Corrosión galvánica inducida por corriente de agua

Corrosión galvánica inducida por corriente de agua
Materiales de la Construcción II
Arquitectura Técnica
Curso 08/09
◊ Ãndice
1. ¿Qué es la corrosión galvánica?
2. Aspectos a tener en cuenta previos a la puesta en obra.
2.1. Clases generales de exposición ambiental en relación con la corrosión de armaduras (ArtÃ-culo
8.2.2 EHE−08)
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2.2. Empleo de hormigón reforzado con fibras (ArtÃ-culo 37.2.8. EHE−08)
2.3. Recubrimientos (ArtÃ-culo 37.2.4 EHE−08)
2.3.1 Especificaciones respecto a recubrimientos de armaduras pasivas o activas Pretesas (ArtÃ-culo
37.2.4.1. EHE−08)
2.3.2 Recubrimientos de armaduras activas postesas (ArtÃ-culo 37.2.4.2 EHE−08)
• Separadores (ArtÃ-culo 37.2.5 EHE−08)
• Impermeabilidad del hormigón (ArtÃ-culo 37.3.3 EHE−08)
• Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar (ArtÃ-culo 37.3.6 EHE−08)
• Resistencia frente a la reactividad álcali−árido (ArtÃ-culo 37.3.8 EHE−08)
3. Proceso de corrosión
4. Tipos de protección
4.1 Recubrimientos metálicos
4.2 Recubrimientos no metálicos
4.3 Materiales más comunes para la protección contra la corrosión
5. BibliografÃ-a
1. ¿Qué es la corrosión galvánica?
La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión
acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos (con distinto par redox) se unen eléctricamente en
presencia de un electrolito (por ejemplo, una solución conductiva).
El ataque galvánico puede ser uniforme o localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las
condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las pelÃ-culas protectoras de
corrosión no se forman o son eliminadas por erosión.
Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que cuando la reacción de
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oxidación del ánodo se va produciendo se van desprendiendo electrones de la superficie del metal que
actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo) y asÃ- se va produciendo el desprendimiento paulatino de
material desde la superficie del metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples.
Quizá la problemática mayor sobre corrosión esté en que al ser este caso bastante común se presente
en variadas formas y muy seguido. Por ejemplo, la corrosión de tuberÃ-as subterráneas se puede producir
por la formación de una pila galvánica en la cual una torre de alta tensión interactúa con grafito
solidificado y soterrado, con un terreno que actúe de alguna forma como solución conductiva.
2. Aspectos a tener en cuenta previos a la puesta en obra.
2.1.Clases generales de exposición ambiental en relación con la corrosión de armaduras (ArtÃ-culo
8.2.2 EHE−08)
En general, todo elemento estructural está sometido a una única clase o subclase general de exposición.
A los efectos de esta Instrucción, se definen como clases generales de exposición las que se refieren
exclusivamente a procesos relacionados con la corrosión de armaduras y se incluyen en la tabla 8.2.2.
En el caso de estructuras marinas aéreas, el Autor del Proyecto podrá, bajo su responsabilidad, adoptar
una clase general de exposición diferente de IIIa siempre que la distancia a la costa sea superior a 500m y
disponga de datos experimentales de estructuras próximas ya existentes y ubicadas en condiciones similares
a las de la estructura proyectada, que asÃ- lo aconsejen
La clase de exposición que sufre un elemento en contacto con un agua marina es de clase de exposición:
IIIa, IIIb o IIIc.
2.2. Empleo de hormigón reforzado con fibras (ArtÃ-culo 37.2.8. EHE−08)
De forma general, se podrá emplear hormigón reforzado con fibras en todas las clases de exposición. En
las clases generales de exposición IIIb, IIIc y IV y en la clase especÃ-fica F, deberá justificarse el uso
mediante pruebas experimentales en el caso del empleo de fibras de acero al carbono. Una alternativa viable
es el empleo de aceros inoxidables, galvanizados o resistentes a la corrosión.
En caso de clases especÃ-ficas de exposición por ataques quÃ-micos al hormigón −Qa, Qb y Qc−, las
fibras de acero y sintéticas podrán emplearse previo estudio justificativo de la no reactividad de los
agentes quÃ-micos con dichos materiales distintos del hormigón.
2.3. Recubrimientos (ArtÃ-culo 37.2.4 EHE−08)
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El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y
estribos) y la superficie del hormigón más cercana.
