MATERIALES METÁLICOS: ÍNDICE GENERAL

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1 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 1 MATERIALES METÁLICOS: ÍNDICE GENERAL 1. MECANISMOS DE CORROSIÓN EN INSTALACIONES RELACIONADAS CON EL TRATAMIENTO Y CONDUCCIÓN DE AGUA 1.1 CORROSIÓN DE MATERIALES FÉRREOS CORROSIÓN EN MEDIOS ACUOSOS CORROSIÓN DE METALES ENTERRADOS CORROSIÓN BIOLÓGICA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA 1.2 CORROSIÓN DEL COBRE Y SUS ALEACIONES 1.3 CORROSIÓN DEL ALUMINIO Y SUS ALEACIONES 2. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN 2.1 PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES METÁLICOS PERSPECTIVA GENERAL ACERO AL CARBONO FUNDICIONES DE HIERRO ACEROS INOXIDABLES COBRE Y SUS ALEACIONES ALUMINIO Y SUS ALEACIONES COSTE ECONÓMICO RELATIVO DE LOS MATERIALES METÁLICOS 2.2 DETALLES DE DISEÑO 2.3 RECUBRIMIENTOS PROTECTORES CONTRA LA CORROSIÓN RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS PINTURAS RECUBRIMIENTOS METÁLICOS RECUBRIMIENTOS INORGANICOS (NO METÁLICOS) 2.4 INHIBIDORES DE CORROSIÓN 2.5 PROTECCIÓN ELECTROQUÍMICA PROTECCIÓN CATÓDICA PROTECCIÓN ANÓDICA

2 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 2 3. CORROSIÓN Y PROTECCIÓN DE MATERIALES EN LAS INSTALACIONES DE TRATMIENTO DE AGUA 3.1 CORROSIÓN ATMOSFÉRICA Y PROTECCIÓN 3.2 CORROSIÓN ACUOSA Y PROTECCIÓN 3.3 CORROSIÓN Y PROTECCIÓN DE TUBERÍAS Y MATERIALES ENTERRADOS 4. MATERIALES METÁLICOS PARA BOMBAS, VÁLVULAS Y TUBERÍAS 5. BIBLIOGRAFÍA MATERIALES METÁLICOS

3 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 3 1. MECANISMOS DE CORROSIÓN EN INSTALACIONES DE TRATAMENTO DE AGUA. 1.1 Corrosión de Materiales Férreos CORROSIÓN EN MEDIOS ACUOSOS MECANISMO ELECTROQUÍMICO DE LA CORROSIÓN ACUOSA FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN ACUOSA MECANISMO ELECTROQUÍMICO DE LA CORROSIÓN ACUOSA La oxidación de los metales en un medio acuoso es esencialmente un proceso de pérdida de electrones, que se materializa como una red de pilas en cortocircuito sobre la superficie de un metal. La presencia en la disolución acuosa de sustancias con más avidez por los electrones que el metal en cuestión, hacen que éste los ceda, oxidándose. El metal pasa entonces al medio acuoso como ión. Las zonas de la superficie metálica donde ocurre este proceso de oxidación o disolución del metal se denominan zonas anódicas. Los electrones cedidos por el metal se trasladan a través de la masa metálica hasta las zonas donde se hallan los agentes demandantes de electrones (agentes oxidantes), que al aceptarlos se reducen. Las zonas de la superficie metálica donde tienen lugar los procesos de reducción mencionados, se denominan zonas de reducción o catódicas. En la figura siguiente se representa la superficie de un material metálico mostrando zonas con diferente potencial electroquímico. Zonas Catódicas Zonas Anódicas El metal sufre disolución en las zonas anódicas. El proceso de corrosión no afecta por igual a toda la superficie metálica, pues en las zonas catódicas no hay ataque.

4 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 4 Ecuaciones de Oxidación - Reducción El proceso de oxidación y reducción se expresa en las siguientes ecuaciones - Reacción Anódica : Oxidación del Fe Fe Fe e - ( E 0 = - 0,44 V ) - ReaccionesCatódicas En función de los agentes oxidantes existentes en el medio acuoso predominará alguna de las siguientes reacciones de reducción: a) Agua aireada con ph neutro o alcalino O 2 + 2H 2 O + 4e - 4 OH - (reducción del oxígeno, abreviadamente O 2 OH - ) Esta es la reacción más habitual en las aguas naturales. Fe (OH) 3 O 2 Fe

5 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 5 b) Agua ácida o agua neutra sin oxígeno disuelto 2H + + 2e - H 2 (reducción de H +, abreviadamente H + H 2 ) Fe c) Agua ácida con oxígeno disuelto: O 2 + 4H + + 4e - 2H 2 O d) Reducción de cationes de metales más nobles (M n+ ) existentes en la disolución acuosa M n+ + ne M Productos de Corrosión El ión Fe 2+ originado en la reacción anódica, salvo en el caso de medios muy ácidos, no permanece como hierro disuelto (Fe 2+ ) sino que se combina con los iones OH - de la disolución acuosa originando Fe(OH) 2. Debido a la presencia de O 2 en el agua, ocurren las siguientes reacciones: Fe (OH ) 2 + 1/4 O 2 + ½ H 2 O Fe (OH ) 3, de color pardo rojizo 3 Fe (OH ) 3 Fe 2 O H 2 O El óxido ferroso hidratado, FeO nh 2 O, o hidróxido ferroso, Fe (OH) 2, compone la capa de la barrera de difusión próxima a la superficie del hierro a través de la cual tiene que difundirse el O 2 para continuar oxidando al Fe.. El ph del Fe (OH) 2, saturado es aproximado a 9,5; es decir, la superficie del hierro que se corroe en agua pura aireada es siempre alcalina. El color del Fe (OH) 2, aunque blanco cuando es puro, es normalmente de color verde a negro verdoso debido a la oxidación incipiente que produce el aire. En la cara externa de la película de óxido, el acceso del oxígeno disuelto convierte al óxido ferroso en óxido férrico hidratado o hidróxido férrico, de acuerdo con: Fe (OH) 2 + ½ H 2 O + ¼ O 2 Fe (OH) 3, El óxido férrico hidratado es de color anaranjado a rojo oscuro y constituye la mayor parte del orín ordinario. Existe como Fe 2 O 3 α (Hematites) no magnético y como Fe 2 O 3 γ magnética, siendo la forma α más estable. El Fe (OH) 3 saturado tiene un ph casi neutro. Entre el Fe 2 O 3 y FeO hidratado es frecuente que se forme una capa intermedia de color negro, de óxido ferroso-férrico hidratado magnético, de fórmula Fe 2 O 3 nh 2 O, según esto las películas de herrumbre u orín se componen, por lo general, de tres capas de óxidos de hierro en diferentes estados de oxidación.

