La corrosión

Los metales como todo, deben cuidarse bien para que no lleguen al punto de oxidación tan pronto, en especial, si hablamos sobre como afecta en los materiales de construcción. Por eso, en esta blog le compartimos qué es la corrosión, los tipos que existen y cómo puede evitarse para no dañar estos materiales rápido.

La corrosión en metales es un fenómeno natural que aparece por diversos factores ambientales, y aunque se puede presentar con mayor ocurrencia en entornos industriales y en zonas donde se llevan a cabo construcciones, también es común en ambientes cotidianos.

1) Fundamentos

La mayoría de las estructuras de concreto están reforzadas con armaduras de acero. La corrosión del refuerzo es una de las principales causas del deterioro de las estructuras. Se puede definir corrosión como el deterioro que sufre un material en sus propiedades debido a una reacción con el medio, en el caso del concreto reforzado el concreto le brinda al acero una doble protección; por una parte, es una barrera física que los separa del medio ambiente, y por otra, el líquido encerrado en los poros del hormigón es un electrolito que puede formar un óxido protector de forma duradera.
- Corrosión de la armadura en el concreto: La corrosión de la armadura en el concreto consiste en la oxidación destructiva del acero, por el medio que lo rodea. En ella pueden tener lugar procesos electroquímicos con el paso de una corriente eléctrica. Si la celda electroquímica produce energía eléctrica, causada por el consumo de energía química, se dice que tenemos una celda galvánica o pila. Ahora bien, aunque la potencialidad para la corrosión electroquímica puede existir debido a la falta de uniformidad del acero en el hormigón. Pero, cuando las condiciones de servicio cambian y el hormigón se altera o a través de él penetran sustancias agresivas se desencadenan con una triple consecuencia
1. El acero disminuye su sección o incluso se convierte completamente en óxido,
2. El hormigón puede fisurarse o delaminarse debido a las presiones que ejerce el óxido expansivo al generarse.

3. La adherencia armadura-hormigón disminuye o desaparece.

2) Antecedentes

Por lo general las obras de ingeniería civil, las construidas con concreto reciben poco cuidado luego de su construcción por lo que algunas obras en corto plazo presentan signos de deterioro. Esto nos indica que debemos asignar un presupuesto para el mantenimiento y así alargar su vida útil. La utilización del concreto armado con acero de refuerzo son los materiales más difundidos en el sector de construcción, hecho que indica importancia en el conocimiento de la problemática que plantea la durabilidad de las estructuras de concreto armado, actuales y futuras.

Como material de construcción, se pensó que el concreto podría tener una duración ilimitada. Sin embargo, las estructuras son deterioradas por corrosión del acero de refuerzo y ataque de sulfatos. La corrosión en el concreto armado se centra cuando son colocados en ambientes con microclimas extremadamente agresivos y por lo general, se debe al ataque destructivo de los iones cloruro que penetran desde el exterior del concreto ya sea por difusión o porque fueron incorporados directamente a la mezcla de concreto, también es debido por la carbonatación del recubrimiento de concreto; así mismo como causa principal del deterioro del concreto en una cimentación se menciona el ataque por sulfatos presentes en el suelo, en el agua freática o el agua de mar.

Con el objetivo de mejorar la durabilidad del concreto armado, por consecuencia de la corrosión del acero, se pueden incorporar a la mescla de concreto , aditivos puzolanicos para mitigar la corrosión dentro de estos aditivis estan el humo de silice, ceniza volante, arcilla tipo ilita, arcilia tipo kaolita, zeolitas y óxidos hidratados de aluminio, para así alargar la vida útil de las estructuras de concreto.

3) Corrosión en el concreto armado:

La corrosión es una reacción termodinámicamente espontánea e inevitable de los metales, la cual es adversa en el proceso de producción de los mismos. La mayoría de los metales, especialmente los aceros, son altamente susceptibles al fenómeno de la corrosión y su grado de afectación depende de las propiedades de la aleación de acero y del medio ambiente al que está sometido. La corrosión en los aceros es inevitable y solo puede ser retardada por medio de medidas especiales como la prevención por métodos protectores.
La corrosión en el concreto armado es un problema que no solo afecta la integridad estructural, sino también, compromete la resistencia de los elementos, esto debido a que la permeabilidad favorece la generación de la corrosión, reducción de los espesores de las armaduras y fallas por agrietamiento. El carecer de un protocolo estándar para determinar el grado de riesgo estructural y de seguridad alcanzado en estos casos, dificulta la toma de decisiones y la elaboración de un diagnóstico en profundidad de la estructura.
En condiciones normales, el concreto (de recubrimiento) provee de un ambiente protector al acero de refuerzo ya que su elevada alcalinidad (pH > 12,5) hace que el acero se encuentre en un estado denominado pasivo, siendo su velocidad de corrosión despreciable. No obstante, la presencia de agentes agresivos (cloruros, sulfatos y dióxido de carbono (CO₂) en la superficie de las armaduras causan la pérdida de pasividad del acero y crea condiciones propicias para el inicio de la corrosión de las armaduras.
La Protección Catódica es el único sistema de verdadero control de la corrosión, ya que detiene la corrosión al permitir que la armadura se comporte como cátodo, por lo que se ha demostrado su gran utilidad en estructuras de concreto reforzado existentes, aun cuando en los últimos años se ha estado aplicando en estructuras nuevas como método preventivo.
Para categorizar el grado de riesgo que sufre una estructura de concreto armado afectada por la corrosión del acero de refuerzo y establecer la agresividad de este ataque, es necesario identificar los factores desencadenantes en las fases de construcción y operación (calidad, supervisión y control).

