OXIDACION Y CORROSION

1. Patología de la edificación
Estructuras metálicas
Ing° Hugo Pisfil Reque

2. INTRODUCCIÓN
La humanidad desde sus inicios se ha adaptado al medio que lo
rodea, tomando y creando elementos que mejoren la calidad de vida.
Es así como luego de analizar las propiedades de los elementos que
encuentra en su entorno y asociarlos a las necesidades de su diario
vivir, la combina con el fin de obtener nuevos materiales con
propiedades superiores a los primeros que les permita optimizar las
labores diarias.
Así se inicia a trabajar con materiales como el concreto, la madera y
elementos metálicos para construir lugares cómodos y seguros.
El empleo de los elementos metálicos en el campo de la construcción
ha ido en incremento en los últimos años, debido a sus numerosas
ventajas en el campo constructivo como su alta resistencia, fácil y
rápido montaje de estructuras, entre otros.
JUSTIFICACIÓN
La investigación de patología de elementos metálicos sirve para
conocer las causas, factores y procesos que intervienen en el
deterioro de dichos elementos y la importancia de saber el tratamiento
indicado para cada alteración. Este estudio puede ser de gran utilidad
para los estudiantes de Ingeniería, personas e ingenieros que se
dedican a la construcción con estructuras metálicas.
OBJETIVO GENERAL
Conocer las causas y consecuencias de las alteraciones que sufren
los elementos metálicos usados en la construcción, con el fin de evitar
daños en estructuras metálicas que pongan en riesgo el factor
humano.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Identificar las causas mecánicas de las lesiones sufridas por
elementos metálicos en su vida útil.
Interpretar las características de los distintos procesos de corrosión.
Analizar los factores que favorecen la aparición de la corrosión en
elementos metálicos.
Conocer los diferentes tratamientos.

4. LESIONES EN EL ACERO
1.- Lesiones Generalizadas:
a) Lesiones formales. b) Lesiones sustanciales
- Deformación excesiva. - Oxidación.
- Rotura dúctil. - Oxidación – Corrosión
- Rotura frágil.
- Erosión.
2.- Lesiones – Casuística
a) Estructuras metálicas
- Lesiones típicas.

5. - Otras lesiones.
3.- Instalaciones hidráulicas.
- Lesiones típicas.
- Otras lesiones.
1.- Lesiones Generalizadas
a) Lesiones formales
Deformación excesiva
Dado que la deformación es inherente a todos los elementos
constructivos, lo que entendemos por deformación excesiva se refiere
a la deformación de los elementos metálicos cuando ésta es superior a
lo seguro o permisible.
Las deformaciones de los elementos mecánicos suelen estar
causadas por dos tipos de acciones:
- Acciones MECÁNICAS: la deformación viene producida por
una carga que, si incide sobre un elemento que trabaja a
FLEXIÓN, producirá flecha excesiva.
Si afecta a un elemento que trabaja a COMPRESIÓN, producirá
pandeo excesivo.

6. Las causas de estas acciones son variables.
- Acciones TÉRMICAS: la deformación es el resultado de
someter al elemento metálico a elevadas temperaturas. Las
causas de estas elevadas temperaturas pueden ser desde la
radiación solar al fuego.
Sin embargo, tanto cargas de gran magnitud como las
exposiciones al fuego prolongadas pueden producir
deformaciones irreversibles que en ocasiones el edificio no
puede asumir sin la necesaria reparación.

7. Destrucción de las torres gemelas – Nueva York

8. Los arquitectos del World Trade Center fueron protagonistas anónimos de la
tragedia vivida en Nueva York ese martes 11 de setiembre del 2001. Según un
grupo de ingenieros civiles, la solidez de los edificios, que soportaron el fuerte
impacto de los aviones, salvó miles de vidas al permanecer de pie por mucho
tiempo. Sin embargo, reconocieron que el colapso de las torres gemelas fue
inevitable.
"Nada está diseñado para aguantar estas temperaturas", aseguró Hyman Brown,
gerente de construcción del World Trade Center. El fuego producido por el
combustible usado por los aviones alcanzó una temperatura de 800º centígrados
derritiendo las estructuras del edificio.
Rotura dúctil
La rotura de la mayoría de los elementos metálicos por procesos
comunes, a excepción de la fundición, viene precedida de un estado
de deformación previa que, por lo general, permite la detección del
problema con suficiente antelación y la acometida oportuna de
medidas paliativas.
Aun así, en ciertos elementos, la combinación de grandes cargas y
secciones escasas produce rápidos procesos de deformación y rotura.
Suele ser el caso de chapas y conectores.
Rotura frágil
Desgarro laminar
Existen casos concretos en los que los elementos metálicos pueden
sufrir pequeñas figuraciones propias de materiales de rotura frágil y no
dúctil, como corresponde a los metales.
Los casos más comunes de este tipo de rotura son:
- Desgarro Laminar: rotura o fisuración en el sentido de
laminación de estructuras de acero laminado que produce un
dibujo escalonado con tramos longitudinales mucho mayores a
los transversales. Afecta al acero por su limitada resistencia en

