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Existe un fenómeno natural que no siempre podemos ver a simple vista y que es perjudicial para todo tipo de materiales. Inicia como óxido en su superficie y termina con su desintegración, a este fenómeno se le conoce como corrosión, y ¿qué se puede hacer para evitar que los materiales se corroan? bueno, es necesario aplicar métodos de protección contra la corrosión.
Todos los materiales poseen características particulares, que ayudan a distinguirlos y permiten seleccionar el más adecuado para realizar funciones específicas.
Algunas funciones son: interruptores que reaccionen de manera instantánea, aislantes que soporten altos voltajes, estructuras sólidas y confiables que sean estéticas y resistan la corrosión, tuberías que soporten la abrasión, estructuras para autos de poco peso pero a la vez resistentes, materiales que soporten altas y gélidas temperaturas para aeronaves, entre otros.

¿Porqué se oxidan los metales?

Con lo anterior se puede determinar que existe una inmensa cantidad de materiales disponibles según su uso, y se clasifican en cuatro grupos:
1- Metales: acero y sus aleaciones, acero inoxidable, aluminio, zinc, cobre, níquel, son materiales muy útiles en aplicaciones estructurales o de carga.
2- Cerámicos: ladrillo, vidrio, porcelana, refractarios, presentan una excelente resistencia a altas temperaturas.
3- Polímeros: hules, plásticos, adhesivos, son aislantes y flexibles, ligeros con excelente resistencia a la corrosión.
4- Compuestos: concreto, madera contrachapada, se usan para fabricar materiales ligeros, resistentes, dúctiles, con resistencia a altas temperaturas.
Todos los materiales presentan un grado de deterioro que se agrava con el paso del tiempo cuando no se aplica un método de protección.
El deterioro provocado por la corrosión tiene efectos nocivos para las estructuras metálicas, construcciones, puentes, medios de transporte, maquinaria, herramientas; que se desencadena en fallas, que a su vez provocan daños estéticos, comportamientos fuera de parámetros normales, debilitamiento y fractura de materiales, disminuyendo su vida útil.
¿Qué es la corrosión?
La corrosión es un término que se utiliza para describir el proceso de deterioro de materiales metálicos (incluyendo tanto metales puros, como aleaciones de estos), mediante reacciones químicas y electroquímicas (Revie y Uhlig 2008).
Para el caso de otros tipos de materiales, como los polímeros y cerámicos, se utiliza el término degradación.
¿Cómo se produce la corrosión?
Según el tipo de reacción que se lleva a cabo, se clasifican en: química y electroquímica.
En la corrosión química o disolución directa (sin paso de corriente), los materiales se disuelven en un medio líquido corrosivo y continúa disolviéndose hasta que se consumen totalmente o se satura el líquido. Un ejemplo es cuando mezclamos sal en agua y agitamos hasta que queda disuelta.
La corrosión electroquímica (con paso de corriente o desplazamiento de electrones), es un proceso espontáneo que conlleva una zona que sufre de corrosión (ánodo que pierde electrones), un cátodo (recibe electrones, generalmente el oxígeno) y un medio conductor (o electrolito, se refiere al medio como puede ser cuando se sumergen o entierran los materiales, o quedan expuestos al agua condensada en el ambiente cuando la humedad relativa es mayor al 70%).
La corrosión más frecuente es de naturaleza electroquímica. Un ejemplo común, es el óxido superficial amarillo a anaranjado que notamos cuando dejamos una pieza de acero expuesta al medio ambiente.
La mejor forma de evitarla es impidiendo el contacto entre el metal y el medio que lo rodea. Para ello se aplican recubrimientos con el fin de aislar al metal base o evitar el contacto directo con otros materiales.
En la vida cotidiana siempre va a existir contacto entre los materiales y el medio que los rodea. Si estos no se protegen, el proceso de corrosión va a seguir hasta destruirlos.
¿Cuáles son las principales causas de la corrosión?
Para todos los materiales, dependiendo de sus características y las condiciones del medio que los rodea, la velocidad a la que se corroen es distinta. Además de la humedad en el ambiente, también encontramos la exposición a altas temperaturas, la salinidad ambiental por cercanías con el mar y la contaminación industrial con dióxido de azufre concentrado.
Las aleaciones que contienen hierro o aleaciones férricas, como el acero, son los ejemplos más comunes pues el proceso de corrosión es más rápido.
