Protección contra la Corrosión
LA CORROSION
La corrosión es una reacción química en la que intervienen 3 factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.
Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).
Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).
La PROTECCIÓN CATÓDICA ocurre cuando un metal es forzado a ser el cátodo de la celda corrosiva adhiriéndole (acoplándolo o recubriéndolo) de un metal que se corroa más fácilmente que él, de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el metal que está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva. Una forma conocida de Protección Catódica es la GALVANIZACIÓN, que consiste en cubrir un metal con Zinc para que éste se corroa primero. Lo que se hace es convertir al Zinc en un ÁNODO DE SACRIFICIO , porque él ha de corroerse antes que la pieza metálica protegida.
Por otro lado, la PROTECCIÓN ANÓDICA es un método similar que consiste en recubrir el metal con una fina capa de óxido para que no se corroa. Existen metales como el Aluminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de óxido y por lo tanto, se hacen resistentes a la corrosión. Aún así, la capa de óxido que recubre al metal no puede ser cualquiera. Tiene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario no serviría para nada. Por ejemplo, el óxido de hierro no es capaz de proteger al hierro, porque no se adquiere a él en la forma requerida.
La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utilizar aceros inoxidables, aluminios, cerámicas, polímeros (plásticos), FRP, etc. La elección también debe tomar en cuenta las restricciones de la aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor, capacidad de conducir la electricidad, etc.).
Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.
En la concepción, hay que evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades en general.
Hay que prever también la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habrá que cambiar la pieza (mantenimiento preventivo)
La selección de los materiales que vayamos a usar será factor decisivo en el control de la corrosión a continuación se enunciaran algunas reglas generales para la selección de materiales:
Para condiciones no oxidantes o reductoras tales como ácidos y soluciones acuosas libres de aire, se utilizan frecuentemente aleaciones de Ni y Cr.
Para condiciones oxidantes se usan aleaciones que contengan Cr.
Para condiciones altamente oxidantes se aconseja la utilización de Ti y
Los elementos cerámicos poseen buena resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas pero son quebradizos, su utilización se restringe a procesos que no incluyan riesgos
Diseño
El diseño de las estructuras del metal, estas pueden retrasar la velocidad de la corrosión
Este quizá el método más efectivo para el control de la corrosión, ya que si hacemos un buen diseño y una buena planeación podemos evitar dicho fenómeno, a continuación se enumeraran algunas reglas generales que se deben seguir:
- Se debe tener en cuenta la acción penetrante de la corrosión junto con los requerimientos de la fuerza mecánica cuando se considere el espesor del metal utilizado.
- Son preferibles los recipientes soldados que los remachados para reducir la corrosión por grieta
- Se deben usar preferiblemente metales galvánicamente similares para prevenir para prevenir la corrosión galvánica. Si se atornillan metales no similares galvánicamente se deben usar arandelas no metálicas para eliminar contactos eléctricos entre los materiales.
- Es preciso evitar tensión excesiva y concentraciones de tensión en entornos corrosivos, para prevenir la ruptura por corrosión por esfuerzos, especialmente en aceros inoxidables, latones y otros materiales susceptibles a este tipo de corrosión.
- Se deben evitar recodos agudos en sistemas de tuberías por donde circulan fluidos. En estas áreas donde cambia la dirección del fluido bruscamente se potencia la corrosión por erosión.
- Se deben diseñar los tanques y recipientes de una manera que sean fáciles de limpiar y desaguar, ya que el estancamiento de sustancias corrosivas provoca la aparición de celdas por concentración.
- Se debe hacer un diseño eficiente de aquellas piezas que se espera queden inservibles en poco tiempo, para que sean fáciles de reemplazar.
- Es importante también diseñar sistemas de calefacción que no den lugar a zonas puntuales calientes, los cambios de calor ocasionan corrosión
Recubrimientos
Estos son usados para aislar las regiones anódicas y catódicas e impiden la difusión del oxígeno o del vapor de agua, los cuales son una gran fuente que inicia la corrosión o la oxidación.Hacen de barrera entre el metal y el agente corrosivo.Se clasifican en:
- Orgánicos
- Inorgánicos
- Metálicos
- Por películas pasivas
Recubrimientos orgánicos
Pintura
Son los recubrimientos más utilizados. Protegen los metales de la corrosión atmosférica; para ello se deben limpiar las superficies metálicas y posteriormente aplicar la pintura en forma líquida endureciéndose hasta formar una película sólida y compacta. Para que además proporcionen una protección catódica se utilizan pinturas ricas en cinc. Pero para que la protección con pinturas sea completa se deben añadir sustancias capaces de inhibir la superficie del metal frente al medio ambiente.
Las principales características a tener en cuenta en las pinturas son:
● Resistencia a la intemperie o agentes corrosivos.
