OXIDACIÓN DEL HIERRO (ACERO), DEFINICIÓN, FRENO A LA MISMA Y PROTECCIÓN ECOLÓGICA.

La OXIDACIÓN es la pérdida de electrones experimentada por un elemento o un ion en beneficio de otro que se comporta como agente oxidante. Toda pérdida de electrones de una substancia va acompañada por la ganancia de electrones de otro. A este último proceso se le conoce con el nombre de REDUCCIÓN.
Al objeto de no extendernos con una explicación académica, podemos resumir que la "OXIDACIÓN" es el proceso que origina y conduce a la CORROSIÓN, tendencia que tienen los metales ( y en general todos los materiales de la naturaleza) a recuperar su estado original (situación de mínima energía) .
La mayoría de los metales, y el caso particular del hierro (Acero), se encuentran en la naturaleza en forma de óxidos, sulfuros y carbonatos, - Sulfuro de hierro (piritas) - Óxido de hierro (hematites roja / parda, magnetita) - Carbonato de hierro (siderita)a partir de los cuales pueden obtenerse mediante la aportación de grandes cantidades de energía. Los metales así obtenidos se encuentran en una situación inestable por lo que progresivamente vuelven a su estado natural.
Lo mismo sucede con el ZINC, metal que no se encuentra en la naturaleza tal y como lo conocemos sino que se presenta en forma de,- Sulfuro de zinc (blenda) - Óxido de zinc (cincita) - Carbonato de zinc ( Smithonita)
La diferencia entre el HIERRO y el ZINC la encontramos en que cuando ese último se oxida, debido al ataque de los agentes atmosféricos , se recubre de una capa blanca muy estable e insoluble de sales de zinc que impide el progreso de la corrosión mientras nada ni nadie la elimine. En cambio en el hierro, la oxidación se produce progresivamente hasta la total destrucción del metal.
En esto se fundamentan los métodos de protección a base de recubrimientos de zinc. Además al aislar el metal que desea proteger del medio ambiente, estos recubrimientos tienen la propiedad de que mientras haya depósito de zinc en la superficie del metal base, éste seguirá protegido de la corrosión, eso es debido a que, aunque esta película superficial de sales que se forma en la superficie del zinc se destruya o elimine dejando al descubierto el hierro o acero, el ataque corrosivo se orienta hacia el metal del recubrimiento pues el zinc es un metal menos noble que el hierro y actúa como metal de sacrificio.*

Julio1998
CLASIFICACIÓN DE LA OXIDACIÓN.
Clasificación de los diferentes tipos de oxidación.
- Antes deberíamos aclarar que toda ordenación de oxidación termina en un denominador común "Electrólisis".
Dada esta explicación vamos a clasificar la oxidación.. La oxidación se puede ordenar de dos formas: una que le llamaremos oxidación seca y otra que será oxidación húmeda. La primera es la que se forma cuando dentro de una estructura de acero(hierro)se produce un par eléctrico debido a diferentes causas, como por ejemplo: - fatiga del acero, - granulados mal formados en la constitución, - composiciones no uniformes de los elementos del acero,coincidiendo con corrientes parásitas. -oxidación por hendedura oresquicio. En esta hoja solo trataremos de oxidaciones húmedas. Éstas son siempre de procedencia electroquímica Los tipos más comunes de corrosiones son -aceros desnudos y sin protección. - aceros con protección inadecuada - corrosión por picadura - corrosión microbiológica - corrosión por corrientes parásitas - corrosión por unión de metales con pares eléctrico muy distantes.

Oxidación por aceros desnudos:
Este tipo de oxidación es el más corriente. Las empresas proveedoras suministran los aceros recubierto de ciertos aceites, generalmente fáciles de destruir y que solo protegen temporalmente. Cuando el hierro o acero esta desnudo sin ningún tipo de protección y sobre todo si el ambiente es húmedo, se forma encima la superficie una capa de color marrón que va obscureciendo a medida que el óxido progresa. Siempre y cuando el ambiente sea más corrosivo (zonas marítimas, industriales, etc.) mayor será la facilidad para formar corrosión. Algunas veces esta corrosión llega a profundizar creando poros. Los empresarios dedicados a la construcción de útiles (barandillas, carpintería metálica, rejas protectoras, cimentaciones,etc),no le da mucha importancia al acero mal protegido o simplemente desnudo. No se si para abaratar costes, ignorancia o simplemente quitarse complicaciones, se recubre con una capa de imprimación o simplemente se pinta. Estos poros una vez en contacto con el ambiente agresivo, provocan la oxidación electrolítica del material base.
Dentro del ramo de la Construcción es frecuente no ZINCAR las barandas, perfiles, premarcos, perfilería estructural, etc., aunque las normas UNE lo aconsejan. Todos conocemos el resultado al cabo de un tiempo, donde las uniones acero/cemento se han hinchado por el aumento de volumen efectuado por óxidos, producidos por la corrosión del metal base, llegando incluso a abrirse el cemento y dejar el acero oxidado al descubierto y con ello terminar la destrucción del mismo. (Ver fotografía nº 2)*