6 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN ACUOSA En relación a la velocidad con que ocurren las reacciones de oxidación y reducción expuestas anteriormente, se pueden hacer las siguientes afirmaciones generales: - La reacción de oxidación o anódica (Fe Fe e - ) es rápida casi siempre. - Las reacciones de reducción son normalmente mucho más lentas que la de oxidación, por ello la velocidad del proceso de corrosión está normalmente determinado por el desarrollo de las reacciones de reducción (control catódico). Los fenómenos que tienden a limitar la velocidad de las reacciones se les conoce también como agentes polarizantes, pudiendo afectar a los procesos de oxidación o de reducción. Los fenómenos que eliminan o atenúan las causas que que limitan la velocidad de las reacciones se les conoce como agentes despolarizantes. Los factores que pueden aumentar o disminuir la velocidad de las reacciones de corrosión en medio acuoso son los siguientes: 1. Oxígeno disuelto 2. Bacterias anaerobias (medios acuosos sin oxígeno) 3. Temperatura 4. ph 5. Sales disueltas 6. Carácter agresivo o incrustante del agua (Índice de Saturación) 7. Velocidad relativa del agua (Corrosión Erosión) 8. Cavitación 1. Oxígeno disuelto Para que el hierro o el acero sufran corrosión apreciable en agua neutra o casi neutra, a temperatura ambiente, es necesaria la presencia de O 2 disuelto; de lo contrario, la velocidad de corrosión es prácticamente nula. Efecto de la concentración de O 2 sobre la corrosión del acero dulce en agua destilada moviéndose con lentitud. Ensayo de 48 h, a 25 ºC

7 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 7 En la figura anterior se ha representado el efecto de la concentración de O 2 sobre la corrosión del acero dulce en agua destilada moviéndose con lentitud. Se observa como inicialmente la velocidad de corrosión aumenta con el contenido de oxígeno en el agua, pero a partir de un determinado valor, esta velocidad disminuye debido a que se forma una capa de óxido protector. Cuando a la superficie del Fe llega más oxígeno que el que se puede reducir por la reacción catódica, el exceso de O 2 crea una película de óxido protectora, ya que dificulta la difusión del oxígeno hacia la superficie del metal no oxidada. En el agua destilada, la concentración crítica de O 2 por encima de la cual la corrosión decrece otra vez, es aproximadamente 12 ml de O 2 /1itro. Este valor aumenta con las sales disueltas y con la temperatura y decrece con el aumento de velocidad y el ph. Si se rompe por cualquier causa la película protectora en zonas localizadas se forman pilas que provocarán una fuerte corrosión por picaduras, en particular a temperaturas altas o en presencia de iones de haluros. Cuando la concentración de cloruros es apreciable, por ejemplo en agua de mar, no es posible conseguir la pasividad del hierro y el aumento de la presión del oxígeno sólo conduce a elevar la velocidad de corrosión. 2. Bacterias anaerobias (medios acuosos sin oxígeno) Ver CORROSIÓN_BACTERIAS_ANAEROBIAS en apartado Corrosión Biológica 3. Temperatura Efecto de la temperatura sobre la corrosión del hierro en agua que contiene oxígeno disuelto Cuando la corrosión está controlada por la difusión del oxígeno hacia la superficie del metal, la velocidad de corrosión se duplica, aproximadamente, por cada 30 ºC que aumente la temperatura, para una oncentración dada de O 2.

8 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 8 En un recipiente abierto que permita escapar al oxígeno disuelto, la velocidad aumenta con la temperatura hasta unos 80 ºC y entonces desciende, hasta alcanzar para el punto de ebullición un valor muy bajo, según se muestra en la figura anterior. La disminución de la corrosión por encima de 80 ºC está relacionada con el significativo decrecimiento de la solubilidad del O 2 en el agua a medida que aumenta la temperatura, contrarrestando al efecto acelerador propio del aumento de temperatura. En un recipiente cerrado el oxígeno no puede escapar y la velocidad de corrosión continúa aumentando con la temperatura hasta que se agota el O 2. Cuando la corrosión tiene lugar con desprendimiento de hidrógeno (2H + + 2e - H 2 ), el aumento de velocidad es de más del doble por cada 30 ºC que se eleve la temperatura. Por ejemplo, la velocidad de corrosión del hierro en ácido clorhídrico se duplica, aproximadamente, por cada 10 ºC de aumento de la temperatura. 4. ph En la figura siguiente se representa el efecto del ph sobre la corrosión del hierro en agua aireada y a temperatura ambiente. Efecto del ph sobre la corrosión del hierro en agua aireada y a temperatura ambiente. Para ajustar el ph en las zonas alcalinas y ácidas se empleó NaOH y HCl respectivamente. En la figura anterior aparecen claramente diferenciadas tres zonas:

