c1.2. causas de la corrosión
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Causas más comunes que producen el fenómeno de corrosiónTRANSCRIPT
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TEMA 1: Importancia y Fundamentos de la Corrosión. Métodos de Control
de la Corrosión
CONFERENCIA 1.2
EL FENÓMENO DE LA CORROSIÓN
Sumario:
INTRODUCCIÓN
1.2.1. Causas de la Corrosión en Superficies Metálicas.
1.2.2. Clasificación General y Mecanismos de la Corrosión, según Web7
1.2.2.1. La Corrosión Seca
1.2.2.2. La Corrosión Húmeda o Electroquímica
1.2.3. Clasificación y Mecanismos de la Corrosión, según Beteta.
1.2.4. Clasificación y Mecanismos de la Corrosión, según la fuente: Web9:
Corrosión. Clasificación.
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INTRODUCCIÓN
Decíamos en la conferencia anterior que la corrosión es:
Un proceso natural y espontáneo
Una reacción química (oxido -reducción) en la que intervienen tres factores:
- la pieza manufacturada,
- el ambiente
- y el agua,
- o por medio de una reacción electroquímica.
Otro enfoque de los factores que intervienen en la corrosión, según Web7:
- El metal: las heterogeneidades químicas, estructurales y las debidas a
tensiones internan del propio metal originan pares galvánicos que aceleran
la corrosión.
- La pieza: El estado superficial, grado de mecanización, grietas y orificios
favorecen la corrosión.
- El medio: La naturaleza ácida, básica o salina, la temperatura y
conductividad influyen en la corrosión.
La interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el
consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
Un fenómeno altamente nocivo; que destruye, a veces muy rápidamente, las
superficies metálicas; ocasionando daños severos a las instalaciones,
máquinas 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.
Observaciones:
Según la fuente Web 7 (2015): La Corrosión, nos puntualiza:
“Desde un punto de vista físico-químico, los metales se corroen para pasar a otra
forma más estable y con menos energía interna. Pero desde un punto de vista
externo, la corrosión implica aparición de grietas en el material, deformación y
reducción de resistencia, pérdida del valor económico del material, aparición de
manchas (color óxido)”…etc.
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DESARROLLO
1.2.5. CAUSAS DE LA CORROSIÓN EN SUPERFICIES METÁLICAS.
Según la fuente Web9 (2015): Oxidación, plantea que:
“Lo que provoca la corrosión es un flujo eléctrico masivo generado por las
diferencias químicas entre las piezas implicadas.
(La corrosión es un fenómeno electroquímico)
Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de
potenciales entre un punto y otro.
Cuando desde una especie química se ceden y migran electrones hacia
otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un
ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como
un cátodo y en ella se verifica la reducción” (Web9, 2015): Oxidación.
Observaciones:
Antes de explicar el fenómeno de la corrosión, y más específicamente la corrosión
húmeda (electroquímica), quisiera exponer un aspecto que es base, y en
ocasiones polémico, en cuanto a la corriente eléctrica y su sentido. Digo que es
base, pues aquí está la génesis de las pilas electrolíticas y corrosión electrolítica.
En la figura 1.2.1 se muestra la dirección del flujo de corriente.
“Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de
la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente
de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y
se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la
corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas
negativas” (García, 2015).
Figura 1.2.1. Representación del flujo de la corriente en un circuito electrico
En un circuito eléctrico cerrado la.corriente circula siempre del polo.negativo al polo positivo de la.fuente de fuerza electromotriz. (FEM),
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Ver: ¿Qué es la corriente eléctrica?
Disponible en:
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_electrica/ke_corriente_electrica_1.htm
1.2.6. CLASIFICACIÓN GENERAL Y MECANISMOS DE LA CORROSIÓN
según Web7
(La Corrosión: http://aleferrosas.webcindario.com/apartados/corrosion.html)
Refiere que es importante distinguir dos clasificaciones de corrosión:
1.2.6.1. LA CORROSIÓN SECA
Corrosión SECA: El ataque se produce por corrosión química sin intervención eléctrica.
En las figuras 1.2.2. y 2.1.3, se explica gráficamente como se produce la corrosión seca.
Figura 1.2.2. Principales causas de la corrosión en las superficies metálicas
Figura 1.2.3. Corrosión en las superficies metálicas
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1.2.6.2. LA CORROSIÓN HÚMEDA O ELECTROQUÍMICA
Corrosión HÚMEDA. El ataque se produce por corrosión electroquímica
Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación (Web8, 2015)
Figura 1.2.4. La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox.
Agente Reductor (Se Oxida)
Agente Oxidante (Se Reduce)
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Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte (Web8, 2015):
El agente Reductor: es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.
El agente Oxidante: es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.
