de factores locales de contaminaci�n, en vista del car�cter mudable de �stos (creaci�n de nuevas industrias, desmantelamiento de otras, adopci�n de medidas anticontaminantes, etc.), y de su ocasionalmente muy reducido �mbito de actuaci�n (formaci�n de microclimas o existencia de puntos singulares). El efecto de la contaminaci�n se introduce m�s tarde, por medio de coeficientes correctores de los valores de corrosi�n le�dos sobre el mapa.

Es importante hablar, aunque sea someramente, de los mapas de corrosividad de Estados Unidos, el Reino Unido y la antigua URSS, con el prop�sito de aclarar mejor las distintas formas de abordar sus objetivos.

El mapa de Estados Unidos se ha confeccionado con los datos de corrosi�n obtenidos en 500 poblaciones. El �ndice de corrosividad de cada lugar est� dado por el n�mero de a�os y meses que deben transcurrir para corroer una probeta de acero de 0.4 mm de espesor hasta su perforacion. La Rust Oleum Corporation divide el mapa de Estados Unidos en nueve zonas, a las que corresponden los siguientes �ndices de corrosividad (en a�os y meses): 3.00-3.11; 4.00-04.11;5.00 -5.11; 6.00-6.11; 7.00-7.11; 8.00-8.11; 9.00-9.11; 10.00-l4.11 y <15.00 que son equivalentes a las velocidades medias de corrosi�n anual de 133-102 µm; 101-81µm; 80-68 µm ; 67-58 µm; 57-51 µm; 50-45 µm; 44-41 µm 40-28 µm, y 27 µm o menor. Del conjunto de las 500 poblaciones consideradas, en casi la mitad de ellas (220 poblaciones) se alcanza el m�ximo nivel de corrosi�n (133-102 µm/a�o); 105 poblaciones muestran corrosiones intermedias de 67- 45 µm/a�o y s�lo en nueve poblaciones la velocidad de corrosi�n no rebasa las 44 µm/a�o. Los altos �ndices detectados, por lo general, deben atribuirse a la notable contaminaci�n de la atm�sfera de muchas de las poblaciones donde fueron situadas las probetas.

La reconocida ambig�edad que supone la clasificaci�n cualitativa de las atm�sferas en marinas, industriales o urbanas, impuls� al CIRIA en el Reino Unido a promover (despu�s de un estudio preliminar llevado a cabo por la Central Electricity Generating Board) una amplia investigaci�n encaminada a expresar de modo cuantitativo la agresividad atmosf�rica.

Para la experimentaci�n se recurri� a una amplia distribuci�n de probetas de zinc a lo largo y ancho de las Islas Brit�nicas, con el prop�sito de obtener un dato medio de corrosi�n por cada una de las �reas de 10 x 12 km² en que fue dividido el mapa. Este enfoque oblig� a situar probetas de zinc en varios miles de puntos de exposici�n durante el periodo 1968-1974. Es importante se�alar que se escogi� el zinc por suponer que con este metal se produce, mejor que con otros, una fuerte dependencia entre corrosi�n y calidad del aire.

En el mapa obtenido (Figura III.5) se distinguen los siguientes niveles de corrosividad, expresados en mg/dm²/a�o: 700-601; 600-501; 500-401; 400-301; 300-201; 200-101, y 100-0, que corresponden, respectivamente, a los desgastes medios anuales sigmentes: 9.80-8.41 µm; 8.40-7.01µm; 7.00-5.61 µm; 5.60-4.21µm; 4.20-2.81µm; 2.80-1.41µm y >1.40 µm. En un 32% de la superficie del Reino Unido, la corrosi�n del zinc no supera el nivel m�nimo de 1.40 µm/a�o. El 29% se sit�a dentro del siguiente nivel (entre 1.41 y 2.80 µm/a�o); cerca de un 12% de la superficie del mapa exhibe corrosiones de grado intermedio (entre 4.21 y 5.60 µm/a�o) y s�lo en un 3% la velocidad de corrosi�n es superior a 8.40 µm/a�o.

Figura III.5. Reproducci�n del mapa de corrosividad atmosf�rica del Reino Unido, elaborado por CIRIA. Cada punto indica el nivel medio de corrosi�n del zinc dentro de un �rea de 10 X 10 Km². Los diferentes niveles se distinguen por el color de los puntos. Referencia: "Mapa de corrosividad atmosf�rica de Catalu�a y Baleares", Asociaci�n Nacional de Qu�micos de Espa�a, Barcelona, 1981.

