FACTORES QUE AFECTAN LA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA
- Lluvia
- Rocío y Condensación
- Humedad
- Tiempo de humectación
- Temperatura
- Radiación solar
- Viento
- Contaminantes transportados por el aire
- Localización particular
- Organismos biológicos
Lluvia
La lluvia realiza un lavado de los contaminantes atmosféricos depositados sobre las superficies expuestas, lo que podría considerarse como un efecto benéfico. Por otro lado, si la lluvia se estanca en las imperfecciones de las superficies metálicas (grietas o hendiduras) podría acelerar la corrosión por la acumulación de humedad en tales áreas.
Rocío y condensación
El rocío y la condensación son factores indeseables desde el punto de vista de la corrosión si no están acompañados de lluvia frecuente, la cual va lavando o eliminando los contaminantes sobre las superficies metálicas expuestas. Una película de rocío saturada conjuntamente con sal marina, ácidos de azufre y ácido clorhídrico de una atmósfera industrial provee un electrolito agresivo para promover la corrosión; en los trópicos en donde en la noche, la condensación aparece sobre las superficies metálicas, la condensación atrapa el dióxido de carbono y llega a ser tan agresivo como ácido diluido.
La formación de rocío depende de la humedad relativa y del cambio de temperatura, cuanto más caliente y seca sea la atmósfera menor será el grado de condensación, por el contrario con una humedad relativa alta basta una pequeña reducción de la temperatura para llevar a la atmósfera al estado de saturación.
Humedad relativa
La humedad relativa es uno de los factores más importantes en el proceso de corrosión atmosférica, está influenciado por la frecuencia y duración de los períodos de lluvia, rocío y niebla durante las cuales las superficies metálicas aparecen visiblemente húmedas y desarrollan la corrosión.La corrosión es un proceso electroquímico por lo tanto debe existir un electrolito que permita el paso de una corriente a través de ella, por una difusión de aniones (iones cargados negativamente) y cationes (iones cargados positivamente); el agua es un buen electrolito por consiguiente, la cantidad y disponibilidad de humedad presente es un factor importante en la corrosión atmosférica.
Una de las medidas de los efectos de la humedad relativa es el tiempo de humectación, la velocidad de corrosión se incrementa cuando el tiempo de humectación incrementa.
Tiempo de humectación
El tiempo de humectación TDH es uno de los factores de mayor relevancia, representa el tiempo en el cual la superficie de la placa metálica esta suficientemente húmeda para que ocurra el proceso de corrosión.
El tiempo de humectación es la suma de los tiempos parciales de humectación durante el cual es posible la corrosión metálica.
Para determinar el tiempo de humectación existen varios métodos:
- Determinación directa mediante equipos especiales que detectan la presencia de la capa de humedad.
- Determinación mediante la suma de los períodos de precipitación de lluvia, rocío y niebla, considerando los períodos de secado de las superficies húmedas.
- Determinación indirecta es el método más empleado, se basa en sumar las horas en las cuales el valor de la humedad relativa media iguala o supera el 80% y una temperatura mayor a 0ºC.
Temperatura
La temperatura afecta la humedad relativa, el punto rocío, el tiempo de humectación y la cinética de los procesos de corrosión.A altas temperaturas la cinética de las reacciones químicas de la corrosión se incrementa, por otro lado la humedad depositada sobre la superficie metálica se evapora, desciende la concentración de oxígeno y de otros gases corrosivos, e incluso pueden producirse cambios en las propiedades protectoras de las capas de los productos de corrosión, mientras que bajo la temperatura de congelación de agua, la corrosión no ocurre debido a que el hielo es un electrolito pobre, razón por la cual la mayor oxidación ocurre en el rango de temperaturas comprendido entre 0 y aproximadamente 25°C.
Desde el punto de vista de corrosión atmosférica, condiciones secas y calientes son preferibles a condiciones frías y húmedas.
Las temperaturas de interés son: la temperatura del punto de rocío y la temperatura de la superficie del panel de ensayo.
