Mariana FernándezV-20294854

La CorrosiónLa Corrosión

La Corrosión

Es un caso especial de Oxidación en el que al encontrarse en un ambiente Húmedo y conductor de la electricidad, la capa de óxido no se deposita sobre el material protegiéndolo del avance de la oxidación, sino que este se disuelve (corroe).

La corrosión se define como el 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.

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. Aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción y, viceversa, aquél que exhiba un potencial de reducción más

negativo procederá como una oxidación. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica, en donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta electrones. Al formarse la pila galvánica, el cátodo se polariza negativamente, mientras el ánodo se polariza positivamente.

La manera de corrosión de los metales es un fenómeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteorítico), los metales están presentes en la Tierra en forma de óxidos, en los minerales (como la bauxita si es aluminio o la hematita si es hierro). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los óxidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal. La corrosión, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el óxido.

Dentro de los Tipos de Corrosión, Tenemos:

La Corrosión Química: Un material que se disuelve en líquido corrosivo y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido. Las aleaciones base cobre desarrollan un barniz verde a causa de la formación de carbonato e hidróxidos de cobre, esta es la razón por la cual la Estatua de la Libertad se ve con ese color verduzco.

Ataque por metal líquido, Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más críticos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará varias grietas.

Lixiviación selectiva: Consiste en separar sólidos de una aleación. La corrosión grafítica del hierro fundido gris ocurre cuando el hierro se diluye selectivamente en agua o la tierra y

desprende cascarillas de grafito y un producto de la corrosión, lo cual causa fugas o fallas en la tubería.

Disolución y oxidación de los materiales cerámicosPueden ser disueltos los materiales cerámicos refractarios que se utilizan

para contener el metal fundido durante la fusión y el refinado por las escorias provocadas sobre la superficie del metal.

Ataque químico a los polímerosLos plásticos son considerados resistentes a la corrosión, por ejemplo el teflón y el vitón son algunos de los materiales más

resistentes, estos resisten muchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero existen algunos solventes agresivos a los termoplásticos, es decir las moléculas del solvente más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas.

Tipos de corrosión electroquímicas

Celdas de composiciónSe presentan cuando dos metales o aleaciones, tal es el caso de cobre y hierro forma una celda electrolítica. Con el efecto de polarización de los elementos aleados y las concentraciones del electrolito las series fem quizá no nos digan qué región se corroerá y cual quedara protegida.

Celdas de esfuerzo

La corrosión por esfuerzo se presenta por acción galvánica pero puede suceder por la filtración de impurezas en el extremo de una grieta existente. La falla se presenta como resultado de la corrosión y de un esfuerzo aplicado, a mayores esfuerzos el tiempo necesario para la falla se reduce.

Corrosión por oxígeno

Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalación.

Corrosión microbiológica

Es uno de los tipos de corrosión electroquímica. Algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. La biodiversidad que está presente en éste tipo de corrosión será:

Bacterias. Algas. Hongos.

Se han identificado algunas especies hidrógeno-dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En este caso se clasifican las ferrobacterias. Es indispensable que el medio tenga presencia de agua. Las bacterias pueden vivir en un rango de pH de 0 a 10, dicho rango no implica que en un pH de 11 no pueda existir bacteria alguna.

Corrosión por presiones parciales de oxígeno

El oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está expuesto a diferentes presiones parciales del

mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra próxima a ella y se forma una pila. El área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno.

Corrosión galvánica

Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.

Corrosión por heterogeneidad del material

Se produce en aleaciones metálicas, por imperfecciones en la aleación.

Corrosión por aireación superficial

También llamado Efecto Evans. Se produce en superficies planas, en sitios húmedos y con suciedad. El depósito de suciedad provoca, en presencia de humedad, la existencia de un entorno más electronegativamente cargado.

Características de La corrosión

Es una reacción química oxido reducción.

Intervienen tres factores:La pieza manufacturada. El ambiente y el agua.Una reacción electroquímica.

Afecta a todos los materiales: Metales, Cerámicas, Polímeros.

Afecta a todos los ambientes: Medios Acuosos, Atmosfera, Alta Temperatura.

En conclusión podemos decir que las características fundamentales de este fenómeno, es que solo ocurre en presencia de un electrolito, 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.

Dentro de sus orígenes tenemos:

Los primeros metales empleados fueron los que o bien podían fácilmente reducirse al estado elemental, o bien los que se encontraron nativos; por esta condición tales metales no pasan fácilmente al estado combinado y en consecuencia, su corrosión no ocasiono notables problemas. Con la introducción del hierro, se alcanza la verdadera magnitud del problema.