En cambio, la elaboraci�n del mapa de la Uni�n Sovi�tica se bas� fundamentalmente, como se ha indicado, en los tiempos de humectaci�n de las superficies met�licas, deducidos a partir de los datos suministrados por 99 estaciones meteorol�gicas repartidas por todo el territorio. Con los datos de 0 a 30 a�os de observaci�n se determinaron las duraciones medias anuales de los periodos de lluvia y de niebla en cada estaci�n, y con los datos relativos a un periodo de tres a�os se calcul� el n�mero de d�as de roc�o y su duraci�n. periodo de deshielo, durante el cual puede producirse la corrosi�n (pr�cticamente no existe el fen�meno bajo una capa estable de hielo), se estim� equivalente al n�mero de d�as en que la temperatura del aire estaba comprendida entre -1 y +1 �C y se admiti�, asimismo, que en las regiones meridionales, donde no se forman capas estables de hielo, los d�as de deshielo, y por tanto de corrosi�n se extend�an a toda la estaci�n invernal. El total de esto tiempos configur� la cifra del tiempo anual de humectaci�n durante el cual la superficie met�lica se mantiene cubierta por una capa de humedad. Con el conjunto de tiempos de las diferentes estaciones se realiz� el mapa de humectaci�n que presentamos en la figura III.6, en el que la totalidad del territorio de la ex Uni�n Sovi�tica aparece dividida en once zonas, de acuerdo con los tiempos de permanencia de la capa de humedad sobre el metal.

Figura III.6. Mapa de la Uni�n Sovi�tica, en el que se representa la humectaci�n de las superficies met�licas: isol�neas del tiempo anual (en horas) durante el cual una pel�cula de humedad permanece sobre la superficie del metal (seg�n Golubev y Kadyrov).

Finalmente, para obtener el mapa de corrosividad del hierro, por ejemplo (figura III.7), se parti� del dato experimental de que su corrosi�n en un área rural avanza 0.89 µm cada l00 horas de humectaci�n, dato que, incrementado en un 50% para tomar en consideraci�n un coeficiente de seguridad, se multiplic� por la duraci�n del tiempo de humectaci�n indicado en la figura III.6. Factores de importancia secundaria, como posibles cambios de la velocidad de corrosi�n debidos a variaciones del grosor de la pel�cula de humedad, presencia de polvo sobre la superficie, distinta orientaci�n de �sta, etc., se consideraron incluidos, globalmente, dentro del mencionado coeficiente de seguridad.

Figura III.7. Mapa de la Uni�n Sovi�tica sobre el cual est�n representadas las isol�neas de corrosi�n anual del hierro (en micr�metros).

En relaci�n con la figura III.7, el desgaste por corrosi�n del hierro expuesto en las atm�sferas rurales de la antigua Uni�n Sovi�tica vari� entre 9 y 45 µm/a�o. Si se tratar� de atm�sferas contaminadas, tendr�an que multiplicarse estos datos por los oportunos coeficientes de intensificaci�n del ataque, determinados previamente.

MAPA DE CORROSIVIDAD ATMOSF�RICA DE M�XICO

Para la elaboraci�n del mapa de corrosividad de M�xico se ha renunciado a la idea de calibrar de modo directo la corrosividad de las atm�sferas, por exigir este planteamiento la instalaci�n de cientos, tal vez miles de estaciones de ensayo, labor que rebasa con creces las posibilidades experimentales y econ�micas del equipo de investigadores con que se cuenta.

Por ello, el esfuerzo se centra en medir la corrosividad atmosf�rica en una serie limitada de puntos, con la esperanza de llegar a generalizaciones que permitan formarse una idea acerca de los niveles de corrosi�n previsibles a lo largo y ancho de toda la geografía de M�xico.

Se ha considerado oportuno, asimismo, analizar por separado los efectos puramente meteorol�gicos y los producidos por la contaminaci�n, y asociarlos despu�s en la elaboraci�n de las cifras finales de corrosi�n, para que el tratamiento dado al problema coincida con el citado m�todo b para la elaboraci�n de mapas de corrosividad.