“La corrosión electroquímica se caracteriza por la formación de pilas
galvánicas o celdas electrolíticas en las que el metal actúa como ánodo en
presencia de un cátodo y por lo tanto se disuelve en un electrolito (líquido
conductor de la electricidad), que sirve de medio para que los iones
metálicos positivos abandonen su superficie del ánodo y puedan
desplazarse hacia el cátodo.
Este tipo de corrosión exige la presencia de medios electrolíticos, uniones
eléctricas y la presencia de un cátodo.
El electrolito, salvo casos en los que está sumergido o enterrado el metal,
es el agua condensada de la atmósfera (Para ello es necesario que la
humedad relativa sea superior al 70%)” (Web10, 2015).
En la figura 1.2.6 se resume, más claramente, todo lo anteriormente explicado
respecto a las reacciones redox.
Figura 1.2.5. La pila Zn-Cu: ejemplo de reacción redox.
Agente Oxidante (Se Reduce)
Agente Reductor (Se Oxida)
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En el siguiente esquema podemos ver cada tipo de corrosión relacionada con los metales férreos que implican la corrosión seca y húmeda (Web7):
Observaciones:
Un CATIÓN es un ión (o sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, es decir, que ha perdido electrones.
Un ANIÓN es un ion (o ión) con carga eléctrica negativa, es decir, que ha ganado electrones.
Figura 1.2.5. Representación esquemática de la reacción redox
Agente Oxidante (Se Reduce)
Agente Reductor (Se Oxida)
Aniones sulfato Cationes Zn y Cu
Cationes simples
Catión aluminio Al3+
Catión bario Ba2+
Cationes poliatómicos
Catión amonio NH4+
Catión hidronio H3O
+
Anión Nombre
Cl- Anión cloruro
H- Anión hidruro
S2- Anión sulfuro
NH2- Anión amiduro
CN- Anión cianuro
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1.2.3. CLASIFICACIÓN Y MECANISMOS DE LA CORROSIÓN, según Beteta.
Beteta (2008), propone una clasificación bastante extensa de los tipos de corrosión,
esbozando brevemente sus características. A continuación vamos a establecer una
clasificación de las más comunes clases de corrosión existentes, las terminologías
empleadas y sus definiciones, como sigue:
1. Corrosión húmeda: Cuando el medio externo se encuentra en fase líquida
(agua de mar, por ejemplo).
Corrosión HÚMEDA
(Electroquímica)
Corrosión SECA
(Química)
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2. Corrosión seca: Cuando el agente externo desencadenante no requiere
específicamente la presencia de un agente líquido (par galvánico por contacto
con otro metal, por ejemplo).
3. Corrosión uniforme: Cuando se produce con igual intensidad en la totalidad de
las piezas.
4. Corrosión Localizada: Cuando solo se produce en un área concreta de las
piezas.
5. Corrosión por inmersión continua: Cuando los materiales se sumergen en
medios líquidos.
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6. Corrosión urbana: La generada por la contaminación procedente de los
combustibles de los automóviles y las de las calefacciones en presencia de
humedad.
7. Corrosión industrial: La producida por la contaminación procedente de las
emisiones de los procesos industriales en presencia de humedad (niebla ácida).
8. Corrosión salina neutra: La producida por el ambiente marino sin presencia de
componentes ácidos, (pH alrededor de 7)
9. Corrosión salina ácida: La producida por ambientes activos en los cuales,
además de la presencia de sales diversas tales como el ClNa, SO4Cu, etc.,
pueden existir concentraciones de ácidos, tales como el ácido acético
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procedente de las siliconas empleadas en la carpintería metálica del aluminio,
ácido úrico en granjas, etc., por ejemplo.
10. Acción corrosiva de la humedad: Producida por vapor de agua
hiperoxigenado por microburbujeo de aire, y por aguas con exceso de catión H+
residual como consecuencia del empleo de sistemas de tratamiento iónico.
11. Corrosión a altas temperaturas: Producida en los hornos como consecuencia
de la emanación de gases oxidantes, hidrógeno procedente de moléculas de
agua en estado de vapor, sulfatación, carburización, etc., a altas temperaturas.
12. Corrosión microbiológica: Provocada por la contaminación de bacterias
aerobias y anaerobias existentes en aguas con altas concentraciones salinas,
típicas de los mares y océanos, lagos salados y fosas salinas. Las más
significativas son las denominadas ferrobacterias.
La corrosión tiende a aumentar al elevar la temperatura, ya que esta posee efectos secundarios, mediante su influencia en la solubilidad del aire, que es la sustancia más común que influye en la corrosión
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13. Corrosión por interacción con metales líquidos o disueltos: Cuando un
metal líquido como el mercurio produce una migración del otro metal
interaccionado en forma de amalgama. También puede producirse cuando los
metales entran en contacto con soluciones líquidas que contienen otros metales
disueltos.
