Entendiendo en detalle la corrosión y sus efectos (1ª PARTE)

Corrosión galvánica

La mayoría de los metales y sus aleaciones son atacados en ambientes tales como la atmósfera, suelo, agua y soluciones acuosas. Esta destrucción de metales y aleaciones se conoce como corrosión. Generalmente se asume que los motores se corroen por un mecanismo electroquímico. En todos los procesos de ingeniería en operación continua, el fallo prematuro de diversos equipos origina costosas operaciones de mantenimiento.

¿Por qué debemos preocuparnos de la corrosión?


Hay dos motivos principales para preocuparnos por la corrosión: (1) económicos y (2) conservación de materiales. Las razones económicas que nos inducen a estudiar la corrosión incluyen:

• Pérdida de eficiencia: La corrosión se propaga a los productos y scala, y puede causar una reducción en la transferencia de calor y a la vez incrementar la potencia requerida para bombear el fluido a través del sistema.
• Pérdida de producto por grietas: Pese a los altos costes de la energía se producen grietas por las que escapa vapor, combustible, agua, aire comprimido, o fluidos de proceso que absorben energía.
• Impacto ambiental: Si las pérdidas de fluido tienen naturaleza corrosiva, atacará sus alrededores, creando problemas ambientales. Los vertidos de cobre y agua tratada con cromo están severamente regulados.
• Producción pérdida como resultado de un fallo.
• Altos costes de mantenimiento.
• Reclamaciones por corrosión en los equipos
•  Contaminación y pérdida de calidad en el producto.
• Sobredimensionados.
• Fluidos altamente corrosivos que requieren el uso de materiales tales como titanio, aleaciones basadas en níquel, circonio, Tántalo, cobre – níquel, etc.
• Daños en equipos adyacentes.

Mecanismos de corrosión

De acuerdo con la teoría electroquímica, la combinación de ánodo, cátodo, y soluciones acuosas constituye una célula galvánica y la reacción de corrosión procede con un caudal de corriente de la misma forma que una corriente se genera por acción química en una célula primaria o en una batería de almacenamiento. Debido a la acción electroquímica, el ánodo se disuelve. Para que la corriente circule, se requiere un circuito eléctrico completo. En un sistema de corrosión básico el circuito tiene cuatro componentes: ánodo, electrolito, cátodo y un circuito externo.

• Ánodo: El ánodo es el electrodo en el que la oxidación (corrosión) tiene lugar en forma de iones de metales cargados positivamente entran en el electrolito. En el ánodo, el átomo de metal pierde un electrón, oxidándose a un ión.
• Electrolito: El electrolito es la solución que rodea, y cubre, tanto el ánodo como el cátodo. La conductividad de la solución es la clave de la velocidad del proceso de corrosión. Una solución con baja conductividad produce una reacción a la corrosión lenta, mientras que una solución con alta conductividad produce rápida corrosión. En ausencia total de electrolito se produce poca o ninguna corrosión. Por ejemplo, el hierro expuesto al aire seco del desierto queda brillante ya que el agua necesaria para el proceso de oxidación no está disponible. En el ártico tampoco se presenta corrosión porque el hielo es no conductor. El electrolito no tiene que ser líquido, puede también ser sólido. Por ejemplo, a temperaturas elevadas ocurre corrosión en ausencia de agua porque la capa espesa de óxido metálico actúa como electrolito. El óxido metálico de superficie es el cátodo, y el óxido metálico y la interface metálica es el ánodo.
• Cátodo: El cátodo es el electrodo en el que tiene lugar la reducción y la corriente entra desde el electrolito.
• Circuito externo: Si hay dos piezas de metal, deben entrar en contacto o tener una conexión externa para que tenga lugar la corrosión. El circuito externo es una trayectoria metálica entre el ánodo y el cátodo que completa el circuito. Donde el ánodo y cátodo están en la superficie metálica, el metal en sí mismo actúa como el circuito externo.

Mecanismos de corrosión en un sistema acuoso aireado

El principio de la corrosión se explica por el mecanismo de corrosión básico del hierro en un sistema acuoso aireado. En su forma más simple, esta reacción consiste en dos partes: (1) la disolución del hierro en el ánodo, y (2) reacción catódica en ausencia de oxígeno o la reudcción de oxígeno para formar iones hidróxilos en el cátodo.

En la práctica, sin embargo, estas reacciones son mucho más complejas. La tasa de corrosión está gobernada por la tasa de corrosión de la reacción catódica o anódica o menos frecuentemente por la resistencia eléctrica del electrolito. Cuando la reacción anódica está severamente limitada por films que se forman en la superficie de metal, como ocurre con el acero inoxidable, el metal se llama pasivo.

Formas de corrosión electroquímica

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Varias formas de corrosión electroquímica son la (1) célula bimetálica o célula disimilar, (2) célula de concentración, y (3) células de temperatura diferencial.

Célula bimetálica

En una célula bimetálica, dos metales disimilares están en contacto e inmersos en un electrolito. En el más lejano de los dos metales en la serie electromotiva, la corrosión es más severa. La corrosión bimetálica tiene lugar cuando un metal no es homogéneo. Una parte de una estructura metálica puede ser anódica a la otra parte si no es exactamente la misma aleación. Una célula bimetálica se conoce también como célula de electrodo disimilar.

Célula de concentración

Una célula de concentración es producida en un electrodo idéntico, en contacto con un electrolito de concentración diferente. El área del metal en contacto con la solución diluida será anódica y se corroerá. A menudo se denomina corrosión en grietas debido a que una grieta actúa como una barrera de difusión y la corrosión ocurre más a menudo dentro de una grieta. A menudo hay dos tipos de células de concentración: (1) la célula de concentración, formada debido a diferencias en concentración de la sal en el electrolito, y (2) la célula de aireación diferencial, donde la concentración de oxígeno varía en la superficie del electrodo, con el área anódica siendo la única que tiene una concentración de oxígeno más baja.

Potencial de corrosión y corriente de corrosión

 La fuerza impulsora de la corriente y la corrosión es el potencial desarrollado entre los metales. Cuando la corriente no fluye entre el ánodo y el cátodo, la diferencia de potencial entre ellas está en máximo y se denomina potencial en circuito abierto. La corriente que fluye entre el ánodo y el cátodo cuando un metal se corroe en un electrolito se denomina corriente de corrosión, y el potencial neto de la superficie de corrosión es el potencial de corrosión.

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