CORROSIÓN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD

INGENIERÍA MECÁNICA. ESCUELA MECÁNICA. ESPOCH

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TEMA 1: Importancia y Fundamentos de la Corrosión. Métodos de Control

de la Corrosión

CONFERENCIA 1.1

EL FENÓMENO DE LA CORROSIÓN

Sumario:

INTRODUCCIÓN

1.1.1. Definición de corrosión.

1.1.2. Clasificación del ambiente.

1.1.2.1. Norma ISO 12944-2 “protección de estructuras de acero frente a la

corrosión mediante sistemas de pintura protectores”

1.1.1.1. Clasificación de los medios ambientales corrosivos, según

Jiménez.

INTRODUCCIÓN

El estudio de la corrosión posee una importancia cardinal en la conservación y

buen uso de las máquinas y equipos de la Industria, el Transporte, etc. El

estudio de este fenómeno debe permitir predecir el comportamiento a largo

plazo de los metales. Es decir, basándonos en ensayosrelativamente sencillos,

llegar a determinar las variables implícitas en el proceso de la corrosión, que

permitan tomar las medidas profilácticas adecuadas.

“Para estudiar la corrosión de un metal es necesario conocer la

microestructura, la composición química, el medio corrosivo y el conocimiento

electroquímico de las fases que han de seguir los átomos metálicos en su paso

de la estructura metálica hacia el medio corrosivo” (Web11, 2015).

Por otra parte el desgaste es otro fenómeno demasiado recurrente en los

sistemas tribotécnicos. Los diferentes tipos de desgaste que se producen en

los sistemas tribológicos constituyen serias amenazas para el buen

funcionamiento de máquinas y equipos. Tomar las medidas predictivas a

tiempo evita la aparición de averías y la pérdida de tiempo; y, en consecuencia,

de recursos materiales y financieros.Pero este importante aspecto será motivo

de conferencias posteriores.

Por otra parte resulta innegable la estrecha relación que existe entre estos dos

fenómenos: la corrosión y el desgaste con la fiabilidad de las máquinas y

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equipos. Todas las medidas profilácticas que se tomen para evitar o disminuir

los mismos influirá directa y proporcionalmente en elevar la fiabilidad de la

amplia gama de máquinas, equipos y piezas de la importante industria

mecánica.

DESARROLLO

1.1.2. DEFINICIÓN DE CORROSIÓN.

“Deterioro que sufren los metales cuando interactúan con el medio en el

que trabajan…La corrosión es la disolución o deterioro de un metal en

un medio determinado. Los átomos del metal se disuelven en forma de

iones. Un modelo simple es la corrosión acuosa” (Pdf 2, 2015).

“Deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico

por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la

tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más

estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté

originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la

que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la

salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los

metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren

corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es

natural y espontáneo…..La corrosión es una reacción química

(oxidorreducción) en la que intervienen tres factores: la pieza

manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción

electroquímica” (Web10, 2015).

“Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo

rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto

físicas como químicas. Las características fundamentales de este

fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrólito,

ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas

anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción

anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras

regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del

metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la

inmunidad del metal” (González, 2015).

“La corrosión atmosférica es un proceso que se produce en una película

de humedad sobre la superficie del metal. La película de humedad

puede ser tan fina que resulte invisible a simple vista….La velocidad de

corrosión se incrementa debido a diferentes factores como pueden ser

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un aumento en la humedad relativa, la presencia de fenómenos de

condensación (cuando la superficie del metal se encuentra a la

temperatura, o por debajo, del punto de rocío) o por un aumento de la

concentración de contaminantes en la atmósfera (los contaminantes

corrosivos pueden reaccionar con el acero y pueden formar depósitos

sobre la superficie)” (Web11, 2015)

1.1.3. CLASIFICACIÓN DEL AMBIENTE

¿Qué se entiende por ambiente?

“En la Teoría general de sistemas, un ambiente es un complejo de factores

externos que actúan sobre un sistema y determinan su curso y su forma de

existencia. Un ambiente podría considerarse como un super conjunto en el cual

el sistema dado es un subconjunto. Puede constar de uno o más parámetros,

físicos o de otra naturaleza”. (Web14, 2015).

