UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
COORDINACIÓN DE POSTGRADO
ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
MÓDULO V. TRIBOLOGÍA

3 FUNDAMENTOS Y CONTROL DE LA
CORROSIÓN

Realizado por:

Ing. Huaman C., Resmeri. C.I.: 18.206.299.

Ing. Martínez G., Jesús A., C.I.: 20.251.535

Ing. Medrano V., Jesús M., C.I.: 19.840.620

BARCELONA, JULIO 2018

1. En caso de ponerse en contacto el hierro y el cobre e inmerso en un medio electrolítico.
Determinar cuál y porque se corroerá.
Los metales poseen electrones libres, estos electrones son el resultado del tipo de enlace
que existe entre los átomos metálicos. Los electrones libres permiten que los metales sean
buenos conductores del calor y la electricidad.

Cada metal tiene un cierto número de electrones libres, de tal forma que el metal es
eléctricamente neutro (número de electrones libres = número de átomos metálicos cargados
positivamente. Cuando dos metales distintos se ponen en contacto entre sí, se genera un
desbalance en el número de electrones libres.
 Debido a este flujo, el hierro queda con menos electrones de los que tenía inicialmente
mientras que el cobre adquiere más electrones. Esto genera carga eléctrica positiva en el
hierro y negativa en el cobre. Este fenómeno se conoce como acople galvánico. Si bajo
estas condiciones el hierro y el cobre se colocan en contacto con un líquido, se genera el
fenómeno de corrosión galvánica.

Debido al contacto entre los metales distintos, los electrones viajan del hierro hacia el
cobre a través del alambre. El hierro adquiere carga positiva, mientras que el cobre adquiere
carga negativa debido al exceso de electrones. Estas cargas eléctricas están en equilibrio
entre sí.
Los iones Cu +2 están disueltos en el líquido, están en contacto con los electrones libres
+2
que están en exceso sobre la superficie del cobre. Cuando el ion Cu se acerca a dos
electrones, se da la reacción: Cu +2 + 2e- → Cu. El cobre metálico que se genera a partir de
esta reacción, queda depositado en la superficie del cobre original. El número de electrones
libres en la superficie del cobre se reduce. La reacción continua hasta que los electrones en
el cobre se acaban.
Los iones cobre en solución se depositan en la superficie del cobre metálico hasta que
se agotan los electrones libres. Sin embargo, como el cobre permanece en contacto eléctrico
con el hierro, busca la forma de obtener más electrones libres para poder obtener de nuevo
su carga negativa de equilibrio.
La única forma de obtener más electrones del hierro, es por medio del siguiente proceso:
+2
Un átomo de hierro sobre la superficie sigue la siguiente reacción: Fe → Fe + 2e- . Esto
+2
produce dos electrones libres capaces de viajar hacia el cobre, y un ion Fe , este ion sale del
hierro metálico y se disuelve en el líquido que lo rodea. El hierro metálico comienza a
deshacerse.
El cobre consume electrones, mientras que el hierro genera electrones a costa de su
desintegración. A este proceso se le lama corrosión galvánica, y resulta en la desintegración de
uno de los metales en contacto. La corrosión galvánica continua hasta que alguno de los
siguientes factores la detiene:
+2
1. Se elimina el contacto eléctrico entre los metales. Aun cuando existan iones Cu en el
lado del cobre que estén consumiendo electrones, si no hay un camino para transportar
los electrones entre los dos metales, no se da la desintegración del hierro.
2. Se elimina el líquido en contacto con los metales. Aun cuando exista contacto eléctrico
+2
entre ellos, si no hay un líquido que lleve los iones Cu cerca de la superficie del cobre,
 y que también disuelva los iones Fe +2 generados en el hierro, no podrá haber corrosión
galvánica.
Para que se dé la corrosión galvánica, debe existir contacto eléctrico entre los metales, y al
mismo tiempo, los metales deben estar en contacto con un líquido.
Muchas veces, para que exista corrosión galvánica no se requiere de dos metales en contacto.
Por ejemplo, las tuberías metálicas para transportar agua potable, pueden formar acople
galvánico con algunos iones disueltos en el suelo. Estos iones consumen los electrones libres de
la tubería, generando la desintegración de esta con el objetivo de restaurar el equilibrio en las
cargas eléctricas. Por esa razón, las tuberías galvanizadas se pudren de algunos años de estar
enterradas.