● Estabilidad de colorido.
● Adherencia a la superficie tratada.
● Rendimiento y fluidez.
● Terminado decorativo duradero y homogéneo.
Lacas
Son combinaciones insolubles, coloreadas y muy estables, que forman algunos materiales con ciertos óxidos metálicos. La mayoría contienen pigmentos que dotan al recubrimiento orgánico de las propiedades anticorrosivas necesarias.
Resinas
Son sustancias sólidas solubles en aceites y alcohol. Pueden arder en el aire. Se utilizan a menudo para revestir suelos e impermeabilizar techos.
Como tipos principales de resinas pueden distinguirse las resinas verdaderas, las gomorresinas, las oleorresinas, los bálsamos y las lactorresinas.
Recubrimientos inorgánicos
Son numerosos los recubrimientos de este tipo. Por ejemplo; los vitrificados o esmaltes vítreos, que son recubrimientos duros, compactos, adyecentes y con una alta resistencia química frente a un gran número de agentes corrosivos.
Se emplean especialmente para proteger tuberías enterradas en suelos corrosivos.
Recubrimientos metálicos
Este tipo de recubrimiento es importante, ya que permite la elección del metal que más adecuado sea a la superficie a proteger.
La protección mediante recubrimientos metálicos es muy frecuente en el caso de materiales de hierro y de acero; los demás metales de importancia técnica son ya, de por sí, lo bastante resistentes a la corrosión, por lo que se recubren sólo en casos muy especiales, o por razones distintas a la de mejorar su resistencia a la corrosión.
Recubrimiento por películas pasivas
Impiden el paso del oxígeno y la humedad, deteniendo así la corrosión del resto del metal. Forman una fina capa sobre el metal que protegen, siendo estos recubrimientos compuestos de dicho metal.Muchos metales y aleaciones, como el aluminio, el cinc o los aceros inoxidables, basan su resistencia a la oxidación en la formación espontánea de capas protectoras de óxido. Otras veces, la capa se crea artificialmente; por ejemplo, el hierro se trata a veces, con ácido fosfórico para formar una capa protectora de fosfato y los aceros se recubren de cromatos.
Alteración por el entorno
Las condiciones ambientales son muy importantes para el control de corrosión, algunos métodos usados son:
- Bajando la temperatura se consigue disminuir la velocidad de reacción, por ende se disminuye el riego de corrosión.
- Disminuyendo la velocidad de un fluido corrosivo se reduce la corrosión por erosión. Sin embargo, para metales y aleaciones que se pasivan, es más importante evitar las disoluciones estancadas.
- Eliminar el oxigeno de las soluciones acuosas reduce la corrosión especialmente en las calderas de agua.
- La reducción de la concentración de iones corrosivos en una solución que esta corroyendo un metal puede hacer que disminuya la velocidad de corrosión, se utiliza principalmente en aceros inoxidables.
- La adición de inhibidores que son principalmente catalizadores de retardo disminuye las probabilidades de corrosión. Los inhibidores son de varios tipos: los inhibidores de absorción que forman una película protectora, los inhibidores barrenderos que eliminan oxigeno. En general, los inhibidores son agentes químicos, añadidos a la solución de electrolito, emigran preferentemente hacia la superficie del ánodo o del cátodo y producen una polarización por concentración o por resistencia.
Cuando se trabaja en ambiente cerrado (por ejemplo, un circuito cerrado de agua), se pueden dominar los parámetros que influyen en la corrosión; composición química (particularmente la acidez), temperatura, presión... Se puede agregar productos llamados "inhibidores de corrosión". Un inhibidor de corrosión es una sustancia que, añadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de corrosión. Las sustancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio, y un inhibidor que funciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosión en otro sistema.
Sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto (atmósfera, mar, cuenca en contacto con el medio natural, circuito abierto, etc.)
Inhibidores de la corrosión
Es el traslado de los productos físicos que se agrega a una solución electrolítica hacia la superficie del ánodo o del cátodo lo cual produce polarización.
Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos, fosfatos o etanolaminas, o bien entregando sus electrones al medio. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores no está del todo desarrollada aún. Su uso es en el campo de los sistemas de enfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento, calderas y "chillers". El uso de las etanolaminas es típico en los algunos combustibles para proteger los sistemas de contención (como tuberías y tanques). Se han realizado muchos trabajos acerca de inhibidores de corrosión como alternativas viables para reducir la velocidad de la corrosión en la industria. Extensos estudios sobre IC y sobre factores que gobiernan su eficiencia se han realizado durante los últimos 20 años. Los cuales van desde los más simples que fueron a prueba y error y hasta los más modernos los cuales proponen la selección del inhibidor por medio de cálculos teóricos.