4) Tipos de corrosión

4.1) Corrosión química

Se produce cuando un material reacciona en un líquido o gas corrosivo, hasta disolverse por completo hasta saturar el líquido. Esto puede ocurrir de distintos modos:

- Ataque por metal líquido: Se da cuando un metal sólido y otro metal liquido se ponen en contacto, y el primero es corroído en sus puntos débiles por el segundo.
- Lixiviación selectiva: Se da cuando hay una corrosión selectiva en aleaciones metálicas.
- Ataque químico: Se da con reacciones químicas agresivas por solventes poderosos, como los que son capaces de disolver polímeros, generalmente considerados resistentes a la corrosión.

4.2) Corrosión electroquímica.

Ocurre generalmente en los metales, cuando sus átomos pierden electrones y se convierten en iones. Puede darse de distintas maneras:

- Corrosión microbiológica: Cuando la ocasionan organismos vivos microscópicos capaces de alterar la química de los materiales, como bacterias, algas y hongos.
- Corrosión galvánica: Es la más intensa de todas y ocurre cuando interactúan metales distintos entre sí, y actúa uno como ánodo y otro como cátodo, y forman lo que se conoce como una pila galvánica.
- Corrosión por aireación superficial: Conocida como Efecto Evans, se produce en superficies planas ubicadas en sitios húmedos y sucios, que propician entornos electronegativamente cargados.

5) Factores que influyen el proceso de corrosión

Existen muchos factores que influyen el proceso de corrosión, donde se debe de tomar en cuenta tanto las características del material sobre el que incide y el medio que rodea a este. A continuación, se mencionan algunos factores, considerados como los de mayor efecto sobre el proceso corrosivo.

5.1) Acidez de la solución

El pH de una solución es una propiedad que define la cantidad de iones de hidrógeno libres en dicha solución. Si el pH es menor a 7 (pH 7) [6], ya que permiten que la zona anódica reaccione en mayor proporción, ya que se liberan electrones de tales reacciones.

5.2) Sales disueltas

Las sales ácidas, al diluirse en la solución electrolítica, disminuyen su pH, acelerando el proceso de corrosión por el efecto de acidez. Algunos ejemplos de sales ácidas son, el cloruro de aluminio, el cloruro de hierro y el cloruro de amonio.

Por otro lado, las sales alcalinas, incrementan el pH de la solución electrolítica, por lo que en algunos casos funcionan como inhibidores del proceso de corrosión. Ejemplos de estas sales son el fosfato trisódico, tetraborato de sodio, silicato de sodio y el carbonato de sodio.

5.3) Capas protectoras

La tendencia a la corrosión de un material se puede reducir con la existencia de capas que protejan su superficie. Estas capas pueden ser aplicadas artificialmente, en forma de recubrimientos; o pueden aparecer a través del fenómeno de pasividad, formándose capas de óxidos metálicos que impiden el avance del proceso corrosivo.

5.4) Concentración de oxígeno

La concentración de oxígeno en el medio electrolítico puede acelerar o retardar el proceso de corrosión, dependiendo de la naturaleza del material. Para el caso de materiales ferrosos, al aumentar la concentración de O2, aumenta la velocidad de corrosión pues el producto corrosivo no protege al material. Mientras que para materiales pasivables, cuan mayor sea la concentración de O2, mayor capacidad tendrá el material de formar la capa protectora que lo caracteriza.

5.5) Temperatura

La velocidad de corrosión tiende a aumentar al incrementar la temperatura, debido a que se acelera la difusión del oxígeno del medio hacia el material afectado, inclusive a través de capas de pasivación, fragilizando a este. Experimentalmente se ha demostrado que un aumento en la temperatura de 2° C incrementa al doble la tasa de corrosión, aproximadamente. La temperatura, representa el factor más importante para el desarrollo del proceso de corrosión por oxidación, como se mencionó con anterioridad.