Septiembre 1998
Aceros con protección inadecuada:
Una protección inadecuada es aquella que recubre el acero después que se ha oxidado, cubriéndola con una imprimación generalmente minio rojo de hierro o plomo y sin antes haberlo pasado por los siguientes apartados: desengrasado, decapado, lavado, y secado, o bien por un chorreado de arena o pedigones de acero. No recomendamos un desengrase por disolventes orgánicos por el motivo que sino se secan muy rápido con serrín, virutas, etc resulta que el disolvente se evapora y vuelve la grasa a depositarse sobre la superficie del metal.

Aceros con protección adecuada:
1) Desengrasar perfectamente el acero. Para ello debe ser sometido éste por un proceso de eliminación por procedimientos químico o electroquímico que contienen diferentes productos capaces de saponificar, emulsionar o disolver las materias grasas mediante detergentes y otros compuestos químicos.

2) Decapado correcto. Para hacer un buen decapado, se debe someter el acero al ataque por diferentes tipos de ácidos al objeto desaparezcan todo vestigio de óxido, o bien, decaparlo por el procedimiento del chorro de arena o perdigones.

3) Lavar muy bien con agua ligeramente alcalina para eliminar restos de ácido.

4) Cubrir la superficie de acero con una capa de pintura cromatizante, o mejor galvanizar con una película de zinc ya sea por procesos electrolíticos o por proceso a fusión. Cualquiera de los procesos de recubrimiento por zinc es adecuado según el tipo de pieza a zincar. Un acero con un espesor grueso (5 mm en adelante) el tratamiento más adecuado sería el zincado por inmersión (galvanizado) puesto que la pieza no se deformaría con temperatura alta del tratamiento. Mientras que piezas con espesores inferiores el tratamiento correcto sería zincado por electrólisis a espesor según normas.

Acciones desafortunadas muy admitidas y de poca profesionalidad.
Es muy corriente sobre todo en pueblos e incluso ciudades donde transportar el material (barandillas, perfiles, premarcos, Perfiles estructurales, etc.) para hacerle un buen tratamiento es costoso y además está alejado del taller, pintarlo con una capa de minio, imprimación de zinc, cromatos, sin darle ninguna importancia con el óxido y grasa que lleva. En principio ahorra gasto pero a la larga lleva siempre un gasto añadido incalculable.Cada vez que se construye con una visión de economizar y no preveer el futuro generalmente la construcción sale cara. Solo hay que ver en Ciudades grandes como Madrid, Barcelona, etc, lo que cuesta reparar las fachadas destruidas por el reventamiento del cemento, al oxidarse el acero, amén de los accidentes que han producido la caída de bloques de cemento a la vía pública.
Una clara visión de lo expuesto se puede apreciar en las fotografías nº.2 y nº3*

Corrosión por picadura.
Se le llama así porque es un tipo de corrosión que se caracteriza por un picado que llega a perforar la superficie del metal. Suele verse en tubería, sobre todo en tubería galvanizada. Las circunstancias que producen este tipo de oxidación son accidentes variados. Los más importantes son: circulación de agua caliente (superior a 65-70 ºC) por tubos galvanizados donde se recubre el interior del tubo de zinc. En estos casos la protección catódica del zinc se invierte. Otro factor que puede producir este tipo de oxidación es enterrar tubos galvanizados recubriéndolos de con periódicos o cartón. Tanto uno como el otro al humedecerse tienen reacción alcalina que ataca el zinc. Otro factor son los iones halógenos, Cl-, F-, I-, y Br- que muchas veces producen ataques localizados en superficies a simple vista homogéneas.
Ver fotografía nº 7

Corrosión microbiológica.
Su denominación proviene porque es un fenómeno de corrosión electroquímico cuyo medio favorecedor son microorganismos. Éstos pueden ser bacterias, hongos y micro algas. Este tipo de corrosión desarrolla un proceso muy rápido por la gran facilidad que tienen en reproducirse. Se ha comprobado que una sola bacteria puede transformase en una gran colonia en pocas horas.
Ver fotografía nº. 8