Hasta agosto de 1990 se contaba con las siguientes estaciones distribuidas por todo el pa�s:

Las estaciones se�aladas iniciaron su periodo de exposici�n de metales en el mes de agosto de 1989, estando prevista la primera retirada de probetas para finales del mes de agosto de 1990. Se han expuesto probetas de acero, cobre, zinc y aluminio de 150 x 100 µm y de diferentes espesores, de acuerdo con la metodolog�a propuesta por la Organizaci�n Internacional de Estandarizaci�n (ISO).


Estación
Tipo de atmósfera
Institución responsable

San Luis Potosí Urbana Instituto de metalurgia, UASLP
Acapulco Marina-urbana IIE (Instituto de Investigaciones Eléctricas)
Cuernavaca Urbana IIE (Instituto de Investigaciones Eléctricas)
Distrito Federal Urbana Facultad de Química de la UNAM
Irapuato Rural CFE (Comisión Federal de Electricidad)
Mérida Urbana CIEA (Centro de Investigación y Estudios Avanzados)

El mapa de corrosividad atmosf�rica de M�xico forma parte del proyecto del Mapa Iberoamericano de Corrosi�n Atmosf�rica (MICAT), en el cual participan los siguientes pa�ses: Argentina, Chile, Brasil, Per�, Colombia, Venezuela, Panam�, Cuba, Costa Rica, M�xico, Portugal y Espa�a

MAPA IBEROAMERICANO DE CORROSIVIDAD ATMOSF�RICA (MICAT)

Antecedentes

Durante la celebraci�n del II Congreso Iberoamericano de Corrosi�n y Protecci�n, en noviembre de 1986 en Maracaibo, Venezuela, tuvo lugar una mesa redonda durante la cual se expusieron las ideas b�sicas para la elaboraci�n de un Mapa Iberoamericano de Corrosividad Atmosf�rica (MICAT). El tema suscit� un gran inter�s y las delegaciones de los distintos pa�ses asistentes al Congreso (Argentina, Colombia, Cuba, Espa�a, M�xico, Portugal y Venezuela) expresaron su intenci�n de participar activamente en el proyecto. Posteriormente se recibieron las adhesiones al proyecto de instituciones y organismos de Brasil, Costa Rica, Chile, Panam� y Per�.

Durante 1987 se realizaron gestiones en Espa�a ante el Programa de Ciencia y Tecnolog�a para el Desarrollo del V Centenario (CYTED-D) con vistas a dar un car�cter oficial al proyecto de investigaci�n y obtener financiaci�n para el mismo.

En la reuni�n del Consejo T�cnico Directivo del CYTED-D en La Habana (enero de 1989) se aprueba oficialmente el proyecto, nombr�ndose como coordinador del mismo al doctor Leonardo Uller, de Brasil.

La I Reuni�n de Coordinadores del proyecto MICAT de los distintos pa�ses participantes en el estudio tuvo lugar del 2 al 4 de agosto de 1988 en Caracas, Venezuela. En esta reuni�n se nombr� al doctor Manuel Morcillo, de Espa�a, jefe del proyecto y se aprob� la metodolog�a respectiva.

Objetivos

Mediante el desarrollo del proyecto se pretende conseguir, en diferentes fases, los siguientes objetivos:

a) Un mayor conocimiento acerca de los mecanismos de corrosi�n atmosf�rica en las distintas atm�sferas de Iberoam�rica.

b) Establecer, a trav�s de adecuados tratamientos estad�sticos de resultados, expresiones matem�ticas que permitan el c�lculo de la corrosi�n atmosf�rica en funci�n de par�metros clim�ticos y de contaminaci�n.

c) Elaborar el Mapa Iberoamericano de Corrosividad Atmosf�rica.

Todo ello permitir� sentar las bases para una selecci�n �ptima de los materiales met�licos y recubrimientos (convencionales y avanzados) que deber�n emplearse en las distintas situaciones de agresividad atmosf�rica.