5.6) Velocidad de flujo

En sistemas de transporte de fluidos, al aumentar la velocidad de flujo del medio, por lo general, aumenta la tasa de corrosión, debido a que: (1) permite a las sustancias corrosivas alcanzar y atacar zonas aún no afectadas, y (2) evita en cierta medida la formación y/o acumulación de capas resistentes a la corrosión que protejan al material por efecto erosivo.

6) Prevención

Ya conociendo qué es la corrosión, queda por saber cómo evitarla ya que aún cuando es un proceso generalmente natural, puede llevar a la pérdida de propiedades mecánicas y a la degradación estética de los distintos materiales. Ésta, puede afectar todo tipo de elementos en el material, desde cadenas, cerraduras y piezas complejas de un motor, hasta piezas simples como tornillos.

Para evitar que este daño se inicie y se propague, afectando a nuestros utensilios en el hogar, jardín y donde quiera que estemos, aquí tenemos unos consejos para prevenirla:

Para evitar la corrosión: Trata de adquirir productos fabricados en materiales como aluminio o acero inoxidable, cuando se tenga en cuenta que estos productos van a estar sometidos a la intemperie.
Mantener secas las superficies metálicas: Para evitar que se produzca un ambiente favorable para la corrosión es recomendable mantener las superficies del metal, lo más secas posibles previendo de esta manera, que el agua se estanque o produzca un ambiente favorable a la corrosión.
Usar barreras contra la humedad: Cuando se almacenan herramientas, utensilios o demás productos por mucho tiempo en alacenas, estantes o cualquier otro lugar del hogar, es posible que la humedad penetre estas áreas. Por eso es recomendable utilizar deshumidificadoras y otros productos para absorber la humedad.
Los componentes eléctricos también deben limpiarse: Existen cajas de interruptores, cableado y demás que se encuentra muy expuesto a la intemperie. Si en épocas lluviosas, estos componentes no se secan o se les mantiene un mínimo de cuidado, pueden verse comprometidos por la corrosión.
Utilizar recubrimientos de grasa: Especialmente efectivo en procesos como el mantenimiento de herramientas, o también para la limpieza de cadenas y componentes de coches o maquinaria en general. Utilizar grasa o aceites sobre las superficies metálicas las mantendrán permanentemente lubricadas y lejos de los efectos nocivos de los ambientes favorables a la corrosión.
Pintar los materiales: Una forma muy efectiva es utilizar pinturas especiales, a base de aceite para mantener el metal siempre aislado de la intemperie. Se debe tener cuidado de secar muy bien la superficie antes de pintar.

7.- Conclusiones

La corrosión es el ataque del medio a los metales, sus principales factores son oxígeno, agua, acido y azufre. Los metales tienen diferente resistencia a esto.

Teniendo prácticas e información sobre el tema podemos concluir que los metales son fáciles de corroer y debemos darles mantenimiento para evitar su degaste y futura oxidación.
Debido a su grado relativamente alto de resistencia, el acero tiene muchas ventajas como material de construcción, por lo que los productos de acero se han utilizado en una gran variedad de aplicaciones. Sin embargo, el problema más común con la utilización de acero en un entorno marino es su susceptibilidad a la corrosión. Por lo tanto, para una utilización mas efectiva de acero es necesario poseer algunos conocimientos de los fenómenos de corrosión y sobre los métodos existentes de protección contra los mismos. Para que el acero se corroa (es decir, para que se forme oxido) este debe quedar expuesto al oxigeno o al aire. Además, el acero se corroe mucho mas de prisa en presencia de otros agentes atmosféricos como el agua (lluvia o aire húmedo) y la sal (salpicaduras de agua salada). Además, cuando queda inmerso en agua del mar, el acero está expuesto también a corrosión galvánica, similar a la que tiene lugar entre el acero y los elementos de latón de una embarcación.
Y finalmente concluimos que la corrosión puede presentarse de diferentes maneras y por diferentes causas, los factores que mas impacto tienen en las corrosiones son: los ambientes atmosféricos, las altas temperaturas, tipos de terreno y el contacto que tengan con otro tipo de metales.

8.- Recomendaciones.

La corrosión es inevitable. Sin embargo, se recomienda lo siguiente para parar su control:

Modificar los potenciales eléctricos existentes los metales que disminuyen y mantengan bajo control la velocidad de corrosión del metal
Provocar la formación de un oxido protector en la superficie del metal, ya sea mediante un proceso electrolito.
Crear una barrera física protectora del metal base que los aislé del medio ambiente. Comprende todo tipo de recubrimientos: metálicos, nucleados y galvanizado.
Alterar el medio ambiente y en ocasiones de la superficie metálica que disminuya la rapidez de la corrosión; mediante el uso de compuestos químicos específicos o inhibidores de la corrosión.