Los factores que más influyen para que los materiales se corroan son:
1- La acidez de la solución (más ácido es más corrosivo, si el pH es menor de 7 se dice que la solución es ácida).
2- Las sales disueltas (como cloruro de aluminio, cloruro de hierro y cloruro de amonio).
3- La concentración de oxígeno (en metales férricos a mayor cantidad de oxígeno, más rápido se corroe)
4- La temperatura (a mayor temperatura, más rápido se corroe por oxidación).
¿Cuáles son los métodos de protección contra la corrosión?
La corrosión en los metales es un problema serio pero no irremediable.
Se han desarrollado distintos métodos para evitar que los materiales se corroan mediante: (1) el diseño, (2) los recubrimientos, (3) los inhibidores, (4) la protección catódica, (5) la pasivación y (6) la selección de materiales y tratamientos.
Existe una operación primaria común en los métodos de protección contra la corrosión, se le conoce como tratamiento de limpieza o preparación de la superficie (eliminación de contaminantes, óxido superficial y calamina), con el objetivo de mejorar la adhesión en la superficie de los materiales.
A continuación se describen los métodos de protección contra la corrosión.
Para poder comprender mejor las características de los distintos métodos es necesario conocer los siguientes términos: ánodo (pierde electrones y se corroe) y cátodo (recibe electrones y forma un recubrimiento).
1- Diseño.
Mediante un diseño adecuado de productos y sistemas para aplicaciones industriales, civiles, y tecnológicas, se puede minimizar o incluso evitar la corrosión. Algunos factores que deben considerarse son:
a) Impedir la formación de zonas que generen óxido, por ejemplo, en la plomería la tubería de acero suele unirse por medio de conexiones de latón, produciendo el proceso de corrosión en el acero. Utilizando sujetadores intermedios de plástico que aíslen eléctricamente el acero y el latón, puede minimizarse este problema.
b) Hacer el área del ánodo mucho mayor que la del cátodo, por ejemplo, los remaches de cobre pueden utilizarse para sujetar láminas de acero. Debido a la pequeña área de los remaches de cobre ocurre una reacción catódica limitada (el cobre acepta pocos electrones), provocando que la reacción anódica en el acero proceda con lentitud (oxidación mínima).
c) Diseñar componentes para la contención de líquidos que sean cerrados y no abiertos, y no se acumule líquido estancado. Los tanques parcialmente llenos experimentan corrosión.
d) Evitar hendiduras o grietas entre los materiales armados o unidos. La soldadura directa puede ser una mejor técnica de unión que la soldadura por estaño o por latonado, o la sujeción mecánica. Las zonas oxidadas se oxigenan en el latonado o en el estañado, puesto que los materiales de relleno tienen una composición diferente a la del metal que va a ser unido. Los sujetadores mecánicos producen grietas que ocasionan zonas de corrosión localizadas. Si el metal de relleno queda muy unido con el metal base, la soldadura puede impedir que se formen zonas de corrosión.

2- Recubrimientos.
También conocidos como revestimientos, se utilizan para aislar a otros materiales, mejorando su aspecto, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, e incrementando el ciclo de vida, entre otras. Se disponen de distintos tipos de recubrimientos como se mencionan a continuación:
(a) Los recubrimientos temporales, como las grasas o el aceite, proporcionan cierta protección pero se eliminan fácilmente. Son capaces de formar una capa alrededor de las superficies para protegerlas de la corrosión, disminuir la fricción y lubricar; la diferencia entre grasas y aceites es su estado. Los aceites son grasas líquidas a temperatura ambiente, y las grasas son semisólidas mucho más espesas y viscosas que los aceites.
(b) Los recubrimientos no metálicos, como la pintura (existen diferentes tipos: pintura líquida, pintura por inmersión, pintura electrostática, pintura electroforética y pintura por sublimación), o los recubrimientos cerámicos, como el esmalte o el vidrio; proporcionan mayor protección. Sin embargo, si el recubrimiento tiene picaduras o no es continuo, se expone un pequeño lugar anódico que presenta corrosión rápida y localizada.