9 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 9 1) ZONA de ph 4 a 10 La velocidad de corrosión es independiente del ph, y sólo depende de la velocidad con que se difunda el oxígeno hacia la superficie del metal (etapa controlante). En este rango de ph ocurre la mayor parte de los casos de corrosión en los medios naturales (aguas, incluida el agua de mar, y suelos). En esta región, los hechos más destacados son los siguientes: a) La superficie de hierro está cubierta por una capa de óxido ferroso hidratado, cuyo ph observado es aproximadamente 9,5. b) La velocidad de corrosión depende sólo de la velocidad de difusión del oxígeno hacia la superficie catódica disponible. La extensión de la superficie catódica no es en apariencia importante. c) En tanto las reacciones estén controladas por la velocidad de difusión del oxígeno, como ocurre en el caso de ph comprendido entre 4 y 10, la velocidad de corrosión la determinan la concentración de oxígeno, la temperatura y velocidad del agua. Las variaciones de composición de un acero (salvo las excepciones que se mencionarán), el tipo de tratamiento térmico o si está trabajado o deformado en frío, no afectan a la velocidad de corrosión. Lo anterior implica que si se expone al agua dulce, al agua de mar (o a la mayorías de los suelos) aceros de alto y bajo contenido de carbono, aceros de baja aleación (p. ej., 1 a 2 % de Ni, de Mn o Cr, etc.), hierro maleable o fundido, o acero suave laminado en frío, para unas mismas condiciones (concentración de oxígeno, temperatura y velocidad relativa metal-agua), la corrosión observada será esencialmente la misma en todos los tipos de aleaciones metálicas anteriormente mencionados. La velocidad de corrosión sólo se reducirá de manera apreciable cuando el acero se alea en las proporciones de un acero inoxidable (> 12 % Cr), o con altos contenidos de níquel o silicio. La fundición en aguas naturales o en el suelo se corroe al principio a la misma velocidad que el acero, pero puede dar una vida de servicio mucho mayor. Aparte del considerable espesor de metal que es común en las estructuras obtenidas por colada en moldes, la fundición presenta la ventaja de que al estar compuesta por una mezcla de ferrita (casi hierro puro) y láminas de grafito, los productos de corrosión originados en algunos suelos y aguas cementan las láminas o nódulos de grafito residual. La estructura que resulta (p. ej., en las tuberías de agua), aunque corroída por completo, puede retener, suficiente resistencia mecánica remanente para continuar funcionando bajo las tensiones y presiones de trabajo requeridas. Este tipo de corrosión, denominada corrosión selectiva grafítica, se produce sólo en la fundición gris (grafito laminar) o en la fundición dúctil (grafito esferoidal), pero no en la fundición blanca (ferrita + cementita). Efectos de la Formación de Pares Galvánicos En el apartado anterior se exponía que las variaciones en la composición del acero no modificaban prácticamente la velocidad de corrosión, salvo en el caso de los aceros inoxidables o con altos contenidos de níquel o silicio. Por el contrario, la composición del acero es de considerable importancia cuando existe acoplamiento galvánico. Por ejemplo, un acero de bajo Ni y Cr es catódico con relación a un acero dulce en la mayoría de los medios naturales. Por ello, los tornillos y tuercas de acero que se emplean para unir tubos subterráneos de acero dulce, o los electrodos de soldadura utilizados para la chapa de acero, deben ser siempre de acero de bajo Cr y Ni o de composición similar que sea catódica con relación a la mayor superficie de la estructura ( interesa cátodo pequeño y ánodo grande). Si por algún motivo ocurriese una inversión de la polaridad se producirán con rapidez graves daños por corrosión en los tornillos o en el área crítica del metal de soldadura. La fundición es inicialmente anódica con relación a los aceros de baja aleación y de potencial no muy diferente del que posee el acero suave. Sin embargo, a medida que la fundición se corroe, en especial si tiene lugar la corrosión grafítica, el grafito expuesto sobre la superficie desvía el

10 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 10 potencial en dirección noble. Por lo tanto, después de algún tiempo, dependiendo del medio, la fundición puede alcanzar un potencial catódico respecto de los aceros de baja aleación y del acero suave. 2) ZONA de ph > 10 (Zona de elevada alcalinidad) El aumento de la alcalinidad del medio eleva el ph de la superficie del hierro. En consecuencia la velocidad de corrosión disminuye, puesto que el hierro aumenta su pasividad en presencia de álcalis y oxígeno disuelto. Cuando la solución es fuertemente alcalina, ph superior a 14, la velocidad de corrosión aumenta ligeramente. Esto se debe a la formación de ferritos alcalinos solubles. Si la temperatura de la solución alcalina aumenta, caso de las calderas, la corrosión puede llegar a ser elevada. En medios alcalinos, se sabe que el incremento en el contenido de níquel hace disminuir la velocidad de la corrosión de los aceros. 3) ZONA de ph < 4 Los hechos más destacables en este tramo de la curva son: 1) Reacciones de reducción (catódicas): a) Medio acuoso ácido sin oxígeno: 2H + + 2e - H 2 b) Medio acuoso ácido con oxígeno disuelto: O 2 + 4H + + 4e - 2H 2 O

11 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 11 2) Debido a la acidez del medio, se disuelve la película de óxido ferroso en contacto con el metal, quedando el acero en contacto directo con el medio acuoso, lo cual provoca un aumento considerablemente en la velocidad de corrosión. En ácidos fuertes, como el HCI o el H 2 SO 4, la película de óxido que forma la barrera de difusión sobre la superficie del acero se disuelve por debajo de ph = 4. En ácidos débiles, como el acético o carbónico, la disolución del óxido ocurre a ph más elevado. 3) La difusión del oxígeno limita, pero no determina completamente la velocidad de corrosión, que ahora se establece además en función de la velocidad de desprendimiento de hidrógeno (2H + + 2e - H 2 ). Esta última, depende a su vez de la sobretensión de H 2 de las diferentes impurezas o fases presentes. Debido a que la cementita (Fe 3 C) es una fase de baja sobretensión de H 2, los aceros de bajo carbono se corroen en ácidos a velocidad inferior que los aceros con alto contenido de carbono. Por idéntica razón, el tratamiento térmico, que determina la presencia y tamaño de las partículas de cementita, puede tener un efecto apreciable sobre la velocidad de la corrosión. El acero laminado en frío se corroe con mayor rapidez que el acero recocido o exento de tensiones, debido a que el trabajo en frío produce áreas de baja sobretensión de H 2, cuyo origen principal procede del N y C intersticial. 4) El movimiento relativo de los ácidos con respecto al metal provoca un aumento en la velocidad de corrosión, ya que reduce el espesor de la capa de líquido estacionario en contacto con la superficie del metal, lo que permite que se difunda más oxígeno hacia la superficie metálica. De acuerdo con esto, el ritmo de corrosión del acero en presencia de aire en H 2 SO 4 0,004N a una velocidad de 3,66 m/s, es la misma que en ácido 5N a igual velocidad. En reposo, la relación de las velocidades de corrosión en estos ácidos es alrededor de l2. En ausencia de oxígeno disuelto, no se observa ninguna influencia en la velocidad de corrosión por efecto de la velocidad del medio, como se muestra en la figura siguiente, ya que la sobretensión de H 2 es insensible a la velocidad del electrolito.

12 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 12 Efecto de la velocidad sobre la corrosión de hierro con 0,009 % de C y acero con 0,24 % C, en H 2 SO 4 0,33N 5) Efecto de los elementos del acero en medios ácidos: - La velocidad de corrosión del acero aumenta con el contenido de carbono y nitrógeno, dependiendo principalmente del tratamiento térmico previo que haya sufrido el acero, y es mayor para los aceros trabajados en frío. - El contenido en fósforo y azufre hace que incremente de manera acusada la velocidad de ataque del acero en ácidos. El efecto de estos elementos es todavía más acusado en los ácidos fuertes. Efecto de adicionar fósforo, azufre y silicio al hierro, sobre la corrosión en HCl 0,1 N desaireado a 25º C. Muestras recocidas.

