CORROSIÓN Y OXIDACIÓN

INTRODUCCIÓN

La corrosión es un fenómeno espontáneo que afecta prácticamente a todos los materiales procesados por el hombre. Es una oxidación acelerada y continua que desgasta, deteriora e incluso puede afectar la integridad física de objetos y estructuras. Esta degradación de los materiales puede llegar a provocar interrupciones en los procesos de fabricación de las empresas, reducción en la eficiencia de los procesos, contaminación ambiental, pérdida de productos, mantenimientos muy costosos y la necesidad de rediseñar equipos y procesos industriales.

Desde el punto de vista económico, la corrosión ocasiona pérdidas muy elevadas, solamente hablando del acero, de cada diez toneladas fabricadas por año se pierden dos y media por corrosión.

Por esta razón, cada día se desarrollan nuevos recubrimientos, se mejoran los diseños de piezas y estructuras, se crean nuevos materiales, se sintetizan mejores inhibidores, en un esfuerzo permanente por minimizar el impacto negativo de la corrosión.

CORROSIÓN Y OXIDACIÓN

Los materiales, debido a la exposición electroquímica sobre su entorno, se encuentran sometidos a una serie de agresiones que provocan la modificación de su composición química y con ello la alteración de algunas de sus propiedades físicas.

En el caso de los materiales metálicos, la humedad y el oxígeno del aire, producen el deterioro lento, pudiendo este ataque acabar destruyéndolos. A este fenómeno se le denomina oxidación y corrosión, mientras que en los materiales poliméricos y cerámicos se denomina degradación y se produce al ser atacados químicamente por disolventes orgánicos o sales. En general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a alcanzar su forma más estable o de menor energía interna. (Vease anexo No 1)

CINÉTICA DE LA CORROSIÓN

Un aspecto importante a considerar es la velocidad con la que tiene lugar la corrosión y los factores que afectan a la misma.

La corrosión es un fenómeno donde interviene una reacción anódica y otra catódica. En el instante que se produce la corrosión, la velocidad de oxidación anódica tiene que ser igual a la velocidad de reducción catódica. En el caso de trazar las curvas de polarización anódica y catódica nos dará un punto de intersección, que corresponde al potencial de corrosión y a la densidad de corrosión o mixto, que será proporcional a la velocidad de corrosión.

Respecto a la intensidad con que se manifiestan los fenómenos de corrosión podemos definir tres tipos de ambientes atmosféricos:

Industriales.- suelen contener una gran cantidad de partículas en suspensión aérea como compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos, que favorecen el desarrollo del proceso de corrosión.

Marinos.- la salinidad del agua del mar se debe a la presencia de clorhidro, un ión particularmente agresivo que favorece la corrosión de los sistemas metálicos, acelerando el proceso.

Rurales.- al existir bajos niveles de partículas ácidas y otros compuestos agresivos en este tipo de ambientes, se produce un menor efecto de corrosión atmosférica.

TIPOS DE CORROSIÓN

La corrosión se puede clasificar en función del medio agresivo o el mecanismo/morfología del ataque.

Los tipos de corrosión según el medio agresivo son:

• Corrosión ambiental:

La corrosión ambiental es la que mayor cantidad de daños en el material produce y en mayor intensidad. Tiene influencia la humedad, temperatura, las impurezas y el tipo de naturaleza del metal.

• Corrosión por aguas

La corrosión por aguas es de tipo electroquímica, por reacción entre el hierro (o acero) y cantidades alta altas de electrolito (agua o agua salada) y es responsable del óxido de color rojo que se forma en la superficie.

• Corrosión por suelos

La corrosión por suelos son procesos de degradación observados en estructuras enterradas. La intensidad depende de factores como la humedad, composición, pH, etc.

• Corrosión por corrientes vagabundas

La corrosión por corrientes vagabundas aparece por el efecto combinado de las condiciones naturales y la mano del hombre, provenientes de vías férreas electrificadas, estaciones de alta y baja tensión, equipos de soldadura, etc.

• Corrosión microbiológica

La corrosión microbiológica es causada por procesos biológicos y químicos que ocurren en la superficie de los metales mediante la participación de microorganismos adheridos a la superficie de los metales a través de biofilms.

