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NOTIACESCO Edicin N 3

CORROSIN Y PROTECCIN

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CorrosinLa naturaleza electro qumica de la corrosin puede entenderse como el incremento de la valencia qumica o produccinde electrones de un elemento, conocido como nodo, queinteracta con otro elemento llamado ctodo, el cual presentasimultneamente una disminucin en la valencia o un consu

mo de electrones. Esto tambin es conocido como oxido-reduccin. Esto se ilustra por la interaccin qumica que sucedeentre el Zinc y el cido Clorhdrico. Aqu un tomo de Zinc setransforma en un in de Zinc ms dos electrones (El tomo deZinc libera dos electrones) y estos electrones, los cuales permanecen en el metal, son inmediatamente consumidos duranteel proceso de reduccin de iones del hidrgeno. Las ecuaciones que describen la reaccin electroqumica son:

Zn Zn2+ 2e Oxidacin (Reaccin andica)

2H+ 2e + H2 Reduccin (Reaccin Catdica)

1. Formas de corrosinExisten ocho formas de corrosin que son nicas, pero todas ellaestn ms o menos interrelacionadas. Las ocho formas son:

1. Corrosin de ataque uniforme.2. Corrosin galvnica o corrosin de dos-metales.3. Corrosin por hendidura.4. Corrosin por picadura.

5. Corrosin nter-granular.6. Lixiviacin selectiva.7. Corrosin por erosin.8. Corrosin por esfuerzo.

Este listado es arbitrario pero cubre prcticamente todas lafallas y problemas por corrosin. Para efectos prcticos soloconsideraremos los dos primeros:

CORROSIN Y PROTECCIN

El trmino corrosin siempre ha

tenido connotaciones negativas.

Usualmente es asociado al

rpido deterioro de un metal,

pero un conocimiento de su

naturaleza nos permite sacar

ventaja de este fenmeno. Es la

misma corrosin, utilizada con

un buen criterio para obtener

benecios, la que nos permite

prolongar la durabilidad de

nuestro acero en los ambientesms agrestes. La naturaleza de

este fenmeno y el manejo de

sus caractersticas nos permite

el uso de metales en ambientes

agresivos con una excelente

durabilidad a bajos costos.

Una visin diferente nos ayuda

a proteger nuestro acero de

mejor forma y a una notoria

reduccin de actividades de

mantenimiento y control.


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1.1. Corrosin de ataque uniforme

El ataque uniforme es la forma ms comn de co-rrosin. Esta es generalmente caracterizada por

una reaccin qumica o electroqumica que pro-cede uniformemente sobre la entera supercie deexposicin o sobre una gran rea. El metal llega aser ms delgado con el tiempo y, eventualmente,falla. Por ejemplo, una pieza de acero o zinc inmer-sa en una solucin de cido sulfrico actuar a unarata uniforme sobre la entera supercie. Una cu-bierta de lmina de acero mostrar esencialmenteel mismo grado de xido sobre su supercie exte-

rior al interactuar con el medio circundante.

1.2. Corrosin galvnica o de dos metales

Cuando existe una diferencia potencial (Ver latabla 1) entre dos metales distintos inmersos enuna solucin corrosiva o conductiva y se colocanen contacto se produce un flujo de electronesentre ellos. El metal menos resistente a corrosinllega a ser andico, es decir que cede electro-nes, entretanto que el ms resistente llega a ser

catdico. Esto es considerado como un tipo dereaccin electroqumica. En la tabla FACTORESDE OXIDO REDUCCIN los elementos inferio-res al cero tienen potenciales ms bajos que lossuperiores. Bajo este concepto si tomamos doselementos cualquiera de la tabla, el inferior harlas veces de nodo mientras que el otro har lasveces de ctodo.

2. Factores que afectan la corrosin

2.1. Efectos ambientales

La naturaleza y agresividad del medio ambientedeterminan en gran forma el grado de corrosingalvnica o de dos-metales (igualmente inuye enla corrosin por ataque uniforme). Usualmente elmetal con menos resistencia a un ambiente dadollega a ser el miembro andico de la pareja.

