¿Existe el crimen perfecto? El análisis forense en corrosión de materiales metálicos

La rama de la metalurgia que estudia las causas de fallo de piezas y componentes industriales tiene muchas cosas en común con la criminalística, de hecho, en idioma anglosajón se conoce como Forensic Materials Engineering. Se trata de una ciencia que utiliza diversos métodos analíticos para la caracterización de materiales y modos de fallo. Utilizados normalmente en fallos producidos por efectos mecánicos, también son aplicables a los acaecidos por un mecanismo de corrosión.

Ensayo de corrosión por hidrogenización llevado a cabo en los laboratorios de caracterización de materiales metálicos de IK4-Azterlan

Quien sea aficionado a las novelas de Agatha Christie o a las series policíacas, habrá comprobado que la auténtica habilidad del analista o investigador forense no consiste en determinar la causa de la muerte de la víctima, sino que radica en descubrir al culpable o culpables del asesinato. No serías un reputado criminólogo si al examinar un cadáver te limitas a decir que la víctima ha muerto porque le han clavado un cuchillo en el pecho. Al contrario, la labor de un buen investigador pasa por la de analizar el cuchillo en busca de huellas, informarse sobre la identidad de la víctima, y examinar concienzudamente la escena del crimen para acopio de cualquier prueba que pueda ayudar a esclarecer el delito.

La corrosión puede aparecer en multitud de metales y aleaciones, y de formas muy distintas. Dado que la tendencia general que tienen los materiales es buscar un estado termodinámico de menor energía interna, la corrosión es un proceso natural y espontáneo, que depende de factores como la temperatura, del medio o fluido en contacto con el metal, y de la propia naturaleza de este último. Es un proceso inevitable, pero en ocasiones ocurren fallos inesperados o prematuros por corrosión, y cuando una pieza metálica “muere” por efecto de este fenómeno, es necesario iniciar una investigación para esclarecer la causa y el origen del suceso.

La víctima: el metal corroído

Toda investigación forense comienza con la autopsia del cadáver. La caracterización del material que ha sufrido el fallo es esencial para determinar si sus características cumplían los requisitos establecidos por las normas o especificaciones aplicables, o si por el contrario, presentaban alguna irregularidad o defecto metalúrgico que habría condicionado su fallo.

Al igual que un arma de fuego deja en el proyectil unas estrías o surcos particulares, que pueden ser trazados para determinar la identidad o tipo del arma utilizada, la corrosión también deja su huella sobre el material. Ya sea corrosión generalizada, intergranular, por pitting, o inducida bajo tensión, todas las formas posibles de corrosión muestran unas características morfológicas determinadas que permiten identificar el modo de fallo mediante análisis visual directo, o con ayuda del microscopio.

"Ya sea corrosión generalizada, intergranular, por pitting, o inducida bajo tensión, todas las formas posibles de corrosión muestran unas características morfológicas determinadas que permiten identificar el modo de fallo mediante análisis visual directo, o con ayuda del microscopio."

El sospechoso: el elemento corrosivo

Ya simplemente el propio efecto del aire y la humedad sobre una pieza metálica pueden causar deterioros, pero en entornos industriales es más habitual que los procesos de corrosión estén relacionados con la presencia de algún elemento contaminante o agresivo que acelere dicho proceso. Aunque hay otros elementos que también pueden causar un daño acelerado, como el azufre, cuando una pieza sufre un deterioro prematuro por corrosión, la mayoría de las veces aparece el mismo sospechoso: el cloro.

Perteneciente al grupo de los halógenos, con la mayor afinidad electrónica y la tercera mayor electronegatividad de la tabla periódica, y debido a su gran capacidad para robar electrones (o lo que es lo mismo, para oxidar) de otros elementos, es el “asesino” más común del acero y de otros metales y aleaciones.

La escena del crimen: las condiciones ambientales y de servicio

Conocer toda la información sobre las condiciones de servicio de un componente que ha fallado por corrosión es vital. En muchas ocasiones, detectar la presencia de cloro en los depósitos no es suficiente para esclarecer las causas del fallo. El conocimiento de las condiciones de servicio se antoja esencial para poder trazar y localizar el origen de dicho elemento, si bien, en la mayoría de los casos, el desconocimiento por parte del cliente lleva a la formulación de la típica pregunta “¿y de dónde viene ese cloro?”, cuya respuesta no es tan sencilla como parece.

Al contrario de lo que se pueda pensar, el cloro no es un elemento exclusivo del agua de mar o de zonas costeras. Es esencial para muchas formas de vida e interviene en numerosos procesos biológicos, y su abundancia en la corteza terrestre es mayor que la de elementos de aleación comunes del acero inoxidable como el cromo y el níquel. Lo podemos encontrar en productos químicos de uso industrial y doméstico, en forma de sales disueltas o en estado sólido, formando parte de rocas y minerales. Y todas estas formas químicas de cloro pueden causar fenómenos de corrosión sobre metales si se dan las condiciones necesarias.

Los cómplices: la componente tensional y el hidrógeno

En ocasiones el cloro no actúa sólo. En procesos de corrosión bajo tensión necesita una componente tensional, sin la cual no sería capaz de causar el daño, un ejemplo típico es el SSC (Stress Corrosion Craking) en aceros inoxidables austeníticos. Otras veces no es el cloro el responsable principal del daño, sino el hidrógeno desprendido como subproducto de la corrosión, normalmente de una reacción galvánica. En estos casos el fallo no se produce mediante un mecanismo de corrosión en sí, sino por un fallo mecánico. De ahí se deriva la tan temida rotura diferida en aceros de alta resistencia, conocida como HIC (Hydrogen Induced Craking) o EAC (Environmentally Assisted Cracking)

Aunque en estos mecanismos puede aparecer el cloro, no hay que olvidar otros fenómenos de naturaleza corrosiva y origen caustico, que pueden afectar también a otro tipo de metales, como el Season Cracking de los latones, o la formación de hidruros en aleaciones de titanio, por citar algunos ejemplos.

Caso cerrado: determinación de la causa de fallo por corrosión

No todo es tan bonito como nos lo pintan en la televisión. Mientras que Horatio Caine y su equipo resuelven crímenes en un solo día, determinar la causa última que ha producido un fallo por corrosión en metalurgia es en ocasiones una tarea no exenta de dificultad, que puede llevar semanas.

La tendencia general es culpar desde el inicio a la materia prima, pero en la gran mayoría de las ocasiones son las condiciones de servicio las que producen el fallo del componente, ya sea por un mantenimiento inadecuado, por un fallo de diseño, o por una selección inadecuada del material.

Las pruebas obtenidas en los análisis de caracterización metalúrgica son de gran ayuda, pero no bastan para dar un veredicto. Es la experiencia de los técnicos de IK4-Azterlan en la interpretación de los resultados, y sobre todo en el conocimiento de los materiales y su comportamiento frente a la corrosión lo que resulta determinante para la resolución del caso. Así, con la preparación adecuada y la información necesaria, se puede decir que en corrosión no existe el “crimen perfecto”.