I nf nfo or me sob sobr e co cor r osi sió ón del del ace cerr o DEFINICIÓN DE CORROSIÓN La corrosión es un proceso espontáneo y continuo que afecta a un material –en este caso el acero- como una serie de alteraciones físico químicas por la acción de agentes naturales. En general, los metales –y el hierro en particular- se encuentran en la corteza terrestre en forma de minerales, de óxidos y/o sales. Para transformar estos minerales en metales se requiere energía y mientras mie ntras más energía demanda el proceso metalúrgico, mayor es la tendencia del metal a volver a su condición original (Oxido o sal). El acero, cuyo mineral de origen es el hierro en forma de óxidos, no es ajeno a esta situación y está, como se sabe, expuesto a la corrosión u oxidación.
Figura 1: representación esquemática del mecanismo de corrosión
MEJORAR LA RESISTENCIA A LA CORROSION DEL ACERO En lo principal consiste en proteger el acero mediante la aplicación de una capa protectora de otro metal más resistente (como zinc o zinc y aluminio) mediante procesos por inmersión en caliente (las piezas individuales o la lámina continua pasan por cuba de zinc fundido, previo proceso de limpieza, lavado, decapado y pasivado), electrodeposición (una corriente eléctrica aporta el zinc desde ánodos hacia la plancha que actúa como cátodo) o metalización (aplicación mediante pistolas de proyección de partículas fundidas de zinc). Cuando se trata de materiales gruesos o de piezas y estructuras, se debe aplicar la galvanización por inmersión en caliente en potes o tinas o a la metalización Las chapas galvanizadas (protegidas con zinc) o del tipo galvalume (también conocido como zinc-aluminio) son de uso muy difundido en bajos espesores, especialmente en soluciones de revestimientos, cubiertas, placas colaborantes en que el recubrimiento es aplicado sobre bobinas de acero al carbono laminadas en frío por ambas caras mediante el proceso de inmersión en caliente
MÉTODOS DE PROTECCIÓN LA INFLUENCIA EN EL DISEÑO En la etapa de diseño del proyecto, debe tenerse un cuidado especial para asegurar una adecuada durabilidad de la estructura. Los aspectos más importantes que se deben tener en cuenta están enumerados a continuación: 1. Se recomienda una forma simple de los el ementos estructurales y evitar una excesiva complejidad. Los procedimientos de transporte, la manipulación y el montaje de la estructura no deben reducir la eficiencia de los métodos de protección.
2. Reducir al mínimo el contacto entre las superficies de acero con el agua o suciedad Evitar la formación de depósitos de agua, permitiendo una fácil evacuación e impidiendo el flujo del agua sobre las juntas. Evitar las cavidades o hendiduras donde el agua pueda ser retenida. Para interiores accesibles, se deben adoptar medidas para una ventilación y desagües adecuados. Los interiores inaccesibles deberían sellarse para no permitir el ingreso de aire y humedad. Debería darse un espesor adicional para equilibrar los efectos de la corrosión durante la vida útil prevista de la estructura. 3. Prevenir, si fuera posible, la formación de pares galvánicos (conexiones bimetálicas) o aislar las superficies metálicas. 4. El diseño de productos, los cuales deben ser galvanizados, debe permitir el desagüe apropiado de todas las secciones. Los perfiles huecos se deben llenar rápidamente con zinc fundido. Los gases deben escapar y el cinc debe drenar completamente, a fin de proporcionar un revestimiento continuo y uniforme. 5. Debe proporcionarse acceso para realizar un trabajo adecuado de pintura y rociado térmico (metal)
F igura 2: E jemplos de cómo evitar la retención de agua y suciedad (F uente: E N I SO 12944-3)
¿QUÉ ES Y COMO PREVENIR EL LA CORROSION EN EL ACERO DE REFUERZO La primera manifestación de la corrosión del acero es el agrietamiento del concreto en diferente forma, dependiendo de la localización del acero corroído, por lo que puede manifestarse a lo largo de la varilla o mediante el descascaramiento en una zona amplia ,si existe concentración del refuerzo. Al quedar el acero expuesto a la intemperie, la corrosión es progresiva y se acelera mediante un mecanismo complejo en el que están involucrados, entre otros factores:
El diseño de la mezcla. El tipo y superficie especifica del cemento. La relación agua / material cementante. El contenido de sales. Las condiciones de curado y cuidado, edad e historia ambiental del concreto. La carbonatación. La temperatura y humedad relativa del concreto. La rugosidad y limpieza del refuerzo. El espesor del recubrimiento del concreto, y etapas de cuidado durante el proceso constructivo.