El acero y el zinc se corroen por si mismos perocuando estn juntos (en contacto) el zinc se corroey el acero es protegido por este. Bajo ambientes

excepcionales, tal como agua normal a una tem-peratura de 180 F, el comportamiento de la pare-

ja se invierte y el acero se convierte en el materialandico. Bajo esta circunstancia los productos de lacorrosin sobre el zinc lo hacen actuar como unasupercie noble para el acero (catdico).

Au = Au3+ 3e + 1.498

O2+ 4H+ + 4e = 2H2O + 1.229Pt = Pt2++ 2e + 1.200Pd = Pd2++ 2e + 0.987Ag = Ag++ e + 0.7992Hg = Hg

22++ 2e + 0.788

Fe3+ e = Fe2+ + 0.771O2+ 2H

2O + 4e = 4OH + 0.401

Cu = Cu2++ 2e + 0.337Sn4++ 2e = Sn2+ + 0.1502H++ 2e = H

2 0.000

Pb = Pb2++ 2e - 0.126Sn = Sn2++ 2e - 0.136

Ni = Ni2++ 2e - 0.250Co = Co2++ 2e - 0.277Cd = Cd2++ 2e - 0.403Fe = Fe2++ 2e - 0.440Cr = Cr3++ 3e - 0.744Zn = Zn2++ 2e - 0.763Al = Al3++ 3e - 1.662Mg = Mg2++ 2e - 2.363Na = Na++ e - 2.714K = K++ e - 2.925

Tabla 1. Potenciales de xidoreduccin estndar

La corrosin galvnica tambin ocurre en la atms-fera. La severidad del proceso depende en gran ma-nera del tipo y la cantidad de humedad presente.Por ejemplo, la corrosin es mayor en un rea cer-cana a la costa que en una atmsfera rural seca. Adi-cionalmente la atmsfera cercana al mar condensasal y crea un ambiente ms conductivo (por endecorrosivo) y ms electroltico que una locacin tie-


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rra adentro, an bajo las mismas condiciones detemperatura y humedad. Pruebas de exposicinatmosfrica en diferentes lugares, bajo diferentes

condiciones han mostrado siempre al zinc comoandico para el acero1, para el aluminio algunas ve-ces y el nquel siempre catdico para los tres (Zn,Al y Fe). La corrosin galvnica no ocurre cuandolos metales estn completamente secos ya que nohay electrolitos para llevar la corriente entre las dosreas de electrodos.

2.2. Efectos de la distancia

La aceleracin de la corrosin debido a los efectosgalvnicos es, usualmente, ms grande cerca de launin de los dos materiales, con un decrecienteataque al irnos alejando de ese punto. La distanciaafectada por la corrosin depende de la conducti-vidad de la solucin donde estn inmersos los dosmetales. Esto se evidencia cuando se consideran elrecorrido del ujo de la corriente y la resistencia delos circuitos. La corrosin galvnica o de dos-meta-les es bastante reconocida por el ataque localizado

cerca de la unin.

2.3. Efectos del rea

Otro factor importante en la corrosin galvnica esel efecto del rea o la relacin de las reas andi-cas a las reas catdicas. Una desfavorable relacin,por ejemplo, consiste en un gran ctodo y un pe-queo nodo. Para un ujo de corriente dado (enpruebas de la laboratorio que implican aplicar co-rriente elctrica entre el nodo y ctodo) en la celda

galvnica, la densidad de corriente es ms grandepara un pequeo electrodo que para uno grande.La mayor densidad de corriente en un rea andi-ca incrementa la rata de corrosin. La corrosin delrea andica puede ser 100 1000 veces ms gran-de que si las reas andicas y catdicas fueran deigual tamao

3. RecomendacionesExisten varias practicas recomendadas para combatir o minimizar la corrosin galvnica y en genera

todo tipo de corrosin. Algunas veces un solo procedimiento es suciente pero en otros casos podrarequerirse la combinacin de dos o ms. Algunarecomendaciones son:

1. Seleccionar combinaciones de metales, en lamedida de las posibilidades, lo ms cerca posible en la escala en la serie galvnica (Ver tabla depotenciales de oxido-reduccin).