1.1.3.1. NORMA ISO 12944-2 “PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS DE

ACERO FRENTE A LA CORROSIÓN MEDIANTE SISTEMAS DE

PINTURA PROTECTORES”

Para la clasificación o caracterización de ambientes se toma como referencia la

NORMA ISO 12944-2 “Protección de estructuras de acero frente a la corrosión

mediante sistemas de pintura protectoras”, habiendo 6 categorías (Web11,

2015).

C1:MUY BAJA

C2: BAJA:

Atmósferas con bajos niveles de contaminación:

Áreas rurales en su mayor parte,

Edificios con calefacción/ atmósfera neutral.

C3:MEDIA:

Atmósferas urbanas, e industriales, con moderada contaminación de

dióxido de azufre.

Áreas costeras con baja salinidad.

Zonas de producción con altos niveles de humedad.

C4:ALTA:

Áreas industriales

Áreas costeras con moderada salinidad.

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C5-I:MUY ALTA: (industrial):

Áreas industriales con elevada humedad y con atmósferas agresiva.

C5-M:MUY ALTA: (marina):

Áreas costeras y marítimas con elevada salinidad.

Para determinar las categorías de corrosividad se recomienda la exposición de probetas normalizadas según norma ISO9226

Observaciones: (EN ISO 9226:2012. “Corrosión de los metales y aleaciones. Corrosividad de atmósferas. Determinación de la velocidad de corrosión de las probetas de referencia para la evaluación de la corrosividad. (Ratificada por AENOR en marzo de 2012.) (AENOR: Asociación Española de Normalización).

Los Grados de oxidación se determinan mediante la Norma ISO 8501-1, para

todo tipo de materiales metálicos (hierro, galvanizado o galvanizado en

caliente), según el estado de la oxidación la clasificación es la siguiente:

Grado A Grado B Grado C Grado D Grado E

Entre 0% y

10%

Entre

10% y 30%

Entre

30% y 50%

Entre

50% y 80% Más del 80%

Observaciones:

Norma ISO 8501-1: Preparación de substratos de acero previa a la aplicación

de pinturas y productos relacionados. Evaluación visual de la limpieza de las

superficies. Parte 1: Grados de óxido y de preparación de substratos de acero

no pintados después de eliminar totalmente los recubrimientos anteriores. (ISO

8501-1:2007).

1.1.3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIOS AMBIENTALES CORROSIVOS,

SEGÚN JIMÉNEZ.

Interesante resulta tambiénla clasificación de ambiente que hace Jiménez (2011).

Aunque la misma la hace de una forma más general. La Norma ISO 12944-2,

establece una clasificación del ambiente más específica; ejemplificando en cada

caso, para mayor ilustración; aunque, debo hacer la salvedad que posteriormente

esta fuente hace una subclasificación para cada caso.

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Veamos como enfoca este autor dicha clasificación:

“Típicamente los medios o ambientes corrosivos se clasifican en cuatro tipos:

ATMOSFÉRICOS

ENTERRADOS

LÍQUIDOS

ALTA TEMPERATURA

Cada uno de ellos tiene características que pueden variar considerablemente

con el tiempo e incluso con su situación geográfica o estacional y pueden

afectar al proceso de corrosión de un material de diferentes maneras.

1. AMBIENTES ATMOSFÉRICOS:

La atmosfera terrestre está compuesta básicamente por Oxigeno (20%),

Nitrógeno (78%) y de otros elementos en una proporción muy pequeña

(Argón, Hidrogeno, vapor de Agua etc.)

De esta composición el oxigeno tiene una importancia relevante para las

reacciones involucradas en el proceso de corrosión de los materiales,

específicamente en la generación del oxido en la superficie de los

mismos.

Sin embargo no solo estos elementos gaseosos pueden encontrarse en

nuestra atmosfera, elementos en su estado liquido como el agua, en

forma de lluvia o humedad o en su estado sólido como el polvo y sales en

los ambientes marinos también pueden estar presentes y afectar

significativamente el proceso de corrosión, adicionalmente otros factores

como la temperatura ambiente y elementos incorporados por la actividad

humana pueden afectar también

Así pues los ambientes atmosféricos pueden clasificarse en:

- Atmósferas Industriales

- Atmósferas marinas

- Atmósferas rurales

- Atmósferas tropicales

- Atmósferas Interiores

Generalmente el uso de recubrimiento y la selección de materiales son

los métodos más efectivos y comúnmente usados para el control de

corrosión cuando un material es expuesto a ambientes atmosféricos.

