Corrosión galvánica inducida por corriente de agua

Materiales de la Construcción II

Arquitectura Técnica

Curso 08/09

• Índice

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 (Artículo 8.2.2 EHE-08)

2.2. Empleo de hormigón reforzado con fibras (Artículo 37.2.8. EHE-08)

2.3. Recubrimientos (Artículo 37.2.4 EHE-08)

2.3.1 Especificaciones respecto a recubrimientos de armaduras pasivas o activas Pretesas (Artículo 37.2.4.1. EHE-08)

2.3.2 Recubrimientos de armaduras activas postesas (Artículo 37.2.4.2 EHE-08)

Separadores (Artículo 37.2.5 EHE-08)

Impermeabilidad del hormigón (Artículo 37.3.3 EHE-08)

Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar (Artículo 37.3.6 EHE-08)

Resistencia frente a la reactividad álcali-árido (Artículo 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. Bibliografía

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 películas 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 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 así 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 tuberías 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 (Artículo 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 así 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 (Artículo 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 específica 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 específicas de exposición por ataques químicos al hormigón -Qa, Qb y Qc-, las fibras de acero y sintéticas podrán emplearse previo estudio justificativo de la no reactividad de los agentes químicos con dichos materiales distintos del hormigón.

2.3. Recubrimientos (Artículo 37.2.4 EHE-08)

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 mínimo de una armadura pasiva aquel que debe cumplirse en cualquier punto de la misma. Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, definido como:

rnom= rmín+r

donde:

rnom Recubrimiento nominal

rmin Recubrimiento mínimo

��r 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 mínimo 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 Artículo 95º.

En los casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de incendio, los recubrimientos indicados en el presente Artículo deberán ser aumentados.

2.3.1 Especificaciones respecto a recubrimientos de armaduras pasivas o activas Pretesas (Artículo 37.2.4.1. EHE-08)

En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretesas, los recubrimientos mínimos 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 mínimos 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.

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 límites 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 cuantía 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 mínimo 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 mínimo 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 características del hormigón más exigentes que las indicadas en el articulado, el Autor del proyecto podrá comprobar el cumplimiento del Estado Límite 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 mínimos reducidos para las clases generales III y IV, que se corresponderán con los indicados en este artículo 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 (Artículo 37.2.4.2 EHE-08)

En el caso de las armaduras activas postesas, los recubrimientos mínimos en las direcciones horizontal y vertical (Figura 37.2.4.2) serán por lo menos iguales al mayor de los límites 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 (Artículo 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 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 químicos a que se puede ver sometido este.

Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente 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 prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe 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 químicos a que se puede ver sometido este.

Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente 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 prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe asimismo el empleo de materiales metálicos. En cualquier caso, los materiales componentes de los separadores no deberán tener amianto.

2.5 Impermeabilidad del hormigón (Artículo 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.

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 específica 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 (Artículo 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 característica 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 (Artículo 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 artículo, 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 específico 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 electroquímico 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 oxígeno (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 ( partículas 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 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	+1.50
Plata	+0.80
Cobre	+0.334
Hidrógeno	0.00
Plomo	-0.127
Estaño	-0.136
Hierro	-0.439
Zinc	-0.762
Aluminio	-1.30
Magnesio	-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 contínuo y no poroso.

Como recubrimientos catódicos del hierro o el acero se emplean el estaño, plomo, cobre y níquel.

- Procedimientos de ejecución:

Galvanizado: la pieza del metal base que actúa como cátodo se suspende en un baño electrolítico de solución acuosa de la sal del metal a precipitar. Las propiedades protectoras de éste procedimiento son muy eficientes y su tecnología muy simple.

4.2 Recubrimientos no metálicos.

Es el tipo de producción más difundido en el cual la superficie del metal es tratada mediante pinturas. Su tecnología 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 película protectora tiene muy baja difusibilidad del agua y del oxígeno.

• Protección galvánica: Pigmentos que actúan como ánodos de sacrificio.

• Protección química: Pigmentos que se vinculan químicamente 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 química y a la corrosión.

Los ligantes actúan como efecto de barrera y los pigmentos aportan la acción inhibidora ante la corrosión.

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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