13 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 13 - El arsénico, que está presente en pequeñas cantidades en casi todos los aceros, incrementa la velocidad de corrosión en ácidos, pero en cantidad mayor del 0,2 % puede volver a disminuir la velocidad. - Los aceros con cobre se corroen menos en los ácidos no oxidantes que los aceros sin cobre. 6) Efecto de la deformación en frío. En medios ácidos, la deformación en frío aumenta notablemente la velocidad de corrosión, como muestra la siguiente figura Efecto del tratamiento térmico de acero trabajado en frio, de 0,11 % C sobre la corrosión en HCl 0,1N desaireado a 25 ºC. Tiempo del tratamiento térmico 2 h. 7) Efectos del tratamiento térmico. En la figura siguiente se ha representado el efecto que produce el tratamiento térmico de un acero al carbono sobre su velocidad de corrosión en ácido sulfúrico diluido. Efecto del tratamiento térmico sobre la corrosión de acero de 0,95 % de C en H2SO4 al 1%.

14 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua Sales disueltas. 5.1 Sales neutras de metales alcalinos ( NaCl, KCl, LiCl, Na 2 SO 4, KI, NaBr, etc.) Presentan un efecto muy similar al caso del NaCl, que se describe a continuación. La figura siguiente muestra el efecto que la concentración de NaCl ejerce sobre la corrosión del hierro en agua saturada de aire, a temperatura ambiente. Efecto de la concentración de NaCl sobre la corrosión del hierro en soluciones aireadas a temperatura ambiente (datos compuestos, de diversas investigaciones). Se observa que, al principio, la velocidad de corrosión aumenta con la concentración de NaCl y luego decrece, descendiendo su valor por debajo del correspondiente al del agua destilada. La solubilidad del oxígeno en agua decrece continuamente según aumenta la concentración de NaCl, lo cual explica la disminución de la velocidad de corrosión a las concentraciones más altas de NaCl. El aumento inicial de la velocidad de corrosión puede deberse a un aumento de la conductividad de la disolución, y a un cambio en la naturaleza de la capa de óxido protectora. Por encima del 3 % de NaCl, el descenso continuado de la solubilidad del O 2 es más importante que las alteraciones de la capa barrera de difusión, y la velocidad de corrosión disminuye. Los cloruros parecen ser algo más corrosivos según el orden Li, Na y K. Los nitratos parecen ser ligeramente menos corrosivos que los cloruros o los sulfatos a bajas concentraciones (0,1 a 0,25 N) pero no necesariamente a concentraciones más altas. 5.2 Sales alcalinas Las sales alcalinas son aquellas que reaccionan con el agua originando disoluciones de ph> 7, por ello su efecto es disminuir la velocidad de corrosión, tal como muestra la curva de velocidad de corrosión en función del ph. En presencia de oxígeno disuelto pasivan al hierro de igual manera que el NaOH, como se muestra en la figura siguiente:

15 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 15 Como ejemplo de estas sales se pueden citar el fosfato trisódico (Na 3 PO 4 ), el tetraborato sódico (Na 2 B 2 O 7 ), el silicato sódico (Na 2 SiO 3 ) y el carbonato sódico (Na 2 CO 3 ). Además de favorecer la pasivación del hierro por el oxígeno disuelto, estas sales son capaces de formar capas de productos de corrosión (por ejemplo, el Na 3 PO 4 origina fosfatos ferroso y férrico) que actúan como barreras de difusión más eficientes que el FeO hidratado. 5.2 Sales ácidas Las sales ácidas son aquellas que reaccionan con el agua originando disoluciones de ph < 7, dando lugar a corrosión con desprendimiento de hidrógeno (2H + + 2e - H 2 ) a velocidad similar a la de los ácidos correspondientes para el mismo ph. Son ejemplos de estas sales el AlCl 3, NiSO 4, MnCl 2 y FeCl 2. El NH 4 Cl es una sal ácida que produce una velocidad de corrosión mayor que la que corresponde a su ph, para concentraciones de NH 4 Cl > 0,05 N. El aumento de corrosividad se atribuye a las propiedades de los iones NH 4 + para complejar iones de hierro, reduciendo así la actividad de Fe 2+ e incrementando la tendencia del hierro a disolverse (corroerse). El nitrato de amonio en concentraciones elevadas es más

16 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 16 corrosivo (unas ocho veces más) que el cloruro o sulfato, debido en parte al efecto despolarizante de los iones NO Sales oxidantes Se dividen en dos grupos: a) Las que son buenos agentes despolarizadores y, por lo tanto, corrosivas, por ejemplo: FeCl 3, CuCl 2 HgCl 2 y NaClO. La manipulación de estas sustancias con equipos metálicos es problemática b) Las que son pasivantes y, por tanto, inhibidoras de la corrosión. Como ejemplos: Na 2 CrO 4, NaNO 2, KMnO 4 y K 2 FeO 4, entre otras. 6. Carácter agresivo o incrustante del agua (Índice de Saturación) Las aguas naturales contienen gases y sales en disolución, sustancias coloidales, materia orgánica y sólidos en suspensión que influyen sobre sus propiedades corrosivas. El ph de las aguas naturales suele estar comprendido entre 6,0 y 8,5 por lo que su contenido en O 2 disuelto es el factor más importante respecto a la velocidad de corrosión. Las aguas dulces naturales contienen sales disueltas de Ca y Mg en diferentes concentraciones, según su origen. Si la concentración de estas sales es elevada el agua se denomina dura y en el caso contrario, blanda. Se sabía muchos años antes de comprender con claridad las causas, que el agua blanda era más corrosiva que el agua dura. Por ejemplo, se observó que un depósito de agua caliente de hierro galvanizado duraba de 10 a 20 años antes de fallar por picaduras con agua de 34 ppm Ca 2+ y 157 ppm de sólidos disueltos, mientras que en agua de 5 ppm Ca 2+ y 43 ppm de sólidos disueltos un depósito similar duraba sólo 1 a 2 años. El mecanismo de protección que proporciona el agua dura, consiste en la deposición natural de una delgada película-barrera de difusión, compuesta principalmente de carbonato cálcico, CaCO 3. Esta película dificulta la difusión del oxígeno disuelto hacia la superficie del metal. En las aguas blandas no se puede formar tal película protectora. La dureza por sí sola no es el único factor que determina si es posible la formación de la película protectora. La facultad del CaCO 3 para precipitar sobre la superficie del metal también depende de la acidez o alcalinidad total, del ph y de la concentración de sólidos disueltos en el agua. Langelier en 1936, siguiendo las investigaciones previas de Tillmans y Baylis, dividió las aguas dulces naturales en dos grupos, sobresaturadas con CaCO 3 y no saturadas. Puesto que sólo las aguas cuya concentración es casi la de sobresaturación y las sobresaturadas tienden a formar sobre el hierro una película protectora de CaCO 3, se estableció estimar la corrosividad del agua según el criterio de sobresaturación y no saturación. Empleando ciertas simplificaciones, Langelier demostró que el valor del Ph (que denominaremos phs ) al cual el agua está en equilibrio con CaCO 3 sólido (no tiende a disolver ni a precipitar CaCO 3 ), se puede calcular por la relación: = Ks phs log + ε K [ Ca] [HCO ] donde - K 2 es la constante de equilibrio de la reacción HCO - 3 H CO [H ] [CO3 ] 10,3 K 2(25º C) = = 10 [HCO3 ] - Ks es la constante del producto de solubilidad del carbonato cálcico ,3 K s (25º C) = [CO3 ] [Ca ] = 10

