corrosión por erosión - ingeniería mecánica

corrosión por erosión 

Se denomina así al deterioro causado por fluidos, fundamentalmente líquidos con o sin sólidos en suspensión que se desplazan por encima de un cierto valor umbral de velocidad sobre una superficie metálica. 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 solido.

Este tipo de corrosión perjudica especialmente a las aleaciones que se pasivan formando una película superficial protectora; la acción abrasiva puede erosionar la película dejando al descubierto la superficie metálica. Si la película protectora no es capaz de autogenerarse continua y rápidamente, la corrosión puede ser severa.

La corrosión por erosión se suele presentar en tuberías, especialmente en codos, ángulos y cambios bruscos de diámetro: posiciones donde el fluido cambia de dirección y suele convertirse en turbulento.

Ocurre cuando la corrosión está acompañada por un proceso de desgaste mecánico (o abrasivo), normalmente debido a que existe un movimiento relativo entre el material metálico y el medio corrosivo. Tal sería el caso de una cañería dentro de las que circula un fluido agresivo a alta velocidad. En estos casos, la capa pasiva está continuamente sometida a efectos corrosivos y de desgaste en forma simultánea, de modo que la continua eliminación de esta capa protectora acelera la corrosión. Los materiales relativamente más blandos son los que más fácilmente sufren erosión- corrosión, como por ejemplo las aleaciones de cobre, de aluminio y de plomo. En estos materiales, la capa pasiva es gruesa, blanda y poco adherente y por eso ellos sufren con más severidad este tipo de ataque. En contraste, los aceros inoxidables y las aleaciones de titanio son casi inmunes. 

El efecto es más importante cuando en el medio líquido hay sólidos en suspensión, como por ejemplo arena. También empeora la situación cuando el flujo es turbulento (altas velocidades de flujo con vórtices o remolinos), por eso cualquier imperfección en la pared de una cañería, o un cordón de soldadura, así como problemas de diseño o ejecución e incluso la rugosidad producida por la presencia de picado puede agravar la situación. 

Cada material tiene asociada una velocidad de flujo crítica, por encima de la cual se vuelve particularmente susceptible a esta forma de ataque. Cuando se presenta, es posible reconocerlo a simple vista, ya que se forman depresiones con forma de herradura, orientadas en la dirección en que se mueve el fluido. Cuando hablamos de fluidos, es común pensar en líquidos, pero en este caso puede tratarse también de un fluido gaseoso o incluso con más de una fase, como un líquido con burbujas de gas. Casi todos los materiales en contacto con un fluido en movimiento sufrirán algún grado de erosión corrosión. La situación es casi inevitable en ductos y tuberías, particularmente si hay codos, bridas, cordones de soldadura u otro tipo de uniones que cambien la dirección de flujo o que generen turbulencia.

Cuando la condición de servicio involucra la formación e implosión de burbujas de aire o cavidades llenas de vapor, suele hablarse de cavitación, como una forma especial de erosión-corrosión. 

El impacto y la implosión de las burbujas de gas deterioran rápidamente la capa pasiva. Algunos cálculos sencillos de hidrodinámica muestran que la implosión de una burbuja puede generar ondas de choque con una presión cientos de veces mayor que la presión atmosférica. Este tipo de corrosión es muy frecuente en piezas sometidas a cambios bruscos de presión como impulsores de bomba, propulsores de barco, y otros.

Causas 

En la figura 23 podemos observar con más claridad los efectos de la corrosión-erosión, que debido al movimiento del fluido la superficie metálica se reduce formando huecos y ondulaciones. 

La mayoría de los metales y aleaciones son susceptibles a daños por este tipo de corrosión sobre todo cuando su resistencia a la corrosión se debe a la formación de una película protectora (pasivación) como el aluminio, plomo y aceros inoxidables. El flujo mecánico daña las películas y las puede arrancar. Los metales suaves como cobre y plomo son especialmente sensibles a este tipo de corrosión.

Ejemplos

Muchos tipos de medios corrosivos pueden causar corrosión-erosión: gases, soluciones acuosas, sistemas orgánicos y metales líquidos. Cualquier tipo de equipo expuesto a fluidos en movimiento es susceptible a esta corrosión: sistemas de tubos (especialmente codos y tes), válvulas, bombas, propulsores, impulsores, agitadores, tanques agitados, tubería de intercambiadores de calor, hojas de turbinas, toberas, entre otros. [34] Algunos de estos ejemplos se muestran en las figuras 24 y 25.

Las figuras 24 y 25 muestran equipos de ingeniería que perdieron material debido a que estaban expuestos a un fluido en movimiento, causando su desgaste superficial.

Formas de prevención 

Se usan los siguientes cinco métodos de reducción o prevención: 

• 1. Selección de materiales más resistentes: Es casi siempre la solución más económica de este problema. 
• 2. Diseño adecuado: Se trata de cambios en forma, tamaño y geometría de las piezas. 
• 3. Alteración del medio corrosivo: Conviene filtrar las soluciones para eliminar partículas sólidas en suspensión y tratar de reducir la temperatura del proceso. 
• 4.Recubrimientos. En algunos casos capas duras o superficies soldadas reducen la corrosión erosión si la capa tiene buena resistencia a la corrosión. 
• 5. Protección catódica. Ayuda a reducir el ataque, pero no es muy usual aplicarla en estos casos.