2. Describir los fundamentos teóricos de la protección catódica.

La protección catódica se fundamenta en tres principios básicos: electroquímico,

metalúrgico y termodinámico.

El principio electroquímico de la protección catódica radica en sí, en el cambio de la

polaridad de la estructura a proteger de ánodo a cátodo, esto se puede lograr aplicando un flujo
de electrones, en sentido contrario al flujo de electrones producto de la corrosión; este flujo de
electrones tiene que ser mayor y con más voltaje. Cuando se aplica una corriente igual y de
sentido contrario a la de la corrosión, el proceso se neutraliza y la corrosión cesa. Sin embargo,
cuando la corriente aplicada es mayor y con un mayor voltaje la corrosión cesa y la estructura
queda protegida contra posibles ataques corrosivos.

Cuando se ha logrado contrarrestar la magnitud del flujo de electrones, producto de la

corrosión de la estructura, se ha logrado también tener en la estructura el excedente de flujo de
electrones que garantizará que el cambio de polaridad se ha llevado a cabo y que la estructura
quedará protegida contra la corrosión. Por otra parte, el principio metalúrgico de la protección
catódica radica en que la estructura o metal no puede corroerse debido a que su enrejado
atómico llega un exceso de electrones que ayudan a un mejor amarre de los átomos, y que
estarán dispuestos a reducir iones positivos.

Finalmente el principio termodinámico sienta sus bases en uno de los postulados más
conocidos del equilibrio químico, que dice: “que cuando se impone un cambio en las condiciones
del sistema reaccionante el equilibrio se desplazará de tal manera que contrarreste el cambio
impuesto”.

1. Que prácticas de diseño se deben cumplir para evitar la corrosión.

Para evitar la corrosión se debe cumplir los siguientes procedimientos:

a) Utilice acero inoxidable en lugar de acero normal. Acero inoxidable es acero normal
mezclado con otros metales como níquel y cromo. Sin embargo, el coste del acero
inoxidable hace que éste no sea práctico para un uso diario, excepto para pequeños
elementos de ajuste como pernos y tuercas.
b) Recubra el acero normal con zinc. El recubrimiento de acero con zinc, que es otro metal,
es un procedimiento que se conoce generalmente como galvanizado y es la forma más
normal de proteger pequeños objetos fabricados como anillas de amarre, bolardos
fabricados con tubos, pernos, mordazas, cadenas, grilletes, tuberías de agua, etc. Los
materiales a recubrir se sumergen normalmente en un baño de zinc fundido en talleres
especializados. Una vez un objeto se ha sumergido en zinc en caliente no se debe
realizar ningún trabajo de soldado, corte o taladrado, ya que esto destruiría la integridad
del recubrimiento de protección.
c) Recubra el acero normal con plásticos especiales. El recubrimiento del acero con
plásticos especiales resistentes al desgaste constituye otra forma de protección contra la
corrosión; sin embargo, el alto coste que implica el proceso de recubrimiento (en talleres
especializados) hace que este método no sea práctico para uso diario.
d) Pinte el acero normal con pinturas especiales. El pintar el acero utilizando pinturas
especiales es el método más común de proteger grandes estructuras de acero. Las
superficies que se van a pintar se deberán limpiar cuidadosamente con un cepillo de
acero (o preferiblemente mediante un chorro de arena). La capa inferior deberá consistir
en un imprimador basado en zinc. La segunda y tercera capas deberán consistir en una
pintura de epoxi sobre base de brea.

