Medidas de Protección Contra la Corrosión

Corrosión.

La corrosión es un fenómeno natural que afecta en distinto grado a los metales, cuya esencia electroquímica implica la donación de electrones por el metal que se corroe, por lo tanto una determinación eléctrica de la tendencia del metal a donar electrones puede servir como criterio básico de la facilidad de la corrosión.

     En los ambientes corrosivos por las distintas variables que intervienen, ya sean químicas, físicas o mecánicas; no es posible encontrar un método único para solucionar los distintos casos de corrosión, por lo que a su vez se requiere disponer de distintos métodos anticorrosivos para prevenirla.  La corrosión no se puede evitar, más el objetivo principal está en controlarla, ya sea en el metal, en la interface o en el medio ambiente corrosivo.

  Son muchos los métodos, para los distintos grados de protección que se pretenden; los cuales en grado de importancia están: el diseño evitando puntos sensibles de ataque en la estructura, utilizando recubrimientos protectores metálicos y no metálicos, especificando materiales resistentes a la corrosión, usando protección catódica, y alterando los medios por medio de inhibidores.

                                                  

Medidas de defensa contra la corrosión.

 

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.

Elección 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).

Diseño: El diseño de las estructuras del metal, estas pueden retrasar la velocidad de la corrosión.

Protección de Barrera: Pinturas (Liquida o en polvo),Deposito electrolítico (cincado, cromado, estañado etc.)Y  Metalizados.

Recubrimientos protectores

Estos recubrimientos se utilizan para aislar el metal del medio agresivo. Veamos en primer lugar aquellos recubrimientos metálicos y no-metálicos que se pueden aplicar al metal por proteger, sin una modificación notable de la superficie metálica.

Recubrimientos no-metálicos: Podemos incluir dentro de éstos las pinturas, barnices, lacas, resinas naturales o sintéticas. Grasas, ceras, aceites, empleados durante el almacenamiento o transporte de materiales metálicos ya manufacturados y que proporcionan una protección temporal.

Recubrimientos orgánicos de materiales plásticos: Esmaltes vitrificados resistentes a la intemperie, al calor y a los ácidos.

Recubrimientos metálicos: Pueden lograrse recubrimientos metálicos mediante la electrodeposición de metales como el níquel, cinc, cobre, cadmio, estaño, cromo, etcétera.

Reducción química (sin paso de corriente): Por ese procedimiento se pueden lograr depósitos de níquel, cobre, paladio, etc. Recubrimientos formados por modificación química de la superficie del metal. Los llamados recubrimientos de conversión consisten en el tratamiento de la superficie del metal con la consiguiente modificación de la misma. Entre las modificaciones químicas de la superficie del metal podemos distinguir tres tipos principales:

1.  Recubrimientos de fosfato: El fosfatado se aplica principalmente al acero, pero también puede realizarse sobre cinc y cadmio. Consiste en tratar al acero en una solución diluida de fosfato de hierro, cinc o manganeso en ácido fosfórico diluido. Los recubrimientos de fosfato proporcionan una protección limitada, pero en cambio resultan ser una base excelente para la pintura posterior.

 2.  Recubrimiento de cromato. Se pueden efectuar sobre el aluminio y sus aleaciones, magnesio y sus aleaciones, cadmio y cinc. Por lo general, confieren un alto grado de resistencia a la corrosión y son una buena preparación para la aplicación posterior de pintura.

3.  Propiedades físicas de los recubrimientos metálicos 

Refiriéndonos al caso del acero como el material de más amplia utilización, la selección de un determinado recubrimiento metálico se puede efectuar y justificar sobre la base de una de las siguientes propiedades físicas, cuando se trata de proteger de una manera eficaz y económica la superficie del acero en condiciones determinadas:

·         Impermeabilidad, esto es, que el recubrimiento sea continuo y de espesor suficiente, lo cual permitirá aislar la superficie del acero de los agentes agresivos.

 ·         Resistencia mecánica de los metales utilizados en los recubrimientos, para garantizar una buena resistencia a los choques, rozamientos ligeros o accidentales, etc.

