Corrosion

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se desarrollará un texto informativo complementario al coloquio promocional de la asignatura Fisicoquímica General y Aplicada, siendo su eje central la “protección catódica ante la corrosión”. Vale aclarar que mi propósito no fue darle una gran precisión al tema ni poblarlo de contenido técnico, sino que mi esfuerzo se concentró en crear una experiencia entretenida, didáctica e interactiva, pero a su vez significativa, dejando bien claros los cimientos del tema junto con los conocimientos fundamentales.

Espero también que sirva de ayuda a los ingenieros y técnicos para aprender más sobre los conceptos básicos de sistemas de protección catódica y convencerlos de la importancia de su trabajo. Creo que forma parte de nuestro rol como profesionales o futuros profesionales tomar la iniciativa para informar a la población sobre los efectos de la corrosión en la infraestructura de nuestra nación y explicar cómo podemos detenerlo.

MARCO TEÓRICO

Antes de concentrarnos en la aplicación elegida para desarrollar en el coloquio, que como mencioné anteriormente será la Protección catódica a la corrosión, haré un recorrido general por algunos conceptos básicos a modo de introducción al tema.

¿A QUÉ LLAMAMOS CORROSIÓN?

Definimos como corrosión a la acción gradual de ciertos agentes naturales agresivos, como el aire o el agua salada, sobre diversos materiales. Si bien la corrosión afecta a todo tipo de materiales, tales como la madera, el plástico o el cemento, por lo general el término se enfoca en los metales. Para ellos la corrosión trae aparejados grandes inconvenientes entre los que podemos enumerar la pérdida de brillo, el agrietamiento que originen la fractura del material, la pérdida de su ductilidad o su perforación. El secreto de la cuestión radica en que es un fenómeno sigiloso sin solución en el momento que se advierte el ataque, por lo que su única escapatoria a esa altura es la reparación del elemento o el artefacto dañado si es posible, o su reemplazo por otro nuevo. Sin embargo, los materiales usados en ingeniería no se eligen por casualidad, sino que son de vital importancia las propiedades de los mismos (por ejemplo, fuerza, resistencia, etc.) y los cambios de un metal por otro que ya no tiene las mismas propiedades puede traer aparejados grandes inconvenientes que van desde el aspecto económico y de producción, hasta de seguridad y disponibilidad de recursos.

¿POR QUÉ SE PRODUCE?

La naturaleza es muy sabia. La corrosión implica el retorno de un metal a su estado primitivo, a sus minerales. La mayoría de los metales (a excepción de los nobles como el platino, el oro y la plata) se encuentran en la naturaleza como cationes en distintas menas minerales (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.) porque precisamente ese es su estado de menor energía. Si el hombre, mediante procesos metalúrgicos en los que aporta grandes cantidades de energía (como en hornos de alta temperatura), los reduce a su estado metálico que es un nivel de energía superior e inestable, el trabajo de la naturaleza será retornarlos a su estado natural, es decir, oxidarlos hasta llevarlos de nuevo a su estado de menor energía. A partir de esto se puede ver a la corrosión como el proceso opuesto a la producción de un metal, por lo que no estaría desacertado suponer que la corrosión de metales es en cierto sentido una pequeña venganza que se toma la naturaleza por la continua explotación a la que la tiene sometida el hombre.

En resumen, la corrosión no es más que una reacción química espontánea de oxidación que tiene como productos a compuestos metálicos de la forma en que se encontraban en la naturaleza inicialmente. Asimismo, los metales nobles permanecen inalterables.

¿TODOS LOS METALES SE OXIDAN DE LA MISMA MANERA?

Por supuesto que no. La resistencia a oxidarse que tiene un metal está determinada en la serie electromotriz, donde los elementos se ordenan en una tabla según su potencial de oxidación. Por eso, a aquellos metales que tienen bajo potencial de oxidación seguramente se los podrá encontrar en estado puro en la naturaleza, como es el caso de los metales nobles (oro, platino, plata), mientras que aquellos que cuenten con un potencial de oxidación más grande se encontrarán en la naturaleza en su forma oxidada. Un ejemplo es el hierro, que se encuentra como óxido de hierro, o el zinc, que se encuentra como sulfuro de zinc. Estos metales ya se han "oxidado" y se mantienen estables en su estado de corrosión. Mientras más fácil se oxide un metal, más grande será el costo energético para extraerlos de la naturaleza. En la gráfica de la derecha podemos ver la posición relativa de algunos metales importantes, ordenados según su resistencia a la oxidación, es decir, a la corrosión.

¿CÓMO SE PRODUCE LA CORROSIÓN?

Antes de explicar cómo ocurre la corrosión, es importante aclarar que existen dos mecanismos posibles por los cuales puede llevarse a cabo:

La corrosión también puede clasificarse según el medio en que se produce o según el aspecto que toma la superficie atacada, sin embargo dichas clasificaciones no son de gran importancia para el marco teórico de nuestra aplicación.

A nosotros nos interesa la corrosión electroquímica, ya que la protección catódica es una acción correctiva cada vez más utilizada para combatir este tipo de corrosión. Entender su mecanismo es fundamental debido a que la protección catódica aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión para proteger una estructura.

El mecanismo de corrosión electroquímica o corrosión húmeda ocurre en cualquier medio natural que pueda actuar como electrolito, formando la llamada celda de corrosión, que no es más que una celda electroquímica establecida autónomamente. Estas celdas se producen por ejemplo cuando dos metales diferentes se ponen en contacto, actuando cada uno como un electrodo, mientras que una corriente eléctrica, llamada corriente de corrosión, fluye entre ambos. Sin embargo, también es posible que estas celdas se formen en la superficie de un único metal. Pequeñas diferencias de temperatura o del grado de aireación entres dos puntos de una superficie bastan para variar la composición química entre ellos, lo cual es condición suficiente para producir micropilas que originan una corriente y, por lo tanto, las reacciones de corrosión.

En una celda de

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