Al pintar el acero, se deberán tener en cuenta los siguientes puntos:

 Las pinturas caseras normales no son adecuadas para el entorno marino debido a que,
al igual que algunos plásticos, envejecen con mucha rapidez cuando están expuestas a
los rayos del sol.
  El diesel, queroseno y la gasolina no son químicamente compatibles con las pinturas
marinas; habrá de utilizarse el diluyente de pintura apropiado.
 Se deberán utilizar guantes siempre que se manipulen pinturas basadas en epoxi.

e) Proteja el acero con ánodos de zinc (protección catódica). Los ánodos de zinc se utilizan
para prolongar más aún la vida útil de estructuras de acero sumergidas en agua del mar
como, por ejemplo, pilones de acero, pontones, flotadores metálicos, etc. Los elementos
de aluminio, en contacto con acero húmedo, quedan expuestos también a la corrosión
galvánica.

Diseño anticorrosión.
Existen varios principios referentes al diseño, fundados en la naturaleza electroquímica
de los procesos de corrosión que merecen atención especial en el control de la corrosión. Aun
cuando la elección de materiales resistentes a la corrosión o el empleo de tratamientos que la
demoren, forman también parte de la operación completa de diseñar, en este párrafo se estudia
un aspecto diferente del diseño.

Se trata del problema de asegurar que, cualquiera que sea la velocidad a la que se produzca
el ataque corrosivo, éste tenga lugar de una forma tan uniforme como sea posible y no cause
fallas prematuras como resultado de una intensa corrosión localizada. El principio de diseño más
importante a éste respecto consiste con mucho en evitar el contacto entre metales diferentes, en
presencia de una solución corrosiva. Se recordará que la corrosión se localiza entonces en el
metal electroquímicamente más activo quedando sustancialmente protegido el otro metal.

Con frecuencia la corrosión se localiza más ampliamente en las proximidades de la unión entre
metales diferentes. Un ejemplo extremo de diseño incorrecto, desde este punto de vista, es el
empleo de una pequeña pieza fabricada con un metal anódico (activo), montada en otra, de
mayor extensión, de metal catódico, por ejemplo un tubo de acero en un tanque de cobre. La
gran zona catódica origina una corriente de corrosión grande, que se localiza en el hierro y
produce el deterioro rápido y finalmente, la falla. Está claro que un tubo de cobre en un estanque
de acero ofrece mucho menos peligro, aunque aun así, puede ser un problema el ataque
localizado.
 Un diseño mucho más perfecto, desde luego, haría uso del mismo metal para el tubo y para el
estanque. Siempre que sea inevitable la unión directa de metales diferentes, un aislamiento que
impida el contacto eléctrico entre ellos evitará, frecuentemente, la intensificación de la corrosión.
Un buen diseño puede contribuir a evitar la aparición de heterogeneidades en el metal y en el
medio corrosivo. Estas heterogeneidades son causas potenciales de corrosión localizada.

Deben evitarse las hendiduras, los tornillos y remaches y deben ser sustituidos
preferentemente por soldaduras de tope o impedir el acceso a ellas del agente corrosivo,
perfeccionando los ajustes, rellenando las grietas de un material impenetrable o pintado las
piezas que han de estar en contacto antes del montaje. Así mismo es conveniente que el
diseño permita la limpieza adecuada de las piezas críticas del equipo para evitar la corrosión
localizada.

Figura 1. Zona de ataque localizada por mal ajuste y suciedad.

También debe tenerse en cuenta al efectuar el diseño, el flujo uniforme del líquido
corrosivo puesto que las zonas de estancamiento, por una parte, y las condiciones de choque
por otra, pueden producir corrosión acelerada. Cuando se asignen tensiones de trabajo a piezas
de maquinaria que deban funcionar en un medio corrosivo, ha de tenerse en cuenta la posible
aparición de fatiga por corrosión o corrosión bajo tensión.