17 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 17 Las expresiones que van entre corchetes indican las concentraciones molares de las sustancias a las que se refieren. - 2ε : Este término refleja la influencia de la composición iónica del agua sobre la actividad de las sustancias que aparecen en el cálculo de las constantes de equilibrio anteriores, que simplificadamente se calculan utilizando la concentración molar. Este término se evalúa a través de la siguiente expresión: µ ε = 1 + 1,4 µ donde µ = 1 C Zi 2 2 i ( µ :Fuerza iónica ) siendo C i : Concentración molar de cada ion en la disolución acuosa Z i : valencia del ion. Se define el Índice de Saturación como la diferencia entre el valor de ph del agua y el phs calculado: Is (Índice de saturación) = ph - phs Según el valor que tome Is, el agua se clasificará en uno de los apartados siguientes: a) Is > 0: Agua incrustante Tiende a formar películas protectoras de CaCO 3 b) Is < 0: Agua agresiva No se forma o tiende a disolver las películas protectora de CaCO 3 c) Is = 0: Agua en Equilibrio No forma, ni tiende a disolver las capas protectoras de CaCO 3 : Las aguas muy sobresaturadas en CaCO 3 ( Is >> 0) tienden a depositar precipitados de CaCO 3 en el interior de los tubos, reduciendo su capacidad de transporte y, en casos extremos, taponando casi por completo la tubería. Se considera que, a temperatura ambiente, un índice de saturación de +0,5 es satisfactorio, valores más elevados pueden producir una deposición excesiva de CaCO 3 (formación de costras o incrustaciones), en particular a temperaturas elevadas, como se muestra en la siguiente figura: Las aguas en que la subsaturación respecto al CaCO 3 es alta (Is<<0), tienden a disolver los revestimientos protectores de CaCO 3 en las conducciones de transporte y por ello se les considera como agresivas. Con objeto de que el índice de saturación tome el valor deseado, las sustancias normalmente empleadas para ajustar la alcalinidad y ph de las aguas son Ca(OH) 2, Na 2 CO 3, NaOH, H 2 SO 4, o CO 2.

18 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 18 Se suelen utilizar dos procedimientos experimentales para determinar el estado de saturación del agua: 1) Medida del ph del agua antes y después de exponerla al CaCO 3 puro en polvo durante un tiempo adecuado para conseguir el equilibrio. Un aumento del ph corresponde a una hiposaturación. Debido a que la composición del agua se altera por la ganancia o la precipitación de CaCO 3 durante el ensayo, el ph final no ha de ser necesariamente igual al phs calculado. 2) Valorar el agua con ácido después de haberla saturado con CaCO 3. El aumento del volumen de ácido requerido con respecto al que se necesita para valorar el agua original, es indicación de que el agua no estaba saturada (ensayo del mármol). Ejemplo de Cálculo del Índice de Langelier: Utilizando la nomenclatura expuesta anteriormente, consideremos el caso de un agua al con ph = 6,85 y la siguiente composición: mg / litro C i mol/litro Z i - HCO 3 396,5 0, SO 4 178,6 0, Cl - 304,9 0, NO 3 72,5 0, Ca ,9 0, Mg 2+ 83,7 0, Na + 117,6 0, K + 4,3 0, La fuerza iónica de la disolución acuosa tiene el valor siguiente: 1 2 µ = Ci Zi 2 1 µ = [ (0, , , ,00011) 1 2 Por tanto : µ ε = 1+ 1,4 phs = log 10 0,02862 = = 0,1368 µ 1+ 1,4 0, (0, , ,00344) 2 ] = 0, ,3 Ks 10 2 log 2 0,1368 6,63 0,2736 6, ,3 + = + = K2 [Ca] [HCO 3 ] + ε = 10 0, ,00650 El índice de Langelier (Índice de Saturación) toma el valor: I S = ph phs = 6,85 6,90 = -0,05 (< 0 ) El agua es ligeramente agresiva Obsérvese que de no haberse realizado la corrección +2ε el valor obtenido de phs habría sido 6,63 y, por tanto, el índice I S = 6,85-6,63 = 0,22 (> 0). Nos habría conducido a la deducción errónea de que el agua era de carácter incrustante Limitaciones del índice de saturación de Langelier Existen ciertas limitaciones respecto a las conclusiones que pueden deducirse del valor calculado para Índice de Saturación. Así, en las aguas naturales que contienen sílice coloidal y/o materia orgánica, el CaCO 3 puede precipitar sobre dichas partículas orgánicas o coloidales en vez de hacerlo sobre la superficie metálica. En estos casos, aunque el I.S. sea positivo, es posible que no se formen capas 2