2. Evitar el efecto desfavorable del rea de un pequeo nodo y un gran ctodo.3. Aislar metales potencialmente muy diferente

donde sea practico. Es importante aislar completamente si es posible. Un error comn en este puntode vista concierne a juntas pernadas tales comobridas, en el caso de unin de una tubera con unavlvula (ver gura 1), donde el tubo puede ser deacero y la vlvula de un material diferente. Se asumen que las arandelas de bakelita bajo la cabeza de

tornillo y la tuerca son sucientes para aislar ambapartes, sin embargo el fuste del tornillo an queda en contacto con ambas bridas. Este problemapuede resolverse colocando tubos plsticos sobreel fuste del tornillo y arandelas adicionales, as lotornillos estn completamente aislados de las bridas. La gura 1 muestra el aislamiento adecuadopara una junta atornillada. Son alternativos el usode cinta y pintura para incrementar la resistenciadel circuito. As mismo, deben evitarse el contacto

directo entre correas galvanizadas, recubiertas enzinc, y cubiertas de aluminio o de otro metal sinrecubrimiento. Aunque ambos miembros de manera independiente tienen gran durabilidad anteambientes agresivos, el contacto entre los dos presenta corrosin galvnica lo cual acelera enormemente el deterioro del sistema.

(1)Esta es la razn por la cual el borde cortado en la lnea de produccin ACESCO est protegido. Este tipo de corrosin siempre obliga al zinc a sacrificarse en pos de proteger lalmina de acero.


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(2)En ACESCO la cascarilla de todo producto laminado en caliente es retirada mediante un proceso de decapado en solucin cida.El producto laminado en fro no presenta cascarilla. Para elementos como ngulos, canales, perfiles laminados en caliente y otrasreferencias debe hacerse un proceso de limpieza de esta cascarilla.

4. Aplicar recubrimientos cuidadosamente. Sedeben conservar los recubrimientos en buenestado, particularmente los colocados sobre el

miembro andico.5. Agregar inhibidores ambientales, si es posible,

para disminuir la agresividad del medio.6. Evitar juntas atornilladas para materiales muy

alejados en la serie galvnica (con potencialesmuy alejados) (Ver tabla 1).

7. Disear con la posibilidad de partes andicasreemplazables o hacerlas con ms espesor parauna larga vida.

8. Instalar un tercer metal que sea andico para losdos primeros en el contacto galvnico.

4. Pintura para la proteccin del acero

4.1. Preparacin de la superficie

La preparacin de la supercie es un aspecto impor-tante en la aplicacin de la pintura. Con esto se bus-

Figura 1. Aislamiento apropiado de junta bridada

Figura 2. Degradacin de la cascarilla de laminacin ante ciclos de calentamiento y enfriamiento del material

ca que la supercie quede limpia de sustancias queimpidan una aplicacin uniforme y, adems, brindarrugosidad para garantizar la adherencia de la pintura.

Debe tenerse en cuenta que la cascarilla de la-minacin en caliente2 es un contaminante queafecta la adherencia de la pintura, debido a queposee un coeficiente de dilatacin diferente aldel acero, por lo que se rompe en ciclos naturalesde calentamiento y enfriamiento; adems, por sermuy lisa, no brinda la rugosidad necesaria para laadherencia.

La limpieza de la supercie puede realizarse de ma-nera manual, utilizando herramientas tales como ce-pillos, raspadores y lijas; mecnica, utilizando herra-mientas tales como cepillos rotatorios, neumticos oelctricos; o por chorro abrasivo, mediante el impac-to de partculas (generalmente abrasivas, como are-na, granos de acero, vidrio, hierro fundido, escorias,etc.) a alta velocidad contra la supercie a limpiar.

Debe tenerse en cuenta que la supercie metlicadebe ser lavada previamente con agua y tensoacti-vos neutros, usando un cepillo de nylon, para remo-ver los aceites, grasas y sales de la supercie, ya queel uso de las herramientas de cepillado (manuales,mecnicas y de chorro) no los eliminan. Posterior-mente, la supercie se seca naturalmente o con airecomprimido limpio y seco.


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Se har un bosquejo general de las caracters-ticas de las pinturas empleadas para la protec-cin a la corrosin del acero. Es responsabilidad

del profesional encargado realizar las consul-tas y recomendaciones pertinentes, a los fa-bricantes de pinturas y a quienes las apliquen,respectivamente.

