Mecanismos para el control de la corrosión

Aislamiento eléctrico del material

Esto puede lograrse mediante el empleo de pinturas o resinas, depósitos metálicos de espesor suficiente o por aplicación de recubrimientos diversos.

De esta forma, se puede lograr aislar el metal del contacto directo con el medio agresivo (agua, suelo y atmósfera por lo general).

Cambiando el sentido de la corriente en la pila de corrosión.

Conectando eléctricamente, por ejemplo, el acero con un metal más activo (zinc o magnesio)

podemos llegar a suprimir la corrosión del acero, ya que dejará de actuar como ánodo y pasará a comportarse como cátodo, dejando el papel de ánodo al metal más activo (zinc o magnesio).

Este es el principio de la protección Catódica.

Mecanismos para el control de la corrosión

Polarización del mecanismo electroquímico

Esto se puede lograr eliminando el oxígeno disuelto, o mediante la adición en el medio agresivo de ciertas sustancias llamadas inhibidores, las cuales pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de corrosión y por lo tanto, llegar a detener o cuanto menos disminuir sus efectos.

En la práctica, lo anterior conlleva una modificación del entorno o medio ambiente, al cual está expuesto el metal.

Mecanismos para el control de la corrosión

Existen varias formas de controlar la corrosión. La selección de cuál escoger depende de consideraciones técnicas, de

seguridad y económicas. Diseño

Selección de MaterialesRecubrimientos

InhibidoresSobredimensionamiento

Protección Catódica

Diseño

El diseño es un proceso complicado que incluye el diseño en sí, la factibilidad para manufacturar las piezas, para la inspección y para el mantenimiento.

•Un ejemplo de una consideración muy común de olvidar es el drenaje.

• La corrosión de los paneles laterales de los autos puede disminuirse con un drenaje que permita al agua y la basura salir del auto.

•Todos los otros métodos de control de la corrosión deben ser considerados en el proceso de diseño.

El control de la corrosión debe realizarse, siempre que sea posible, desde la etapa misma del diseño del componente o de la planta.

Evitar dentro de las limitaciones del propio diseño la formación de huecos o cavidades en los cuales pueda quedar atrapada el agua

Eliminar el contacto directo de metales disímiles (pares galvánicos)

Proporcionar un acceso fácil para un posterior y planificado mantenimiento por pintura durante el servicio

Por ejemplo, constituyen alguna de las normas de buena práctica que ayudarán a un mejor control de la corrosión.

Diseño

• ,

Selección de MaterialesAcero al Carbón

La mayoría de las grandes estructuras están hechas de acero al carbón, el cual es el material estructural más usado.

El acero al carbón es barato, disponible en la mayoría de los casos, puede ser maquinado, soldado y formado en muchas formas.

Esta estatua de Pablo Picasso en Chicago City Hall está hecha de una forma especial de acero denominada acero resistente a la

corrosión atmosférica (weathering), el cual no requiere pintura a pesar de los ambientes hostiles.

Desafortunadamente, el acero resistente al ambiente ha sido mal usado en

circunstancias donde debido a la falta de drenaje, no se pudo formar la capa pasiva protectora, lo que le ha dado a este acero una reputación mixta en la

industria de la construcción.

Cuando no hay forma práctica de controlar la corrosión, se pueden sustituir el acero al carbono por otras aleaciones

Esto normalmente duplica el costo del material para la estructura

Por lo que deben considerarse otras formas de control de la corrosión antes de decidir el uso de alternativas más caras

Selección de Materiales

Algunas formas de acero al carbón están sujetas a tipos especiales de corrosión tales como la fragilización por hidrógeno.

Es también práctica común limitar los niveles de la resistencia permitida para evitar un comportamiento frágil en ambientes

donde ocurre agrietamiento ambiental.

Las tuercas de alta resistencia no pueden ser galvanizadas porque existe la preocupación de la fragilización por hidrógeno.

Aceros Inoxidables

El acero inoxidable en el cuerpo de este coche deportivo es un buen ejemplo de cómo puede usarse el acero inoxidable.

El acero inoxidable es virtualmente inmune a la corrosión, al menos comparado con la corrosión que tendría el acero al carbón

convencional o el aluminio.

•Existen muchos tipos de aceros inoxidables. La serie 300, aceros austeníticos, tienen como base

~18% de cromo y 8% de níquel.

• Estos aceros austeníticos son inmunes a la corrosión generalizada, pero pueden experimentar picaduras o corrosión bajo esfuerzos en algunos

ambientes.

