Corrosión: Causas, Efectos y Técnicas de Prevención

¿Qué es la Corrosión?

La corrosión es un proceso natural donde un metal refinado se convierte naturalmente a forma más estable como óxido, hidróxido o sulfuro, provocando deterioro del material. Es la destrucción gradual de materiales (generalmente metal) por reacciones químicas y/o electroquímicas con su entorno.

La capacidad de procesos electroquímicos para descomponer compuestos en elementos o crear nuevos puede ser destructiva y productiva. La corrosión es resultado común de reacciones electroquímicas entre materiales y sustancias en su entorno.

Es un problema peligroso y extremadamente costoso. Por ella, edificios y puentes colapsan, oleoductos se rompen, plantas químicas fugan, baños inundan. Contactos eléctricos corroídos causan incendios, implantes médicos corroídos pueden causar envenenamiento sanguíneo, y contaminación aérea ha dañado obras de arte mundiales. Amenaza eliminación segura de residuos radiactivos almacenados en contenedores por decenas de miles de años.

Los tipos más comunes resultan de reacciones electroquímicas. Corrosión general ocurre cuando la mayoría o todos los átomos en misma superficie metálica se oxidan, dañando toda la superficie. La mayoría de metales se oxidan fácilmente: tienden a perder electrones a oxígeno (y otras sustancias) en aire o agua. Al reducirse oxígeno (gana electrones), forma óxido con el metal.

Cuando reducción y oxidación ocurren en diferentes metales en contacto, el proceso se llama corrosión galvánica. En corrosión electrolítica, común en equipos electrónicos, agua u humedad queda atrapada entre dos contactos eléctricos con voltaje aplicado. Resultado: celda electrolítica no intencional.

Toma estructura metálica como Estatua de la Libertad. Parece fuerte y permanente. Como casi todos los objetos metálicos, puede volverse inestable reaccionando con sustancias en su entorno y deteriorándose.

Química de la Corrosión

Química compleja; considerado fenómeno electroquímico. Durante corrosión en punto particular de superficie de objeto de hierro, ocurre oxidación y ese punto actúa como ánodo.

Electrones liberados en este punto anódico se mueven a través del metal y van a otro punto reduciendo oxígeno allí en presencia de H⁺ (disponible de H₂CO₃ formado por disolución de dióxido de carbono del aire en agua en aire húmedo). Iones hidrógeno en agua también disponibles por disolución de otros óxidos ácidos de atmósfera). Este punto actúa como cátodo.

Causas de la Corrosión

El metal corroe al reaccionar con otra sustancia: oxígeno, hidrógeno, corriente eléctrica, incluso suciedad y bacterias. También ocurre cuando metales como acero sufren demasiado estrés causando grietas.

Principales causas:

• Excesiva humedad o condensación de vapor de agua en superficies metálicas: causas primarias.
• Gases corrosivos: cloro, óxidos de hidrógeno, amoníaco, óxidos de azufre, etc., causan corrosión en partes de equipos electrónicos. También por exposición a hidrógeno y oxígeno.
• Corrosión en acero bajo demasiado estrés desarrollando grietas.
• Metales expuestos a corrientes eléctricas largo tiempo: corrosión electrónica.
• Exposición a suciedad y bacterias causa corrosión.

Corrosión del Hierro

Corrosión de hierro es destrucción de material metálico conteniendo hierro (Fe) por reacciones químicas con oxígeno (O₂) y agua en entorno, creando óxido de hierro rojo llamado comúnmente óxido (rust). También afecta aleaciones como acero.

La oxidación del hierro también ocurre al reaccionar con cloro en ambiente sin oxígeno, mientras óxido verde, otro tipo de corrosión, forma directamente de hierro metálico o hidróxido de hierro.

Generalmente caracterizada por formación de óxido por proceso electroquímico con agua, oxígeno y solución electrolítica salina. Por tanto, remediar una o todas estas fuentes reactivas reduce tasa de corrosión.

Al reaccionar hierro con agua y oxígeno, se forma hidróxido de hierro(II). Este reacciona con oxígeno y agua formando óxido de hierro(III) hidratado — óxido.

Tipos de Corrosión

Muchos tipos visibles a simple vista:

• Corrosión Uniforme
• Corrosión Localizada
• Corrosión Galvánica
• Agrietamiento Ambiental
• Corrosión Asistida por Flujo e Intergranular
• Corrosión por Fretting
• Corrosión a Alta Temperatura
• Corrosión por Suelo

Estos son los más comunes, explicando mecanismo de cada:

1. CORROSIÓN UNIFORME

Variante más común. Ocurre naturalmente cuando acero al carbono se deteriora por reacción química/electroquímica con entorno, deteriorando toda la superficie "uniformemente". Es la más extendida, pero predecible y manejable con medidas preventivas apropiadas.