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Las mayores corrosiones ocurren en el norte y centro de Europa y en la

región noreste de Estados Unidos, debido a la gran cantidad de

productos químicos para derretir la nieve utilizados en estas áreas

durante el invierno.

Las áreas señaladas en el mapa de la figura 1.1.1., también son muy

corrosivas, y corresponden a atmósferas calientes, húmedas y salinas.

La corrosión es moderada en otras áreas. Las condiciones ambientales

altamente corrosivas coinciden con las áreas donde se utiliza una mayor

cantidad de automóviles” (Web1, 2015).

2. AMBIENTES ENTERRADOS:

Los ambientes enterrados pueden ser descritos en términos de las

características de los suelos donde se encuentran.

Los suelos típicamente están compuesto por arena, sílice, arcilla, rocas y

otros materiales en pequeñas proporciones

La corrosividad de estos materiales depende de:

- Las características químicas y físicas,

- Su humedad o contenido de agua presente,

- Su resistividad eléctrica,

- La concentración de aire y

- De la presencia o no de bacterias.

Una característica fundamental de estos ambientes es que pueden variar,

significativamente, a poca distancia en la misma zona geográfica,

igualmente varia en el tiempo y por efectos estacionales.

Figura 1.1.1. Zonas de mayor y menor corrosión atmosférica

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El estudio de los ambientes enterrados tiene particular importancia en el diseño

de los sistemas de protección catódica, como método de control de la

corrosión.

3. AMBIENTES LÍQUIDOS:

La inmersión de un material en un medio líquido, bien sea en una zona

industrial o una atmósfera natural puede presentar una amplia variedad

de ambientes corrosivos.

En ambientes naturales, la inmersión en agua de mar es la más común.

Esta posee un alto contenido de sales corrosivas y baja resistividad

eléctrica lo que la hace particularmente corrosiva.

La actividad biológica presente en el agua de mar también es un factor

importante, la generación de Fouling (Fouling: is the accumulation of

unwanted material on solid surfaces to the detriment of function (Web14)) y

otros micro-organismos que se acumulan en las superficies de los

materiales pueden favorecer los procesos corrosivos.

En ambientes industriales, hay una amplia variedad de procesos con

líquidos que abarcan desde aquellos donde intervienen líquidos no

corrosivos, como el agua desmineralizada, hasta los altamente corrosivos

con líquidos acido o alcalinos.

En este tipo de ambiente (industriales) también debemos incluir los

sistemas de almacenamiento y transporte de líquidos (tanques y

tuberías), aquí factores como: la configuración física, la velocidad del

fluido, el tipo de flujo, las condiciones operacionales de presión y

temperatura y la actividad microbiológica, entre otros, pueden influir

significativamente.

Aquí la selección de material y el diseño de las instalaciones son básicos

para el control de la corrosión, así como, la modificación de la

composición química de los líquidos para variar su corrosividad y para

controlar la actividad micro-bacteriana.

4. AMBIENTES A ALTAS TEMPERATURAS:

Generalmente se considera que un ambiente esta a alta temperatura

cuando está sobre los 650º Centígrados, a esta temperatura la presencia

de un medio líquido no es necesario para que ocurran las reacciones de

reducción y oxidación típicas de los procesos corrosivos.

La oxidación en un ambiente a alta temperatura envuelve los siguientes

aspectos:

- Pérdida de electrones.

- Cargas predominantemente positivas

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- El Oxigeno no está necesariamente presente en la reacción.

Para que los materiales tengan un buen desempeño en ambientes con

altas temperaturas, deben formar óxidos protectores con las siguientes

características:

- Físicamente estables, es decir no deben fundirse.

- Baja Volatilidad, es decir no deben evaporarse.

- Buena integridad Mecánica.

- Capacidad de adherirse a un sustrato.

- Velocidad de corrosión baja.

La reducción en los ambiente con alta temperatura se dan por la

presencia de gases reductores producto del proceso de combustión,

como en Hidrogeno (H2), Monóxidos de Carbón (CO), Dióxido de Carbón

(CO2) y Sulfuro de Hidrogeno (H2S), estos gases pueden acelerar el

proceso de corrosión y producen daños internos al material, muy

destructivos que muchas veces son difíciles de identificar a simple vista.

Un material puede estar expuesto a uno o varios de estos ambientes al

mismo tiempo, lo cual, complica la tarea del experto en corrosión quien

cada día debe esforzarse para conocer mejor cada uno de los factores

que intervienen en el proceso de corrosión de un material para tratar de

controlarlo y reducir sus efectos y consecuencias.