Aluminio

Las aleaciones de aluminio son usadas extensivamente en aplicaciones aeroespaciales donde su favorable relación

resistencia/peso los hace el metal estructural ideal.

Desafortunadamente las propiedades protectoras de la película de óxido de aluminio que se forma en esas aleaciones, se puede

romper localmente, dando lugar a corrosión generalizada.

• La corrosión intergranular es el mayor problema en aviones y otras estructuras hechas de

aleaciones de aluminio.

• Frecuentemente ocurre en las tuercas y barrenos donde se exponen las fronteras de las granos

pequeños perpendicular a la superficie metálica.

Cobre•Los latones y bronces son comúnmente usados para ductos, así como válvulas, cuerpos de bombas y hélices de barcos.•Están sujetos a corrosión bajo esfuerzos en presencia de compuestos de amonio.•Cuando se unen al acero y otros metales estructurales, pueden causar corrosión galvánica.•La mayoría de las aleaciones de cobre son relativamente suaves y pueden sufrir corrosión-erosión. •La dezincificación mostrada, podría haberse evitado usando bronces inhibidos, los cuales se encuentran comercialmente disponibles desde los años 30.

Titanio• Es uno de los metales más comunes en la naturaleza, pero su

producción a pequeña escala resulta en precios muy altos.

• El titanio y sus aleaciones tienen una gran resistencia a la corrosión en agua de mar y en atmósferas industriales, de tal manera que no necesitan protección. También se pueden utilizar con buenas garantías en las plantas químicas y es usado extensivamente en la industria aeroespacial

• Hay dos tipos generales de aleaciones de Titanio:• Aleaciones aeroespaciales• Aleaciones resistentes a la corrosión.

• Uno de los problemas típicos del uso de aleaciones de titanio es cuando se usa en aplicaciones en agua salada ya que se genera corrosión por hendiduras.

Recubrimientos

• Son el método más común de control de la corrosión.

• Los recubrimientos pueden ser metálicos, como el acero galvanizado, o pueden ser aplicados como una ‘pintura’ líquida.

• La corrosión Filiforme ocurre bajo los recubrimientos.

• El aire acondicionado muestra principios de corrosión debido a problemas con el recubrimiento. El mismos tipo de problema se muestra en el ala de un avión.

• Recubrimientos no-metálicos: Podemos incluir dentro de éstos las pinturas, barnices, lacas, resinas naturales o sintéticas. Grasas, ceras, aceites, empleados durante el almacenamiento o transporte de materiales metálicos ya manufacturados y que proporcionan una protección temporal.

• Recubrimientos orgánicos de materiales plásticos: Esmaltes vitrificados resistentes a la intemperie, al calor y a los ácidos.

• Recubrimientos metálicos: Pueden lograrse recubrimientos metálicos mediante la electrodeposición de metales como el níquel, cinc, cobre, cadmio, estaño, cromo, etcétera.

• Inmersión en metales fundidos: Cinc (galvanización en caliente), aluminio (aluminizado), etc.

• Proyección del metal fundido mediante una pistola atomizadora. Metalizaciones al cinc, aluminio, estaño, plomo, etc.

Recubrimientos

• Reducción química (sin paso de corriente): electroless. Por ese procedimiento se pueden lograr depósitos de níquel, cobre, paladio, etc por modificación química de la superficie del metal. Entre las modificaciones químicas de la superficie del metal podemos distinguir tres tipos principales: • Recubrimientos de fosfato: El fosfatado se aplica principalmente al acero, pero

también puede realizarse sobre cinc y cadmio. Consiste en tratar al acero en una solución diluida de fosfato de hierro, cinc o manganeso en ácido fosfórico diluido. Los recubrimientos de fosfato proporcionan una protección 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 corrosión y son una buena preparación para la aplicación posterior de pintura.

• Recubrimientos producidos por anodizado. El anodizado es un proceso electrolítico en el cual el metal a tratar se hace anódico en un electrolito conveniente, con el objeto de producir una capa de óxido en su superficie. Este proceso se aplica a varios metales no-ferrosos, pero principalmente al aluminio y a sus aleaciones. Proporciona una buena protección y también resulta un buen tratamiento previo para la pintura posterior.

Recubrimientos

Propiedades físicas de los recubrimientos metálicos

Tomando al acero como el material de más amplia utilización, la selección de un determinado recubrimiento metálico se puede efectuar y justificar sobre la base de una de las siguientes propiedades físicas:

Impermeabilidad, esto es, que el recubrimiento sea continuo y de espesor suficiente, lo cual permitirá aislar la superficie del acero de los agentes agresivos.