2. CORROSIÓN LOCALIZADA

Viene en variaciones: picadura (pitting), corrosión por grieta (crevice) y corrosión filiforme.

Corrosión por Picadura (Pitting)

Forma localizada en superficies metálicas. Manifiesta como pequeñas cavidades u orificios en superficie mientras resto permanece intacto. Altamente penetrante, considerado uno de los más peligrosos por difícil predicción y tendencia a fallos súbitos y extremos.

Origina en áreas con inconsistencias en película pasiva protectora: daño en película, mala aplicación de recubrimiento o depósitos extraños. Áreas con pasividad reducida/perdida se convierten en ánodo, regiones circundantes actúan como cátodo. Con humedad, forman celda de corrosión donde ánodo (áreas sin película pasiva) corroe. Al confinarse en área localizada, picadura tiende a penetrar espesor del material.

Corrosión por Grieta (Crevice)

Tipo altamente penetrante de corrosión localizada en/o adyacente a huecos/grietas en superficie metálica. Grietas por unión de dos superficies (metal-metal o metal-no metal) o acumulación de depósitos (suciedad, barro, bioincrustación).

Caracterizada por deterioro en área de grieta mientras áreas circundantes permanecen intactas. Criterio principal: presencia de agua estancada en grieta. Falta de movimiento fluido causa agotamiento de oxígeno disuelto y abundancia de iones positivos en grieta.

Esto lleva a reacciones electroquímicas que alteran composición del fluido volviéndolo ácido. Líquido ácido rompe capa pasiva del metal volviéndolo vulnerable a ataque corrosivo.

Corrosión Filiforme

Ocurre bajo superficies pintadas o recubiertas. Defectos en pintura/recubrimiento permiten intrusión de agua, causando corrosión bajo capa protectora, resultando en estructura debilitada.

3. CORROSIÓN GALVÁNICA

Resultado de condiciones muy específicas. Solo en entornos con metales electroquímicamente disímiles en contacto eléctrico expuestos a electrolito. Ocurre cuando acoplamiento galvánico entre metales anódico y cátodico. Ánodo corroe más rápido acoplado, cátodo se deteriora más lento.

4. AGRIETAMIENTO AMBIENTAL

Ocurre cuando condiciones ambientales afectan negativamente acero al carbono. Químicos, tensiones y temperaturas crean condiciones para: agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), fatiga por corrosión, fragilización por metal líquido, agrietamiento inducido por hidrógeno.

5. CORROSIÓN ASISTIDA POR FLUJO E INTERGRANULAR

Corrosión asistida por flujo: capa protectora de óxido disuelta con tiempo por flujo de viento/agua. Expone óxido en superficie, exponiendo capas subsiguientes a más corrosión.

Corrosión intergranular: ataca fronteras de grano del metal, a menudo por impurezas metálicas. Impurezas frecuentes en concentraciones altas cerca de fronteras de grano, haciéndolas más susceptibles.

6. CORROSIÓN POR FRETTING

Ocurre por peso repetido, vibración o desgaste causando picaduras y surcos en superficie. Común en piezas de maquinaria en movimiento o superficies que sufren vibración durante transporte.

7. CORROSIÓN A ALTA TEMPERATURA

Por oxidación, sulfidación, carbonización, o combustibles con vanadio. Sulfatos forman compuestos corrosivos atacando acero al carbono normalmente resistente a altas temperaturas y corrosión.

8. CORROSIÓN POR SUELO

Cuando acero al carbono expuesto a humedad y oxígeno en suelo circundante. Suelos con alta humedad, conductividad eléctrica, acidez y sales disueltas son más corrosivos.

Como acero al carbono representa ~85% producción mundial de acero, es necesario conocer qué lo daña. Entender y gestionar corrosión mitiga altos costes asociados.

Efectos de la Corrosión

Efectos: deterioro significativo de monumentos naturales/históricos y mayor riesgo de fallos catastróficos de equipos. Contaminación aérea causa corrosión, empeorando mundialmente.

Coste anual mundial de corrosión metálica estimado >$2 billones; expertos creen 25-30% prevenible con protección adecuada. Proyectos mal planificados llevan a estructuras corroídas que requieren reemplazo: desperdicio de recursos y contradice sostenibilidad global. Además: riesgos seguridad, pérdida vidas, costes indirectos, daño reputación.

Efectos directos pueden incluir:

• Daño a electrónica de aviones/vehículos comerciales
• Daño a discos duros y computadoras controlando procesos complejos (plantas energía, petroquímicas, papel)
• Daño a salas de servidores y centros de datos
• Daño a artefactos museísticos
• Costes reparación/reemplazo equipos domésticos que fallan

Cómo Prevenir la Corrosión

Formas rentables de prevenir corrosión:

• Usar metales no corrosivos: acero inoxidable, aluminio.
• Mantener superficie metálica limpia y seca.
• Usar agentes secantes.
• Usar recubrimiento o barrera: grasa, aceite, pintura, recubrimiento fibra de carbono.
• Capa de relleno posterior, ej. piedra caliza, con tuberías subterráneas.
• Ánodo sacrificial para sistema protección catódica.