Para el cumplimiento de este objetivo se requiere llevar a cabo gradualmente distintas fases. Es fundamental disponer de una red de estaciones de corrosi�n atmosf�rica que sean representativas de las distintas condiciones clim�ticas imperantes en cada uno de los pa�ses que participan en el proyecto, sin duda, conocer la agresividad de las distintas atm�sferas exclusivamente en funci�n de las condiciones clim�ticas reviste un enorme inter�s cient�fico y t�cnico. Sin embargo, no hay que olvidar que un gran porcentaje de las estructuras met�licas se encuentran ubicadas en zonas densamente pobladas, en donde la agresividad atmosf�rica depende tambi�n del grado de contaminaci�n atmosf�rica y de los contaminantes antropog�nicos vertidos a la atm�sfera. Por ello, una segunda fase del estudio tendr� en cuenta el factor "contaminaci�n atmosf�rica" en la definici�n de las agresividades atmosf�ricas de los distintos pa�ses.

Por �ltimo, las estructuras met�licas, en especial de acero, raramente se exponen desnudas a la acci�n atmosf�rica. Debido a la alta corrosividad de este material, suele exponerse protegido mediante diversos recubrimientos: pinturas, recubrimientos met�licos recubrimientos de conversi�n, etc�tera.

Una vez realizadas estas fases, se estar� en condiciones de realizar con efectividad el objetivo final: la selecci�n �ptima de los materiales met�licos y los recubrimientos protectores que deber�n emplearse en las distintas situaciones de agresividad atmosf�rica en Iberoam�rica.

A continuaci�n se expone la metodolog�a del proyecto.

Metodolog�a

La metodolog�a del proyecto se basa principalmente en la adaptada por el programa ISOCORRAG, realizado en el seno de la International Standard Organization (ISO), dentro del Grupo de Trabajo 4 de la Comisi�n T�cnica 156.1. A continuaci�n se exponen algunos aspectos relacionados con la metodolog�a del proyecto, que fueron acordados por los distintos pa�ses asistentes a la reuni�n de Caracas.

1) Estaci�n de ensayo. Las estaciones de ensayo deber�n contar con dispositivos para el registro continuo de la humedad relativa y de la temperatura, as� como con equipos de captaci�n de los contaminantes, SO2 y cloruros.

La inclinaci�n de las probetas en el pupitre de exposici�n podr� ser de 30� o de 45�.

Las probetas en exposici�n mirar�n hacia el noreste (en el Hemisferio Sur) o suroeste (Hemisferio Norte), salvo condiciones locales de vientos predominantes.

Para el montaje y localizaci�n de las estaciones de ensayo se seguir� la metodolog�a propuesta en ISO 8565, tomando en cuenta los siguientes aspectos:

a) Exposici�n al aire libre, sin impedimentos a causa de edificios pr�ximos, otras estructuras, etc�tera.

b) Ubicaci�n de las estaciones de ensayo pr�ximas a estaciones meteorol�gicas del Instituto de Meteorolog�a de cada pa�s.

c) Los bastidores de exposici�n deben asegurar una durabilidad durante toda la investigaci�n.

d) La altura de las probetas no deber� ser inferior a 0.75 m a partir del suelo.

e) Se evitar� el contacto el�ctrico entre probetas mediante aisladores de porcelana y otros dispositivos.

2) Materiales. Acero de bajo contenido en carbono (sin alear); zinc (98.5% m�nimo de pureza); cobre (99.5% m�nimo de pureza), y aluminio (99.5% m�nimo de pureza).

La composici�n del acero deber� aproximarse lo m�s posible a la siguiente:

C 0.056%, Si 0.060%, S 0.012%, P 0.013%, Cr 0.02%.
Mo <0.01 %, Ni 0.04 %, Cu 0.03 %, Nb <0.01 %, Ti <0.01%,
Va <0.01 %, Al 0.02 %, Sn <0.005%, N <0.004%.  

3) Probetas de ensayo. Las probetas medir�n como m�ximo 150 x 100 x 3 µm (para el acero) o 150 x 100 x 1 µm (para los metales no ferrosos). Esta medida puede variar si la geometr�a de los bastidores lo exigen.

Las probetas se ensayar�n con las condiciones de superficie que se�ala el documento ISO 8565.

Los bordes de las probetas de acero que se expongan en atm�sferas marinas severas se proteger�n con pintura epox�dica-poliamida, que se aplicar� por inmersi�n con un ancho de recubrimiento de 2 a 5 µm.