Durante la llegada de la noche la temperatura ambiente decrece y la temperatura sobre las superficies metálicas tienden a ser más elevadas que el aire húmedo que las rodea y no ocurre la condensación; conforme avanza de tiempo, después que el punto de rocío ha sido alcanzado, como la temperatura del ambiente empieza a subir, el retraso de la temperatura de las superficies metálicas hace que tiendan a comportarse como condensadores manteniendo una película de humedad sobre sus superficies.
El punto de rocío de una atmósfera es la condición de equilibrio de condensación y evaporación de una superficie. Para asegurar que no ocurra corrosión por condensación sobre una superficie metálica la temperatura debe mantenerse alrededor de 10 a 15 ºC sobre el punto de rocío.
El efecto de la temperatura sobre la velocidad de corrosión de los metales es diferente.
- La velocidad de corrosión incrementa para el hierro.
- La velocidad de corrosión decrece para el zinc.
- La corrosión permanece constante para el cobre.
Radiación solar
La luz ultravioleta y la foto-oxidación ocasionan fragilidad y superficies con grietas en los polímeros, esto puede ser evitado con la adición de estabilizadores a la radiación ultravioleta como por ejemplo el negro de humo.
Viento
La dirección y velocidad del viento afecta la acumulación de partículas sobre las superficies de los metales, también el viento dispersa los contaminantes en el aire; la severa corrosión ocurre sobre la playa con vientos.Los fuertes vientos pueden traer contaminantes en el aire incluso llevar más allá tierra adentro; un sitio marino puede ser más agresivo por la presencia de vientos dominantes que traen contaminantes industriales, partículas de SO2 al sitio marino.
Localización
A medida que la distancia entre la fuente de emisión de contaminantes tal como: iones cloruro de los mares, el dióxido de azufre proveniente de las plantas industriales, etc., y el sitio de ensayo sea mayor, la velocidad de corrosión decrecerá, por el contrario, si la distancia es menor existirá un incremento en la velocidad de corrosión.Orientación
Otro factor importante en la corrosión atmosférica de un material es su orientación con respecto a la superficie de la tierra. Los resultados de exposición de especímenes de hierro durante un año, orientados verticalmente e inclinados con ángulo de 30º con respecto a la tierra indican que: los especímenes verticales presentan una alta velocidad de corrosión, debido a la formación de un óxido no uniforme menos protectivo y a la dificultad de limpieza de los contaminantes como los cloruros depositados sobre las superficies metálicas respecto a los especímenes inclinados con ángulo de 30º.
Contaminantes transportados por el aire
Los contaminantes importantes son: los cloruros, dióxido de azufre, óxido de nitrógeno, y partículas duras como la arena y minerales.
Cloruros
El origen de los cloruros atmosféricos corresponde al agua de mar que puede arrastrar el ion cloruro o como sal marina, tras la evaporación; ambas formas alcanzan en la atmósfera concentraciones comprendidas entre: 0,5 y 5 µg/m3 , otra fuente natural de emisiones de cloruro hacia la atmósfera son los gases procedentes de las erupciones volcánicas.
Se estima que cada año se liberan en la atmósfera de procedencia industrial alrededor de tres millones de toneladas de HCl. La salinidad de las atmósferas marinas varía dentro de un amplio rango desde valores muy elevados en áreas de olas rompientes a valores bajos en zonas de agua de mar en calma.
El depósito de partículas de cloruro de sodio sobre la superficie metálica acelera la corrosión, ya que pueden dar lugar a la formación de productos de corrosión solubles, por lo tanto existe una relación directa entre el contenido de sal marina en la atmósfera y la velocidad de corrosión medida, así se tiene que la cantidad de sal medida en la costa de Nigeria6 , para una salinidad de 10mg/m2 /día resulta una velocidad de corrosión de al menos 0,1g/dm2 /mes mientras que para una salinidad de 1000mg/m2 /día se tiene una corrosión de 10 g/dm2 /mes.
Dióxido de azufre
La fuente natural de azufre es la actividad volcánica, las emisiones artificiales de dióxido de azufre se han incrementado en las últimas décadas llegando a representar cerca del 90% total de emisiones, éste dióxido de azufre puede ser: emitido a la atmósfera, oxidado y convertido a ácido sulfúrico.
