Alberto Soriano Rull - Suministro, Distribución y Evacuación Interior de Agua Sanitaria

Estudiaremos los efectos corrosivos y sus consecuencias para a continuación considerar los fenómenos de incrustación asociados a la distribución del agua. Aunque en la mayor parte de los casos, en el interior de los conductos especialmente de los metálicos, los dos efectos aparecen asociados, resulta conveniente estudiarlos de manera independiente para intentar esclarecer de este modo, tanto los mecanismos que los originan como las consecuencias de los mismos y sus posibles soluciones.

En definitiva, la prevención y, si procede, la protección anticorrosión así como la evitación de las incrustaciones pueden suponer un ahorro de ingentes cantidades de dinero por la prolongación de la vida útil del equipo, elemento o dispositivos y una mayor seguridad operacional y de servicio. Evidentemente, la planificación de un sistema de protección concreto deberá tener el soporte de un excelente conocimiento de los fenómenos de corrosión e incrustación.

Con la palabra corrosión designamos esencialmente al fenómeno de la transformación o destrucción de los metales por cualquier medio, bien sea físico (fricción, abrasión, erosión, cavitación, agrietamiento), químico (por acción directa del oxígeno o substancias oxidantes) o electroquímico (por efectos de pila galvánica, corrientes vagabundas, etc.) produciendo pérdidas en sus propiedades mecánicas de resistencia, lo que da lugar a cambios en la geometría de las estructuras y componentes que les hacen perder la función para la cual estaban destinados. La velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión.

La corrosión electrolítica de los metales es un fenómeno natural. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteórico), los metales están presentes en la Tierra en forma de minerales estables en condiciones naturales (como la bauxita si es aluminio, la hematita si es hierro…), por tanto, al ser expuestos a las condiciones ambientales, una vez extraídos, tienden a estabilizarse química y energéticamente. El paso espontáneo de estos materiales a su estado natural combinado, es llamado corrosión.

Termodinámicamente, los materiales buscan alcanzar condiciones estables, los metales oxidados alcanzan alta estabilidad; entonces se diría que la corrosión es un proceso inverso a la metalurgia extractiva. A pesar de lo indicado hay que advertir que no siempre los daños causados por medios físicos se denominan corrosión sino erosión, abrasión o desgaste. En algunos casos, el ataque químico va acompañado de daños físicos y entonces se denomina corrosión-erosión, desgaste corrosivo o corrosión por fricción.

Como es bien conocido, en el caso de los metales, a menos que se les proteja adecuadamente se corroen fácilmente. Un ejemplo son el hierro y los aceros ordinarios que se transforman con mayor o menor rapidez en herrumbre. La corrosión es para la mayoría de los utilizadores de los metales, una fuente continua de preocupación. Entre las consecuencias de la corrosión cuyos efectos vemos diariamente se pueden señalar como ejemplo:

• Perforación de tuberías metálicas de distribución de agua, de gas o de otros fluidos, con las consiguientes pérdidas económicas y los riesgos inherentes.

• Deterioro de estructuras metálicas, vigas, soportes.

• Destrucción de equipos o disminución de su vida útil (intercambiadores de calor, torres de refrigeración, bombas de impulsión, compresores, turbinas, etc.)

• Modificar el medio ambiental es la mayoría de las veces una alternativa prácticamente imposible de aplicar. Solo en contadas ocasiones es posible modificar el medio de exposición.

• Introducir materiales de elevadas prestaciones frente a la corrosión si bien es una posibilidad, tenemos que decir que sigue siendo inviable en la mayoría de los casos por las elevadas inversiones que supone el empleo de estos materiales. Se trata de aleaciones a base de una matriz principal, normalmente de hierro y la dosificación de los materiales aleantes que forman la estructura resistente (Cr, Ni, Mo, Cu, etc.) pudiéndose adelantar que existen campos donde su aplicación nunca llegará a imponerse.

El estudio de la corrosión y de los métodos para su prevención requiere de esfuerzos multidisciplinares. El «factor corrosión» es fundamental en el proceso de selección de materiales y diseño de las estructuras. Son múltiples los sistemas de protección existentes y la experiencia ha demostrado que muchas veces la solución óptima se alcanza integrando varios de ellos.

El agua puede participar en reacciones de oxidación y de reducción. El agua puede ser un donante de electrones; esto se llama un agente de reducción. El tipo de reacción donde un compuesto toma electrones se llama una reacción de oxidación. El aceptador de electrones se llama el oxidante. El oxígeno es originado generalmente durante tales reacciones. El agua puede también actuar como aceptador de electrones, un oxidante. El tipo de reacción donde un compuesto acepta electrones se llama una reacción de reducción.

Un ejemplo de una reacción redox de cobre (Cu) y de cinc (Zn):

Cu ++(aq) + Zn(s) →Zn ++(aq) + Cu(s)

Cuando separamos esta reacción en dos porciones podemos ver la oxidación y la reducción de los electrones (e -) por separado:

En esta reacción el cinc es un donante de electrones; el cinc es el agente de reducción. El cobre es el agente que oxida, porque el cobre es el aceptador de electrones.

La característica fundamental de este fenómeno, es que solo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

Es posible clasificar los procesos de corrosión recurriendo a distintos criterios: por la naturaleza de la sustancia corrosiva, el mecanismo de la corrosión, la morfología del ataque (ataque uniforme, localizado, etc.); por el medio que la produce (corrosión por ácidos, atmosférica, por suelos, etc.); por las condiciones físicas que la motivan (por cavitación, por corrientes vagabundas, etc.)

La corrosión puede ser clasificada como húmeda o seca.

La corrosión húmeda o electroquímica

Es la que se da en la mayoría de casos, siendo producida por líquidos. Se produce cuando los materiales metálicos se hallan en contacto con medios de conductividad electrolítica, en particular con el agua, disoluciones salinas, o la humedad de la atmósfera y de los suelos. En consecuencia, la presencia de moléculas de agua sobre la superficie es la condición necesaria para que ocurra este tipo de corrosión.

Corrosión seca

Cuando un metal trabaja a temperatura elevada, salvo casos muy excepcionales, no es posible la existencia de una película líquida conductora sobre su superficie (electrolito) en estas condiciones la reacción de corrosión tiene lugar a través de un mecanismo diferente al electroquímico, consistente en una reacción química directa entre el metal y un gas agresivo que normalmente es oxígeno. El resultado de esta reacción es la formación de óxidos.