A los efectos de esta Instrucción, se define como recubrimiento mÃ-nimo de una armadura pasiva aquel que
debe cumplirse en cualquier punto de la misma. Para garantizar estos valores mÃ-nimos, se prescribirá en el
proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, definido como:
rnom= rmÃ-n+r
donde:
rnom Recubrimiento nominal
rmin Recubrimiento mÃ-nimo
ÛÝr Margen de recubrimiento, en función del nivel de control de ejecución, y cuyo valor será:
0 mm en elementos prefabricados con control intenso de ejecución
5 mm en el caso de elementos ejecutados in situ con nivel intenso de control de ejecución, y
10 mm en el resto de los casos
El recubrimiento nominal es el valor que debe reflejarse en los planos, y que servirá para definir los
separadores. El recubrimiento mÃ-nimo es el valor que se debe garantizar en cualquier punto del elemento y
que es objeto de control, de acuerdo con lo indicado en el ArtÃ-culo 95º.
En los casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de incendio, los
recubrimientos indicados en el presente ArtÃ-culo deberán ser aumentados.
2.3.1 Especificaciones respecto a recubrimientos de armaduras pasivas o activas Pretesas (ArtÃ-culo
37.2.4.1. EHE−08)
En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretesas, los recubrimientos mÃ-nimos deberán
cumplir las siguientes condiciones:
a) Cuando se trata de armaduras principales, el recubrimiento deberá ser igual o superior al diámetro de
dicha barra (o diámetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a 0,80 veces el tamaño máximo
del árido, salvo que la disposición de armaduras respecto a los paramentos dificulte el paso del hormigón,
en cuyo caso se tomará 1,25 veces el tamaño máximo del árido, definido según el apartado 28.3.
b) Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas pretesas, el recubrimiento
no será, en ningún punto, inferior a los valores mÃ-nimos recogidos en las tablas 37.2.4.1.a, 37.2.4.1.b y
37.2.4.1.c.
c) En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para forjados
unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá contar, además del recubrimiento
del hormigón, con el espesor de los revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan
carácter de definitivos y permanentes, al objeto de cumplir los requisitos del punto c) anterior. En estos
casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm. El Anejo nº 9 incluye
algunas recomendaciones para evaluar la contribución a la que se refiere este punto, en el caso de emplearse
morteros de revestimiento.
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d) El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección
perpendicular al plano de la curva.
e) Cuando se trate de superficies lÃ-mites de hormigonado que en situación definitiva queden embebidas en
la masa del hormigón, el recubrimiento no será menor que el diámetro de la barra o diámetro
equivalente cuando se trate de grupo de barras, ni que
0.8 veces el tamaño máximo del árido
Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o utilización de grupos
de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá considerarse la posible conveniencia de colocar
una malla de reparto en medio del espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantÃ-a
geométrica del 5 por mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o
diámetro equivalente) igual o inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros
equivalentes) superiores a 32 mm.
En piezas hormigonadas contra el terreno, el recubrimiento mÃ-nimo será 70 mm, salvo que se haya
preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, no rigiendo en este caso lo establecido en el
párrafo anterior.
Los valores de recubrimiento mÃ-nimo de las tablas 37.2.4.1.a, 37.2.4.1.b y 37.2.4.1.c están asociadas al
cumplimiento simultáneo de las especificaciones de dosificación del hormigón contempladas en 37.3 para
cada clase de exposición. En el caso de que se dispongan datos experimentales sobre la agresividad del
ambiente en estructuras similares situadas en zonas próximas y con el mismo grado de exposición, o bien
en el caso de que se decida adoptar en el proyecto unas caracterÃ-sticas del hormigón más exigentes que
las indicadas en el articulado, el Autor del proyecto podrá comprobar el cumplimiento del Estado LÃ-mite
de durabilidad, de acuerdo con lo indicado en el Anejo nº 9.
En el caso de que el Autor del proyecto establezca en el mismo la adopción de medidas especiales de
protección frente a la corrosión de las armaduras (protección catódica, armaduras galvanizadas o empleo
de aditivos inhibidores de corrosión en el hormigón); podrá disponer unos recubrimientos mÃ-nimos
reducidos para las clases generales III y IV, que se corresponderán con los indicados en este artÃ-culo para
la clase general IIb., siempre que se puedan disponer las medidas necesarias para garantizar la eficacia de
dichas medidas especiales durante la totalidad de la vida útil de la estructura prevista en el proyecto.