(c) Los recubrimientos metálicos, utilizan una capa que se realiza por deposición de otro metal para aislar al metal base del medio que lo rodea. Consiste en revestir a otros materiales con un metal que tenga mayor potencial electroquímico (mayor resistencia a la corrosión), para que sea éste el que se deteriore. Sin embargo, cuando el recubrimiento presenta rayaduras queda expuesto el metal base provocando oxidación localizada. Los materiales metálicos más usados para recubrir otros metales son el zinc, níquel, cobre, cadmio, cromo, estaño. Se distinguen varios métodos según el modo en que se deposita la capa: (1) por difusión (sherardización, silicación, cromizado, aluminación); (2) por electrodeposición (niquelado, cromado, dorado, plateado, zincado, cobrizado); y (3) por inmersión (galvanizado)
(d) Los recubrimientos por conversión química se producen por una reacción química con la superficie. Los líquidos como las soluciones con fosfatos de zinc, forman una capa no metálica de fosfato sobre la superficie del metal base. Esta capa es porosa y se suele utilizar para mejorar la adherencia entre la superficie y la pintura. Las capas de óxido no conductor, no poroso, adherente y estable se forman en la superficie del aluminio, del cromo y del acero inoxidable, estos óxidos evitan el proceso de corrosión. En el acero se forma una capa de óxido característica de color azul que mejora su aspecto y evita que se corroa, conocido como pavonado.
3- Inhibidores.
Un inhibidor de la corrosión es un producto químico (con sales de cromatos, fosfatos o molibdatos), que se agrega en pequeñas concentraciones sobre el metal para aislar su superficie de la humedad y el oxígeno, evitando o disminuyendo el proceso de corrosión. Existen varios tipos de inhibidores de la corrosión a base de agua, aceite, acuoso o seco. Se utilizan en sistemas de enfriamiento o disipadores de calor tales como en radiadores, torres de enfriamiento y calderas.
4- Protección catódica.
Se puede proteger contra la corrosión suministrando electrones al metal y forzándolo a ser un cátodo. La protección catódica se realiza utilizando un ánodo de sacrificio que se une al metal a proteger formando un circuito electroquímico. El ánodo de sacrificio se corroe y destruye suministrando electrones al metal, evitando así el proceso de corrosión en el metal. Los ánodos de sacrificio son por lo general de zinc o magnesio. El uso más común es para impedir la corrosión en tuberías enterradas, barcos, submarinos, plataformas marinas de perforación y calentadores de agua.
5- Pasivación.
Se entiende por pasividad a la propiedad que tienen ciertos materiales (metales y aleaciones) de permanecer inertes en determinados medios.
La pasivación o protección anódica, es un método que consiste en recubrir un metal con una capa fina de óxido para que no se corroa. Se realiza exponiendo el metal a soluciones oxidantes altamente concentradas que producen una fuerte polarización anódica (ralentizando la corrosión de los materiales). De aquí el término protección anódica.
Si el hierro es sumergido en ácido nítrico muy concentrado, se corroe rápida y uniformemente formando un delgado recubrimiento protector de hidróxido de hierro.
La pasivación del aluminio se denomina anodizado y se produce un recubrimiento grueso de óxido permanente. Esta capa de óxido puede ser teñida con anilinas para obtener colores de apariencia metálica. Una particularidad del aluminio es que en contacto con el aire genera espontáneamente esta capa de óxido.
El caso más relevante a nivel industrial es el de los aceros inoxidables. Cuando se genera una aleación entre el cromo y el hierro con una concentración mayor al 12% en peso, adquiere este comportamiento de polarización anódica en la aleación.
6- Selección de materiales y tratamiento.
Se puede minimizar o evitar la corrosión seleccionando los materiales resistentes a ésta, eligiendo los tratamientos térmicos adecuados y respetando las restricciones de su aplicación (masa, resistencia a la deformación, resistencia a la corrosión, evitar reacciones químicas con otros materiales, al calor). Por ejemplo, cuando los metales se conforman a través del doblado, las diferencias en la cantidad de trabajo en frío y esfuerzos residuales producen zonas de esfuerzos locales, éstos pueden minimizarse por eliminación de esfuerzos o una recristalización completa por efecto de un recocido.
Para concluir, la composición y la integridad física de los materiales se ven alteradas por estar expuestos a un medio ambiente corrosivo, pero aplicando la protección contra la corrosión correspondiente, la vida útil de los productos va a ser mayor, van a tener un óptimo desempeño, con buena estética y presentación, previniendo fallas y por consiguiente accidentes, entre otros beneficios (dependerá del método que se aplique).
Existen diversos métodos para evitar la corrosión y el desempeño de estos depende en buena parte de la habilidad para elegir el método más adecuado para minimizar los efectos de la corrosión y evitar que los materiales fallen.
En los siguientes artículos se abordará a detalle los distintos métodos de protección contra la corrosión que se pueden aplicar a los materiales.

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