Corrosión y Tratamientos de Materiales

Corrosión - Tratamientos

• Los materiales se degradan por fatiga (uso y aplicación de fuerzas) y corrosión (o una combinación de ambos).
• La corrosión es la interacción de un material con su entorno, provocando un cambio químico y deterioro en sus propiedades.
• Un ejemplo es la reacción del hierro con el oxígeno, formando óxido de hierro (Fe + O₂ → óxido de hierro).
• Cada 90 segundos se corroe una tonelada de acero a nivel mundial.
• Alrededor del 50% de la producción de acero mundial se utiliza para reemplazar el acero corroído.
• La agresividad de las atmósferas y los avances tecnológicos exacerban las pérdidas por corrosión.

Corrosión acelerada por un fluido

• La corrosión se acelera en presencia de fluidos, como se observa en la ruptura de tuberías en centrales térmicas.
• La corrosión por vapor a altas temperaturas, presiones y velocidades puede reducir significativamente el espesor de metales como el acero.
• Un ejemplo citado redujo el espesor de una tubería de acero de 10 mm a 1,5 mm.

Corrosión - Cavitación

• La corrosión por cavitación afecta materiales como el hierro, especialmente en partes móviles como los rotores de bombas.
• El efecto se visualiza en un rotor de hierro dañado en una bomba.

Corrosión visible y corrosión invisible

• La corrosión no siempre es visible en la superficie, pudiendo ocurrir a nivel interno en un material.
• Se da como ejemplo la corrosión de una farola de acero causada por el viento y la corrosión visible de una tubería de cobre.

Algunas cuestiones sobre corrosión

• Todos los materiales se corroen, aunque algunos lo hacen más rápido que otros.
• Los mecanismos de corrosión varían dependiendo del tipo de material.

Corrosión metálica

• Se presentan ejemplos concretos, como plata en el aire, cobre en el aire, cobre en agua de mar, bronce en el aire, plomo en aceite, y plomo en agua.

Corrosión cerámicas

• Se presentan ejemplos concretos, como cemento en la atmósfera, granito en presencia de bacterias, arenisca en la atmósfera, y caliza en agua.

Corrosión plásticos

• Se da como ejemplo el polietileno biodegradable que sufre corrosión por la atmósfera.
• También se menciona el decolorado e hinchamiento de plásticos por los ciclos de calor y frio, y la exposición a la luz solar y líquidos de frenos.

Descomposición fotoquímica de un plato de plástico

• Se muestra la descomposición fotoquímica de un plato de plástico a lo largo del tiempo.
• Las fotografías muestran la progresiva degradación por exposición a la luz solar.
• Se marca la diferencia entre platos degradados y no degradados a distintas duraciones bajo luz de sol.

¿Por qué se corroen los materiales?

• Los materiales naturales, al combinarse con otros componentes, deben requerir energía para alcanzar la pureza.
• La corrosión libera energía a medida que los metales regresan a su estado natural.
• La corrosión lleva a la degradación de un material.

Cloruros, CO2 y oxígeno en hormigón armado

• Cloruros, dióxido de carbono (CO₂) y oxígeno penetran en el hormigón armado a través de los poros.
• El dióxido de carbono reacciona con un componente del hormigón formando carbonato de calcio (CaCO₃) y disminuyendo el pH.
• Esta reacción disminuye el pH y corroe el acero, alterando las propiedades del cemento.

Sulfatos (SO₄²⁻) en hormigón

• La acción de los sulfatos, como el MgSO₄, causa sustitución en el hormigón, formando etringita (cristales en forma de agujas).
• Se forman cristales y aumentan el volumen del material, resultando en fisuras.

Corrosión de metales

• La corrosión degrada los metales, como se muestra en una imagen de la Torre Eiffel con estructuras oxidadas.

Degradación de polímeros

• La degradación de polímeros también es un problema, como se observa en los faros de un coche o una estructura de protección de bicicletas.

Protección frente a la corrosión

• Hay tres formas de proteger: seleccionar el material adecuado, diseñar el material de forma adecuada, y usar métodos de protección.

Elegir el material adecuado

• La selección del material adecuado depende de su función y del entorno en el que se usará.
• Los ejemplos son el hierro y el titanio.

Diseñar el material de modo adecuado

• Evitar la formación de celdas galvánicas al usar dos metales con comportamientos de corrosión distintos.
• Optimizar la superficie expuesta al óxido.
• Evitar las hendiduras en estructuras ensambladas utilizando técnicas como la soldadura o adhesivos.

Métodos de protección (Recubrimientos)

• Las pinturas, los recubrimientos metálicos y los recubrimientos de óxidos metálicos son métodos de protección.
• Técnicas como el niquelado y el anodizado mejoran la resistencia a la corrosión.

Protección catódica

• La conexión de un material a otro que se corroe más fácilmente (ánodo de sacrificio, como el Mg o el Zn) protege el material principal.
• Este método se utiliza comúnmente para proteger tuberías enterradas.
• Un ejemplo cita la protección de una tubería de acero de 3 mm de espesor, que dura 250 años con protección.

Protección de una estructura en agua de mar

• Las estructuras en agua de mar requieren protección adicional frente a la corrosión.

Inhibidores

• Los inhibidores son sustancias que reducen la velocidad de corrosión.
• Forman películas finas sobre las superficies del material.
• La protección es temporal.