Pasaron muchos siglos sin iniciarse una verdadera curiosidad por las causas de lcorrosión. En 1788 Austin hizo observar que el agua originalmente neutra tiende a volverse alcalina cuando actúa sobre el hierro, esto se debe a que en las aguas salinas se produce hidróxido sódico como producto catódico del proceso electroquímico de la corrosión.

La interpretación de que la corrosión es un fenómeno electroquímico, fue establecida por el francés THENARD en 1819.

Investigaciones de Faraday entre 1834 y 1340, dieron la demostración de la relación esencial existente entre la acción química y la generación de corrientes eléctricas.

En 1890 Fue patentado por T.A Edison Un sistema rudimentario de protección catódica a base de corrientes impresas por medio de un ánodo inerte de grafito remolcado.

Entre 1388 y 1908 se desarrolló el punto de vista de que los ácidos eran los agentes principales responsables de la corrosión, particularmente era sustentado que el orín en el hierro que se formaba si estaba presente el ácido carbónico.

Pronto, en 1905 se puso de manifiesto por Dunstan Gouding y Jowet, que el hierro expuesto el agua y oxígeno, sin la presencia del ácido carbónico, se forma orín.

Otra teoría de corrosión surgió alrededor de 1900 como consecuencia del hallazgo de peróxido hidrogeno durante la corrosión de muchos metales, dando lugar a la idea de que aquel actúa como intermediario en el proceso de corrosión. Ahora se conoce que el peróxido de hidrogeno se forma cuando hay exceso de oxígeno en el cátodo.

En 1907 los americanos Walker, Cederholm y Bent, aceptan la corrosión por líquidos neutros con ayuda del oxígeno como estimulador catódico.

En 1910, los alemanes Heyn y Baver realizan amplias investigaciones sobre corrosión, fueron los primero en establecer medidas de velocidad de corrosión en numerosos líquidos, sobre hierro y acero, estableciendo cuantitativamente el hecho de que el ataque del hierro se estimula por contacto con un metal más noble, mientras que el contacto con un metal más activo confiere protección total o parcial, en este sentido en 1824 Sir Humphrey.

Davy había propuesto proteger el cobre con el hierro o cinc contra el agua de mar, como consecuencia de estudios efectuados comisionado.

Hasta el año 1923 la creencia predominante fue de que las corrientes galvánicas o de corrosión eran producidas generalmente por metales distintos en contacto, así se llegó a considerar que un metal perfectamente puro y uniforme, si se pudiera obtener, seria incorregible.

Un buen ejemplo de esta nueva forma de actuación lo constituyen las investigaciones llevadas a cabo sobre la corrosión de los tubos de condensadores marinos, que llego a constituir problemas de tal magnitud para la marina británica en la guerra 1914/18 que hasta pudo decirse, con la oportuna dosis de exageración, que llegaron a producir mayor preocupación para el almirantazgo Británico que la flota enemiga. Los trabajos de comisiones técnicas constituidas por el comité de Institut of Metals y la British Nonferrous Research Association, junto con el desarrollo industrial de nuevas aleaciones resistentes a la corrosión, mejoraron profundamente la posición del problema.

Estudio de la Corrosión

Los fenómenos corrosivos han sido objeto de estudios científicos por muchísimos años. Históricamente, corrosión ha significado la oxidación destructiva de los metales. Actualmente, las aplicaciones de la ingeniería incluyen una nueva y buena cantidad de materiales no metálicos, y el término corrosión ha cambiado

a: la degradación o pérdida de función por exposición al medio ambiente con que conviven los materiales. La corrosión puede causar un gran impacto sobre la seguridad y confiabilidad de un extremadamente amplio rango de artículos, su impacto económico es muy alto y juega un rol crítico en la determinación de ciclos de vida en rendimiento, seguridad y costo de los productos y sistemas de ingeniería, infraestructura y defensa de los países, áreas tecnológicas como producción de energía, explotación producción distribución petrolera, transporte, ingeniería biomédica, distribución de agua, disposición de agua, electrónica y otros.

Todos los materiales se corroen en determinados medios en mayor o menor grado, así el hierro, aluminio, cobre sufren ataque en el agua, en la humedad, en presencia de sales, polución, etc. El oro y la plata son fácilmente atacables por el

cianuro de sodio o por el mercurio y el platino podría ser atacado por el agua regia.

Se deben considerar otros factores que afectan el proceso corrosivo como la presión, tratamientos térmicos, condición de superficie, esfuerzos, etc.

