Trabajo sobre que es la corrosion y de cuales son las posibles maneras actuales de proteger los materiasles de las misma

1. San Cristóbal, 19 de Noviembre del 2016
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Departamento de Mantenimiento Mecánico
Corrosión
Sección: C
Introducción a la Corrosión
Elaborado por:
Alexander J. Molina O.
CI: 23547100

2. Introducción
Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea,
produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
Las características fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un
electrólito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y
catódicas: una reaccción 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.
Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el
material puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas
catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es
lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa
el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose
inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie
del metal.
Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinámico
electroquímico, indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima
energía, siendo la corrosión por lo tanto la causante de grandes perjuicios económicos en
instalaciones enterradas. Por esta razón, es necesario la oportuna utilización de la técnica
de protección catódica.
Se designa químicamente corrosión por suelos, a los procesos de degradación que
son observados en estructuras enterradas. La intensidad dependerá de varios factores
tales como el contenido de humedad, composición química, PH del suelo, etc. En la
práctica suele utilizarse comúnmente el valor de la resistividad eléctrica del suelo como
índice de su agresividad; por ejemplo un terreno muy agresivo, caracterizado por
presencia de iones tales como cloruros, tendrán resistividades bajas, por la alta facilidad
de transportación iónica.

3. Corrosión
La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez
nociones de química y de física (físicoquímica). 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. Para que esto ocurra entre las especies, debe existir un diferencial
electroquímico. Si separamos una especie y su semireacción, se le denominará semipar
electroquímico; si juntamos ambos semipares, se formará un par electroquímico. Cada
semipar está asociado a un potencial de reducción (antiguamente se manejaba el
concepto de potencial de oxidación).
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. En un medio
acuoso, la oxidación del medio se verifica mediante un electrodo especial, llamado
electrodo ORP, que mide en milivoltios la conductancia del medio.
La corrosión metálica química es por ataque directo del medio agresivo al metal,
oxidándolo, y el intercambio de electrones se produce sin necesidad de la formación del
par galvánico. 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).

4. Tipos de Corrosión
Existen muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosión, que tal como
se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un proceso electroquímico.
Corrosion Quimica: En la corrosión química un material que se disuelve en
lìquido 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 liquido: 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 cerámicos: Pueden 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 polímeros: Los 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.

5. Tipos de corrosión electro-químicas
Celdas de composición: Se 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
que 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 y hongos
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.

6. Formas de proteccion para la Corrosion
Diseño: El diseño de las estructuras puede parecer de poca importancia, pero
puede ser implementado para aislar las superficies del medio ambiente.
Los 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. La oxidación se da en lugares húmedos pero hay
métodos para que el metal no se oxide, por ejemplo: la capa de pintura.
Eleccion del Material: 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).
Dominio del ambiente: 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.
Inhibidores de la corrosion: 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.

7. Proteccion Catodica: la proteccion catodica es una tecnica de control de la
corrosion, que esta siendo aplicada con mucho éxito en el mundo entero, en que cada dia
se hace necesario mas instalaciones de conductos para transportar petroleo, gas natural,
agua, productos terminados, desechos, cables electricos y otros tipos de instalaciones
importantes, se puede aplicar proteccion catodica a materiales como: acero, cobre, laton
y aluminio. Como condicion fundamental las estructuras componentes del objeto a
proteger y el elemento de sacrificio, deben mantenerse en contacto electrico e inmerso
en un electrolitico
Fundamento de la proteccion catodica: la proteccion catodica realiza exactamente
lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa, sobre toda la superficie de la
estructura.
Mientras que la corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la
corriente de corrosion y descargandose desde todas las zonas anodicas, existira un flujo
de corriente neto sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un catodo.
Para que la corriente sea forzada sobre la superficie, es necesario que la diferencia
de potencial del sistema sea mayor que la diferencia de potencial de las micro celdas de
corrosion originales.
La proteccion catodica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama
de anodos hacia la tierra y dichos materiales estan sujetos a la corrosion, por lo que es
deseables que dichos materiales se desgasten (se corroan) a menores velocidades que los
materiales que protegemos.
Teoricamente se establece que el mecanismo consiste en polarizar el catodo,
llevandolo mediante el empleo de una corriente externa mas alla del material de
corrosion, hasta alcanzar por lo menos el potencial del anodo, en un circuito abierto,
adquiriendo ambos el mismo potencial eliminandose la corrosion del sitio, por lo que se
considera que la proteccion catodica es un medio de proteccion.
Polarizacion Catodica: La proteccion catodica no elimina la corrosion, este
remueve la corrosion de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se
descarga la corriente.
Anodo Galvanico: Se fundamenta en el mismo principio de la corrosion
galvanica, en la que el metal mas activo es anodico con respecto a otro mas noble,
coroyendose el metal anodico

8. Tipos de ánodos
Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial
existente entre el metal a proteger y el anodo, este ultimo debera de ocupar una posicion
mas elevada en la tabla de potencias serie electroquimica o serie galvanica.
Magnesio: Los anodos de magnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro
y estan libres de pasivacion, estan diseñados para realizar el mayor rendimiento posible
en su funcion de proteccion catodica
Zinc: Para estructuras metalias inmersas en agua de mar o en suelo con
resistividad electrica de hasta 1000 ohm.
Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar
Ánodos Utilizados
Chatarra de hierro: por su economía es utilizado a veces como electrodo dispersor
de corriente. Este ánodo puede ser aconsejable su utilización en terrenos de resistivilidad
elevada y es aconsejable se rodee de un relleno artificial constituido por un carbon de
Coke.
Hierro Silicio: Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja
resistividad a intensidades bajas de un amperio, su vida es prácticamente ilimitada
siendo su capacidad máxima de salida de unos 12 a 15 por salida de ánodo.
Grafito: Puede usarse en terrenos de resistivilidad media y se utiliza con relleno de
grafito o carbon de coke, es fragil por lo que su almacenamiento y transporte debe de ser
de sumo cuidado.
Titanio-Platinado: Este material esta escpecialmente indicado para instalaciones
de agua de mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en el suelo,
su mejor caracteristicas es que a menor voltajes se pueden sacar intensidades elevadas.

9. Conclusión
La corrosión es un fenómeno que afecta en la actualidad algunos campos de
trabajo que tiendan a dejar de lado la protección de sus maquinas u otros medios que
puedan ser afectados por la corrosión, como también se muestra en el trabajo que la
corrosión puede ser creada mediante medios que no solo son líquidos sino también
mediante electroquimicas que al mismo tiempo generan el mismo problema pero con
otro origen, por lo tanto se deben de tomar medidas que permitan prever dicho problema
que puede afectar a la larga todo tipo de industria, fabrica entre otras.

10. Anexos

12. Bibliografía
es.Wikipedia.org
Corrosion y proteccion de los metales en la atmosfera, Sebastian Feliu/ Manuel
Morcillo, Ediciones Bellaterra, S. A