La corrosión en materiales de construcción.
Todo material proveniente de materias primas, tiene un nivel de energía superior al de sus componentes de origen, por lo tanto, se estabilidad química es menos estable teniendo tendencia a abandonar ese estado de compuesto, analizaremos el fenómeno de la corrosión en hormigones, maderas y plásticos.
05/04/2016
Con la colaboración de Bernardo Páez Catalán, Constructor Civil PUC [constructorpuc@vtr.net]
El fenómeno de la corrosión
Por corrosión se entiende en general a la destrucción (pérdida de su cohesión inicial) de un material por agentes químicos o físico-químicos, cuya acción se ejerce localmente o en forma general sobre toda la superficie de la pieza. En este sentido puede hablarse de corrosión no sólo de los metales, sino también de otros materiales, por ejemplo: hormigones, plásticos, cerámicas, etc.
Como elementos componentes de una obra de construcción (desde edificación hasta galpones industriales) cubren una gama variada de materiales que están de un modo u otro afecto a deterioros, la validez de analizar su comportamiento está plenamente justificada. Es por esa razón que esbozaremos someramente el fenómeno de la corrosión en hormigones, maderas y plásticos por ser los de mayor relevancia. Para concluir de modo más profundo con el comportamiento del fierro, dado su carácter de principal afectado.
Al definir corrosión mencionamos dos tipos de agente, debemos agregar un tercer agente, los "biológicos" cuya acción se entrelaza con los dos anteriores, originando un complejo cuadro que actúa preferentemente en la madera.
Por ley de la naturaleza, todo producto proveniente de materias primas, tiene un nivel de energía superior al de sus componentes de origen, por lo tanto, se estabilidad química es menos estable teniendo tendencia a abandonar ese estado de compuesto.
Deterioro de los Plásticos.
Estos materiales, son substancias sintéticas o naturales que contienen como ingrediente principal un compuesto orgánico de elevado peso molecular. Son sólidos en su estado final pero, en alguna etapa de su elaboración pueden adquirir formas ser moldeados comportándose como fluidos. Su fabricación proviene por síntesis química (reacciones de policondensación y reacciones de polimerización).
Las reacciones químicas de deterioro se presentan, en los plásticos según su estructura química. Los grupos con estructura muy ramificada (plásticos termoestables) suelen estar muy entrecruzados y por ello su deterioro es en la mayoría de los casos un fenómeno de superficie.
Los polímeros que contienen grupos hidrolizantes (por ejemplo: esteres, amidas, nitritos, cetonas, etc.) o con grupos hidrolizables introducidos por oxidación pueden deteriorarse con el agua, por lo que quedan afectadas propiedades tales como la constante dieléctrica, el factor de potencia, la capacidad de aislamiento, la absorción del agua, etc.
Si el grupo hidrolizable es un eslabón de cadena, la hidrólisis puede provocar pérdida en la resistencia (por ejemplo: éteres, celulosa, poliamidas, poliésteres, etc.)
El fenómeno foto químico (acción combinada de la luz, calor y oxígeno) perjudican las uniones transversales y la rotura de cadenas.
En general, el envejecimiento por el calor provoca el endurecimiento y rigidez debido a la formación de enlaces transversales continuos en todo el polímero.
Esquema veleta de
corte y superficie de falla
Deterioro de las Maderas.
El deterioro químico de la madera es muy reducido. Los agentes físicos y biológicos son los más dañinos para la madera, presentándose en forma combinada, por ejemplo: apolilladura, moho, pudrición, etc.
La exposición prolongada de la madera a temperaturas de 80°C o mayores produce una pérdida gradual de resistencia, cuya velocidad aumenta con la temperatura. Si está a la intemperie actúa sobre la madera no protegida, deteriorándola, la luz del sol, la humedad, el oxígeno y los restantes elementos atmosféricos. Las reacciones de oxidación e hidrólisis que aparecen entonces provocan en la madera distorsiones, desprendimientos y roturas.
Las partes de la madera que están expuestas a cambios continuos de humedad y sequedad (por ejemplo en postes sumergidos) sufren el deterioro de las células leñosas por la acción mecánica de su hinchamiento y encogimientos repetidos.
Resultado tipo torque-ángulo de veleta de corte
en suelo inalterado
Deterioro de los Hormigones.
Muchos ácidos orgánicos como el acético o el láctico, destruyen el hormigón, incluso en concentraciones reducidas. El ácido sulfuroso y su producto de oxidación, el ácido sulfúrico (H2SO4), ambos más fuertes que el carbónico, aunque no tan abundantes, provocan un deterioro más rápido.
El hormigón es afectado desfavorablemente por sales de varias clases. Ciertos tipos de hormigones se agrietan seriamente y llegan a desintegrarse por la acción del mar, a veces sin que estén sometidos a la acción de las olas. Los daños de agua de mar sobre el hormigón los provocan principalmente el sulfuro de magnesio, el cloruro de magnesio y el dióxido de carbono. El agua salada se introduce por las grietas y poros y disuelve el yeso, la cal y los aluminatos que encuentra. El resultado es la expansión, seguida de roturas, con destrucción de la estructura del hormigón y conversión de éste en masa blanda. Hay que tener presente la acción mecánica del agua en los materiales pétreos poroso, cuando su punto de congelación le hace experimentar un aumento volumétrico.
La Corrosión en Elementos Metálicos.
Refiriéndonos, por tanto, a los metales podemos definir la corrosión como la destrucción del metal provocado por un ataque "químico" o "electroquímico" del medio ambiente, propagándose el deterioro desde la interface sólido/líquido o sólido/gas hacia el interior del material.
Los metales en general son inestables o químicamente activos en ciertos ambientes (ley de la naturaleza que se mencionaba anteriormente). Si se les deja sin una protección especial en contacto con la atmósfera o con diversos otros medios se produce corrosión. Es decir los metales tratan de volver al "estado natural" en que se encuentran en la naturaleza, es decir, al compuesto químico más estable, (óxidos, sulfuros, carbonatos, etc.).
Para nuestro caso, el fierro (Fe), que es el más empleado en la industria de la construcción, en estado nativo (puro) es muy escaso, encontrándose en forma abundante en estado combinado formando óxidos (Fe203: Hematita Roja y Fe304: magnetita).
Por lo general el estudio de la corrosión suele estar dividido en dos grandes apartados, que estudian dos procesos esencialmente diversos: la oxidación directa (llamada también corrosión seca o química) y la corrosión electroquímica (corrosión húmeda).
En la "oxidación directa", que tiene lugar en atmósferas secas a elevadas temperaturas, los átomos metálicos reaccionan directamente con el medio agresivo (O2, SO2, CL2, etc.). El ataque se verifica en toda la superficie metálica.
En cambio en la "corrosión electroquímica", que se da cuando e metal está en contacto con un medio electrolítico (agua natural, agua marina, humedad, etc.) el ataque se produce en las zonas anódicas de pilas electroquímicas. Aquí el proceso destructor no se extiende por igual a toda la superficie.
Los metales en general son inestables y si se les deja sin ninguna protección especial en contacto con la atmósfera o con diversos otros medios se producirá corrosión.