14. Corrosión por Cavitación: La cavitación es un tipo particular de corrosión por
erosión y es, frecuentemente, la causa de picaduras en las paredes de los
cilindros de los motores de explosión.
La cavitación de la pared del cilindro se produce cuando burbujas de aire en la
superficie del mismo le quitan la película protectora de oxido.
También el fenómeno de la corrosión y desgaste por cavitación se ve presente
en los alabes de las bombas de agua y en el funcionamiento de las propelas de
los barcos a motor.
15. Corrosión por irregularidades geométricas superficiales: También conocida
como “Crevice”, se genera en los poros, huecos o fisuras existentes en la
superficie de los metales como consecuencia de burbujas o defectos de
recubrimientos sobre dichas concavidades, de manera que en el interior de los
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mismos penetran soluciones liquidas las cuales actúan como un ánodo
concentrado capaz de desarrollar el proceso corrosivo.
16. Corrosión por picado: También conocida como corrosión por “pitting”, está
caracterizada por la aparición de pequeños puntos de oxido fácilmente
observables en áreas poco afectadas por la corrosión. Se produce por la
aparición de micro-ánodos, los cuales al interaccionar como par galvánico con la
amplia superficie catódica de la pieza, producen la disolución puntualmente
localizada del metal en dicho punto (picadura).
17. Corrosión por fricción: También denominada “freeting” ocurre como
consecuencia de la abrasión superficial generada por la fricción repetitiva entre
metales como consecuencia del movimiento de mecanismos solidarios, de tal
manera que al hacerse vulnerables las superficies, se genera óxido en las
erosiones producidas.
Figura Corrosión por Picadura
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18. Corrosión galvánica: Se produce cuando dos metales, cuyos potenciales de
oxidación-reducción son claramente diferenciados, se unen íntimamente en
presencia de un electrolito. En estas condiciones se genera una auténtica pila
galvánica en la cual el ánodo al oxidarse comienza a generar un flujo electrónico
con el consecuente desprendimiento progresivo de la superficie del metal.
19. Corrosión bajo tensión: Se produce como consecuencia de la combinación de
dos efectos simultáneos tales como un medio ambiente corrosivo, unido a una
tensión mecánica tal como la producida por los efectos continuados de tracción,
flexión y torsión, etc.
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El deterioro superficial producido en tales condiciones aparece en forma de
microrroturas tales como agrietamientos progresivos (fatiga por corrosión).
20. Corrosión Kesternich: Es la misma que la corrosión industrial. Consiste en el
ataque corrosivo producido por el SO2 en presencia de humedad saturada a
condensación, bajo condiciones térmicas controladas.
21. Corrosión por inmersión alternativa: Se produce cuando las superficies
metálicas son periódicamente cubiertas por el agua de mar, por ejemplo, a
intervalos repetitivos provocados por el oleaje, mareas, etc.
22. Corrosión climosalina: También denominada de ciclos climáticos combinados
con niebla salina. De todos los ensayos de corrosión por simulación del
ambiente marino, este es el más perfecto de todos, a nuestro entender, porque
es el que representa más fielmente lo que sucede en la realidad con los ciclos
nocturnos y diurnos, donde por la noche sube la humedad baja el punto de
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rocío(clima húmedo), al amanecer sube la temperatura y baja la humedad
(secado), y alternadamente se producen las deposiciones de la niebla salina
dispersada por el mar
1.2.4. CLASIFICACIÓN Y MECANISMOS DE LA CORROSIÓN, SEGÚN LA
FUENTE: WEB9: CORROSION. CLASIFICACION.
La forma más común en la que se genera la corrosión es por medio de una
reacción electroquímica, es por ello que se convierte en un imperativo muy
importante entender losmecanismosy características principales de como se
produce (web9, 2015).
Reacción de Reducción (Reacción Catódica): La reacción de
reducción consiste en el consumo de los electrones generados en la
reacción de oxidación. Por ejemplo:
Fe+2+ 2e--------Fe
Reacción de Oxidación (Reacción Anódica): La reacción de oxidación
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consiste en producir electrones a partir de un metal que tiene electrones
libres. Por ejemplo:
Zn------Zn2++ 2e-
Reacción Global: La reacción de oxidación que es en la cual se generan
electrones y la reacción de reducción que es en la cual se consumen,
deben de ocurrir al mismo tiempo y al mismo nivel para que se lleve a cabo
la reacción electroquímica. Por ejemplo:
Zn------Zn2++ 2e-(Oxidación)
Fe+2+ 2e--------Fe (Reducción)
Fe+2+ Zn --------Zn+2+ Fe ( Reacción Global)
Debido a que la corrosión es el resultado de una reacción química, existen
diversas condiciones que afectan el grado de corrosión en un elemento. Entre
estas condiciones se encuentran:
- La temperatura,
- El tipo de ambiente,
- Los esfuerzos a los que está sometido el elemento
- La erosión.
