UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PERFILIAL AREQUIPAFACULTAD DE INGENIERACARRERA DE INGENIERA DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y MINERA

INFORME DE LECTURA

LOS METALES Y LA CORROSIN

CURSO

TECNOLOGA DE MATERIALES

DOCENTE

ING. VICTOR TONE

ArequipaPeru2015

1. IntroduccinLos materiales estn expuestos continuamente a los ms diversos ambientes de interaccin material-ambiente provoca, en muchos casos, la prdida o deterioro de las propiedades fsicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes segn se trate de materiales metlicos, cermicos o polmeros (plsticos). As, en el hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en xido, y si el ataque contina acaba destruyndose del todo. Desde el punto de vista econmico, la corrosin ocasiona prdidas muy elevadas.En los materiales metlicos, el proceso de deterioro se llama oxidacin ycorrosin. Por otro lado, en los cermicos las condiciones para el deterioro han de ser extremas, y hablaremos tambin de corrosin. Sin embargo, la prdida de las propiedades de los materiales polmeros se denomina degradacin.

2. Marco TericoCorrosinCuando los metales se oxidan o corroen incorporan tomos del medio ambiente hasta el punto de aumentar su volumen y generar una gran fuerza expansiva, capaz de romper o levantar una construccin o grandes tuberas.La corrosin de metales, o proceso de deterioro de stos por agentes presentes en el medio ambiente, constituyen un problema generalizado en todos los pases.Los metales pueden ser lentamente atacados por el oxgeno de la atmsfera, oxidando sus primeras capas superficiales hasta avanzar hacia el interior de sus estructuras. Sin embargo, el proceso de corrosin puede acelerarse cuando los metales estn expuestos a una atmsfera con altas concentraciones de sales o compuestos qumicos productos de la contaminacin.Uno de los aspectos ms sorprendentes del proceso corrosivo se revela por el aumento de volumen del cuerpo oxidado. En un proceso lento, pero inexorable, ste extrae tomos del medio ambiente que lo rodea y los acomoda en su interior, generando un nuevo volumen expandido. La fuerza que permite este proceso es tal que tericamente al menos puede ser capaz de levantar cualquier construccin.

Perdidas por corrosinEn EE.UU. y naciones europeas ha sido motivo de alarma la destruccin paulatina de monumentos, iglesias, puentes, edificios y toda clase de construcciones que utilizan normalmente vigas de refuerzo y pernos como componente de ingeniera."En Chile es ms comn hallar metales corrodos en estructuras civiles, tales como rieles, alambrados, cables de alta tensin, muelles, puentes y tuberas, en especial los de calderas industriales", sealan los arquitectos Ral Sar y Patricio Salomn.En la construccin chilena parece no existir el inconveniente de la corrosin, debido a que en primer lugar, el clima es ms seco y benigno que en los pases del hemisferio norte y adems al uso de hormign armado en construcciones. Este es una mezcla de cemento, arena, ripio y agua -que despus se evapora- que envuelve una estructura interna de barras de acero.En tal sentido, los profesionales explican que esta clase de construccin impide ptimamente el paso de la humedad y del oxgeno hacia los metales. "En cambio -agregan-, las grandes estructuras metlicas incrustadas en concreto o albailera poseen mayor posibilidad de cerroerse, puesto que las vigas y pernos de refuerzo fabricados con acero estn ms expuestos a la intemperie".Por su parte, el director de construccin de la Facultad de Arquitectura de la Universidad de Chile, Angel Hernndez, puntualiza que las estructuras metlicas, ms comnmente utilizadas en pases desarrollados, demandan una alta tecnologa y poseen, por lo tanto, la ventaja de requerir un tiempo mucho ms breve de construccin. "Pero, mientras tanto, en Chile sigue siendo adecuado el uso del hormign armado, porque el clima seco nos protege de los agentes corrosivos", aade.

No obstante, enfrentar las prdidas originadas por la corrosin en Chile representa un valor anual cercano a los 400 millones de dlares, segn un informe emitido por la reunin anual de metalurgia de la OEA, a fines del ao 1987.El estudio indica que en numerosos pases las prdidas debidas a la corrosin oscilan entre un 3.5 y 4.9 del PBN. Se ha demostrado que el 40 por ciento de dichas prdidas, es decir, el 2 por ciento del PBN, podran prevenirse aplicando las actuales tecnologas contra la corrosin.

