corrosion

2.  La corrosión puede definirse como el deterioro de un material producido por el ataque
químico de su ambiente. Puesto que la corrosión es una reacción química, la
velocidad a la cual ocurre dependerá hasta cierto punto de la temperatura y de la
concentración de los reactivos y productos. Otros factores como el esfuerzo mecánico
y la erosión también pueden contribuir a la corrosión.
La mayoría de los metales son corroídos hasta cierto
grado por el agua y la atmósfera. Los metales también
pueden ser corroídos por el ataque químico directo de
las soluciones químicas e inclusive de metales líquidos.

3.  Es posible que los polímeros orgánicos se deterioren a causa del ataque químico de los
disolventes orgánicos. Algunos polímeros orgánicos pueden absorber agua, lo cual causa
cambios en las dimensiones o en sus propiedades. La acción combinada del oxígeno y la
radiación ultravioleta deteriora a algunos polímeros inclusive a temperatura ambiente.
 En consecuencia, la corrosión es un proceso destructivo en cuanto a lo que se refiere a la
ingeniería y representa una enorme pérdida económica. Por tanto, no es sorprendente que el
ingeniero que trabaja en la industria tenga que ver con el control y prevención de la corrosión.

4.  Toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos,
provocando un cambio en sus estados de oxidación.
 El zinc se disuelve o se corroe en el ácido y se producen cloruro de zinc y gas hidrógeno como se
indica mediante la reacción química.
 Esta reacción puede escribirse en una forma iónica simplificada, omitiendo los iones cloruro, como
 Esta ecuación consta de dos medias reacciones: una para la oxidación del zinc y la otra para la
reducción de los iones hidrógeno para formar gas hidrógeno. Estas reacciones de media celda
pueden escribirse como Reacción de ácido clorhídrico con zinc para producir gas hidrógeno.

5.  La pasivación de un metal respecto a la corrosión se refiere a la formación de una capa superficial
protectora de productos de la reacción que inhibe las reacciones adicionales. En otras palabras, la
pasivación de los metales se refiere a la pérdida de su reactividad química en presencia de una
condición ambiental específica. Muchos metales y aleaciones importantes para la ingeniería se
vuelven pasivos y, por tanto, muy resistentes a la corrosión en ambientes oxidantes de moderados a
intensos. Ejemplos de los metales y aleaciones que muestran pasividad son los aceros inoxidables,
el níquel y muchas de sus aleaciones, así como el titanio y el aluminio junto con numerosas
aleaciones de los mismos

6.  En la teoría de la película de óxido se cree que la película pasivada constituye una capa de
barrera para la difusión de los productos de la reacción (es decir, óxidos metálicos u otros
compuestos) que separan al metal de su ambiente y retardan la velocidad de la reacción.
 En cuanto a la teoría de la adsorción se cree que los metales pasivados son cubiertos por
películas de oxígeno que se absorben químicamente. Se supone que una capa de este tipo
desplaza las moléculas H2O adsorbidas normalmente y retardan la velocidad de la disolución
anódica que implica la hidratación de iones metálicos.

7.  Puesto que muchos metales importantes para la ingeniería forman películas pasivadas, no
se comportan en las celdas galvánicas como deberían indicar los potenciales de electrodos
estándar. Así, en las aplicaciones prácticas donde la corrosión es un factor importante, se
ha creado un nuevo tipo de serie conocido como la serie galvánica para relaciones
anódicas-catódicas. En consecuencia, para cada ambiente corrosivo, es necesario
determinar la serie galvánica de manera experimental.

8.  Se clasifican de manera conveniente de acuerdo con el aspecto del metal corroído. Es posible
identificar muchas formas, aunque todas ellas se interrelacionan en diversos grados:
 Ataque corrosivo uniforme o general
 Corrosión bajo tensión
 Corrosión de dos metales o galvánica
 Corrosión por erosión
 Corrosión por picaduras
 Daño por cavitación
 Corrosión por agrietamiento
 Corrosión por fricción
 Corrosión intergranular
 Fuga selectiva

9.  El ataque corrosivo uniforme se caracteriza por una reacción electroquímica o química que
procede de manera uniforme sobre la superficie completa del metal expuesto al ambiente
corrosivo. Con base en el peso, el ataque uniforme representa la mayor destrucción de los
metales, en particular de los aceros. Sin embargo, es relativamente fácil controlarlo mediante 1)
recubrimientos protectores, 2) inhibidores y 3) protección catódica.
 La corrosión galvánica es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe al estar en
contacto directo con un tipo diferente de metal (más noble) y ambos metales se encuentran
inmersos en un electrolito o medio húmedo.
Comportamiento anódico-catódico de
acero con capas exteriores de zinc y
estaño
expuestas a la atmósfera. a) El zinc es
anódico al acero y se corroe b) El
acero es anódico al estaño y se corroe

