CORROSIÓN

LA CORROSIÓN

1. ¿QUÉ ES LA CORROSIÓN?

Los materiales están expuestos continuamente a un proceso de interacción material-ambiente que provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de las propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según se trate de materiales metálicos, cerámicos o plásticos. Por ejemplo, la pérdida de las propiedades de los plásticos se denomina degradación y viene producida por la rotura de las cadenas de polímeros debido a los rayos ultravioletas (radiación solar). En los metales, los procesos de deterioro se llaman oxidación y corrosión y en los cerámicos, cuando las condiciones para el deterioro son extremas, se habla de corrosión.

Centrándonos en el caso de los metales podemos distinguir: La oxidación o corrosión seca y la corrosión húmeda. 

OXIDACIÓN O CORROSIÓN SECA

Suele aparecer en los metales que se encuentran en contacto con el aire o con un entorno rico en oxígeno.  En la oxidación la superficie del metal reacciona con el oxígeno y se forma un óxido que se deposita sobre dicha superficie. Una vez que se ha formado la primera capa de óxido, ésta actúa como una capa protectora, pues se interpone entre el metal y el oxígeno. Este efecto protector será mejor cuanto mayor sea la adherencia de la capa de óxido al metal y menor sea la fragilidad del óxido. Desde el punto de vista químico, la oxidación es una reacción en la cual el elemento que se oxida cede electrones al elemento oxidante. Aunque el más popular de los oxidantes es el oxígeno, la oxidación de los metales puede ser provocada por otras sustancias como el cloro, el bromo, el azufre, el hidrógeno, el yodo, los óxidos de azufre y los de carbono. 

CORROSIÓN

Cuando la oxidación se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas para el metal se denomina corrosión. La corrosión es mucho más peligrosa para la vida de los metales que la oxidación, pues en un medio húmedo la capa de óxido no se deposita sobre el metal, sino que se disuelve en el vapor de agua de la atmósfera, acabando por desprenderse. La mayoría de los fenómenos de corrosión que experimentan los metales en ambientes húmedos se deben a reacciones de tipo electroquímico. Este tipo de reacciones implica que hay una especie química que cede electrones (se comporta como ánodo y es dónde se produce la reacción de oxidación) que migran hacia otra especie que los recibe (que se comporta como cátodo y es dónde se da la reacción de reducción). Esta pérdida de electrones ocasiona iones positivos que también circulan desde el ánodo al cátodo a través del líquido conductor. La consecuencia de este proceso es que el metal que pierde electrones se va deshaciendo al perder también los iones.

Los agentes corrosivos más habituales en la atmósfera, son el cloruro de sodio del mar y el dióxido de azufre que proviene del uso de combustibles sólidos y líquidos que contienen azufre. 

2.- EFECTOS DE LA CORROSIÓN

El efecto de la corrosión es, en el peor de los casos, la destrucción total de un componente, pero también da lugar a otros problemas, que quizás menos contundentes, no dejan de ser perjudiciales y, en algunos casos peligrosos para la seguridad de las personas. 

Algunos de los problemas derivados de la corrosión son: inicios de fracturas, fugas en tanques o conducciones, disminución de la resistencia mecánica en estructuras o en algunas partes de una máquina, desviaciones del funcionamiento normal de los equipos, contaminación debida a las sustancias que se producen en la corrosión y perjuicio en el aspecto estético. Dado que la corrosión es un factor muy importante en la industria y puede provocar daños estructurales muy graves, es muy importante hacer un estudio previo.

3.- IMPACTO A NIVEL ECONÓMICO

La corrosión va produciendo un deterioro considerable en los metales a los que afecta, los cuales, con el tiempo, si no son tratados, se deterioran por completo causando pérdidas irreversibles de millones de toneladas de metales anualmente. A los costes necesarios para la reposición de estructuras, tuberías, maquinaria, etc. que se deterioran por efecto de la corrosión, hay que añadir otros como pérdidas de petróleo, riesgo de accidentes en oleoductos, paradas industriales por rotura de calderas… .  Todo esto causa un gran daño a la economía de los países.

Como dato curioso indicar que el 25% de la producción mundial anual del acero es destruida a causa de la corrosión.

Además de las pérdidas directas, los óxidos de los metales formados por la corrosión, impurifican productos de distintas industrias y para evitarlo se generan gastos adicionales, especialmente en la industria alimenticia y en la fabricación de reactivos químicamente puros.

En la actualidad, quizás no solo sea necesario investigar en el desarrollo de nuevos materiales, sino también seguir profundizando en los fundamentos de los procesos de corrosión con el fin de evitarlos. Este problema pone claramente de manifiesto la necesidad de detener dentro de lo posible, el desgaste gradual de materiales que puede conducir a la ruina total o parcial de las estructuras. Esto podría significar la destrucción de monumentos históricos u obras de arte, con la consiguiente desaparición de patrimonio cultural imposible de reparar. (Para evitar la corrosión la torre Eiffel es pintada cada 5 años) 

Ante esta situación cabría plantearse que, del mismo modo que la conservación del medio natural es preocupante y no cesan las peticiones para evitar la degradación del mismo, debería preocuparnos también conservar todo aquello para cuya obtención ha sido necesario consumir energía ya que, esto sería otra forma de ahorrarla.

4.- MÉTODOS DE PREVENCIÓN

Los métodos más usuales para prevenir la corrosión son:

• Selección de materiales

El método más lógico para prevenir la corrosión en una aplicación determinada consiste en elegir un metal que sea lo suficientemente resistente a la corrosión en la atmósfera o ambiente en que va a ser utilizado. En este sentido se pueden mencionar los aceros inoxidables.

• Adición de inhibidores

Los inhibidores son sustancias químicas que retardan la reacción química del ánodo y el cátodo. La adición de estos inhibidores al medio corrosivo constituye una protección efectiva contra el fenómeno de la corrosión.

• Recubrimientos protectores

Tratamientos superficiales como el cromado y el galvanizado.

Recubrimientos inorgánicos. Para proteger el acero de la corrosión se le recubre de una fina capa de vidrio fundido que le proporciona un acabado duradero. Estos aceros vidriados se utilizan en la fabricación de recipientes para la industria química.

Recubrimientos orgánicos. Los metales se recubren con pinturas, barnices, lacas y otras sustancias orgánicas con el fin de protegerlos contra la corrosión.

• Protección anódica

La protección anódica se basa en la formación de películas pasivas protectoras en las superficies de los metales que actúan como ánodo en el fenómeno de la corrosión.

• Protección catódica.

En una pila galvánica el ánodo es siempre el que sufre la corrosión. Si la pieza que queremos proteger la situamos como cátodo no sufrirá corrosión.

Realizar una protección catódica consiste en hacer que el metal que queremos proteger, en lugar de actuar como ánodo, actúe como cátodo. Así, hay que conectar eléctricamente el metal que se quiere proteger con otro que reaccione más fácilmente con el ambiente. Este metal, denominado ánodo de sacrificio, será el que se sufra la corrosión.

La protección catódica se utiliza en tuberías enterradas, tomas de tierra de instalaciones eléctricas y depósitos enterrados. El proceso de corrosión en los ánodos de sacrificio obliga a sustituirlos cada cierto tiempo.

En la siguiente imagen se puede ver este tipo de protección para una tubería de hierro, utilizando magnesio como ánodo de sacrificio.