19 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 19 protectoras. En otras ocasiones, un I.S. positivo corresponde a la creación de capas de CaCO 3, pero ante la presencia de ciertas sales disueltas, p.ej. Cl -, la capa no es compacta perdiendo su efecto protector. La velocidad de deposición del CaCO 3 influye notablemente respecto a la compacidad e impermeabilidad de las capas formadas. Una deposición demasiado rápida conduce a la formación de películas porosas que no tienen carácter protector. El Índice Ryznar es una modificación del Langelier, basada en estudios de las condiciones de incrustación y corrosión realizados en diversos distritos municipales. En el Índice Ryznar, donde IR S = 2pHs - ph, los valores superiores a 6,0 indican que el agua es corrosiva, mientras que los valores inferiores a 6,0 indican que es susceptible de formar incrustaciones. Según NALCO, el Índice Langelier es más útil para predecir tendencias corrosivas o formadoras de incrustaciones en un sistema a gran escala (en el que la velocidad del flujo es lenta), tal como un embalse o instalación de tratamiento o abastecimiento de agua. El Índice Ryznar sólo debe aplicarse a sistemas con gran flujo, en los que el ambiente en las paredes de la tubería es muy distinto del que tiene un sistema a gran escala. 7. Velocidad relativa del agua: Corrosión Erosión La corrosión con erosión, o corrosión erosión, consiste en el incremento en la velocidad de deterioro de un metal o aleación cuando presentan un movimiento relativo respecto a un fluido corrosivo. El ataque aumenta al aumentar la velocidad del fluido y se debe al levantamiento, por erosión, de capas protectoras e incluso material metálico como consecuencia del impacto de múltiples partículas de líquido o sólidos transportados.. Si se trata de medios en los que la reacción catódica de corrosión es la reducción de O 2, la relación entre pérdida de masa por corrosión- erosión y velocidad de desplazamiento del fluido se ajusta a curvas como la representada en la figura siguiente cuando el fluido no lleva sólidos en suspensión. Relación entre pérdida de masa y velocidad de flujo cuando el fluido no transporta sólidos en suspensión. En una primera etapa (zona de difusión), el fenómeno de corrosión aumenta con la velocidad de flujo a través de una relación habitualmente parabólica, como consecuencia de fenómenos de despolarización catódica al mejorar la llegada de oxígeno hasta las regiones catódicas por generarse corrientes de convección forzada y disminuir el espesor de la capa límite de difusión.

20 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 20 A partir de un cierto valor de velocidad de flujo, aumentos en la velocidad de flujo no modifican apreciablemente los valores de pérdida de material (trazado (a) en la zona de posible formación de películas protectoras). Si se trata de materiales pasivables puede darse la circunstancia de que se formase una capa pasiva estable, curva (b), y la pérdida de masa se reduciría considerablemente. A partir de un cierto valor crítico de la velocidad de flujo comienza el fenómeno de corrosiónerosión, debido a la eliminación por erosión de películas protectoras sobre la superficie metálica y al consiguiente aumento de la corrosión electroquímica de las superficies desnudas. La curva muestra entonces un incremento exponencial de la velocidad de corrosión. Si el fluido transporta sólidos en suspensión, la curva para el caso concreto de los tramos horizontales de la conducción, suele adoptar el trazado siguiente Relación entre pérdida de masa y velocidad lujo cuando el fluido transporta sólidos en suspensión. Velocidad de Corrosión El cambio más significativo respecto a la situación anterior se produce en la zona de difusión, donde la pérdida de masa disminuye al aumentar la velocidad de flujo. Esta circunstancia se debe a a la aparición de fenómenos de aireación diferencial como consecuencia de la sedimentación de sólidos sobre la generatriz inferior en los tramos horizontales la conducción. Cuanto menor es la velocidad del flujo mayor es el fenómeno de corrosión por aireación diferencial entre la zona inferior sobre la que se han depositado los sólidos (pobre del oxígeno, anódica) y el resto de la tubería que se comporta como cátodo. A medida que aumenta la velocidad del flujo va desapareciendo el fenómeno predominante de aireación diferencial. Cuando ocurre el fenómeno anterior, es conveniente, transportar el fluido por encima de un cierto valor umbral de velocidad para evitar la sedimentación. Este valor mínimo depende fundamentalmente de la densidad y granulometría del sólido, pero aproximadamente se sitúa alrededor de 1 m/s. La zona de la curva correspondiente a posible formación de películas no cambia de forma apreciable respecto al caso anterior. Por lo que respecta a la región de aparición de fenómenos de corrosión-erosión, la presencia de sólidos en suspensión aumenta la capacidad erosiva del fluido, para una determinada velocidad de flujo por encima de la crítica. Desde el punto de vista morfológico el ataque por corrosión-erosión toma forma de cavidades o surcos más o menos redondeados orientados en la dirección del flujo, como se muestra en la figura siguiente:

21 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 21 Características morfológicas básicas de los fenómenos de corrosión-erosión. A veces, estas picaduras presentan una forma característica de herradura, similar a la de un caballo que corriese corriente arriba El riesgo de aparición de este tipo de corrosión existe siempre que existan materiales metálicos en contacto con líquidos en movimiento, como es el caso de bombas, válvulas, compresores, álabes de turbinas, etc. La resistencia a la corrosión-erosión de los materiales metálicos depende fundamentalmente de su capacidad para formar capas pasivas adherentes y de las características mecánicas del propio material. En general, la resistencia la corrosión-erosión aumenta con el aumento de la dureza y resistencia a la tracción, siempre y cuando el endurecimiento no se haya logrado por tratamiento térmico, pues las heterogeneidades microestructurales derivadas del mismo, aparición de martensita por ejemplo, reduce la resistencia. La presencia en el electrolito de anión cloruro reduce la resistencia a la corrosión-erosión, ya que disminuyen las velocidades críticas de flujo por encima de las cuales se produce el fenómeno. Los métodos para reducir la corrosión erosión se basan principalmente en: 1) Un diseño adecuado: a) Que no se supere el valor crítico de velocidad, a partir del cual aparecerían fenómenos severos de corrosión. b) Deben evitarse también los cambios bruscos de dirección y reducciones bruscas de sección de la conducción para evitar aumentos locales de la velocidad de flujo y la posible aparición de fenómenos de corrosión- erosión en esas zonas, como se muestra en las figuras siguientes:

22 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 22 Riesgo de aparición de fenómenos de corrosión-erosión en: a) Cambios bruscos de dirección b) Cambios bruscos de sección. 8. Cavitación 2) Empleo de materiales más resistentes. Por ejemplo, en el caso de aleaciones base cobre conviene utilizar bronces al aluminio.. Si el fluido circula desde una zona de presión baja (igual o inferior a su presión de vapor a esa temperatura) hacia presiones más altas, ocurrirá que en las zonas de baja presión se originan burbujas ( cavidades ) de vapor que implosionarán (se colapsarán) en la interfase metal-líquido cuando el fluido llega a una zona donde la presión es suficientemente alta. A este fenómeno se le denomina cavitación. Los efectos de la cavitación se traducen en que la implosión de las burbujas libera energía suficiente para deformar plásticamente el metal subyacente y destruir las películas protectoras, aumentando así la velocidad de corrosión. Los efectos de la cavitación sobre el metal se muestran habitualmente como muchas picaduras juntas, recordando el aspecto de un panel de abejas. El deterioro por cavitación es un fenómeno que puede ocurrir típicamente en el rotor de bombas, en los puntos de contacto de los álabes con el agua que entra al rotor. Asimismo, puede ocurrir a la entrada del difusor en las turbinas hidráulicas (centrípetas) cuando el fluido experimenta una pérdida de presión demasiado elevada al atravesar la turbina.