4.2 Generalidades de pintura

La pintura es una suspensin homognea de part-culas slidas, llamadas pigmentos, que se encuentran

Clasicacin segn el tipo de resina

AlqudicasSon esmaltes sintticos y deben ser utilizados en interiores secos y abrigados o exterio-res no contaminados, ya que no resisten la humedad.

EpoxdicasSon ms resistentes a los agentes qumicos y a la humedad, pero no son indicadas a laexposicin a exteriores porque pierden su brillo y color.

PoliuretnicasResisten a la intemperie y por muchos aos con poca prdida de brillo y color. Compa-tibles con imprimantes epoxdicos.

Acrlicas Aptas para acabados y resistentes al sol.

Clasicacin segn su funcin

Pinturasde fondo

Proporcionan adherencia y contienen pigmentos inhibidores de la corrosin (fosfatode zinc, zinc metlico o aluminio).

Pinturasintermedias

Proporcionan proteccin por barrera, mas no anticorrosiva, por lo que deben aplicarsevarias manos hasta llegar al espesor adecuado.

Pinturasde acabado

Protegen contra el medio ambiente y dan color y brillo al sistema.

Clasicacin segn la proteccin a la corrosin

Proteccinpor barrera

La proteccin se cumple al lograr el espesor indicado de capa de pintura seca, slida ymaciza.

Proteccinandica

Los pigmentos anticorrosivos son de comportamiento oxidante.

Proteccincatdica

La proteccin la proporcionan los pigmentos a base de zinc que forman pares galvni-cos con el acero.

dispersas en un lquido, llamado vehculo, en presencia otros componentes (aditivos).

Los pigmentos proporcionan color, opacidad, cohesin, consistencia, dureza y resistencia de la pelcula, evitando la corrosin. Entre los pigmentoutilizados se encuentran el fosfato de zinc, el zincmetlico, xido de hierro, aluminio, entre otros. Lossolventes ms empleados son los lquidos orgnicos y el agua. Los ligantes usados en pinturas sonlas resinas, los leos y los silicatos solubles.


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La siguiente tabla muestra algunas pautas para los sistemas de pintura.

Ambiente Tipo Pintura Manos Espesorseco por

mano (m)

Espesorseco total

(m)

Costo Expectativade durabilidad

(aos)

Rural 1Fondo yacabado

Alqudica doblefuncin

1 75 75 Bajo 3 a 6

Rural 2Fondo yacabado

Imprimantealqudico

Esmalte alqudico

1

2

40

40120 Medio 4 a 7

Rural 3Fondo

acabado

Imprimanteepoxdico

Esmalte epoxdico

1

2

40

40120 Medio 6 a 9

Urbano 1Fondo

acabado

Imprimantealqudico

Esmalte alqudico

2

2

40

40160 Bajo 4 a 7

Urbano 2Fondo

acabadoColores

Epoximstic1 120 120 Medio 6 a 9

Urbano 3Fondo yacabado

Poliuretano doblefuncin

2 70 140 Alto 7 a 10

Industrial 1Fondo yacabado

ColoresEpoximstic

2 125 250 Medio 6 a 9

Industrial 2Fondo

acabado

Imprimanteepoxdico

Esmalte epoxdico

1

2

75

100

275 Medio 6 a 9

Industrial 3Fondo

acabado

Imprimanteepoxdico

EsmaltePoliuretano

1

2

125

75275 Alto 7 a 10

Marino 1Fondo

Intermediaacabado

ImprimanteEtilSilicato de

Zinc

epoxdicoPoliamida(tiecoat)

EsmaltePoliuretano

1

1

2

75

40

75

265 Alto 8 a 12

Marino 2Fondo

Intermediaacabado

Imprimante Epoxirico en zinc

Esmalte Epoxi

EsmaltePoliuretano

1

1

1

75

125

75

275 Alto 7 a 11

Marino 3Fondo

acabado

Imprimanteepoxdico

EsmaltePoliuretano

2

1

125

50

300 Alto 6 a 10

Tabla 3. Sistemas de pintura recomendados para ambientes de diferente agresividad3

(3)Fuente de informacin SIKA S.A. (www.sika.com.co).


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