Puedes prevenir corrosión seleccionando correctamente:

• Tipo de Metal
• Recubrimiento Protector
• Medidas Ambientales
• Recubrimientos Sacrificiales
• Inhibidores de Corrosión
• Modificación de Diseño

1. Tipo de Metal

Forma simple: usar metal resistente a corrosión como aluminio o acero inoxidable. Según aplicación, reducen necesidad de protección adicional.

2. Recubrimientos Protectores

Aplicación de pintura: forma rentable de prevenir corrosión. Pinturas actúan como barrera impidiendo transferencia de cargas electroquímicas de solución corrosiva a metal debajo.

Otra posibilidad: recubrimiento en polvo. Polvo seco aplicado a superficie limpia. Metal calentado funde polvo en película lisa ininterrumpida. Distintas composiciones: acrílico, poliéster, epoxi, nailon, uretano.

3. Medidas Ambientales

Corrosión causada por reacción química entre metal y gases en entorno. Controlando entorno, minimizan reacciones no deseadas.

Puede ser simple: reducir exposición a lluvia/agua mar, o complejo: controlar azufre, cloro, oxígeno en entorno. Ej: tratar agua en calderas con ablandadores para ajustar dureza, alcalinidad, contenido oxígeno.

4. Recubrimientos Sacrificiales

Recubrir metal con otro más propenso a oxidarse; de ahí "recubrimiento sacrificial".

Dos técnicas principales: protección catódica y protección anódica.

Protección Catódica

Ejemplo común: recubrimiento de acero aleado con zinc, proceso llamado galvanizado. Zinc más activo que acero; al corroerse se oxida inhibiendo corrosión del acero.

Método llamado protección catódica porque hace al acero cátodo de celda electroquímica. Usado en tuberías acero (agua/combustible), tanques calentadores, cascos barcos, plataformas petrolíferas offshore.

Protección Anódica

Recubrir acero aleado con metal menos activo, como estaño. Estaño no corroe, acero protegido mientras recubrimiento intacto. Método llamado protección anódica porque hace al acero ánodo de celda electroquímica.

Frecuente en tanques acero al carbono para almacenar ácido sulfúrico y soda cáustica 50%. En estos entornos, protección catódica no adecuada por requerimientos de corriente extremadamente altos.

Inhibidores de Corrosión

Químicos que reaccionan con superficie del metal o gases circundantes para suprimir reacciones electroquímicas que llevan a corrosión. Funcionan aplicándose en superficie formando película protectora. Aplicables como solución o recubrimiento protector por dispersión. Comúnmente aplicados via pasivación.

Pasivación

Capa ligera de material protector (óxido metálico) crea capa protectora sobre metal actuando como barrera contra corrosión. Formación afectada por pH ambiental, temperatura, composición química circundante.

Ejemplo notable: Estatua de Libertad, donde pátina verde-azul protege cobre debajo. Inhibidores usados en refinación petróleo, producción química, tratamiento agua.

Modificación de Diseño

Modificaciones de diseño reducen corrosión y mejoran durabilidad de recubrimientos anticorrosivos existentes. Idealmente, diseños evitan atrapar polvo/agua, fomentan movimiento aire, evitan grietas abiertas. Accesibilidad para mantenimiento regular aumenta longevidad.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es corrosión explica?

Deterioro de material por interacción con entorno, en cualquier punto durante procesamiento petróleo/gas natural. Definición aplicable a cualquier material, típicamente reservada para aleaciones metálicas.

¿Qué causa corrosión?

Corrosión general: mayoría/todos átomos en misma superficie oxidados, dañando toda superficie. Metales fácilmente oxidados: pierden electrones a oxígeno (u otras sustancias) en aire/agua. Oxígeno reducido (gana electrones) forma óxido con metal.

¿Cuáles son los 3 tipos de corrosión?

Tipos y Prevención:

• Corrosión Uniforme. Ataque uniforme en superficie, tipo más común.
• Corrosión por Picadura.
• Corrosión por Grieta.
• Corrosión Intergranular.
• Agrietamiento por Corrosión bajo Tensión (SCC).
• Corrosión Galvánica.

¿Es corrosión oxidación?

Corrosión incluye óxido. Óxido es tipo de corrosión. Corrosión: proceso por el que materiales, metales y no metales, se deterioran por oxidación. Oxidación: oxidación de hierro en presencia de aire y humedad.