Las probetas se preparar�n mediante corte a partir de chapas de id�ntica composici�n. Posteriormente se eliminar�n las rebabas producidas por la operaci�n de corte.

CALIBRACI�N DE LA AGRESIVIDAD DE LA ATM�SFERA

Datos de contaminaci�n, meteorol�gicos y de corrosi�n

Para poder determinar la corrosividad de una atm�sfera es necesario relacionar entre s� todos los factores que la afectan, y muy especialmente aquellos que han demostrado tener una especial influencia en el proceso de corrosi�n: tiempo de humectaci�n de la superficie met�lica y cantidad de contaminantes —causantes de corrosi�n— que pueden depositarse en la superficie met�lica.

Es de gran utilidad para la interpretaci�n de los datos establecer la siguiente terminolog�a:

Agresividad de la atm�sfera. Es el potencial de la atm�sfera para provocar corrosi�n en metales o aleaciones. Se puede medir con base en los siguientes par�metros ambientales: humedad, temperatura y contaminaci�n.

Corrosividad de la atm�sfera. Habilidad de la atm�sfera para provocar corrosi�n en un sistema dado.

Tiempo de humectaci�n. Periodo durante el cual una superficie met�lica est� cubierta por una pel�cula de electrolito (incluso adsorbida) que estimula significativamente la corrosi�n atmosf�rica.

Tiempo de humectaci�n ca1culado. Tiempo de humectaci�n estimado a partir de relaciones temperatura-humedad relativa.

Tiempo de humectaci�n experimental. Tiempo de humectaci�n determinado directamente por diferentes sistemas de medida.

Categor�a de la contaminaci�n. Caracter�stica cualitativa o cuantitativa determinada convencionalmente, que se�ala la cantidad de sustancias qu�micas activas, gases corrosivos o part�culas suspendidas en el aire, tanto naturales como producidas por el hombre, diferentes de los compuestos ordinarios del aire.

Tipo de atm�sfera. Caracterizaci�n de la atm�sfera sobre la base de un apropiado criterio de clasificaci�n: industrial, marina, urbana, etc., o de factores operacionales complementarios: qu�mica, etc�tera.

Complejo temperatura humedad. Efecto conjunto de la temperatura y de la humedad relativa, que influye en la corrosividad de la atm�sfera.

Tipo de localizaci�n. Condiciones de exposici�n t�picas definidas convencionalmente a partir de un componente o estructura: espacio cerrado, bajo techo, aire libre, etc�tera.

Abreviaturas utilizadas:

t = tiempo de humectaci�n.

P = Categor�a de la contaminaci�n debida a componentes sulfurados, basada en el nivel de SO2.

S = Categor�a de la contaminaci�n debida a aerosoles de agua de mar, basada en el nivel de NaCl.

C = Clasificaci�n de la corrosividad de la atm�sfera en categor�as.

Caracterizaci�n de la atm�sfera en relaci�n con su agresividad. Para prop�sitos pr�cticos, se consideran como factores clave de la corrosi�n producida por la atm�sfera los siguientes: tiempo de humectacion, niveles de SO2 y NaCl.

Como una estimaci�n del tiempo de humectaci�n calculado (p) de una superficie que se corroe, se consideran aquellos periodos en que la humedad relativa (HR) es mayor de 80% y la temperatura superior a la 0 �C. El tiempo de humectaci�n calculado de esta manera no corresponde necesariamente al tiempo de humectaci�n real, ya que la humectaci�n depende del tipo de metal, de la forma, peso y orientaci�n del objeto, de la cantidad de productos de corrosi�n y de su naturaleza, as� como del tipo de contaminantes, am�n de otros factores. Estas consideraciones pueden aumentar o disminuir el tiempo de humectaci�n real. Sin embargo, el criterio propuesto es, por lo general, suficientemente preciso para la caracterizaci�n de las atm�sferas. Hay que tener en cuenta que la fiabilidad del tiempo de humectaci�n calculado disminuye si la superficie met�lica se encuentra bajo protecci�n.

El tiempo de humectaci�n determinado experimentalmente puede obtenerse de acuerdo con varios sistemas de medida. El tiempo medio puede depender, adem�s, del tipo de instrumento o sensor utilizado. Asimismo, los tiempos de humectaci�n indicados por diferentes sistemas de medida no son comparables directamente, y son convertibles s�lo dentro de limitadas caracter�sticas temperatura-humedad.