Es por esto que hoy en día la Ingeniería tiene como uno de sus principales retos
el controlar y prevenir la corrosión.
La corrosión se puede presentar de diferentes formas en las superficies metálicas.
A continuación se presenta una clasificación de acuerdo a la apariencia que tiene
sobre el material; se da una breve explicación de cada una de ellas; y, algunas
formas en las que puede prevenirse.
1. Corrosión por Ataque Uniforme:
Se caracteriza debido a que se presenta como resultado de una reacción
electroquímica o química en toda la superficie del material (que ha sido
expuesta a un ambiente corrosivo).
Este tipo de ataque representa el mayor problema de corrosión que se
observa en los metales (de forma en especial los aceros), aunque es
relativamente fácil de controlar.
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P r e v e n c i ó n : Entre las principales recomendaciones para prevenir este
tipo de corrosión se encuentran: utilizar recubrimientos protectivos, además de
poder usar protección catódica.
2. Corrosión Galvánica: (corrosión de dos metales):
Esta corrosión se presenta debido a que dos metales en contacto con
diferente potencial electroquímico son expuestos aun medio ambiente
corrosivo.
Esto se debe principalmente a la relación entre el área del ánodo y del
cátodo (Ánodo: Es aquel electrodo que en una celda electrolítica se
disuelve en forma de iones y genera electrones a un circuito externo.
Cátodo: Es aquel electrodo que en una celda electrolítica acepta electrones).
Si la relación del área del ánodo es muy grande en relación al área del
cátodo, sepresentará un ataque corrosivo rápidamente, por lo contrario si la
relación del área del ánodo es pequeña en relación al área del cátodo, el
ataque corrosivo se presentará de forma lenta.
P r e v e n c i ó n : Una de las formas más sencillas de prevenir este tipo de
corrosión es utilizando un aislante entre las superficies de los metales que se
encuentran en contacto.
3. Corrosión por Picaduras:
Se encuentra en áreas específicas (El ataque se presenta solo en ciertas
zonas del material y produce hoyos o picaduras).
Una de las principales causas por las que se presenta esta corrosión es que
muchos de los materiales no son homogéneos en toda su superficie, lo que
causa que ciertas zonas estén propensas a ser atacadas.
Este tipo de corrosión es difícil de detectar, ya que en muchas ocasionas las
picaduras que presenta el material son muy pequeñas lo que ocasiona que
el problema tienda a agrandarse en la mayoría de los casos.
P r e v e n c i ó n : Para prevenir este tipo de corrosión se recomienda usar
recubrimientos además de utilizar materiales más resistentes a la corrosión.
4. Corrosión por Hendiduras:
La corrosión por hendiduras es un tipo de corrosión electroquímica
localizada que ocurre en aquellos espacios (hendiduras) que se forman al
unir dos materiales, de igual forma se presentan en lugares donde está
algún tipo de solución o líquido.
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Un claro ejemplo de este tipo de corrosión se observa al unir dos placas de
diferente material por medio de tornillos, el ataque surgirá en el espacio que
quede entre el tornillo y la placa y en aquellos lugares en donde las dos
placas no estén en total contacto una con otra.
P r e v e n c i ó n : Para prevenir este tipo de corrosión se recomienda: Usar
soldadura en lugar de atornillar, eliminar el estancamiento de cualquier tipo de
sustancia.
5. Corrosión Íntergranular:
Es un tipo de corrosión localizada en las fronteras de grano del material.
En condiciones normales, si un metal sufre de corrosión uniforme, las
fronteras de grano solo serán un poco más reactivas que la matriz, pero
bajo otras condiciones, las fronteras de grano pueden ser muy reactivas, lo
que resultaría en una corrosión ínter-granular que traería como
consecuencias la perdida de resistencia del material e incluso la
desintegración de las fronteras de grano.
Este tipo de corrosión ocurre principalmente en aquellas aleaciones que en
algún momento de un proceso al que sean sometidas, formen carburos que
Figura Corrosión por Hendidura
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precipiten en las fronteras de grano, la principal causa de esta precipitación
es la temperatura.
P r e v e n c i ó n : Para prevenir este tipo de corrosión se debe de tener
cuidado en los procesos que requieran de un cambio de temperatura.
6. Corrosión por Esfuerzo:
Se presenta cuando el material esta sometido a cierto esfuerzo en un
ambiente corrosivo, lo que ocasiona que el material se rompa o se fracture.
P r e v e n c i ó n : Una vez que aparece este tipo de corrosión las únicas
formas de prevenirla es: disminuir los esfuerzos sobre el material, controlando
las condiciones del ambiente o aplicar una protección catódica.
BIBLIOGRAFÍA
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