¿Qué es corrosión 10mo?

Destrucción gradual de metales puros por acción de aire, humedad, o químico (ácido) en superficie. Objeto hierro en aire húmedo tiempo considerable: sustancia rojo-marrón (óxido) en superficie. Corrosión de Hierro = "Oxidación".

¿Cómo se forma óxido?

Sustancias ácidas (incluida agua) contactan metales (hierro/acero), comienza formación óxido. Resultado corrosión acero tras exposición partículas hierro (Fe) a oxígeno y humedad (humedad, vapor, inmersión).

¿Efecto de corrosión?

Deterioro significativo monumentos naturales/históricos y mayor riesgo fallos catastróficos. Contaminación aérea causa corrosión, empeorando mundialmente.

¿6 tipos principales corrosión?

Tipos que requieren examen para identificar:

• Corrosión por Erosión. Fluido corrosivo pasa junto a superficie metálica.
• Corrosión Intergranular.
• Corrosión por Fretting.
• Corrosión por Cavitación.
• Desaleación (Lixiviación Selectiva).
• Corrosión por Exfoliación.

¿Qué metales corroyen?

Técnicamente, solo hierro y aleaciones con hierro oxidan (rust). Otros metales, incluyendo preciosos (oro, plata), corroyen en forma similar.

¿Fórmula óxido?

Óxido es óxido férico hidratado, fórmula Fe₂O₃.

¿Oro oxida o corroe?

Forma pura: no oxida ni deslumbra, no combina fácilmente con oxígeno. Por eso oro puro permanece brillante. Joyas oro: raro encontrar oro puro.

¿Aluminio corroe?

Óxido es tipo corrosión (desgaste metal); simplemente: aluminio no oxida, pero sí corroe. Términos usados indistintamente pero fundamentalmente diferentes. Con oxígeno, capa óxido se forma en aluminio.

¿Por qué óxido rojo?

Metal expuesto a altos volúmenes agua y oxígeno, hierro oxida con contaminante, creando óxido "rojo".

¿Cómo afecta corrosión salud?

Sustancias corrosivas destruyen/dañan metal. Pero también tracto digestivo, respiratorio, ojos, piel.

¿Cómo afecta corrosión medio ambiente?

Además encuentros cotidianos: paradas planta, desperdicio recursos, pérdida/contaminación producto, reducción eficiencia, mantenimiento costoso, sobrediseño caro. Amenaza seguridad e inhibe progreso tecnológico.

¿Problemas que causa óxido?

• Piezas metálicas se atascan al deslizar.
• Silenciosos y carrocerías desarrollan agujeros por óxido.
• Afecta propiedades magnéticas.
• Hierro buen conductor electricidad.

¿Corrosión sin oxígeno?

Corrosión microbiana (MIC) por microorganismos. Aplica a materiales metálicos/no metálicos con/sin oxígeno. Sin oxígeno, bacterias reductoras sulfato activas producen sulfuro hidrógeno causando agrietamiento por tensión sulfuro.

¿Metales corroen más rápido?

Zinc y acero ordinario corroyeron más rápido en todas soluciones. Sorprendentemente aluminio, más alto en serie reactividad que zinc, mostró poca corrosión.

¿8 tipos corrosión?

Muchos tipos visibles: corrosión uniforme, picadura, grieta, filiforme, galvánica, agrietamiento ambiental, fretting, por nombrar algunos. Revisemos cómo ocurren y dañan acero al carbono.

¿Óxido férrico o ferroso?

Óxido: término para óxidos rojos de hierro producidos cuando metales ferrosos corroyen. Nombre común para químicos resultantes cuando hierro reacciona con oxígeno y agua.

¿Qué corroe platino?

Metal no oxida en aire a ninguna temperatura pero corroe por halógenos, cianuros, azufre, álcalis cáusticos. Insoluble en ácido clorhídrico/nítrico pero disuelve mezclados como agua regia, formando ácido cloroplatinico.

¿Metal no oxida exterior?

Para estas aplicaciones, aluminio y acero inoxidable opciones populares. Aluminio no oxida, seguro exterior.

¿Óxido envenena?

Combinación átomos hierro y oxígeno. Compuesto, tipo óxido hierro, no conocido dañino para humanos en contacto piel. Manchas óxido en piel no riesgo salud.

¿Acero oxida sin oxígeno?

Oxidación no ocurre sin agua y oxígeno. Agua ayuda hierro reaccionar con oxígeno rompiendo molécula oxígeno. Etapas iniciales: hierro pierde electrones, oxígeno gana.

¿Ejemplo corrosivo?

Ácidos y bases materiales corrosivos comunes. Corrosivos también llamados cáusticos. Ejemplos ácidos: ácido clorhídrico (muriático) y sulfúrico. Básicos: hidróxido sodio y lejía.