 ·         Buena adherencia al acero.

 ·         Posibilidad de facilitar superficies pulidas o mates, capaces de conferir a los objetos un acabado con fines decorativos.

Para obtener buenos resultados con los recubrimientos metálicos, hay que tener en cuenta una serie de operaciones que deben llevarse a cabo con anterioridad a la aplicación del recubrimiento.

Estado de la superficie a proteger. Preparación de la superficie

La limpieza y puesta a punto de la superficie del acero antes de la aplicación de un recubrimiento metálico, son operaciones indispensables, sea cual sea el procedimiento de aplicación escogido. De la calidad de la preparación de la superficie dependerá la adherencia y, en consecuencia, la eficacia de la capa protectora.

Según el estado actual de la superficie por proteger, más o menos oxidada, se puede seleccionar el procedimiento mecánico de limpieza más adecuado, desde el granallado, chorreado de arena, pasando por una limpieza química o electroquímica, como los baños ácidos, con corriente eléctrica o sin ella.

La selección de un recubrimiento está en función de las dimensiones de los objetos y de la extensión de la superficie que se quiere recubrir.

Los procedimientos que se aplican en recintos como hornos, cubas electrolíticas o crisoles, sólo pueden utilizarse para aquellas piezas cuyas dimensiones no están limitadas por su capacidad. Esto es válido para la galvanización, electrólisis, tratamientos térmicos. Por el contrario, la metalización con pistola permite efectuar recubrimientos metálicos independientemente de las dimensiones de la pieza, en razón de la movilidad del equipo.

Inmersión en un metal en fusión

Después de una adecuada preparación superficial (un decapado ácido por ejemplo), las piezas de acero se sumergen momentáneamente en un baño de un metal en fusión. Esta operación puede realizarse para una sola pieza o para un conjunto, o también en continuo para productos siderúrgicos como tuberías láminas, trefilados, etc. Tal técnica se utiliza habitualmente para los recubrimientos de cinc (galvanización en caliente), aluminio (aluminizado), estaño y plomo.

Después del enfriamiento, las piezas ya recubiertas pueden someterse a un tratamiento complementario de pasivación en ciertos casos.

Metalización por proyección con pistola

Esta técnica consiste en proyectar sobre la superficie del acero, ya preparada en unas condiciones especiales (por chorreado con arena o granallado), un metal en estado de fusión por medio de una pistola.

El espesor del recubrimiento se puede controlar fácilmente por el operador y puede variar según la naturaleza del metal proyectado y el resultado que se espera obtener. La mayoría de los metales o aleaciones pueden aplicarse de esta manera: cinc, aluminio, acero inoxidable, estaño, plomo, níquel, cobre, etc.

Electrólisis

Después de una cuidadosa preparación superficial que incluye un decapado ácido, seguido de neutralización y lavado, las piezas por tratar se sumergen en soluciones que contienen sales de los metales a depositar. Las piezas se colocan en posición catódica, conectadas al polo negativo de un generador. Bajo la acción de la corriente eléctrica proporcionada por el generador, el acero se recubre del metal contenido en el baño o bien puede ser suministrado por un ánodo soluble del metal en cuestión.

Los metales corrientemente depositados por vía electroquímica son: cromo cobre, níquel, cinc, cadmio y estaño. Los depósitos obtenidos son por lo general de espesor pequeño (2 a 30 micrones).

Tratamientos termoquímicos de difusión 

Los tratamientos termoquímicos de difusión, también conocidos como cementación, consisten en colocar las piezas de acero a tratar en una mezcla de polvo metálico y de enlazante (cemento) en un recinto a alta temperatura. El metal protector (recubrimiento) se difunde superficialmente en el metal base y forma una capa eficaz contra la corrosión. Los metales corrientemente aplicados por este método son el cinc (sherardización) y el aluminio.

Placado

Después de un tratamiento superficial especial, la lámina del metal para aplicar y el metal base se someten a un proceso de colaminación en caliente, obteniéndose al final lámina de acero recubierta del metal aplicado. Este proceso puede efectuarse sobre una o las dos caras de la lámina del acero. El acero inoxidable, níquel y el cobre se aplican comúnmente por esta técnica.