La posibilidad de que los plásticos y composites fallen debe ser considerada una preocupación constante para los Ingenieros que diseñan, muchos de los cuales no analizan esta posibilidad y por lo tanto no están familiarizados con el riesgo.

Los mecanismos del deterioro no han sido ampliamente publicados y los expertos en estos materiales deberían arrojar luz sobre los mecanismos de estas formas de deterioro y su costo

Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no presentan un fundamento electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos directos. Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas. Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente.

Otras manifestaciones sobre no metales son el ataque generalizado como Chalking en recubrimientos epóxicos, erosión presente en neumáticos de vehículos y el desgaste manifiesto de las vías, el ataque localizado por termitas y nematodos en madera, corrosión selectiva de concreto por ataque de químicos, erosión en piedras, ataque al concreto, destrucción de dientes por diferenciales de Oxígeno (Crevice), exfoliación de madera, desgaste en textiles, entre otros.

Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de tales bienes, disminuir su mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo definido de servicio, o, cuando no, impedir accidentes que pueden provenir de fracturas súbitas, consecuencias del proceso corrosivo. ………Por que la corrosión nos rodea

Prevención y protección ante la corrosión

La resistencia a la corrosión de los materiales de cobre es buena en diferentes condiciones, incluso en los ambientes industriales. La elevada resistencia a corrosión atmosférica contra el desgaste está basada en la generación

de una capa protectora homogénea en la superficie, que ralentiza posibles ataques posteriores, conocida como "pátina".

Ante interacciones más agresivas, por ejemplo, provocadas por gases de combustión, amoníaco o atmósfera con presencia de cloro, un estañado en caliente o una capa de níquel por electrodeposición suficientemente gruesa pueden suponer una protección adicional. Los componentes delicados en la electrónica incluso se revisten de metales preciosos para mayor protección.

En condiciones críticas de almacenaje y transporte, puede proporcionarse protección adicional al material mediante diferentes métodos:

Capa protectora de aceite mineral inerte Inmersión en soluciones inhibidoras Uso de los así llamados: inhibidores de fase vapor VPI / VCI (VPI =

Vapor Phase Inhibitor / Volatile Corrosion Inhibitor).

Estas medidas también sirven de protección contra las huellas dactilares que dejan impresiones desagradables a la vista.

Los inhibidores son substancias orgánicas contra reacciones superficiales indeseadas en el cobre y sus aleaciones en diferentes entornos. Su aplicación es mediante la inmersión de la

sustancia en una solución acuosa. Mediante adsorción se enlaza químicamente la capa protectora al cobre.

Los inhibidores más efectivos para el cobre son las sustancias tipo BTA (benzotriazol). Los VPI / VCI normalmente se aplican mediante papel de embalaje impregnado o en bolsas incluidas en el embalaje.

Normalmente los aditivos están específicamente preindicados para un metal determinado, pero aún está por probar si se pueden adecuar para más de un sistema. Inhibidores recomendados para el acero, por ejemplo, no son los adecuados o hasta serían perjudiciales para los materiales de base cobre. Un ejemplo son los refrigerantes en las herramientas de corte para mecanizado, que a

menudo incluyen inhibidores de corrosión para el hierro, pero que empleados en el cobre lo atacarían químicamente.

En los productos de tipo decorativo, donde el aspecto del material tiene gran importancia, puede mantenerse el color natural mediante pulidos regulares con líquidos de pulido de metales comunes. Una protección más duradera puede proporcionarse mediante barnices transparentes especiales, que contienen inhibidores. Si hubiera desgaste presente deberían usarse con precaución, dado que la zona desgastada adquirirá una tonalidad diferente de las zonas no afectadas.

Importancia de la Corrosión

Los fenómenos corrosivos han sido objeto de estudios científicos por muchísimos años. Históricamente, corrosión ha significado la oxidación destructiva de los metales. Actualmente, las aplicaciones de la ingeniería incluyen una nueva y buena cantidad de materiales no metálicos, y el término corrosión ha cambiado a: la degradación o pérdida de función por exposición al medio ambiente con que conviven los materiales. La corrosión puede causar un gran impacto sobre la seguridad y confiabilidad de un extremadamente amplio rango de artículos, su impacto económico es muy alto y juega un rol crítico en la determinación de ciclos de vida en rendimiento, seguridad y costo de los productos y sistemas de ingeniería, infraestructura y defensa de los países, áreas tecnológicas como producción de energía, explotación producción distribución petrolera, transporte, ingeniería biomédica, distribución de agua, disposición de agua, electrónica y otros.

"LA CORROSION NO SE ELIMINA, LA CORROSION SE CONTROLA, LA CORROSION SE ORIENTA"