10.  La corrosión por erosión puede definirse como la aceleración en la velocidad
del ataque corrosivo a un metal debido al movimiento relativo de un fluido
corrosivo y de la superficie metálica. Cuando el movimiento relativo del fluido
corrosivo es rápido, los efectos del desgaste y la abrasión mecánicos pueden
ser severos. La corrosión por erosión se caracteriza por la aparición en la
superficie metálica de huecos, valles, picaduras, hoyos redondeados y otras
configuraciones de daño de la superficie metálica que suelen ocurrir en la
dirección del flujo del fluido corrosivo
 Las picaduras son una forma de ataque corrosivo localizado que produce hoyos
o picaduras en un metal. Esta forma de corrosión es muy destructiva para las
estructuras de ingeniería si llega a perforar el metal. Las picaduras son difíciles
de detectar en ocasiones debido a que las pequeñas pueden estar recubiertas
por los productos de corrosión. Además, es posible que varíe bastante el
número y profundidad de las picaduras, y hasta cierto punto el daño por
picaduras quizá resulte difícil de evaluar. En consecuencia, las picaduras,
debido a su naturaleza localizada, pueden con frecuencia producir fallas
repentinas e inesperadas.

11.  La cavitación o aspiraciones en vacío es un efecto hidrodinámico
que se produce cuando se crean cavidades de vapor dentro del
agua o cualquier otro fluido en estado líquido en el que actúan
fuerzas que responden a diferencias de presión, como puede
suceder cuando el fluido pasa a gran velocidad por una arista
afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la
conservación de la constante de Bernoulli.
 La corrosión por grietas es una forma de corrosión electroquímica
localizada que puede ocurrir en las grietas y bajo superficies
recubiertas donde sea posible que existan soluciones estancadas.
La corrosión por grietas es importante para la ingeniería cuando
ocurre bajo las juntas, remaches y pernos, entre discos y asientos
de válvulas, bajo depósitos porosos, así como en muchas otras
situaciones similares. La corrosión por grietas se presenta en
muchos sistemas de aleaciones tales como aceros inoxidables y
titanio, aleaciones de aluminio y cobre.

12.  Para que la corrosión por grietas ocurra, la grieta debe ser lo bastante ancha para que entre un
líquido, pero lo suficientemente estrecha para mantenerlo estancado. Por tanto, la corrosión por
grietas suele ocurrir en donde haya una abertura de unos cuantos micrómetros (mcm) o menos
de ancho.
 Para evitar o minimizar la corrosión por grietas en los diseños de ingeniería, es posible recurrir
a los siguientes métodos:
 1. Usar juntas de contacto soldadas firmemente en vez de remachadas o atornilladas en las
estructuras de ingeniería.
 2. Diseñar recipientes para drenaje total donde las soluciones estancadas se puedan acumular.
 3. Utilizar juntas no absorbentes, como el Teflón, si es posible.

13.  La corrosión intergranular es un ataque corrosivo localizado en y/o
adyacente a las fronteras de grano de una aleación. En condiciones
comunes si un metal se corroe de manera uniforme, las fronteras de
grano sólo serán un poco más reactivas que la matriz. Sin embargo,
en otras condiciones, las regiones de la frontera de grano pueden ser
muy reactivas, y causar corrosión intergranular que provoca la
pérdida de resistencia de la aleación inclusive la desintegración en
las fronteras de grano.
 Las grietas debidas a la corrosión por esfuerzo (GCE) de los metales
se refieren a las grietas provocadas por los efectos combinados de
esfuerzos por tensión y un ambiente de corrosión específico que
actúa sobre el metal.
 Los esfuerzos residuales altos que causan las GCE pueden ser el
resultado, por ejemplo, de los esfuerzos térmicos generados por las
velocidades de enfriamiento desiguales, de un mal diseño mecánico
para los esfuerzos, de las transformaciones de fase durante el
tratamiento térmico, del trabajo en frío y de la soldadura.