2.3.2 Recubrimientos de armaduras activas postesas (ArtÃ-culo 37.2.4.2 EHE−08)
En el caso de las armaduras activas postesas, los recubrimientos mÃ-nimos en las direcciones horizontal y
vertical (Figura 37.2.4.2) serán por lo menos iguales al mayor de los lÃ-mites siguientes, y no podrán ser
nunca superiores a 80 mm:
− 40 mm;
− el mayor de los valores siguientes: la menor dimensión o la mitad de la mayor dimensión de la vaina o
grupos de vainas en contacto
2.4 Separadores (ArtÃ-culo 37.2.5 EHE−08)
Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los correspondientes elementos
separadores colocados en obra.
Estos calzos o separadores deberán disponerse de acuerdo con lo dispuesto en 69.8.2. Deberán estar
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constituidos por materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir corrosión de las
armaduras. Deben ser al menos tan impermeables al agua como el hormigón, y ser resistentes a los ataques
quÃ-micos a que se puede ver sometido este.
Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico
rÃ-gido o material similar y haber sido especÃ-ficamente diseñados para este fin.
Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia, permeabilidad,
higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del utilizado en la construcción
de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá ser semejante a la del mortero contenido
en el hormigón de la obra.
Cuando se utilicen separadores constituidos con material que no contenga cemento, aquellos deberán, para
asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios cuya sección total sea al menos
equivalente al 25% de la superficie total del separador.
Se prohÃ-be el empleo de madera asÃ- como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea
ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohÃ-be asimismo el empleo de materiales
metálicos. En cualquier caso, los materiales componentes de los separadores no deberán tener amianto.
Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los correspondientes elementos
separadores colocados en obra.
Estos calzos o separadores deberán disponerse de acuerdo con lo dispuesto en 69.8.2. Deberán estar
constituidos por materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir corrosión de las
armaduras. Deben ser al menos tan impermeables al agua como el hormigón, y ser resistentes a los ataques
quÃ-micos a que se puede ver sometido este.
Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico
rÃ-gido o material similar y haber sido especÃ-ficamente diseñados para este fin.
Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia, permeabilidad,
higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del utilizado en la construcción
de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá ser semejante a la del mortero contenido
en el hormigón de la obra.
Cuando se utilicen separadores constituidos con material que no contenga cemento, aquellos deberán, para
asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios cuya sección total sea al menos
equivalente al 25% de la superficie total del separador.
Se prohÃ-be el empleo de madera asÃ- como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea
ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohÃ-be asimismo el empleo de materiales
metálicos. En cualquier caso, los materiales componentes de los separadores no deberán tener amianto.
2.5 Impermeabilidad del hormigón (ArtÃ-culo 37.3.3 EHE−08)
Una comprobación experimental de la consecución de una estructura porosa del hormigón suficientemente
impermeable para el ambiente en el que va a estar ubicado, puede realizarse comprobando la impermeabilidad
al agua del hormigón, mediante el método de determinación de la profundidad de penetración de agua
bajo presión, según la UNE EN
12390−8.
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Esta comprobación se deberá realizar cuando, de acuerdo con 8.2.2, las clases generales de exposición
sean III ó IV, o cuando el ambiente presente cualquier clase especÃ-fica de exposición.
Un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo de penetración
de agua cumplen simultáneamente que:
2.6 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar (ArtÃ-culo 37.3.6 EHE−08)
En el caso de que un elemento estructural armado esté sometido a un ambiente que incluya una clase
general del tipo IIIb ó IIIc, o bien que un elemento de hormigón en masa se encuentre sumergido o en zona
de carrera de mareas, el cemento a emplear deberá tener la caracterÃ-stica adicional de resistencia al agua de
mar, según − la vigente instrucción para la recepción de cementos
2.7 Resistencia frente a la reactividad álcali−árido (ArtÃ-culo 37.3.8 EHE−08)
Las reacciones álcali−árido se pueden producir cuando concurren simultáneamente la existencia de un
ambiente húmedo, la presencia de un alto contenido de alcalinos en el hormigón y la utilización de
áridos que contengan componentes reactivos.
A los efectos del presente artÃ-culo, se consideran ambientes húmedos aquellos cuya clase general de
exposición, según 8.2.2, es diferente a I ó IIb.
Para prevenir las reacciones álcali−árido, se deben adoptar una de las siguientes medidas:
a) Empleo de áridos no reactivos, según 28.7.6.
b) Empleo de cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio equivalente (0,658
K2O + Na2O) inferior al 0,60% del peso de cemento.
