Existe una gran cantidad de estructuras metálicas enterradas expuestas a la acción más o menos corrosiva del suelo. La intensidad de este ataque dependerá, por un lado, de la naturaleza del metal y su sistema de protección y por otro de la agresividad del terreno. La corrosión en los suelos es por lo general de naturaleza electroquímica, por lo que desarrollará las reacciones anódicas y catódicas:

En este tipo de corrosión el suelo es el electrolito y áreas distintas de la superficie metálica enterrada constituyen los ánodos y cátodos de las pilas de corrosión. Mientras subsistan las diferencias de potencial entre aquellas áreas el metal se disuelve anódicamente dando iones positivos (Fe 2 +), entonces una gran cantidad de pilas de corrosión se desarrollan. En el caso de suelos ácidos puede darse la reacción catódica de liberación de Hidrógeno (H 2), en cambio si los suelos tuviesen carácter neutro o alcalino se da en el proceso catódico la reducción del Oxígeno (O 2 ), en cualquier caso dichas reacciones químicas demandan electrones que son liberados por la disolución de Fierro (Fe), cerrándose de esa forma el circuito eléctrico de la corrosión.

Inversamente a lo que ocurre con metales inmersos en un líquido, donde podría suponerse que el medio es homogéneo, en el caso de los suelos nos encontramos ante un medio heterogéneo, formado por partículas de diversas formas y naturaleza que van desde arenas de partículas gruesas hasta las arcillas de características coloidales. Así mismo las diferencias en sus características de compactación del suelo también hace las diferencias en la porosidad y por ende en la difusión del oxigeno es homogéneo, en el caso de los suelos nos encontramos ante un medio heterogéneo, formado por partículas de diversas formas

La velocidad de difusión del oxígeno depende de: a) Del espesor del terreno a atravesar desde la atmósfera hasta el metal, b) del contenido de humedad del suelo, y c) de su estructura, porosa o compacta. La velocidad de difusión del oxigeno disminuirá con la humedad y con el contenido en arcilla, siendo extremadamente lenta en terrenos compactos llenos de agua.

La velocidad de llegada de oxigeno al metal puede cambiar por miles de veces de un terreno a otro. Entonces la actividad catódica que es despreciable en terrenos saturados de humedad, se incrementa vivamente a medida que decrece el contenido de agua, pues en este caso el oxígeno del aire, entrando en los poros, establece fácilmente contacto con el acero a través de la delgada película de humedad que lo recubre. En ausencia de oxígeno como es el caso de terrenos profundos o poco permeables (y no es posible el proceso catódico de reducción del oxígeno) no hay normalmente corrosión, siempre y cuando el suelo no sea ácido.

La presencia de humedad en el subsuelo podrá variar de un lugar a otro dependiendo también de la porosidad, mientras que los suelos arenosos retienen con dificultad el agua, los suelos arcillosos sin embargo retienen fuertemente el agua, generándose periodos de humectación que afectará la velocidad de corrosión. La humedad es uno de los elementos fundamentales para la conducción iónica que permite cerrar el circuito electro-químico de la corrosión.

Sin embargo estos no son los únicos factores que afectan la agresividad corrosiva de los suelos sino que en ellos se encuentran sustancias solubles en agua, tales como cloruros, sulfatos, bicarbonatos, etc. las cuales elevan considerablemente la conductividad iónica o electrolítica, con lo que el proceso corrosivo también se acelera.

En los suelos puede ser muy importante el efecto que puede tener en la corrosión metálica la presencia de cierto tipo de bacterias. Este tipo de corrosión se conoce por el nombre de corrosión bacteriana y comúnmente afecta a terrenos ricos en sulfatos, en los que actúan bacterias reductoras de sulfatos. La reducción del ión SO4= a S = , en virtud del proceso biológico deja disponibles dos moléculas de oxígeno para la reacción catódica.

Otras veces la generación de la corrosión puede no deberse al suelo, más o menos agresivo, que se encuentre en contacto con la estructura metálica, sino en una fuente externa de corriente eléctrica. Cuando estas corrientes proceden de fugas de circuitos eléctricos industriales se conocen como corrientes vagabundas o erráticas.

Agresividad del Suelo

En base a lo expuesto brevemente podemos afirmar que la agresividad del suelo no es un parámetro fijo. Antes de hablar de suelos corrosivos y diseñar un sistema de protección adecuado, importará definir con precisión el estado físico del suelo (grado de compactación) en sus diferentes puntos, la orientación y emplazamiento de la estructura metálica respecto al nivel de saturación de agua del terreno y del tipo de corrosión a tener, por ejemplo, corrosión por micropilas o corrosión por macropilas. Ambas posibilidades de corrosión son extremas, la corrosión por micropilas se presenta cuando es muy pequeña la separación entre las áreas anódicas y las catódicas y corrosión por macropilas cuando dichas zonas se hallan ampliamente alejadas, incluso kilómetros de distancia, un ejemplo de este tipo de corrosión es aquella causada por la aereación diferencial, es decir, las zonas de los cátodos y los ánodos de la pila galvánica son generados por una diferencia de concentración de oxigeno.