23 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 23 Procedimientos para evitar los daños por cavitación: 1. Evitar la cavitación: a) En el caso de las bombas, operando la bomba de forma que la presión de aspiración sea lo suficientemente elevada como para que el NPSH disponible sea superior al NPSH requerido por la bomba para el caudal considerado, según las curvas del fabricante. Para que se cumpla la condición anterior es preciso que la instalación se diseñe correctamente, y que en la operación de las bombas no se introduzcan pérdidas de carga no previstas en la aspiración, por ejemplo el cierre parcial de las válvulas de aspiración de las bombas. b) En el caso de las turbinas centrípetas, se evitará cerrar demasiado el distribuidor, para evitar una pérdida de carga excesiva del fluido al atravesar la turbina. c) En el caso de las válvulas, no deben cerrarse excesivamente para regular caudal, ya que en la estrangulación se puede producir cavitación debido a la caída de presión. 2. Si se asume que el equipo va a funcionar con cavitación: a) Utilizar materiales resistentes a la cavitación, como los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos, los bronces al aluminio y las superaleaciones de base cobalto. b) Los revestimientos de goma, neopreno o elastómeros similares, proporcionan una elevada resistencia a esta clase de daños. c) Se ha comprobado que la aireación del agua sirve para amortiguar el daño causado por la implosión de las burbujas sobre la superficie metálica. Resistencia a la cavitación de varios metales, en ensayos de laboratorio con agua de dulce a temperatura ambiente.

24 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua CORROSIÓN DE METALES ENTERRADOS Actualmente existen muchas las toneladas de metal, como tuberías y estructuras metálicas diversas, en contacto con el terreno. El subsuelo es considerado el medio corrosivo de mayor complejidad, ya que existen numerosas variables que influyen su corrosividad, como son las diferencias de granulometría, compactación, humedad, contenido en sales solubles, grado de aireación, acidez o alcalinidad, presencia de materia orgánica y bacterias, entre las más importantes. Se consideran los siguientes apartados: MECANISMOS DE CORRIÓN EN METALES ENTERRADOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN DE LOS MATERIALES ENTERRADOS COMPORTAMIENTO DE DIFERENTES METÁLES ENTERRADOS ANTE LA CORROSIÓN MECANISMOS DE CORROSIÓN EN METALES ENTERRADOS Los fenómenos de corrosión de los metales enterrados son casi siempre de naturaleza electroquímica. El terreno, con sus heterogeneidades, y el metal, con sus imperfecciones superficiales, originan sobre la superficie metálica zonas anódicas y catódicas. El suelo que está en contacto con el material metálico actúa como electrolito, debido a la humedad y a las sales solubles que contiene. Asociadas al proceso electroquímico de corrosión, existirá como siempre una reaccion anódica de oxidación del metal, y una reacción catódica consistente en la reducción del O 2 en medios neutros o alcalinos, o reducción de protones ( H + ) en medios ácidos. Para el caso del acero tenemos: REACCIÓN ANÓDICA Disolución (oxidación) del metál: Fe Fe e - El ion Fe 2+ salvo en el caso de suelos muy ácidos, no existe como hierro disuelto sino que se combina con los iones oxhidrilo para dar Fe(OH) 2, el cual se oxida a Fe(OH) 3 en presencia de oxígeno. A veces, si se trata de suelos fácilmente permeables al oxígeno atmosférico, como los suelos arenosos con bajo contenido en humedad, la pasivación del hierro dificulta o impide el proceso anódico. Por el contrario, la presencia de iones Cl - favorece la reacción anódica, al interferir en la pasivación.

25 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 25 REACCIONES CATÓDICAS: - En medio aireado neútro o ligeramente alcalino O 2 + 2H 2 O + 4e - 4 OH - - En medio ácido: 2H + + 2e - H 2 La reacción catódica habitual en los suelos es la reducción de oxígeno con formación de iones OH -. Sólo se produce la descarga de iones H +, con formación de hidrógeno gaseoso, cuando la acidez del terreno es excepcionalmente grande, como ocurre con algunos suelos pantanosos. MICROPILAS Y MACROPILAS DE CORROSIÓN - MICROPILAS DE CORROSIÓN Se utiliza el término micropila cuando las zonas de oxidación (ánodos) y las zonas de reducción (cátodos) están muy próximas En una estructura metálica enterrada existen micropilas de corrosión debidas a zonas con diferente potencial redox por heterogeneidades a la estructura heterogénea del metal, como son las siguientes: - Fases metálicas distintas. - Presencia de inclusiones no metálicas. - Constituyentes distintos, como es el caso del grafito y de la ferrita en la fundición gris, y de la ferrita y cementita en los aceros. - Diferencia de orientación entre granos contiguos del metal. - Diferente reactividad de los bordes de grano frente al interior del mismo. En la siguiente figura se muestra una representación esquemática de la existencia de micropilas en una superficie metálica Zonas Catódicas Zonas Anódicas