Corrosión por corrientes vagabundas o parásitas.
Aquella corriente que por motivos de un mal aislamiento y tener un fuerte consumo por transporte de la misma, puede fugarse a través del suelo una parte de ella. Si cerca de ese suelo se encuentra una tubería enterrada, ésta recibe la corriente produciendo un par eléctrico. Este par eléctrico será más o menos activo según sean los componentes de las tierras de contacto. Normalmente las tierras suelen ser neutras o ligeramente alcalina. Para que sea atacado el zinc éstas deben ser alcalinas generalmente formadas por silicatos de calcio y carbonatos cálcicos o de magnesio. Cuando el pH es superior a 9, se origina la corrosión alcalina de los metales de zinc y aluminio solubilizándose por la formación de zincatos y aluminatos. La saturación de estas sales puede precipitar éstas y formarse los correspondientes hidróxidos insolubles protegiendo las posteriores capas de zinc y aluminio. Ejemplos característicos son los lugares donde circulan tranvías o ferrocarriles
Hay casos, sobre todo en aguas procedentes de manantiales profundos o por efecto de la actividad biológica de ciertos organismos, o presencia de humus en descomposición, desprenden anhídrido carbónico que disuelto en agua reacciona dando ácido carbónico los cuales este ácido ataca disolviendo el zinc.


Croquis nº 1

Corrosión por contacto de metales con pares eléctricos muy diferentes.

Es una práctica muy corriente soldar hierro con cobre. También es un error irracional cometer semejante atrocidad. Cuando se trate de unir diferentes metales hay que tener en cuenta que su par eléctrico sea lo más próximo posible para evitar la corrosión de uno de ellos. Esto lo veremos más claro en la tabla que seguidamente exponemos.

Potenciales Normalesde los metales a 25º (serie electroquímica de éstos)

Tabla nº1

Como se puede observar el metal que está por encima en esta escala, actúa como ánodo y por consiguiente el que se oxida en favor del metal que está por debajo. El zinc protege el hierro, mientras que el cobre se comporta como cátodo con respecto al hierro y será el hierro el metal de sacrificio en este último caso.

En Instalaciones antiguas donde las tuberías son de acero galvanizado, si hay la necesidad de soldar acero con cobre debe ponerse entre estos metales otro metal que haga de sacrificio entre ellos, generalmente suele ser el Manganeso. Se comprenderá mejor viendo la tabla nº 1.

Comportamiento del acero Zincado o Galvanizado según la situación orográfica.

Podremos distinguir tres grupos:
>> Primer grupo corresponderá a los materiales de hierro enterrados en el suelo y recubiertos con cemento.
Estos materiales como por ejemplo, los corrugados, emparrillados, tuberías enterradas, etc. Al no protegerse con un zincado, al paso del tiempo, pequeños movimientos sísmicos etc, producen en el cemento poros, entrando el agua y por mediación de ésta se corroe el acero. Al empezar la corrosión del acero, aumenta de volumen de éste y se rompe la capa de cemento destruyéndole. Si consideramos importante zincar en un terreno donde el subsuelo sea húmedo y arcilloso, mucho más trascendental lo será en un terreno sobre arenas marinas. >> Segundo grupo será para aquel material de acero (hierro) que va colocado a ras de suelo.
En este grupo hay que distinguir muy bien el tipo de suelo para dar al zincado mayor resistencia a la corrosión. Hemos de recordar que el zincado (galvanizado) es un protector ideal para el acero (hierro) pero no deja de ser un metal relativamente blando y de fácil ataque por las inclemencias atmosféricas, sean aéreas, terrestres o marítimas. Cuando un material zincado (galvanizado) se coloca en situación que se vea obligado a permanecer una parte enterrado en el suelo, justo en la zona de contacto, suelo-aéreo, será la parte que se atacará y se desgastará. Para evitar en lo máximo este presunto ataque disponemos de varias soluciones: a) recubrir esta parte con acero inoxidable y rellenalo con silicona para sellar. b) si está en un suelo sin cemento recubrir hasta una altura de unos 10 cm. con pintura de cloro caucho. c) confeccionar un sobrero de cemento que proteja el acero galvanizado o zincado. Este procedimiento es muy útil en los postes de luz cerca de zonas marítimas para que no se estanque agua salina. d) en la zona zincada dejarlo siempre en un plano inclinado para que haya salida del agua, nunca en plano horizontal .*
>> Tercer grupo. Material colocado en situación aérea.
Este grupo es de mayor facilidad de conservación puesto que solo depende de las inclemencias atmosféricas. Teniendo en cuenta que no hay roces, los ataques al zinc se recubren de una primera capa de sales insolubles , como carbonatos, sulfuros, etc, estas sales pasivan el zinc y le protegen de posteriores accesos al interior del zinc.*

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