El funcionamiento de las micropilas generado por el carácter heterogéneo de la estructura del suelo, no suele ser grave puesto que el ataque queda repartido con bastante uniformidad sobre toda la superficie de la estructura metálica. Sin embargo cuando además de estas micropilas, actúan las macropilas, los efectos de estas son mucho más peligrosos por circunscribirse en forma intensiva a determinadas zonas. Las macropilas actúan normalmente en grandes estructuras mientras que las micropilas desempeñan un papel indudable en la corrosión de estructuras de menor tamaño.

Por lo general, el pH de los terrenos se halla comprendido entre 7.5 y 9.5, en cuyo caso la reacción catódica fundamental es la reducción del oxígeno. En estas condiciones y bajo el supuesto de que no actúen macropilas de largo alcance, la velocidad de corrosión en suelos saturados de agua y en suelos secos es baja., sin embargo puede alcanzar a humedades intermedias los máximos valores.

Por otro lado cuando los terrenos contienen humus (materia orgánica en descomposición) o terrenos ricos en sales minerales, el pH puede alcanzar valores ácidos entre 3 y 5, en estos casos la velocidad de corrosión es mucho mayor y se lleva a cabo la reacción catódica de descarga de iones hidrógeno. Sin embargo la causa más frecuente de deterioro de las estructuras metálicas en el subsuelo es la aereación diferencial, donde las áreas o zonas con mayor oxigenación o mejor aireadas se vuelven cátodos y las zonas deficitarias de oxigeno se transforman en ánodos y consecuentemente son estas las áreas que se corroen. Puesto que estas áreas se encuentran distantes se habla de la presencia de macropilas. Un ejemplo típico de corrosión por aereación diferencial se presenta entre la parte superior de una tubería enterrada y la parte inferior. Esta última se encuentra en contacto con un terreno húmedo, compacto reteniendo mas humedad que el situado en la parte superior, mejor ventilado, en estas condiciones la corrosión se localiza en la parte inferior de la tubería.

Se hace común la actuación de macropilas por diferencia de oxigenación en estructuras como oleoductos o gasoductos, escasamente protegidos, cuando atraviesan terrenos de composición, estructura, permeabilidad y humedad variables, en los que cambia la velocidad de transporte de oxígeno del aire hasta la superficie metálica. Es indudable que si el terreno actúa como electrolito en la conducción iónica del circuito electroquímico de corrosión entonces el factor de decisiva importancia será la resistencia óhmica del terreno. En los terrenos muy poco conductores los problemas de corrosión debidos a la actuación de las macropilas de larga distancia son menos graves que tratándose de terrenos de alta conductividad. A medida que aumenta la conductividad iónica más probables son las macropilas de larga distancia y su actividad es intensa. De acuerdo a los valores de resistividad se han logrado clasificar los suelos por su grado de corrosividad. Tabla 1.

Medidas preventivas

Sin duda dentro del campo de los recubrimientos orgánicos las pinturas constituyen uno de los métodos de prevención más común en la protección anticorrosiva de estructuras enterradas, aplicándose sistemas de pinturas basadas en coal tar epoxy de alto espesor como acabado y de base un anticorrosivo Epóxico, el espesor total recomendado para el sistema es de 16 a 24 mils de película seca, dependiendo de las condiciones de agresividad del suelo.

La preparación de superficie recomendada en estos casos es el grado de limpieza con abrasivos a presión al metal Blanco: SSPC – SP 5 ó NACE N° 1 y un perfil de anclaje entre 2.0 y 3.0 mils. Los tiempos de vida útil estimados (antes del primer mantenimiento de pintado) que suelen alcanzar se encuentran entre 8 a 10 años. Los recubrimientos dan una protección eficaz a un costo moderado y son los más empleados en la práctica. Sin embargo junto a este sistema de protección y cuando las estructuras se encuentran expuestas a medios de comprobada agresividad corrosiva se diseña en paralelo un sistema de Protección Catódica. Esta combinación protege al acero contra la corrosión en todos los suelos con eficacia y economía, tantos años como se mantenga adecuadamente la protección catódica.

Ing. Mg. Abel De la Cruz Pérez- Escritor/Conferencista/Consultor en Corrosión

ABEL DE LA CRUZ PÉREZ

Gerente General, Consultor Senior y Facilitador Senior de American Consult Perú
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