La corrosión: Un problema de todos

Si preguntamos a cualquier persona ajena a la ciencia de los materiales o la industria metalúrgica qué es la corrosión, nos contestarán que es aquello que hace que el hierro se ponga rojo. Sin embargo, si preguntamos a esa misma persona qué es el límite elástico, la tenacidad a la fractura o el tamaño de grano austenítico, probablemente nos mirará con cara de estupor, mientras piensa a ver en qué idioma estamos hablando.

Todo el mundo, con mayor o menor grado de conocimiento, sabe lo que es la corrosión, porque antes o después nos ha tocado lidiar con ella personalmente. Afecta a muchos de nuestros bienes (a nuestros coches, a nuestros electrodomésticos, a las tuberías de nuestra casa, al avión o al medio de transporte que tenemos que coger para ir de vacaciones, … etc). 

Aunque todos sabemos definir la corrosión a nuestra manera particular, pocas personas conocen realmente cuál es su grado de complejidad. Vamos a intentar hacernos una idea de ello a través de este párrafo extraído de la introducción del ASM HANDBOOK VOLUME 13, un documento que puede ser considerado como referencia en el campo de la corrosión:

“La característica más destacada de la corrosión es la inmensa variedad de condiciones en las que se produce y la gran cantidad de formas en que aparece. Existen numerosas publicaciones y manuales de corrosión que explican los efectos corrosivos de combinaciones específicas material/ambiente. Aun así, los datos disponibles cubren sólo una pequeña fracción de las posibles situaciones reales (…). Para prevenir la corrosión, interpretar los fenómenos de corrosión o predecir el resultado de una situación de corrosión para condiciones distintas de aquellas para las que se puede encontrar una descripción exacta, el ingeniero debe saber aplicar los conocimientos fundamentales de la corrosión (..). Incluso con todos los conocimientos de los que se dispone de estos principios, la corrosión es en la mayoría de los casos un proceso muy complejo, en el que las interacciones entre las diferentes reacciones, las condiciones y los efectos sinérgicos deben ser considerados cuidadosamente”.

La corrosión es por tanto un fenómeno que puede llegar a ser muy complejo, no solamente por la cantidad de variables que influyen en su desarrollo, sino también porque tiene múltiples formas de manifestarse y su evaluación ha de realizarse también de la misma manera. Por ejemplo, un ensayo de tracción es igual para un acero, un aluminio o un latón, pero la corrosión puede afectar de forma diferente a estos materiales, y por eso los ensayos de corrosión que se aplican son específicos tanto para el acero, el aluminio o el latón, y tratan de buscar fenómenos específicos en cada aleación, como la corrosión intergranular, la exfoliación o la descincificación respectivamente.

Debido a nuestro trabajo, generalmente estamos acostumbrados a tratar la corrosión a nivel industrial y aunque se suele decir que la corrosión es un fenómeno natural, pocos saben hasta qué punto esto es cierto. La importancia de la corrosión radica quizá en su propia naturaleza, ya que las reacciones de oxidación-reducción que ocurren en los metales están gobernadas por la termodinámica en su nivel más puro y básico. Podría parecer descabellado decir que la vida no es posible sin la presencia de corrosión, pero a nivel atómico, no es más que un fenómeno de transferencia o intercambio de electrones, comparable a otros procesos biológicos necesarios para la vida. El color rojo de la sangre, de hecho, es debido a la oxidación de los átomos de hierro que forman parte de la hemoglobina. Por tanto, no es posible comprender el alcance del fenómeno de la corrosión sin tener presente que “llevamos también la corrosión en la sangre”.

 

Escultura “Heart of Steel” de Julian Voss Andreae realizada en acero Corten, representando la molécula de hemoglobina, justo tras su instalación, tras 10 días y tras 1 mes de exposición. Fuente: https://scientiablog.com

El coste de la corrosión

El efecto de la corrosión ha sido un problema desde que los primeros metalúrgicos comenzaron a fundir metales hace varios milenios y la lucha contra la corrosión no es algo moderno, ni exclusivo de la época industrial, ya que hay constancia de que en la edad media se daban tratamientos artificiales a elementos de cobre y bronce para acelerar la formación de la pátina.

En la sociedad industrializada de hoy en día, la corrosión es un fenómeno que afecta en mayor o menor medida a todos los sectores industriales. Es difícil precisar con exactitud el coste económico que la corrosión supone para un determinado sector o para un país entero. Se han realizado numerosos estudios, si bien uno de los más conocidos y fiables es el llevado a cabo entre 1999 y 2002 en USA por diversas agencias, entre ellas NACE International (la Asociación Americana de Ingenieros de Corrosión), que sirve a día de hoy como ejemplo para hacerse una idea del coste económico que supone la corrosión. En este estudio, se estima que en 1998 el coste total de la corrosión ascendió a 276.000 millones de dólares, aproximadamente el 3% del PIB del país.

Esta cifra corresponde a costes directos ocasionados por la corrosión, sin tener en cuenta los costes indirectos. Es decir, el mantenimiento, inversiones, etc..., que hay que realizar para evitar su inicio o propagación. Teniendo en cuenta estos datos y la inflación a lo largo de los años, se estima que a día de hoy el coste de la corrosión en EE. UU. podría alcanzar 1 billón de dólares.