14.  Corrosión por desgaste, ocurre en interfaces entre materiales bajo
carga expuestos a vibración y deslizamiento. La corrosión por desgaste
aparece como huecos o picaduras rodeados por productos de
corrosión. En el caso de la corrosión por desgaste de metales, los
fragmentos metálicos entre las superficies en frotamiento se oxidan y
algunas películas de óxido se desprenden por la acción de desgaste.
En consecuencia, hay una acumulación de partícula de óxido que actúa
como un abrasivo entre las superficies en frotamiento. La corrosión por
desgaste ocurre comúnmente entre superficies en contacto rígido tales
como las que se encuentran entre ejes y cojinetes o camisas.
 Las fugas selectivas corresponden a la eliminación preferencial de un
elemento de una aleación sólida mediante un proceso de corrosión. El
ejemplo más común de este tipo de corrosión es la deszinificación, en
la cual ocurre la fuga selectiva de zinc a partir de cobre en latones.

15.  La corrosión puede controlarse o prevenirse mediante diferentes métodos. Desde el
punto de vista industrial, la economía de la situación suele determinar el método
utilizado.

16.  Selección de materiales.
 Materiales metálicos Uno de los métodos más comunes para el control de la corrosión consiste en
utilizar materiales resistentes a la misma en un ambiente específico. Cuando se eligen materiales
en un diseño de ingeniería para el cual es importante la resistencia a la corrosión, es necesario
consultar manuales y datos de corrosión para verificar que se utilice los materiales adecuados.
Una consulta adicional con expertos en corrosión de las compañías que producen los materiales
también sería útil para verificar las mejores selecciones.
 Sin embargo, existen algunas reglas generales que son razonablemente exactas y que pueden
aplicarse cuando se eligen metales y aleaciones resistentes a la corrosión en aplicaciones de
ingeniería. Éstas son:
 1. En condiciones reductoras y no oxidantes como los ácidos sin aire y las soluciones acuosas, se
recurre a menudo a aleaciones de níquel y cobre.
 2. En condiciones oxidantes, se emplean aleaciones que contienen cromo.
 3. En condiciones de oxidación extremadamente fuertes, es común que se utilicen titanio y sus
aleaciones.
 El acero inoxidable es un material que con frecuencia utilizan incorrectamente los fabricantes que
no están familiarizados con las propiedades de corrosión de los metales.

18.  Materiales no metálicos Los materiales poliméricos como los plásticos y los hules son más
débiles, suaves y, en general, menos resistentes a ácidos inorgánicos fuertes que las aleaciones
y los metales, por lo que su uso es limitado como materiales primarios para la resistencia a la
corrosión. Sin embargo, a medida que dispongan nuevos materiales plásticos de mayor
resistencia, los materiales poliméricos se volverán más importantes. Los materiales cerámicos
tienen excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, pero presentan la desventaja
de ser quebradizos con bajos esfuerzos por tensión. Los materiales no metálicos se usan
entonces principalmente en el control de la corrosión en forma de fundas, juntas y
recubrimientos.

19.  Recubrimientos
 Los recubrimientos metálicos, inorgánicos y orgánicos, se aplican a metales para evitar o reducir
la corrosión.
 Recubrimientos metálicos Los recubrimientos metálicos que difieren del metal por proteger se
aplican como capas delgadas para separar el ambiente corrosivo del metal. Los recubrimientos
metálicos se aplican algunas veces de manera que puedan servir como ánodos de sacrificio que
se corroan en vez del metal subyacente. Por ejemplo, el recubrimiento del zinc sobre acero para
hacer acero galvanizado es anódico para el acero y se corroe de manera sacrificada.

20.  Recubrimientos inorgánicos (cerámicas y vidrio) En algunas aplicaciones es deseable recubrir
acero con un recubrimiento cerámico para obtener un acabado durable y liso. El acero se recubre
por lo general con una cubierta de porcelana compuesta por una delgada capa de vidrio fundido a
la superficie del acero de manera que se adhiera bien y tenga un coeficiente de expansión
ajustado al metal de la base. En algunas industrias químicas se utilizan recipientes de acero con
forro de vidrio debido a su facilidad de limpieza y resistencia a la corrosión.

21.  Recubrimientos orgánicos Las pinturas, barnices, lacas y muchos otros materiales poliméricos
orgánicos se utilizan comúnmente para proteger metales contra ambientes corrosivos. Estos
materiales ofrecen barreras delgadas, resistentes y durables para proteger el metal del sustrato de
ambientes corrosivos. De acuerdo con el peso, el uso de recubrimientos orgánicos protege más a
los metales contra la corrosión que cualquier otro método. Sin embargo, es necesario elegir
recubrimientos adecuados y aplicarlos de manera apropiada sobre superficies bien preparadas.