Resistencia mecánica de los metales utilizados en los recubrimientos, para garantizar una buena resistencia a los choques, rozamientos ligeros o accidentales, etc.

Buena adherencia al acero.

Posibilidad de proporcionar superficies pulidas o mates, capaces de conferir a los objetos un acabado con fines decorativos.

Inhibidores

• Los inhibidores son químicos que se adicionan a ambientes controlados para reducir la corrosividad de dichos ambientes.

• Algunos ejemplos de usos de inhibidores incluyen el anticongelante usado en los autos y el CaNO3 usado en el concreto para inhibir la corrosión del acero de refuerzo.

• El principio del funcionamiento de los inhibidores es formar en la superficie misma de los electrodos de la pila causante de la corrosión, un compuesto insoluble, o la fijación de una determinada materia orgánica, con el objeto de polarizar la pila de corrosión.

• El comportamiento de los inhibidores puede ser muchas veces peligroso, ya que en función de la concentración o de las circunstancias, pueden jugar tanto el papel de inhibidores como de estimuladores de la corrosión.

• Los hay de dos tipos, aunque a veces se utiliza una combinación de ambos: • Inhibidores anódicos

Hidróxido de sódio, carbonato, silicato y barato de sodio, ciertos fosfatos, cromato sódico, nitrito y benzoato de sodio, etc;

• Inhibidores catódicosSulfato de cinc, sulfato de magnesio, bicarbonato de calcio, etc.

Inhibidores

• La disolución del acero en aguas de pH neutro tiene lugar en ánodos asociados con defectos en la capa superficial del óxido formado sobre el acero. En cambio, la reacción catódica puede ocurrir en cualquier lugar de la superficie. La combinación de ánodos muy pequeños y una gran superficie catódica, conduce a la llamada corrosión localizada (picaduras).

• Los inhibidores anódicos actúan formando un compuesto insoluble (óxido férrico), el cual precipita en los lugares anódicos, evitando la reacción anódica y por tanto, inhibiendo todavía más la corrosión.

• Los inhibidores catódicos, en cambio, actúan sobre toda la superficie y son menos eficaces. Reducen la corrosión mediante la formación de una capa o película de alta resistencia eléctrica sobre la superficie, la cual funciona como una barrera para la corriente de corrosión.

Inhibidores

• Uno de los principales problemas de los inhibidores anódicos es que tienen que estar presentes en una concentración suficiente, con el objeto de asegurar que cualquier posible defecto en la película de óxido será cubierto, ya que, de lo contrario puede ocurrir una corrosión por picaduras (localizada) muy intensa.

• Este riesgo se puede minimizar utilizando los llamados sistemas de inhibidores de efecto sinergético, los cuales, básicamente, son mezclas de inhibidores anódicos y catódicos. El constituyente catódico disminuye la velocidad de corrosión y así permite al constituyente anódico "sellar" la capa de óxido con una concentración mucho menor que si estuviera actuando solo.

Inhibidores

Sobredimensionamiento

• Los ingenieros diseñadores deben considerar cuánto material es necesario para soportar las cargas previstas para una aplicación dada. Como no se tiene la certeza de que las consideraciones hechas sean 100% seguras, además de posibles errores o mal uso de las estructuras, se requiere normalmente que se use un factor que puede variar del 20 al 300%.

• Una vez que los factores de seguridad por cargas mecánicas se han considerado, se debe reflexionar si se necesita un sobredimensionamiento para mantener la estructura segura mientras se corroe.

• La foto muestra el acero extra que se adicionado a la parte baja de una plataforma marítima, aproximadamente una pulgada, como sobredimensionamiento por corrosión.

Protección Catódica

• La protección catódica es la única forma de control que garantiza que la corrosión se detenga completamente.

• Se puede realizar mediante ánodos de sacrificio o por corriente impresa.

• El bote mostrado tiene ánodos de sacrificio soldados al casco para disminuir la corrosión. En este ejemplo no existe un patrón de cómo se colocaron los ánodos, simplemente se supuso que si uno es bueno, muchos es mejor.

La corrosión es un fenómeno electroquímico por lo que se puede intentar combatirlo conectando el metal que se quiere proteger a otro metal menos noble, según la serie galvánica, que actuará entonces como ánodo de sacrificio (también llamado galvánico) o bien conectándolo al polo negativo de una fuente exterior de corriente continua.

Protección Catódica

Protección Catódica

Protección Catódica

Material elaborado con ayuda y la Información de la Dra Angélica del Valle Moreno IMT