El ataque del "moho""La corrosin es una tendencia natural del metal por retornar a su estado de origen", define el ingeniero Washington Guiachetti, experto en esta materia y Jefe de Proyectos del Centro de Investigacin Minera y Metalrgica, CIMM.Los metales, que se encuentran en la naturaleza en forma de xidos, sulfuros, hidrxidos y sales de varios cidos, por distintas vas intentan unirse a las molculas precisas para volver a constituir tales compuestos. "Por ejemplo -indica el investigador-, el Hombre obtiene el fierro primero como xido y es ste el estado en que se encuentra cuando forma parte del mineral o hemapatita".El acero corriente, que est constituido por un 98.7 por ciento de fierro y de un 1.3 por ciento de impurezas -silicio, manganeso, azufre y fsforo- se usa preferentemente en las construcciones y obras pblicas, por sus ventajas econmicas y por brindar excelentes propiedades mecnicas. Pero, al mismo tiempo, se corroe con mucha facilidad y forma un xido -metal ms oxgeno- muy poroso, garantizando de este modo la evolucin del proceso hacia el interior de la estructura.El profesor Guiachetti menciona, no obstante, que comnmente lo que se aprecia no es un xido puro, sino el moho, formado por hidrxido de fierro -al que se le agregan molculas de hidrgeno- lo que genera una estructura tambin muy porosa. Luego, aade, no sucede lo mismo con el cobre, en cuyo caso la oxidacin se detiene, puesto que se origina con este metal un xido muy compacto.

ContaminacinCompuestos ms agresivos que el oxgeno, como sales y cidos, facilitan en gran medida el proceso de corrosin disolviendo los metales.Frente a esta situacin, el doctor Carlos Andrade, qumico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, destaca el rol que cumplen tanto el cido sulfrico como el cido ntrico. Ambos formados en una atmsfera contaminada y proveniente de compuestos de la combustin de las industrias, del carbn y de los vehculos."Incluso -puntualiza el acadmico-, el material particulado, y suspendido en esta atmsfera acta como superficie para que sean catalizadas la formacin de los cidos, a partir de los xidos de nitrgeno y los sulfuros".En estos casos de corrosin, el cobre ya no se escapa y es tambin atacado. El metal rojo es muy soluble en presencia del cido sulfrico, razn por la cual es utilizado en los proceses extractivos. El profesor Guiachetti explica que se genera una sal -sulfato de cobre- de tpico color verde sobre su superficie. Luego, con la humedad o el agua, stas son arrastradas y se vuelve a repetir el proceso hasta disolver la estructura del metal.

Elctrica corrienteEl comportamiento de los metales est determinado por el medio ambiente que lo circunda. Es as como una atmsfera marina, por ejemplo, agredira ms rpidamente la carrocera de un automvil por la presencia de sales.Asimismo, ms grave sera el deterioro si adems el dueo del vehculo viviera en una zona industrial altamente contaminada.Por tal razn, y para fines prcticos, la corrosin se clasifica de acuerdo al medio en que se produce, distinguindose procesos qumicos -como los ya relatados- y procesos electroqumicos.Un clsico ejemplo de corrosin electroqumica o galvnica es la que se inicia con las aleaciones o con las impurezas contenidas en los aceros simples. Bsicamente se desencadena cuando se juntan dos metales con diferentes potenciales o energas, que al estar en un medio acuoso, generan un flujo de corriente elctrica que aumenta la tendencia del metal con mayor posibilidad de corroerse.Este paso de electrones termina por disolver la estructura de un metal y adems provocar repulsin de cargas o corrosin qumica por los compuestos que se forman. "Pero, especialmente interesante -menciona el doctor Andrade- es la gran fuerza expansiva que se produce, ya sea por los fuertes enlaces entre los tomos de oxgeno con el metal y la sal, o entre las cargas elctricas".Por otro lado, la corrosin se clasifica segn su forma en homognea y localizada, resultando esta ltima la ms peligrosa por no ser detectada a simple vista.