En el caso de no ser posible la utilización de materias primas que cumplan las prescripciones anteriores, se
deberá realizar un estudio experimental especÃ-fico sobre la conveniencia de adoptar una de las siguientes
medidas:
a) Empleo de cementos con adiciones, salvo las de filler calizo, según la UNE 197−1 y la
UNE 80307.
b) Empleo de adiciones al hormigón, según lo especificado en 30.
En estos casos, puede estudiarse también la conveniencia de adoptar un método de protección adicional
por impermeabilización superficial.
3. Proceso de corrosión
Los aceros se muestran una propensión muy importante a convertirse nuevamente en óxidos. Esto se debe a
un fenómeno electroquÃ-mico en el cual se verifica un proceso de solubilización del metal siendo el
electrolito la propia atmósfera. Es imprescindible para que se produzca el fenómeno la presencia de
oxÃ-geno (esto explica la durabilidad de las varillas de acero al interior de la masa de hormigón).El proceso
de solubilización tiene lugar a través del transporte de electrones ( partÃ-culas elementales de carga
negativa ) de un ánodo a un cátodo. La idea más representativa de éste fenómeno la constituye la pila
galvánica constituida por dos metales ( o elementos irregulares no homogéneos de un mismo metal)
denominados como ánodo y cátodo, un conductor (el propio metal) y un electrolito (atmósfera
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húmeda, agua dulce o de ácidos, álcalis, soluciones salinas o tierra).La diferencia de potencial que resulta
en la superficie de contacto de metal con el electrolito y que caracteriza la tendencia del metal a su
disolución se denomina potencial electródico y su magnitud depende en buena parte de la composición del
electrolito. Los metales se relacionan, a través de su potencial electródico por comparación con el
potencial hidrógeno cuyo valor se toma como cero.
Aquellos metales de PH mayor actúan como cátodos produciendo corrosión en aquellos de menor PH. A
los efectos ilustrativos se transcribe la tabla de potenciales electródicos de los distintos metales, indicando
sólo aquellos más representativos para nuestro uso:
Oro
Plata
Cobre
Hidrógeno
Plomo
Estaño
Hierro
Zinc
Aluminio
Magnesio
+1.50
+0.80
+0.334
0.00
−0.127
−0.136
−0.439
−0.762
−1.30
−1.55
4. Tipos de Protección
4.1 Recubrimientos metálicos.
Estos se aplican ampliamente en la industria y hace falta distinguir dos tipos de protección: la catódica y
la anódica.
−  Protección catódica:
El metal  de recubrimiento tiene un potencial electródico mayor que el del metal base. Para asegurar una
buena producción se necesita que el recubrimiento sea contÃ-nuo y no poroso.
Como recubrimientos catódicos del hierro o el acero se emplean el estaño, plomo, cobre y nÃ-quel.
− Procedimientos de ejecución:
Galvanizado: la pieza del metal base que actúa como cátodo se suspende en un baño electrolÃ-tico de
solución acuosa de la sal del metal a precipitar. Las propiedades protectoras de éste procedimiento son
muy eficientes y su tecnologÃ-a muy simple.
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4.2 Recubrimientos no metálicos.
Es el tipo de producción más difundido en el cual la superficie del metal es tratada mediante pinturas. Su
tecnologÃ-a es simple y muy accesible teniendo como desventaja el cuarteo de la capa protectora dejando
pasar la humedad. La protección se verifica de acuerdo a los siguientes mecanismos:
• Efecto barrera. La pelÃ-cula protectora tiene muy baja difusibilidad del agua y del oxÃ-geno.
• Protección galvánica: Pigmentos que actúan como ánodos de sacrificio.
• Protección quÃ-mica: Pigmentos que se vinculan quÃ-micamente al hierro.
• Mixta: Es una combinación de las anteriores.
4.3 Materiales más comunes para la protección contra la corrosión
− Antióxido sintético: resinas alkyd y pigmentos anticorrosivos (óxido de hierro y cromato de zinc.
−Antióxido especial: Barniz sintético y pigmentos inhibidores (de plomo y cromato de zinc).
− Anticorrosivo marrón: Resinas alkyd y pigmentos de máxima inercia contra la corrosión.
− Zinc Rich Primer: polvo de zinc metálico con un ligante. Protección por acción catódica.
− Epoxi clorado más reactivo: Resinas epóxicas de alta resistencia quÃ-mica y a la corrosión.
Los ligantes actúan como efecto de barrera y los pigmentos aportan la acción inhibidora ante la corrosión.
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5. Bibliografia
• http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion/materiales−proteccion
• http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion/medidas−proteccion
• http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion/tipos
• EHE−08
• Apuntes de Materiales de Construcción II
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