Cabe hacer notar las siguientes observaciones:

1) El factor m�s importante dentro de una categor�a particular de tiempo de humectaci�n es el nivel de contaminaci�n por SO2 o NaCl.

2) Existe otro tipo de contaminantes que pueden ejercer un efecto agresivo: NOx, humos en zonas industriales, CaCl2 y MgCl2 en las regiones mar�timas, y hay que tomar tambi�n en cuenta la presencia de contaminantes espec�ficos de un determinado microclima: C12, �cidos org�nicos, medios para lograr el deshielo, etc. Estos tipos de contaminaci�n no se toman en cuenta como criterio de clasiflcaci�n.

Clasificaci�n del tiempo de humectaci�n. Tiempo de humectaci�n depende, como se ha visto, de la zona macro clim�tica y del tipo de localizaci�n.

La clasificaci�n que se propone para la atm�sfera se presenta en el cuadro III.3. Los valores clasificados est�n basados en caracter�sticas de larga duraci�n de zonas macroclim�ticas, en condiciones t�picas de las categor�as o tipos de localizacion.

CUADRO III.3. Clasificación del tiempo de humectaci�n de superficies met�licas que se corroen (ISO 9223:1992).


Categoría
Tiempo de humectación
Ejemplo
Horas/Año
% Año

t1
 
<10
<0.1
Atmósfera interior climatizada
t2
 
10-250
0.1-3
Atmósfera interna, excepto espacios interiores no aireados
t3
 
250-2500
3-30
Atmósfera exterior en regiones secas o muy frías
t4
 
2500-5500
3-60
Atmósferas exteriores en todas las zonas, excepto la tropical seca y las zonas frías
t5
 
<5500
<60
Lugares no ventilados en regiones muy húmedas

Observaciones:

1) En tiempos de humectaci�n t1 no se espera condensaci�n. En t2, la probabilidad de formaci�n de l�quido en la superficie met�lica es baja. Los tiempos de humectaci�n t3-t5 incluyen periodos de condensaci�n y de precipitaci�n.

2) El tiempo de humectaci�n de determinado lugar depende del complejo temperatura-humedad de la atm�sfera externa.

3) En atm�sferas internas sin aire acondicionado, el control de la humedad mediante fuentes de vapor permite alcanzar tiempos de humectaci�n en el intervalo t3-t4.

4) En tiempos de humectaci�n t1-t2, la corrosi�n procede de acuerdo con las leyes de probabilidad. La probabilidad de corrosi�n es mayor en superficies donde puede depositarse suciedad.

5) Los efectos de la corrosi�n en atm�sferas con tiempos de humectaci�n t3-t5 tienen lugar desde el primer d�a de exposici�n (si no existe un tiempo de inducci�n) y proceden de manera continua. El nivel y tipo de contaminante son los factores cin�ticos decisivos.

Clasificaci�n de las categor�as de contaminanci�n. Las categor�as que se proponen se emplean para medir la contaminaci�n de la atm�sfera por SO2 y aerosoles de agua de mar. Estos dos tipos de contaminantes son representativos de atm�sferas como la rural, la urbana, la industrial y la marina. Los otros tipos de contaminantes se consideran a�adidos (por ejemplo, NOx en atm�sferas urbanas e industriales). La clasificaci�n de la contaminaci�n debida al SO2 para atm�sferas exteriores est�ndar se presenta en el cuadro III.4.

CUADRO III.4. Clasificaci�n de la contaminaci�n por sustancias sulfurosas representadas por el nivel de SO2 (ISO 9223:1992).


Velocidad de depósito de SO2
Concentración del SO2
Categoría
mg/m2 día
mg/m3
o ppm

<10
<0.012  
P0
>10-35
0.012 - 0.04
P1
>35-80
0.04 - 0.09
P2
>80-200
0.09 - 0.25
P3

 

Observaciones:

1) Las cantidades de SO2 determinadas por dep�sito, Pd' o volum�tricamente, Pc' son equivalentes a efectos de clasificaci�n. La relaci�n entre ambas magnitudes puede formularse aproximadamente como:

Pd = Pc· 800

2) La velocidad de dep�sito de SO2 y la concentraci�n representan un promedio anual.