Por otro lado, los tipos de corrosión según el mecanismo y/o morfología del ataque son:

• Corrosión galvánica

También se denomina corrosión por contacto. Aparece cuando en presencia de un electrolito dos elementos metálicos están unidos entre sí con continuidad eléctrica, formando una verdadera pila. Entre los dos elementos, el que más rápidamente se corroe es el más anódico.

• Corrosión uniforme

La corrosión uniforme también se denomina homogénea o generalizada. Se manifiesta en forma de agresión progresiva y a velocidad bastante constante en el tiempo en toda la superficie expuesta.

• Corrosión por picaduras

La corrosión por picadura es de tipo localizada. Es agresiva y peligrosa porque actúa en profundidad en pequeñas áreas, no suelen superar los dos milímetros cuadrados, y se propagan hacia el interior del metal formando túneles con bastante rapidez.

• Corrosión intergranular

En el caso de la corrosión intergranular, el ataque se localiza en los límites de los granos del metal. Como consecuencia de esto, el material ve alteradas sus propiedades mecánicas. (Vease anexo No 2)

• Corrosión por condiciones metalúrgicas: tensión, fatiga, erosión-cavitación.

La corrosión bajo tensión es un fenómeno de corrosión localizada y tiene lugar cuando en un cierto ambiente agresivo un material es solicitado mecánicamente, en condiciones estáticas o bien dinámicas. Esta corrosión se detiene cuando cesa el estado de solicitación por tracción, o a causa de la eliminación de la carga. Las grietas formadas se suelen ramificar en el interior del material.

La corrosión por fatiga es debida a la acción conjunta de un medio corrosivo y una tensión cíclica. Como consecuencia puede producirse la fractura del material.

La corrosión por erosión se origina por el paso de un fluido, aunque sea poco corrosivo, sobre una superficie de un metal cuando contenga el fluido partículas sólidas capaces de causar un desgaste mecánico de la capa pasiva superficial. El ataque es tanto más severo cuanto mayor sea la cantidad de sólidos en suspensión en el fluido y cuanto mayor sea la velocidad relativa fluido-superficie.

La corrosión por cavitación tiene lugar por el ataque de un fluido, incluso en ausencia de partículas sólidas abrasivas, sobre la superficie metálica por causas puramente fluidodinámicas cuando la velocidad fluido-pared es muy elevada. Pueden aparecer en bombas, turbinas, hélices, órganos en rotación o sometidos a vibración en un fluido. Pueden formarse áreas de baja presión que generan burbujas en el fluido. Éstas se crean y explotan con rapidez y generan ondas de choque. De esta manera, se destruye la capa pasiva.

EFECTOS DE LA CORROSIÓN

Los efectos de la corrosión en nuestra vida diaria se clasifican en directos e indirectos. Los directos son aquellos que afectan la vida útil de servicio de nuestros bienes, y los indirectos son aquellos en que los productores y consumidores de los bienes y servicios tienen influencia sobre los costos de la corrosión. En el hogar, el fenómeno se observa directamente en el automóvil, el enrejado del patio o las ventanas, o en las herramientas metálicas.

Una de las consecuencias más serias de la corrosión sucede cuando afecta nuestras vidas en el desarrollo cotidiano. Cuando nos desplazamos de la casa al trabajo o la escuela, se puede observar una serie de problemas debidos al fenómeno de la corrosión. Por ejemplo, en un puente de una avenida o carretera puede ocurrir la corrosión de la varilla de acero de refuerzo del concreto, la que puede fracturarse y, consecuentemente, provocar la falla de alguna sección; de la misma manera, puede producirse el colapso de las torres de transmisión eléctrica. Estos efectos podrían dañar construcciones, edificios, parques y otros, y además implicarían una reparación costosa.

El otro efecto nocivo de este fenómeno es el daño al medio ambiente. Por mencionar un caso real, en diciembre de 1999, frente a las costas de Vizcaya, al norte de España, el buque-tanque E r i k a zozobró debido a la ruptura de su casco provocada por la corrosión. El resultado: aproximadamente 20 mil toneladas de petróleo crudo se derramaron en el mar y causaron un gran daño al ecosistema marino.

Es posible que entre todos los problemas que causa la corrosión uno de los más peligrosos sea el que ocurre en las plantas industriales, como las de generación de energía eléctrica o de procesos químicos. La inhabilitación total de estas plantas podría ocurrir debido a la corrosión. Precisamente, esta es una de las

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