En estudios realizados de la fatiga por corrosión se ha podido apreciar que un metal con una
resistencia adecuada a la corrosión proporciona un resultado satisfactorio, pero que
generalmente, es conveniente utilizar una tensión de trabajo moderada cuando intervienen
condiciones de fatiga. La corrosión bajo tensión se produce en condiciones estáticas que
corresponden a una combinación específica de metal y de agente corrosivo.
 Se han considerado los ejemplos acero/solución de hidróxido sódico y latón/solución de
amoníaco. Otras combinaciones importantes son: acero inoxidable austenítico/solución de
cloruro, aceros aleados templados/solución de sulfuro de hidrógeno y aleaciones de
aluminio/solución de cloruro. Evidentemente es mejor evitar el empleo de estas peligrosas
combinaciones, pero en caso de necesidad por medio de tratamientos adecuados de eliminación
de las tensiones de la aleación o la modificación del medio corrosivo, se puede lograr un control
adecuado de la corrosión.
Al analizar e identificar los distintos grados de exposición que se quieren proteger se
procede a escoger entre las alternativas más comunes y sobre de las que hay más experiencia
el método más efectivo, económico y sobre todo práctico.
Se describen en orden de importancia decreciente.
a. Diseñado en la ingeniería de modo tal que se eviten puntos sensibles al ataque
corrosivo
b. Protegiendo por medio de recubrimientos.
c. Usando protección catódica (expuesto más adelante)
d. Especificando materiales resistentes a la corrosión (tabla V)
e. Alterando los medios (uso de inhibidores)
f. Sobre-diseñando. (caminos de acero más gruesos para compensar las pérdidas de
metal por corrosión).

Protegiendo equipos y estructuras de la corrosión desde su diseño.

Los elementos de diseño apropiados desde el punto de vista de aplicación y
eficiencia de recubrimientos y mantenimiento de los mismos son los siguientes:
 Se prefieren superficies planas.
 Superficies redondas o curvas son preferibles que ángulos pronunciados.
 Deben evitarse las rendijas o hendiduras.
 Las superficies deben ser lisas, las soldaduras suavizadas y las salpicaduras
removidas.
 Se prefieren las soldaduras a los remaches .
 Los remaches avellanados se prefieren a los remaches de otros tipos.
 Los rebordes montados deben ser soldados.
 Se prefiere las soldaduras continuas.
 Deben eliminarse las superficies de empalme.
 No deben usarse superficies de extremo flexible.
  Todas las superficies deben estar convenientemente drenadas.
 Los puntos de contacto para andamios deben removerse y la superficie esmerilarse,
limpiarse y calafatearse cuidadosamente, todos los ángulos, rebordes, rendijas etc. que
no puedan alcanzarse efectivamente con el recubrimiento.
 Recubrir con manos adicionales de pintura todas las aristas, remaches etc. que forman
lugares de inicio de corrosión.
 Esmerilar todas las aristas pronunciadas y superficies rugosas.
 Remover las costras de laminado
 Localizar las piezas de carga que estén muy expuestas y trasladarlas a lugares menos
expuestos.
Protección por medio de recubrimientos
Este es el método más empleado, económico y práctico, es por ellos que se debe considerar
la actitud que debe tomar el Ingeniero luego de haber determinado las condiciones ambientales,
requisito para seleccionar el recubrimiento más adecuado para la protección que pretendemos.

Por lo regular los especialistas en recubrimientos anticorrosivos tienen amplia experiencia en

la selección de cada tipo de recubrimiento para cada tipo de problema, por lo que la asesoría de
estas personas es muy importante. Algunas especificaciones técnicas de algunos productos,
fichas como estas nos pueden ayudar en determinado momento a seleccionar el recubrimiento
adecuado, modo de preparación, tratamiento de superficies etc.

No está demás indicar que hay una amplia variedad de recubrimientos para casi todos los
tipos de problemas, información que proporciona el distribuidor o fabricante. Ver en anexos
ejemplos de fichas de especificaciones de pinturas protectoras.

Protección catódica
La creciente demanda de combustibles derivados del petróleo, ha llevado a países como
México a la exploración y explotación en el golfo de México. La extracción de hidrocarburos de
estos yacimientos marinos se hace perforando pozos direccionales desde plataformas metálicas
fijadas en el lecho marino, que tienen capacidad para recibir hasta 12 pozos cada una de ellas.
La producción de aceite, gas asociado y agua de formación, se envían directamente a tierra por
medio de ductos marinos de aproximadamente 20 y 30 km., ofreciendo estos serios problemas
para su mantenimiento. Cualquier reparación en ese medio resulta excesivamente costoso.
Siendo ésta la razón de prever su destrucción prematura.
Procedimiento

En la práctica, la corrosión externa de los ductos submarinos y terrestres se prevé o reduce a

un mínimo aceptable, utilizando los siguientes procedimientos:

a. Aplicando recubrimientos con propiedades dieléctricas para aislar la tubería del medio
corrosivo.
b. Empleando sistemas de protección catódica que evitan la emigración de iones metálicos.