3) Cualquier concentraci�n inferior a Po se considera no importante desde el punto de vista de la corrosi�n.

4) Una contaminaci�n por encima de P3 se considera extrema y es t�pica de determinados microclimas.

La clasificaci�n de la contaminaci�n por pulverizaciones o aerosoles salinos, representada por el nivel de NaCl, se relaciona con atm�sferas exteriores en ambientes marinos. La clasificaci�n propuesta se presenta en el cuadro III.5

CUADRO III.5. Clasificaci�n de la contaminaci�n por aerosoles salinos representados por NaCl. (ISO 9223:1992).


Velocidad de depósito de Nacl2
Categoría

< 3
S0
> 3-60
S1
> 60-300
S2
> 300-1500
S3

Observaciones:

1) La clasificaci�n anterior est� basada en la determinaci�n de la velocidad de dep�sito de cloruros por el m�todo de la candela h�meda. la 50 9225. (ISO 9225).

2) Los resultados obtenidos por la aplicaci�n de diferentes m�todos para la determinaci�n del contenido salino de la atm�sfera no son siempre directamente comparables ni convertibles.

3) La porci�n m�s significativa de la contaminaci�n es la causada por el NaCl, y la restante se debe a MgCI2, KCl y otros constituyentes del agua de mar.

4) La concentraci�n de NaCl est� expresada como promedio anual.

5) Las velocidades de dep�sito inferiores a S0 se consideran como no importantes para el ataque corrosivo.

6) Grados de contaminaci�n por encima de S3 se consideran extremos.

7) Los aerosoles salinos dependen fuertemente de las variables que influyen en el transporte de las part�culas salinas tierra adentro, como direcci�n del viento, velocidad, topografía local, etc�tera.

La situaci�n geogr�fica y las condiciones clim�ticas pueden hacer variar la extensi�n del territorio afectado por la salinidad tierra adentro.

Categor�as de la corrosividad de la atm�sfera. Para efectos pr�cticos, la corrosividad de la atm�sfera se divide en cinco categor�as, que presentamos en el cuadro III.6.

CUADRO III.6. Categor�as de la corrosividad de la atm�sfera. (ISO 9223:1992).


Categoría
Corrosividad

1
Muy Baja
2
Baja
3
Media
4
Alta
5
Muy alta

Determinaci�n de las categor�as de corrosividad para las mediciones de velocidad de corrosi�n en probetas met�licas. En el cuadro III.7 se presentan los valores num�ricos correspondientes a la velocidad de corrosi�n del primer a�o de exposici�n para cada una de las categor�as propuestas. Los valores propuestos no pueden extrapolarse para realizar predicciones de larga duraci�n.

CUADRO III.7. P�rdidas por corrosi�n durante el primer a�o de exposici�n para las diferentes categor�as de corrosividad (ISO 9223:1992).


Categoría
Pérdida de peso
Profundidad
pic. mm

  ACERO ZINC COBRE ALUMINIO  
1.g / m2 1-10 <0.7 <0.9 desprec.
mm 0.15-1.25 <0.1 <0.1 desprec.
2.g / m2 10-200 0.7-5 0.9-5 <0.6  
mm 1.25-25 0.1-0.7 0.1-0.6 <0.25 20
3.g / m2 200-400 5-15 5-12 0.6-2  
mm 25-50 0.7-12 0.6-1.3 0.25-0.8 50
4.g / m2 400-650 15-30 12-25 2-5  
mm 50-80 1.2-4.2 1.3-2.8 0.8-2 50-150
5.g / m2 >650 >30 >25 >5  
mm >80 >4.2 >2.8 >2.0 150

Observaciones:

1) El criterio de clasificaci�n propuesto est� basado en probetas rectangulares planas.

Determinaci�n de la categor�a de corrosividad de una atm�sfera a partir de datos del medio ambiente. Las diferentes categor�as de corrosividad se establecen de acuerdo con los efectos progresivos de la contaminaci�n y el tiempo de humectaci�n. A medida que aumenta la agresividad de la atm�sfera, aumenta, por lo general, la velocidad de corrosi�n de los metales. En el cuadro III.8 presentamos dicha clasificaci�n.

CUADRO III.8. Estimaci�n de la corrosividad de la atm�sfera por categor�as ISO 9223: 1992. Acero al carb�n



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