Las altas chimeneas de las centrales térmicas ayudan a que ocurra este fenómeno en la atmósfera, como se puede observar en la Figura 2.5.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono se encuentra en la atmósfera en concentraciones de 0,03 a 0,05 % en volumen, existen variaciones ligeras durante del día y con la estación del año debido a su ciclo en la naturaleza.
El CO2 en presencia de agua forma el ácido carbónico a pH de 5,6; la presencia de CO2 podría disminuir los efectos del SO2 debido a la naturaleza de los productos de corrosión formados.
Óxidos de nitrógeno (NOx)
En el ambiente se encuentran alrededor de 20 compuestos inorgánicos de nitrógeno, siendo la mayoría gaseosos. , algunos de ellos son óxidos entre lo que se destacan: el óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), y dióxido de nitrógeno (NO2).
El óxido nitroso tiene su origen en la actividad biológica del suelo, el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno se generan en los procesos de combustión de alta temperatura, tales como plantas industriales, incendios forestales, centrales térmicas, y especialmente en los motores de combustión interna.
Las concentraciones tanto de dióxido de nitrógeno como de óxido nítrico varían desde 0,47 µg/m3 en ambientes rurales hasta 1,60-121 µg/m3 en ambientes urbanos 7 . El óxido nítrico cuando se encuentra a elevadas temperaturas se convierte a dióxido de nitrógeno en presencia de oxígeno de acuerdo con la siguiente reacción de combustión:
El dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nítrico (NO) no son los causantes directos de la corrosión, no obstante el dióxido de nitrógeno puede reaccionar con el agua y formar el ácido nítrico.
2 NO + O2 → 2NO2 Ecuación 2.6
El ácido nítrico ocasiona el proceso corrosivo en las superficies metálicas, mediante el siguiente mecanismo de reacción:
Partículas atmosféricas
La materia particulada en la atmósfera consta de partículas sólidas y líquidas que pueden ser tanto naturales como artificiales.; es una mezcla variable y compleja de partículas de diferente tamaño y con diversos componentes químicos; las partículas de mayor tamaño provienen del polvo arrastrado por el viento, de origen industrial, así como de partículas provenientes de los volcanes.
Las partículas arrastradas por el aire pueden ser químicamente activas o inertes, y dependiendo de su composición y estado físico, pueden causar grandes daños sobre las superficies metálicas.
El efecto de mayor importancia que provoca el material particulado al depositarse sobre las superficies metálicas es la corrosión por aireación diferencial, otro de los efectos de menor importancia radica en que dichas partículas ensucian y erosionan el revestimiento polimérico, ocasionando altos costos debido a que se debe proteger las superficies metálicas nuevamente.
La presencia de partículas higroscópicas depositadas sobre las superficies metálicas puede estimular el proceso de corrosión, aún sin la presencia de contaminante alguno.
Contenido de aleación
La selección de una composición particular de aleación puede causar una significante diferencia en la velocidad de corrosión del material, el cromo como un elemento de aleación es de gran importancia, bajos niveles de cromo originan un rápido incremento en la velocidad de corrosión.Sin embargo cuando se incrementa la concentración de cromo en la aleación, la velocidad de corrosión decrece hasta que en concentraciones alrededor del 12 %, la velocidad de corrosión atmosférica sobre la aleación expuesta llega a ser despreciable.
Tiempo de exposición
Este comportamiento en el acero al carbono se debe a la formación de capas de herrumbre más compactas que dificultan la difusión de las especies reactantes que intervienen en las reacciones de corrosión.
- RADIACIÓN SOLAR.- la corrosividad adquiere relevancia sobre superficies húmedas a temperatura ambiente, y en atmósferas secas la corrosión puede ser ignorada.
- MACROCLIMA.- se encuentra relacionado con el oxígeno, la humedad y contaminantes atmosféricos como el dióxido de azufre, cloruro de sodio (SO2, NaCl, NOX), temperatura, etc.
- MICROCLIMA.-se refiere al clima específico que se forma alrededor del objeto de importancia fundamental, entre los factores que intervienen tenemos la formación de rocío o en forma general tiempo de humectación de la superficie, temperatura de la superficie, y la acumulación de iones de naturaleza ácida como SO3 -2, NO2 - , Cl- , en la película acuosa depositada sobre el objeto.
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