Importante: Causas de la corrosión:

No se está muy lejos de la realidad si se afirma que:

Los efectos atmosféricos tienen la mayor incidencia en la ocurrencia del fenómeno de la corrosión.

Las sustancias químicas (ácido sulfúrico y fluorhídrico) y el agua salobre constituyen el segundo y tercer agente propiciador de la corrosión en las industrias.

Otras de las causas que sobresalen son:

- La falta de mantenimiento,

- El diseño inadecuado

- La operación discontinua o inadecuada de los sistemas de

protección.

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Observaciones

ISO 12944-2, Pinturas y barnices. Protección de estructuras de acero frente a

la corrosión mediante sistemas de pintura protectores. Parte 2: Clasificación de

ambientes. (ISO 12944-2:1998).

CONCLUSIONES

Decíamos al inicio que la corrosión era un proceso natural y espontáneo…..La

corrosión es una reacción química (oxidorreducción) en la que intervienen tres

factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una

reacción electroquímica.

O la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el

consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.

En cualquier caso la corrosión es un fenómeno altamente nocivo; que destruye, a

veces muy rápidamente, las superficies metálicas; ocasionando daños severos a

las instalaciones, maquinas y equipos; y, en consecuencia, a la economía.

Por otra parte, afirmábamos que este fenómeno, llamado corrosión, si bien es un

proceso natural, no menos cierto que es altamente dañino; pues deteriora muy

rápidamente las superficies de las máquinas y equipos; causando graves daños

que atentan directamente contra su buen funcionamiento y vida útil.

BIBLIOGRAFÍA

1. Beteta Garmendia, Miguel Angel (2008). Corrosión -Clasificación y Definiciones. Disponible en Web: http://cci-calidad.blogspot.com/2008/10/corrosion-clasificacion-y-definiciones.html

2. Cordovés J., Vicente. Recubrimientos y Tratamientos Superficiales. Como diseñar la ingeniería de protección anticorrosiva. Disponible en Web: http://www.apta.com.es/pdf/ingenieria_proteccion.pdf

3. González, Oscar. Corrosión. 2015. Disponible en Web: http://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtml

4. Jiménez N, Arilio. (2011). Corrosión y su Control – Medios Corrosivos. Disponible en Web: http://maintenancela.blogspot.com/2011/12/corrosion-y-su-control-medios.html

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5. Sevilla, Carlos; Vitor Dos Santos; Luis Tisoy. Agentes oxidantes. Exposición de factores que influyen en la corrosión de un metal- corrosión biológica.Disponible en Web: http://es.slideshare.net/sevilla_carlos2004/agentes-oxidantes

6. Web1: II. Efectos del medio ambiente en la conservación de bienes y equipos metálicos. Disponible en Web: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/121/htm/sec_5.htm

7. Web2: ¿Por qué existe la corrosión? Disponible en Web:

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm

/sec_7.html

8. Web11.Clasificación de ambientes.Disponible en Web:http://www.plasfoc.com/productos-y-soluciones/aplicaciones-especiales/clasificacion-de-ambientes.html

9. Web12. Modulo VIII- Corrosión.Disponible en Web: http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/corrosion.htm

10. Web13. Corrosión. Disponible en Web: http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/Clase%20N12.pdf

11. Web14: Fouling.Disponible en Web: http://en.wikipedia.org/wiki/Fouling

12. Pdf1: Oxidación y corrosión.Disponible en Web: https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2010/09/oxidacion-y-corrosion.pdf

13. Pdf2: Corrosión. Disponible en Web:http://www.utp.edu.co/~publio17/temas_pdf/corrosion.pdf

14. Pdf 10: Protección contra la Corrosión. Disponible en Web:http://www.epidor.com/documentos/ApTecnico_ProteccionContraCorrosion.pdf

15. Pdf 11: Fundamentos de Corrosión y Protección. Disponible en Web:http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/corrosion/Fundamentos%20de%20Corrosion.pdf

16. Pdf 3: NORMA EN ISO 8501. Protección anticorrosiva de estructuras de acero mediante pintura. Disponible en Web:http://www.cinprotective.cin.pt/portal/attachs.pdf?CONTENTITEMOID=A9838080808480GC&CLASSTOKEN=scpdescricaocategoria&ATTRIBUTEID=ficheiro