26 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 26 - MACROPILAS DE CORROSIÓN Se utiliza el término macropila cuando las zonas de oxidación (ánodos) y las zonas de reducción (cátodos) están relativamente distanciadas. En una estructura enterrada se pueden originar macropilas de corrosión cuando se presentan las siguientes circunstacias: - Heterogeneidad estructural del suelo (estratatos de diferente composición). - Heterogeneidades locales del suelo - Diferencias de compactación o de humedad. Aquellas zonas más húmedas o más compactadas, en las que el acceso de oxígeno está más dificultado, serán anódicas y se corroerán, mientras que las zonas más ricas en oxígeno serán catódicas y no sufrirán ataque. - Presencia de cascarilla de laminación sobre el metal. - Discontinuidades en los recubrimientos o capas protectoras. - Unión con continuidad eléctrica entre metales distintos (por ejemplo, unión de tuberías de cobre con tuberías de acero galvanizado). Las macropilas tienen su origen en la mayoría de los casos, en dos tipos de fenómenos: 1) Aireación diferencial 2) Diferencias de salinidad. 1) Macropilas de aireación diferencial: Las situaciones que usualmente originan macropilas por aireación diferencial son los siguientes: 1.1) La estructura metálica enterrada (por ejemplo, una tubería) atraviesa zonas con diferente concentración de oxígeno: terrenos con diferente grado de aireación, diferente permeabilidad, diferente compactación, etc. En estos casos, en las zonas más oxigenadas ocurrirá la reducción del oxígeno (zonas catódicas) a costa de los electrones procedentes de las zonas pobres en oxígenos que es donde el metal pasa a forma iónica, corroyéndose (zonas anódicas).. Ejemplo 1: Tubería enterrada que discurre en un terreno arenoso, suelto y aireado, pasando a continuación por unos estratos arcillosos más compactos, con menor de porosidad, gran capacidad de retención de humedad y, por tanto, mucho menos permeables al oxígeno. La zona arenosa será zona catódica, y la tubería tenderá a corroerse bajo los estratos arcillosos (zona anódica). Ejemplo 2: Se construye una carretera sobre una zona donde hay una tubería enterrada. Debido a la mayor compactación e impermeabilidad del terreno bajo la carretera, penetra menos oxígeno, convirtiéndose esa zona en anódica.

27 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 27 TERRENO ANODICO MENOR POTENCIAL OXIDANTE -Menor concentración de O 2 -Terreno arcilloso -Mayor compactación -Menor aireación TERRENO CATÓDICO MAYOR POTENCIAL OXIDANTE - Mayor concentración de O 2 -Terreno arenoso -Menor compactación -Mayor aireación 2Fe 2+ 4OH - O 2 H 2 O + O 2 (ac) 4e - ph 7 Fe 4e - TUBERÍA

28 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua ) Cuando se realiza una zanja para situar allí una conducción y a continuación se rellena para enterrarla, se alteran las condiciones del terreno original. La compactación de esta región es inferior a la de su entorno y, por tanto, la permeabilidad a los agentes agresivos, fundamentalmente O 2 y H 2 O, mayor. Además, la humedad en la zona de asiento de la tubería suele ser mayor, por facilitarse allí los fenómenos de condensación capilar, lo que origina en general mayor ataque en esta región, como se representa en la figura siguiente. O 2 4OH - CAPA SUPERIOR (Catódica) -Menor compactación -Mayor aireación. -Más O 2 H 2 O + O 2 (ac) 4e- ph 7 TUBERÍA ENTERRADA 4e - Fe Fe CAPA INFERIOR (Anódica) -Mayor compactación -Menor aireación. - Menos O 2 2Fe 2+ En ocasiones, puede interesar girar la tubería 180º después de un cierto tiempo. 2) Macropilas de concentración salina Se originan cuando la estructura metálica enterrada atraviesa zonas de terreno con diferente concentración salina (por ejemplo, estratos del terreno con diferente composición). Puesto que la concentración de los iones existentes en el terreno afecta al valor de su potencial redox (Ec. Nernst), allí donde el potencial de reducción sea menor ocurrirá la oxidación (zona anódica) y en las zonas donde el potencial de reducción sea más elevado ocurrirá la reducción (zonas catódicas).

29 Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 29 INFLUENCIA DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO En terrenos resistivos la fuerte caída óhmica a través del medio impide el funcionamiento de macropilas, donde ánodo y cátodo aparezcan separados por una distancia significativa. En estas condiciones el mecanismo de corrosión es a través de micropilas originadas por heterogeneidades en el propio metal o en el medio en su contacto, donde ánodos y cátodos aparecen muy próximos. El resultado es un ataque más o menos generalizado sobre toda la superficie, que no suele ser muy severo. Por este motivo, los terrenos resistivos se consideran poco agresivos. Por el contrario, si el terreno es conductor es posible el funcionamiento del circuito electroquímico entre zonas anódicas y catódicas separadas por una distancia que puede ser considerable.. FENÓMENOS DE CORROSIÓN POR PICADURA EN ESTRUCTURAS METÁLICAS ENTERRADAS En ocasiones el fenómeno de corrosión en estructuras enterradas se localiza mucho apareciendo en forma de picaduras. Esta forma de ataque suele aparecer simultáneamente con formas de corrosión más o menos generalizadas. La aparición de picaduras puede deberse a distintas circunstancias como son: - Fenómenos muy locales de aireación diferencial - Fallos muy locales en revestimientos como poros o pequeñas grietas - Zonas de salida de corrientes vagabundas de superficie muy restringida. - Efecto de aniones agresivos como el anión cloruro en suelos cercanos al mar FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN DE LOS METALES ENTERRRADOS En la mayoría de los suelos naturales, la velocidad de corrosión de los metales enterrados está determinada por la velocidad de transporte de oxígeno hacia la superficie del metal, que posibilita la reacción de reducción o catódica (O 2 + 2H 2 O + 4e - 4 OH - ). Los factores que facilitan el acceso del oxígeno hacia la superficie metálica aumentando la velocidad de corrosión son: - Suelos con granulometría gruesa. Por el contrario, los suelos con alta proporción de finos, como los arcillosos, retardarán más la difusión gaseosa. - Debido a ser inversa la relación entre agua y concentración de oxígeno en el suelo, cuando éste se seca crece la velocidad de difusión del oxígeno. Cuando alternan las condiciones de sequedad y humedad, se favorece la formación de pilas de concentración de oxígeno y, por tanto, la corrosión. La profundidad a que esté enterrada la estructura y las condiciones de drenaje, son factores de importancia para la penetración del oxígeno. - En ciertos casos se origina una capa calcárea sobre la superficie del metal, que dificulta el ataque corrosivo. Esta capa se forma por precipitación de CaC0 3 sobre las zonas catódicas. - El relleno de las zanjas se hace, a veces, con escombros, lo cual puede agravar el problema de corrosión, ya que tales materiales pueden contener gran concentración de sulfatos, sobre todo cuando provienen de derribos. En cualquier caso, aumenta la heterogeneidad de los materiales que envuelven a la estructura.