El temor de los ingenierosEn un artculo publicado por New Scientist del 15 de enero de 1987, Jack Harris plantea el problema de corrosin como un dao que puede aparecer tanto en construcciones antiguas como recientes.El autor describe que la corrosin libera suficiente energa para deformar y romper el medio circundante y por lo tanto, se provee del espacio adicional requerido para acomodar el mayor volumen.El mismo inici la contemplacin de este fenmeno observando la catedral de St. Paul en Londres, la que, incluyendo su campanario, estaba encajonada en un andamiaje de grapas de fierro forjado puestas de manera tal que las cabezas de stas quedaban al nivel del borde de los bloques de piedra de la catedral. A travs de los aos, especialmente en el campanario, las grapas se haban oxidado y expandido. Cada una haba ejercido una fuerza vertical a la siguiente corrida superior de piedras.Ms adelante, el ingeniero seala que para levantar la siguiente capa de piedras se necesitara que el proceso de corrosin fuera capaz de elevar la catedral completa. Con esta duda, realiz algunos clculos y concluy que el xido poda izar el edificio eclesistico aunque tuviera 2.250 kilmetros de altura. Sin embargo, al mismo tiempo, admite que se trata de un clculo terico, puesto que no toda la energa disponible puede convertirse en trabajo til.Cualquiera sea la circunstancia, el clculo posee el correcto orden de magnitud y demuestra el poder irresistible de la corrosin. Ms an, las grapas oxidadas levantaron e inclinaron completamente el campanario. Incluso tambin menciona que en otro caso una campana se parti en dos, despus de que la argolla de su corona de fierro fundido se oxidara.Otra experiencia impactante es la que suele ocurrir en aquellas zonas donde se esparce sal deliberadamente para remover la nieve o hielo sobre las carreteras o puentes. En estos casos, si no se toman las precauciones, la carrocera de un automvil es destruida, pudiendo llegar la corrosin hasta sus partes vitales y terminar el vehculo en un fro cementerio de artefactos intiles.

Medidas preventivas"Ante el muchas veces inesperado problema de un metal corrodo, la mejor manera de evitarlo es la seleccin del material adecuado a cada medio", menciona la doctora Carmen Silva del laboratorio de corrosin de la Comisin Chilena de Energa Nuclear. Aade que: "tal medida ahorra gastos que podran resultar cuantiosos ms tarde".

La ingeniera destaca que primero es preciso conocer todos los mecanismos que podran actuar en cada situacin, ya que son muchas las variables involucradas que deben estimarse. Sin embargo, la investigadora expone que siempre existen riesgos importantes de controlar peridicamente. "Por ejemplo, en un reactor nuclear, instalado sobre una piscina, y a pesar de estar construido por acero inoxidable, es importante examinar la calidad del agua, dado que las impurezas podran resultar muy agresivas", acota.En materia de corrosin el peligro siempre est latente y no siempre es econmico utilizar los metales ms nobles. Una de las soluciones es el uso de protectores o de diferentes mecanismos que inhiben el proceso. Por ejemplo, la doctora Silva se refiere a la proteccin catdica, como lo implementa EMOS en el pas y que consiste en llevar el acero simple a la zona donde termodinmicamente es imposible la reaccin. Tambin menciona la proteccin andica, frecuentemente utilizada en metales que tienen conducta pasiva frente a la corrosin, como son los aceros inoxidables, aluminio o nquel.Sin embargo, es interesante especificar que el acero inoxidable es muy susceptible a la corrosin, dado que la avidez del cromo por el oxgeno es todava mayor que la del fierro.Explica el ingeniero Guiachetti que, en forma similar de lo que ocurre con el aluminio, el acero inoxidable, cuya aleacin es de un 74 por ciento de fierro, 8 por ciento de nquel y 18 por ciento de cromo, se autoprotege formando una capa de xido de cromo en contacto con la atmsfera."Se trata de una finsima pelcula muy compacta, capaz de impedir la evolucin de deterioro al interior de la estructura", agrega.En cuanto al uso de protectores, como pinturas, lacas transparentes, epxicos, entre otros productos, evitan por un buen tiempo el regreso del metal a su estado original, especialmente en aquellos casos que no pueden sellarse sus estructuras con cemento.Sumadas a todas estas posibilidades, en el mbito de la construccin existe la posibilidad actual de usar vigas de refuerzo galvanizadas o niqueladas o incrementar la compactacin del cemento. Cualquiera que sea el mtodo elegido, la tecnologa moderna est desplazando cada vez ms al proceso corrosivo al pasado histrico. Esperemos que para siempre.

3. Bibliografa

http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++13&tc=3&nc=5&art=270https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2010/09/oxidacion-y-corrosion.pdf