9. la citada dirección, como consecuencia de la aparición de
inclusiones no metálicas en el proceso de laminado.
El origen o causa de esta deformación y fisuración puede
encontrarse tanto en la elección del material de aportación en las
soldaduras, que al retraerse puede producir tensiones en dicha
dirección, como en el diseño de las uniones y nudos, que
también pueden favorecer la aparición de tensiones
perpendiculares a la dirección de laminación.
- Rotura por fatiga: rotura o fisuración resultado de una
modificación permanente y localizada del metal. Este proceso se
ve favorecido cuando la estructura del metal presenta
cristalización, que puede venir causada por un
sobrecalentamiento excesivo, por ejemplo, durante el proceso de
soldado.
Las causas de esta modificación permanente suelen encontrarse
en los dos tipos de acciones que con más frecuencia afectan a
los elementos metálicos, las acciones mecánicas, que deberán
ser variables a la vez que permanentes para producir la rotura
por fatiga, y las acciones térmicas que produzcan movimientos
de dilatación y contracción alternativos.
Este tipo de lesiones presenta difícil reparación, que en la
mayoría de los casos pasa por una sustitución parcial del
elemento.
Erosión
Desgaste o pérdida de sección producidas por el arrastre de
materiales de un líquido que circula a grandes velocidades y sufre
turbulencias. La erosión en estos casos supone un doble proceso,
mecánico y químico al actuar conjuntamente con el proceso de
oxidación. El movimiento del fluido en el interior produce el
desprendimiento de las partículas de óxido, con menor resistencia, y
favorecen la aparición de un nuevo proceso de oxidación.

10. La reparación vuelve a pasar, casi de modo obligado, por la
sustitución del segmento afectado.
b.- Lesiones sustanciales
Oxidación:
Reacción de la superficie de un metal con el oxígeno del aire o del
agua produciendo una capa superficial de óxido metálico (vuelta al
estado natural más estable de los metales no preciosos), sin
capacidad portante, que puede derivar en una pérdida de capacidad
resistente del elemento al verse reducida su sección. Todos aquellos
factores que faciliten la acumulación de agua o humedad se
establecerán como causas que la favorezcan.
El hierro y sus aleaciones (entre ellas los aceros) forman una
capa de óxido porosa que además permite la acumulación de
agua y favorece el proceso de oxidación y la aparición del
fenómeno de corrosión electrolítica, que se trata de forma
independiente en el apartado de oxidación-corrosión.
La mejor opción frente a la oxidación, cuando ésta supone una
agresión hacia el elemento metálico es la prevención, aunque

11. también es posible la [reparación] cuando no se ha sido capaz
de evitar su aparición y sobre todo cuando su estado es tan
avanzado que supone riesgo de pérdida de la capacidad
portante del elemento metálico en cuestión.
Oxidación-Corrosión
Tipo de corrosión más extendida en los metales férricos,
fundamentalmente el acero, en el caso de la construcción. Consiste en
la formación de un par galvánico o eléctrico entre el hierro presente en
el acero y el hidróxido de hierro fruto de la oxidación y que resulta
tener un potencial electroquímico superior al primero.
El medio de intercambio de electrones (electrolito) entre ambos
es el agua que se acumula en los poros de la capa de óxido. Así,
el hierro presente en el acero se establece como ánodo (polo

12. negativo) y el hidróxido de hierro como cátodo (polo positivo),
produciendo una corriente de electrones del primero al segundo
y causando la descomposición del acero.
La lesión inicial, es decir, la oxidación, es la que será necesario
prevenir o reparar y sus causas las que habrá que evitar en todo
momento.

14. Vigas y cubierta que presenta corrosión química

18. 2.- Lesiones. Casuística.
Estructuras metálicas
Lesiones típicas
Teniendo en cuenta que las estructuras metálicas suelen estar
constituido por elementos de acero laminado, situados en un
ambiente lo suficientemente protegido de las agresiones del
medio, las lesiones más frecuentes serán las siguientes:
Deformación excesiva. Acciones mecánicas
Deformación excesiva. Acciones térmicas. Fuego
Rotura dúctil
Rotura frágil. Desgarro Laminar
Corrosión. Corrosión electrolítica. Corrosión intergranular
Oxidación-Corrosión

19. Otras lesiones
Rotura frágil. Rotura por Fatiga
Corrosión. Corrosión química
Corrosión. Corrosión electrolítica
Corrosión. Corrosión electrolítica. Aireación diferencial
Instalaciones hidráulicas
Lesiones típicas
Los movimientos de dilatación-contracción serán típicos de este
tipo de instalaciones, especialmente por las que circule agua a
elevadas temperaturas. A su vez, también lo serán todos los
derivados del contacto directo con el agua y su circulación.
Erosión de tuberías debido a la corriente liquida.
Roturas (desprendimientos)
Grietas por tensión excesiva
Fisuras por fatiga
Golpe de ariete
Cavitación.
Otras lesiones
Corrosión. Corrosión electrolítica. Aireación diferencial
Corrosión. Corrosión electrolítica
Tratamientos del Acero
Corrosión:
Pasos:
1.- Eliminación la causa de la lesión, sellando las posibles vías de
entrada del agua o humedad con algún material como la silicona
2.- Seguidamente se actuará sobre la pieza, para lo cual se puede
proponer una serie de intervenciones generalizadas.

20.  Ambiente agresivo.
 Ambiente medianamente agresivo.
 Ambiente neutro.

21. Preparación de la superficie de metales con chorro de arena
Pintura base a estructuras metálicas – pintura epóxica.

22. Sistema de Pintura en el Acero: