ENSAYOS ELECTROQUÍMICOS
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- Rocío Cabrera Díaz
- hace 5 años
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1 ENSAYOS ELECTROQUÍMICOS El aumento progresivo de la resistencia de transferencia de carga (Rt), estimada a partir de los diagramas de impedancia (ver Fig.3 y Fig.4) con relación al tiempo de permanencia del material metálico en el agua de no, nos informa de la Generación de una capa de productos de corrosión que disminuye progresivamente la velocidad de corrosión y por tanto mejora las propiedades protectoras del recubrimiento. Esta velocidad de corrosión tiende a estabilizarse, en condiciones estacionarias, luego de aproximadamente 360 h (15 días) de permanencia del metal en el medio acuoso. De acuerdo con lo expuesto anteriormente y para fines comparativos de la resistencia a la corrosión de los materiales ensayados se ha representado gráficamente, en la Fig. 7, la densidad de corriente de corrosión (proporcional a la velocidad de corrosión) luego de aproximadamente 360 h de ensayo.
2 Fig 7. Densidad de corriente de corrosión de las muestras de alambre con recubrimineto de triple galvanizado y de aleación Zincaluminio, luego de su exposición durante 360 h en las diferentes muestras de agua de río. Tal como se puede apreciar en la mencionada figura, la densidad de corriente de corrosión es siempre menor en las muestras de acero protegidas con recubrimiento de zinc ( triple galvanización") con respecto a la de las muestras protegidas con recubrimiento de aleación zinc-aluminio, en las cuatro (04) muestras de agua de no empleadas (Ica, Tumbes, Moquegua y Llamocctachi). Del mismo modo, este mismo comportamiento se puede deducir, a partir de la Fig. 5, al comparar los resultados de 100 y 240 h de ensayo. Por otro lado, tal como se puede apreciar en la Fig. 7, ambos recubrimientos protectores ("triple galvanización" y aleación zinc-aluminio) muestran valores de densidades de corriente similares, luego de 360 h de exposición, independientemente de la muestra de agua de río ensayada. Esto permite estimar un promedio de densidad de corriente de corrosión de 0,2 µa/cm 1 2 para el recubrimiento de cinc ("triple galvanización") y de 0,5 lialcffl2 para el recubrimiento de aleación zinc-aluminio. ENSAYO DE ABRASIÓN HÚMEDA De acuerdo con los resultados de ensayo de abrasión representados en la Fig. 6, la pérdida de masa para los tres recubrimientos es más alta cuanto mayor es la velocidad de la probeta, como era de esperar, lo cual se cumple para los cuatro medios abrasivos ensayados. Este comportamiento indica que el ensayo ha permitido simular diferentes niveles de abrasión, dependientes tanto de medio abrasivo (agua/arena) como de la velocidad de rotación. Se puede apreciar también que, para las tres velocidades y para los tres recubrimientos ensayados, la muestra de medio abrasivo (agua/arena) que generó la mayor pérdida de masa fue la correspondiente al no Llamocctachí, seguida por la muestra de no Moquegua. Las muestras de los nos Ica y Tumbes generaron menores pérdidas de masa, en la mayoría de los casos, en comparación con las muestras de los nos Llamocctachi y Moquegua. Asimismo, los resultados presentados en la Fig. 6 permiten deducir que para los diferentes niveles de abrasividad simulados (velocidad y medio abrasivo) el recubrimiento de aleación zinc-aluminio presentó una pérdida de masa
3 superior en comparación con la de los recubrimientos de "triple galvanización" y de "triple galvanización" con plastificado de PVC adicional,, excepto en los medios abrasivos del no Ica a 330 rpm y del no Moquegua a 510 rpm. Comparando los recubrimientos protectores de "triple galvanización" y de "triple galvanización" con plastificado adicional, se puede observar que en el medio abrasivo del río Ica (medio de baja abrasividad), para las tres velocidades ensayadas, el recubrimiento de 'triple galvanización con plastificado adicional mostró la menor pérdida de masa en comparación con los otros recubrimientos. Asimismo, en los medíos abrasivos de los ríos Tumbes, Moquegua y Llamocctachi, para las tres velocidades ensayadas, la pérdida de masa fue relativamente similar para estos dos últimos recubrimientos, excepto en los medios abrasivos del río Tumbes a velocidad de 700 rpm y del no Moquegua a 510 rpm De acuerdo con el párrafo anterior, se podría deducir que los sistemas de protección "triple galvanización" y "triple galvanización" con plastificado adicional tendrían un comportamiento similar; sin embargo, se debe tener en cuenta la "ventaja" de la doble protección del recubrimiento "triple galvanización" con plastificado adicional. Por tanto, para efectuar una evaluación comparativa de la resistencia a la abrasión de los recubrimientos ensayados se debe tomar como parámetro referencial aquél que considere esta doble protección del mencionado recubrimiento. En tal sentido, en la Fig 8 se ha representado gráficamente la estimación del tiempo necesario para la pérdida total del recubrimiento, para lo cual fueron tomados como base los datos de la pérdida de masa (mg/h) del ensayo de abrasión y las masas iniciales (antes del ensayo) de los recubrimientos protectores. Tal como se puede observar en la mencionada figura, para todas las condiciones ensayadas las muestras de alambre con recubrimiento "triple galvanización plastificado de PVC adicional presentan el mayor tiempo necesario para la pérdida total de su recubrimiento, seguidas de las muestras con recubrimiento "triple galvanización" y finalmente de las muestras con recubrimiento de aleación zinc-aluminio.