 Inhibidores:

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. Su uso es en el campo de los sistemas de enfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento, calderas y "chillers". El uso de las etanolaminas es típico en los algunos combustibles para proteger los sistemas de contención (como tuberías y tanques).Y además la inhalación es mala para los pulmones Se han realizado muchos trabajos acerca de inhibidores de corrosión como alternativas viables para reducir la velocidad de la corrosión en la industria. Extensos estudios sobre IC y sobre factores que gobiernan su eficiencia se han realizado durante los últimos 20 años. Los cuales van desde los más simples que fueron a prueba y error y hasta los más modernos los cuales proponen la selección del inhibidor por medio de cálculos teóricos.

Por otra parte el 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. Sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto (atmósfera, mar, cuenca en contacto con el medio natural, circuito abierto, etc.).

 Funcionamiento de los inhibidores

Existen tres modelos para explicar el funcionamiento de los inhibidores:

1) Aceptadores de protones: Las estructuras orgánicas que caen dentro de esta categoría son consideradas como adsorbentes de sitios catódicos (Anilinas, quinolinas, ureas y aminas alifáticas).

2) Aceptadores de electrones: Las estructuras orgánicas que caen dentro de esta categoría son consideradas como adsorbentes de sitios anódicos (Peróxidos orgánicos, tioles orgánicos).

3) Moléculas mixtas: Pueden adsorberse sobre cualquiera de las dos superficies.

Clasificación de los inhibidores

Los inhibidores más utilizados en la industria son de tipo ORGANICO.

La principal clasificación es basada en tipo de reacción que alteran o modifican del proceso de oxido-reducción, y de cómo el potencial es modificado esto es:

Ø  ANODICOS (alteran la reacción anódica)

Ø  CATODICOS (alteran la reacción catódica)

Ø  MIXTOS (alteran la reacción catódica)

Inhibidores catódicos

Son menos eficaces que los anódicos. Estos actúan formando una capa protectora entre el metal y el electrolito. Esta capa tiene una alta resistividad eléctrica, por lo que es una barrera para la corriente (corriente anódica).

 Protección catódica

Ø  Ánodo: genera electrones y es, donde la corrosión ocurre.

Ø  Cátodo: recibe electrones y está protegido de la corrosión

Ø  Electrolito: conductor a través del cual viaja la corriente de electrones, ejemplo: agua, ácidos y bases

Ø  Vía de retorno de la corriente: línea metálica que conecta al ánodo y el cátodo – metal fundamental

Ejemplo de corrosión, como atacarlo

La corrosión forma parte del diario vivir.  Pero por desgracia, hasta que sus efectos se hacen visibles nos damos cuenta de ello. Por ejemplo cuando existe la ruptura en una tubería de agua, al abrir la llave del agua, en vez de presentar su transparencia habitual tiene una cierta tonalidad o coloración obscura y al probarla, se percibe un sabor distinto, que se parece bastante a cuando nos llevábamos a la boca algunas monedas de cambio.  En esos momentos, ha empezado a romperse el material de la tubería galvanizada o el acero de la red del agua potable.

Al cabo de poco tiempo, al abrir la llave del agua caliente del lavabo, empieza a salir bastante turbia y rojiza, con gran cantidad de partículas en suspensión.  Algunas de éstas parecen ser de arcilla que estarían sedimentadas sobre la pared de las tuberías distribución y que se han incorporado al agua al pasar con presión por los conductos de agua.  Otras partículas más, tienen un aspecto gelatinoso y una coloración pardo rojiza (característica del hidróxido férrico).   Y cuando hacemos la misma comprobación con la llave del agua fría, sale limpia e incolora.

 Incrustaciones calcáreas y tubería rehabilitada

 En la protección por medio de recubrimientos ya sean metálicos o no metálicos (Galvanizado y Pinturas protectoras), el aspecto más importante radica en la preparación de las superficies para lo cual se han desarrollado normas de limpieza.