F igura 3: imagen de la corrosión del acero y agrietamiento del concreto
¿Porque la corrosión del acero de refuerzo es una preocupación? El acero en el concreto reforzado aporta las propiedades de resistencia a la tensión tan necesarias en el concreto estructural, lo que evita el daño en estas estructuras, sujetas a cualquier nivel de esfuerzo que se genere por acciones de posible ocurrencia. Sin embargo, cuando el acero de refuerzo se corroe, este óxido provoca la pérdida de adherencia entre el acero de refuerzo y el concreto, produciéndose la exfoliación y la de laminación, hecho que podría afectar la estabilidad de la estructura, al reducirse el área del acero en su sección transversal y consecuentemente su capacidad resistente. Esta situación es especialmente importante en cables de alto límite elástico de elementos presforzados. Las pérdidas económicas causadas por la corrosión del acero de refuerzo en las estructuras de concreto se calculan en billones de dólares por año, únicamente en los Estados Unidos en que la Administración Federal de Caminos ha evaluado en 200 millones de dólares el costo anual de reparación de puentes en el sistema inter-estatal, monto que se cuadriplica al considerar todos los puentes existentes en el país. Por otra parte, la Agencia de Protección del Ambiente (EPA), con sede en los Estados Unidos de Norteamérica, indica que el costo total por reparación de la red vial deteriorada por corrosión, originada por el empleo de sales de de shielo, es de aproximadamente 500 millones de dólares al año. Fuente: Proyecto básico: Corrosión de estructuras de acero SS021a-ES-EU
Herramientas manuales y eléctricas para limpieza (grados St) Este método de limpieza se utiliza para componentes que van a ser pintados. La limpieza manual se utiliza cuando el trabajo es pequeño, cuando los equipos eléctricos no están disponibles, o cuando el trabajo es inaccesible para este tipo de equipo. herramientas manuales incluyen cepillos de alambre, cinceles, rasquetas y cuchillos de forma especial. Estas herramientas no son efectivas cuando se debe eliminar una cascarilla de laminación u óxido muy adheridos. El uso de equipo electromecánico requiere una selección adecuada de la amplia variedad de herramientas. Los grados estándares de limpieza para herramientas manuales y electromecánicas definidos en ISO 8501 son: St 2 Limpieza profunda manual o mecánica St 3 Limpieza muy profunda manual o mecánica
Efectos de la corrosión en el sistema hormigón armado
Una de las características que permiten que el acero y el acero trabajen conjuntamente es la adherencia junto con el anclaje entre ambos, durante el proceso de corrosión aparecen productos que quedan expuestos al contacto con el hormigón, por lo tanto, la naturaleza de la frontera entre el acero y el hormigón es variable, y se pierde la adherencia con el acero. Al incrementarse las tensiones radiales ejercidas por los productos de la corrosión, se producen en mayor medida las fisuras en el hormigón .A niv eles pequeños de corrosión se aumenta la adherencia entre el acero y el hormigón, pero con niveles de corrosión que producen las primeras fisuras, la adherencia entre ambos materiales disminuye súbitamente Una varilla corroída presenta mayores afectaciones, como es lógico, en la corruga que en la sección en sí .En barras de refuerzo en las que se había perdido el 3% de sección transversal, puede haberse perdido hasta un 20% de la corruga , lo cual perjudica el acuñamiento entre el acero y el hormigón
Figura 4: efectos en el sistema de hormigón armado
Análisis de estructuras expuestas a corrosión
Figura 5: pilar de acero roblado
El primer caso es un pilar de acero roblonado de una construcción de los años entre 1910 y 1930, en la que la base del pilar estaba embebida en un dado de mortero mientras el resto del fuste quedaba recubierto de fábrica. Al cabo de los años a l a humedad de salpiqueo de la lluvia fue humedeciendo la fábrica en su base, lo que provocó la corrosión de la parte inferior del fuste. En la imagen se puede ver cómo una vez eliminadas las capas de óxido sueltas, que el acero ha sufrido una tremenda disminución de su sección, sin embargo las chapas de la base, embebidas en el mortero de la zapata han resistido perfectamente durante casi 100 años. Este pilar había perdido tanta sección que hubo que sustituirlo, pues no era posible sanearlo y recuperarlo. Además había comenzado a deformarse por pandeo
Figura 6: elemento estructural de perfil compuesto
En el segundo caso, se trata de un elemento estructural secundario , un cargadero de acero, del mismo tipo que el del pilar, con las mismas propiedades y casi de la misma época, pues se encuentra en un edificio de viviendas de estructura principal de acero roblonado y fachadas de ladrillo, con balcones de forja. Como puede verse en la foto, el cargadero, un perfil compuesto formado por chapas y angulares unidos mediante roblones, está algo afectado por la corrosión, pero ésta no alcanza a reducir la sección efectiva del perfil, bastante ancho para el hueco que salva, por otro lado. Sin embargo no se aprecia ningún resto de pintura protectora sobre él, y sí alguna zona raspada.
Las acciones que se deberían realizar sobre un elemento estructural con estas características serían: 1.- Evaluación de todo el perfil, parte vi sta y oculta en lo posible, para estudiar el alcance de la corrosión sobre el acero. 2.- Cepillado y limpieza del óxido superficial en caso de que no se detecten patologías profundas, para eliminar toda la exfoliación y dejar una capa firme sobre la que se adhiera la pintura. 3.- Pintura de depósito seco de zinc sobre el acero del cargadero. 4.- Trasdosado de fábrica, tomada con mortero de cemento, para colocación de chapado o revestimiento exterior.
Bueno, pues no son estas las acciones que se han llevado a cabo. En la obra se ha trasdosado directamente sobre el perfil, sin ninguna protección de pintura ni mortero, con ladrillo hueco tomado con yeso.
IMÁGENES DE CORROSION DE ACERO EN ESTRUCTURAS
Figura 7: contacto galvánico entre dos metales (fuente: ATE-IMCYC)
Figura 8: desarrollo de corrosión en estructuras de silos debido a la existencia de niveles de recubrimientos limitados (fuente: ATE-IMCYC)