22.  Diseño
 El diseño de ingeniería adecuado de equipo puede ser tan importante en cuanto a la prevención de
la corrosión como en lo relativo a la selección de los materiales adecuados. El diseñador de
ingeniería debe considerar los materiales junto con los requerimientos necesarios de propiedades
mecánicas, eléctricas y térmicas. Todas estas consideraciones deben balancearse con las
limitaciones económicas. Al diseñar un sistema los problemas de corrosión específicos quizá exijan
el asesoramiento de expertos en corrosión.

23.  a continuación se presentan algunas reglas de diseño generales:
 1. Considerar la acción de la penetración de corrosión junto con los requisitos de resistencia mecánica
cuando se considere el grosor del metal utilizado. Esto es en especial importante en tuberías y tanques
que contienen líquidos.
 2. Soldar más bien que remachar los contenedores para disminuir la corrosión por grietas. Si se emplean
remaches, elegir los que sean catódicos con respecto a los materiales que se les unan.
 3. Si es posible, emplear metales galvánicamente similares en toda la estructura. Evitar metales distintos
que puedan provocar corrosión galvánica. Si es necesario atornillar en conjunto metales galvánicamente
disimilares, use juntas y arandelas no metálicas para evitar el contacto eléctrico entre los metales.
 4. Evite los esfuerzos y las concentraciones de esfuerzos excesivos en ambientes corrosivos para evitar
las grietas por corrosión por esfuerzo. Esto es importante en especial cuando se usan aceros
inoxidables, latones y otros materiales susceptibles a las grietas por corrosión por esfuerzos en ciertos
ambientes corrosivos.
 5. Evite los dobleces pronunciados en sistemas de tuberías donde se presente flujo. Las áreas en las
cuales cambia abruptamente la dirección del flujo promueven la corrosión por erosión.
 6. Diseñe tanques y otros contenedores de fácil drenaje y limpieza. Los estancamientos de líquidos
corrosivos generan celdas de concentración que promueven la corrosión.
 7. Diseñe sistemas de fácil remoción y sustitución de piezas que se espera que fallarán rápidamente
durante el servicio. Por ejemplo, las bombas en las plantas químicas deben sustuirse con facilidad.
 8. Diseñe sistemas calefactores de manera que no ocurran puntos calientes. Por ejemplo, los
intercambiadores de calor deben diseñarse para gradientes de temperatura uniformes.

24.  Alteración del ambiente
 Las condiciones ambientales pueden ser muy importantes al determinar la severidad de la
corrosión. Los métodos de mayor utilidad para reducir la corrosión mediante cambios ambientales
son
 1) disminuir la temperatura
 2) disminuir la velocidad de líquidos
 3) eliminar el oxígeno de líquidos
 4) reducir las concentraciones de iones
 5) agregar inhibidores a los electrolitos.

25.  1. Reducir la temperatura de un sistema suele reducir la corrosión debido a las velocidades de
reacción inferiores a temperaturas más bajas. Sin embargo, hay algunas excepciones en las que
la situación es a la inversa. Por ejemplo, el agua de mar hirviente es menos corrosiva que el agua
de mar caliente en virtud de la disminución de la solubilidad del oxígeno al aumentar la
temperatura.
 2. La disminución de velocidad de un fluido corrosivo reduce la corrosión por erosión. A pesar de
eso, para metales y aleaciones que se pasivan, deben evitarse las soluciones estancadas.
 3. La eliminación del oxígeno de las soluciones de agua algunas veces es útil en la reducción de la
corrosión. Por ejemplo, el agua que se alimenta a las calderas se desaerea para reducir la
corrosión. A pesar de eso, en sistemas que dependen del oxígeno para la pasivación, la
desaereación es indeseable.
 4. La reducción de la concentración de iones corrosivos en una solución que está corroyendo a un
metal puede disminuir la velocidad de corrosión de este último. Por ejemplo, al disminuir la
concentración de iones cloruro en una solución de agua se reducirá su ataque corrosivo sobre
aceros inoxidables.
 5. Si se sgregan inhibidores a un sistema puede disminuirse la corrosión. Los inhibidores son en
esencia catalizadores de retardo. La mayoría de los inhibidores se han formulado mediante
experimentos empíricos, y muchos tienen características propias. Sus acciones también varían de
modo considerable. Por ejemplo, los inhibidores de tipo absorción se absorben en una superficie y
forman una película protectora. Los de tipo remoción reaccionan para eliminar los agentes
corrosivos de la solución tales como el oxígeno.

26. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 4th Edition
William F. Smith
Javad Hashemi