Aun cuando estos métodos pueden usarse por separado se acostumbra combinarlos para
lograr un mejor efecto, y así es como por lo general las superficies metálicas se protegen en su
mayor extensión con un recubrimiento y se dejan solo áreas mínimas para la protección a través
de corriente directa.
Los recubrimientos más usados son:

 Alquitrán de hulla.
 Cintas de polietileno.
 Plásticos aplicados por extrusión.

Normalmente sobre los anteriores se aplica una capa de concreto reforzado con malla de
alambre galvanizado, cuya función es evitar la flotación de la tubería; además de impartir una
protección mecánica al recubrimiento dieléctrico.

4. ¿Qué es una pintura anticorrosiva?

Es un revestimiento que se aplica sobre superficies metálicas con el propósito principal
de inhibir la oxidación del metal, sirven de barrera para dar protección contra la corrosión. Este
proceso de corrosión de los metales es un proceso electroquímico originado por pequeñas
diferencias de potencial entre zonas en las que sea posible formar un circuito eléctrico. El óxido
puede ocurrir incluso bajo una pintura perfectamente aplicada, si el tiempo de exposición a la
humedad es lo suficientemente largo. Sin embargo, la limpieza de la superficie y preparación de
esta, es esencial para una buena protección.

5. ¿Cuáles son las etapas de aplicación de pinturas para evitar la corrosión?

 Antes de aplicar una pintura antioxidante es necesario preparar la superficie realizando
granallado, chorreado o decapado para retirar todos los restos de óxidos hasta obtener una
superficie limpia. Aunque existen materiales en el mercado que permiten aplicarse sobre
superficies sucias la experiencia recomienda lo contrario. Todo el trabajo que realicemos será
en vano, ya que acabara levantándose toda la pintura, por eso se recomienda realizar bien los
pasos, cuando se aplique la pintura industrial, pintura antioxidante o pintura anticorrosiva. El
método de limpieza a utilizar dependerá del material a tratar, facilidad de acceso, manipulación y
su uso posterior. Los sistemas más utilizados son el granallado, el chorreado o decapado son,
pero nos únicos a utilizar.

Luego vendrá el trabajo de tratado previo al pintado. El tratamiento a aplicar se hará

siguiendo las instrucciones del fabricante del producto a utilizar, ya que si surgen problemas será
a quien le reclamaremos y en un laboratorio puede ser fácil determinar si hemos aplicado los
preparativos exigidos o nos hemos ahorrado algún paso.

Posteriormente vendrá el proceso de pintado y secado para luego aplicar segundas

manos si son necesarias. El acabado final en un primer momento se apreciara a simple vista,
pero con el paso del tiempo se podrá ver si se siguieron los pasos previos correctamente, algo
que apreciaremos en la duración del trabajo de pintura.

6. ¿Cuáles son las propiedades de las pinturas anticorrosivas?

Principales propiedades de las pinturas anticorrosivas:

Evitar que se produzca la oxidación del sustrato (proteger).

Decorar.
Resistencia a la corrosión
Amplia gama de colores
Resistencia a la abrasión

Para impedir que la corrosión progrese tenemos tres grandes posibilidades:

 Impedir el progreso de la reacción anódica.

 Impedir el progreso de la reacción catódica.
 Mitigar el transporte iónico en el seno del revestimiento (efecto barrera).