Estimación del coste anual por efecto de la corrosión en EE.UU.
Fuente: informe "Corrosion costs and Preventive Strategies in the United States" de NACE International.

La corrosión no solo acarrea costes económicos, sino también vidas humanas. Varios han sido los accidentes fatales que han ocurrido a lo largo de la historia debido a fenómenos de corrosión:

• Guadalajara, México, 1992: un acoplamiento galvánico entre tuberías del sistema de agua recubiertas de cinc y tuberías de acero que conducían gasolina produjo la corrosión por pitting y perforación de esta última. La fuga de la gasolina, unido a un mal diseño del alcantarillado produjo la acumulación de gas, lo que provocó una serie de explosiones que dejaron más de 200 fallecidos.
• Suiza, 1985: se derrumba la estructura del techo de una piscina fabricada con elementos de acero inoxidable austenítico, causando 12 víctimas mortales. La causa fue el debilitamiento de la estructura por corrosión bajo tensión.
• Bhopal, India, 1984: considerado el accidente industrial más devastador hasta la fecha, en el que más de 3000 personas murieron directamente por una fuga de isocianato de metilo de una fábrica de plaguicidas. El empleo de materiales no adecuados en diversos equipos y una falta de mantenimiento de las instalaciones produjo el desastre.

Estos son solo unos ejemplos de los efectos devastadores que puede tener la corrosión. Pero no hay que irse muy atrás en el tiempo para encontrar desastres, el año pasado sin ir más lejos, el viaducto de una autopista se desplomó sobre la ciudad de Génova, y aunque la causa no es atribuible directamente a la corrosión, se considera que tuvo un alto grado de responsabilidad en el accidente.

Viaducto Morandi de Génova, la corrosión de los cables de acero fue una de las causas del colapso. Fuente: https://www.cnn.com

Deterioros por corrosión ocurren a diario por todo el mundo y en todos los sectores, pero el responsable último de estos y otros accidentes no es la corrosión sin más. La causa final de un fallo, catastrófico o no, siempre obedece a la conjunción de diversos factores, y entre ellos el debilitamiento de estructuras por corrosión juega un papel esencial. Fallos de diseño, condiciones de servicio más agresivas de lo esperado, o la ausencia de un mantenimiento adecuado, son solo ejemplos de la larga lista de variables que pueden afectar en la corrosión.

A pesar de todo, los accidentes también sirven para mejorar diseños, desarrollar nuevos materiales más resistentes a la corrosión, o implementar acciones o herramientas que pueden detectarla, y tomar acciones antes de que sea demasiado tarde.

El área de Corrosion y Protección de Materiales Metálicos de IK4-AZTERLAN cuenta con expertos en el análisis de patologías y fallos en servicio causados por la corrosión de los metales. Si bien no tan graves como los ejemplos mencionados, generalmente los trabajos solicitados ocasionan pérdidas económicas y perjuicios que suelen conllevar la sustitución de equipos, la realización de un mayor número de paradas de mantenimiento, o incluso la interrupción de un proceso productivo. La labor del estudio no es simplemente la de encontrar la causa del fallo, sino también informar y asesorar a los clientes sobre nuevos materiales, diseños o recubrimientos, así cualquier tipo de tratamiento cuyo objeto sea mejorar su comportamiento y mitigar los efectos de la corrosión.

Enfrentándonos a un enemigo que desconocemos

Solo hay algo más peligroso que la propia corrosión: su desconocimiento. Es una rama de la ciencia de la que hoy en día existen graves carencias en la industria en general. Es habitual en IK4-AZTERLAN recibir solicitudes para realizar ensayos de corrosión erróneamente planteados (bajo especificaciones en las que se han mezclado conceptos de diferentes normas hasta llegar a un punto en el que se dan contradicciones), toparnos con clientes sorprendidos y disgustados por el deterioro de materiales en un corto período de tiempo, o que nos formulen la eterna pregunta intentando equiparar horas de ensayo en niebla salina a horas de trabajo en servicio real. Son pequeñas muestras del desconocimiento general que existe, no sólo en torno al efecto directo de la corrosión, sino también a las diferentes herramientas que hay disponibles para su evaluación como son los ensayos.

Como ya hemos visto, la corrosión es un fenómeno natural e inevitable y por tanto, es importante estar preparados para hacerle frente. Si bien no es posible pretender que todo el mundo sea experto en corrosión, como Centro Centro Tecnológico comprometido con la generación y transferencia de conocimiento en torno a la metalurgia y los procesos de transformación metálica, la corrosión es un campo de estudio muy importante. La misión del Centro Tecnológico IK4-AZTERLAN no es sólo conocer y mitigar los efectos de la corrosión, sino también enseñar a otras personas a hacerlo. 

“La vida siempre se abre camino”, decía el doctor Ian Malcolm en Parque Jurásico. Con la corrosión ocurre lo mismo, porque no hay nada creado o diseñado por el hombre que pueda rivalizar con la imprevisibilidad de la naturaleza.