4 Fig 8.- Tiempo necesario para la pérdida total del recubrimiento, estimado a partir de los resultados del ensayo de abrasión para los tres recubrimientos protectores en las diferentes condiciones de ensayo.
5 Tipo de corrosión sobre el alambre de acero Fig. 5.- Densidad de corriente de corrosión de las muestras de alambre con recubrimiento de triple galvanizado *3Zn( y de aleación zinc-aluminio (Zn-Al), luego de su exposición durante 100, 240 y 360 h en las diferentes muestras de agua de río.
6 Tipo de recubrimiento sobre el alambre de acero. Fig6.- Pérdida de masa de las muestras de alambre de acero protegido con diferentes recubrimientos, luego de ser sometidas al ensayo de abrasión húmeda en las diferentes muestras de medio abrasivo. (agua arena).
7 8.0 CONCLUSIONES 8.1 Durante las inspecciones fueron observados diferentes niveles de daños por corrosión de las mallas metálicas que conforman las defensas ribereñas. Sin embargo, estos grados de corrosión pueden ser agrupados en tres (03) niveles, principalmente dependientes de las condiciones de exposición del material metálico, tal como se presenta en el siguiente cuadro: Grado de corrosión Suave (normal) Moderado Severo Zona de ubicación en las defensas ribereñas Parte superior (zonas expuestas sólo a la atmósfera) Parte inferior (zonas temporalmente sumergidas) Parte permanentemente sumergidas (colchones y cajas) 8.2 Los resultados de la determinación de la masa de los recubrimientos metálicos de las muestras recogidas en las diversas zonas de inspección (ver Tabla 2) confirmaron los diferentes grados (niveles) de corrosión indicados en 8.l., tal como fue discutido en el acápite De acuerdo con los ensayos electroquímicos, en los cuatro tipos de agua ensayados (ríos Ica, Tumbes, Moquegua y Llamocctachi), el recubrimiento de "triple galvanización" presentó un mejor comportamiento frente a la corrosión en comparación con el recubrimiento de aleación zincaluminio (ver Fig. 7). Luego de 360 h de ensayo se estimó una densidad de corriente de corrosión de aproximadamente 0,2 µa/cm2 para el recubrimiento de "triple galvanización" y de aproximadamente 0,5 µa/cm2 para el recubrimiento de aleación zíncaluminio, independientemente del tipo de agua ensayado. Esto permite inferir que, bajo condiciones de ensayo en laboratorio, el recubrimiento de "triple galvanización" muestra una durabilidad mayor que la del recubrimiento de aleación zinc-aluminio. 8.4 La medición de los diagramas de impedancia a diferentes periodos de ensayo, permitieron verificar que la resistencia a la corrosión de los recubrimientos a base de zinc mejora con la inmersión permanente del material metálico en medio acuoso (agua de río), por lo cual las características de la película protectora de productos de corrosión es determinante para que esta protección se mantenga con el tiempo. De acuerdo con lo anterior, cualquier fenómeno que propicie una pérdida de la capa protectora de productos de corrosión (abrasión húmeda, por ejemplo) ocasionaría una continua disolución del recubrimiento protector y por tanto el riesgo de que en un corto periodo se llegue a causar la corrosión del metal base (acero).
8 8.5 El ensayo de abrasión permitió simular en el laboratorio diferentes niveles de abrasividad que permitieron cuantificar una pérdida de masa sensiblemente diferente para los tres tipos de recubrimientos del alambre de acero empleados en la construcción de los gaviones. De acuerdo con los resultados de este ensayo, el recubrimiento de aleación zinc-aluminio presentó una mayor pérdida de masa por abrasión húmeda en comparación con la del recubrimiento de "triple galvanización". Asimismo, para todas las condiciones ensayadas, las muestras de alambre con recubrimiento de "triple galvanización" con plastificado de PVC adicional, por poseer una doble protección, presentan una mayor durabilidad (mayor tiempo necesario para la pérdida total de su recubrimiento), seguidas de las muestras con recubrimiento de "triple galvanización" y finalmente de las muestras con recubrimiento de aleación zinc-aluminio. 9. RECOMENDACIONES 9.1 Considerando que los mayores daños por corrosión y abrasión se han producido en la parte sumergida de las mallas metálicas, es necesario tomar medidas de prevención durante la etapa de diseño de las diferentes defensas ribereñas, para lo cual se recomienda utilizar alambres de acero protegidos con recubrimiento metálico y plastificado adicional, principalmente en la base de los muros (primer nivel) y en los colchones que son las estructuras que más sufren los efectos del medio abrasivo Debido a que durante la inspección fueron detectados varios daños por falla mecánica de las estructuras hidráulicas se sugiere efectuar ensayos mecánicos comparativos de la resistencia mecánica de mallas con diferentes aberturas ("cocadas") y diámetro del alambre de acero, lo cual permitirá una optimización del diseño de las defensas ribereñas desde el punto de vista mecánico. 9.3 Con el propósito de obtener mayor información, bajo condiciones reales de exposición, de la resistencia a los fenómenos de corrosión y abrasión de los diferentes tipos de recubrimientos protectores del alambre de acero, se recomienda colocar muestras de mallas metálicas de estos materiales sobre defensas ribereñas ya instaladas, las cuales serían periódicamente inspeccionadas y evaluadas con la finalidad de estimar comparativamente el comportamiento de dichos materiales. 9.4 Debido a que los fenómenos de corrosión y abrasión que afectan a las mallas de alambre que conforman las defensas ribereñas (gaviones) dependen de múltiples factores (condiciones climatológicas, tensiones mecánicas, naturaleza del medio abrasivo, etc.) consideramos conveniente continuar con estudios (de campo y laboratorio) similares al presente, de manera que
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