7. ¿Qué es un acero galvanizado y por qué se usan para conducir tuberías de aguas blancas?
 El acero galvanizado es un tipo de acero procesado con un tratamiento al final del cual
queda recubierto de varias capas de zinc. Estas capas de zinc protegen al acero evitando que se
oxide. El acero galvanizado también es un material con un acabado más duradero, resistente a
las ralladuras. El acero galvanizado también es utilizado en la fabricación de muchos
componentes de uso industrial.
El acero galvanizado se usa para conducir tuberías de aguas blancas porque el
galvanizado previene la oxidación del metal y aumenta su resistencia frente a la corrosión. El
zinc hace a la pieza de acero más resistente al protegerlo de dos formas. Por un lado el zinc es
muy resistente a la oxidación mientras que el hierro, uno de los principales componentes del
acero, se oxida con cierta facilidad en contacto con el oxígeno del aire y mucho más con el agua
y la humedad. Al crear una capa de zinc sobre el acero se evita que el oxígeno alcance al hierro
o al menos se enlentece el proceso en gran medida. Esta protección se ve acentuada con la
formación progresiva de la pátina, una capa de óxidos y otros compuestos de zinc. El zinc es
también un metal muy duradero resistente a las rayaduras y ofrece un aspecto satinado que
puede hacer el acabado del acero galvanizado más atractivo para muchos consumidores.

La duración de una pieza de acero galvanizado puede dependiendo de varios factores.

Una pieza de acero galvanizado industrial con una capa de zinc de tan sólo 0,1 mm de grosor
puede durar hasta 70 años en condiciones normales y sin necesidad de un mantenimiento
especial.

8. ¿Qué es un acero inoxidable. Porque es resistente a la corrosión?

El acero inoxidable es una aleación del hierro y carbono que contiene por definición un
mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros
elementos aleantes, los principales son el niquel y el molibdeno.
Su principal característica es su alta resistencia a la corrosión, esta resistencia es debido
a la formación espontánea de una capa de óxido de cromo en la superficie del acero. Los aceros
de baja aleación, resisten en condiciones atmosféricas, los aceros inoxidables altamente aleados
pueden resistir la corrosión en la mayoría de los medios ácidos, incluso a elevadas temperaturas.

9. ¿Por qué se realiza el procedimiento de Fosforar las carrocerías de automóviles antes de ser
pintados?
 El fósforo contribuye a evitar la corrosión y facilita la embutición, sin embargo, dificulta la
soldadura. Presenta una elevada resistencia a la fatiga y a los choques, así como una buena
aptitud para la estampación profunda. Se aplica en largueros, travesaños o refuerzos centrales.

10. Seleccione y justifique un procedimiento para proteger:

a. Tuberías enterradas.
Las tuberías enterradas, a diferencia de las superficiales, se encuentran completamente
sumergidas en un medio electrolítico. Cada suelo tiene características particulares de
resistividad-conductividad específicas, y a lo largo de la longitud de la línea esta resistividad
varía por efectos de cercanías a cuerpos de agua, instalaciones enterradas, bases de
edificaciones, torres de alta tensión, otras tuberías, etc.. Para garantizar la protección contra la
corrosión de una tubería enterrada no es suficiente un recubrimiento de pintura. Es necesario la
aplicación de revestimientos que aíslen la tubería del medio en que se encuentra. Estos
revestimientos pueden ser: polietileno o polipropileno, resina époxica, brea époxica, imprimante y
cinta plástica adhesiva (teipe) , etc.. El polietileno, polipropileno y resina époxica son de
aplicación industrial y las tuberías deben enviarse a plantas de revestimiento especializadas en
aplicar este tipo de protección a los tubos. La brea y la combinación de imprimantes y teipes
pueden aplicarse en sitio. Ningún revestimiento garantiza una protección del 100%. Impurezas
en el material o proceso de aplicación de la capa protectora, golpes o ralladuras al momento del
transporte o instalación pueden desmejorar el aislamiento. Es por esta razón que para garantizar
la prolongación de la vida útil de una tubería revestida se acompaña de un sistema de protección
catódica.
La manera básica como funciona un sistema de protección catódica se ilustra en la siguiente
figura.
 Esta figura muestra como el área afectada del tramo de tubería mostrado en la figura
anterior es convertido en cátodo con la cancelación de todas la áreas de descarga de corriente a
través de la superficie de la tubería; es decir, el ánodo auxiliar suministra la corriente que antes
suministraban las áreas anódicas de la superficie del tubo. El circuito eléctrico equivalente se
muestra en la siguiente figura: