Trabajo Práctico de Química.

 

“Corrosión en estructuras y puentes”

 

 

Introducción:

La corrosión es un proceso electroquímico natural en el cual la energía ganada en la conversión del hierro en acero es liberada en forma de corriente directa. La combinación de los iones de hierro con el electrolito en el ánodo produce la corrosión de los productos que pueden llegar a ocupar 7 veces más volumen que el acero original. En estructuras de concreto reforzado, el electrolito es cloruro en agua y los ánodos del acero reforzado corroen.

Generalmente, el deterioro en puentes de concreto y estructuras es causado por iones de cloruros que  se presentan en muchas sustancias químicas. Los iones impregnan el concreto y eventualmente llegan hasta el acero reforzado, donde crean condiciones que provocan la corrosión del acero, que luego procede a arruinar el concreto.

La corrosión se manifiesta de diferentes formas y en casi todos los sectores de la actividad humana. Está presente y debe ser controlada en áreas tan diversas como la medicina, en los transplantes ortopédicos o en la odontología, en la construcción civil y en la prospección, exploración y distribución de petróleo, gas y sus derivados.

Buscando disminuir los riesgos de deterioración de equipos o la interferencia de productos de corrosión en las reacciones, prácticamente todos los sectores, en algún momento, tienen la necesidad de seguir una especificación adecuada para los materiales.

La experiencia demuestra que entre el 20 y el 25% de las pérdidas por corrosión podrían ser evitadas mediante la aplicación de las tecnologías conocidas en el campo de la protección contra la corrosión. La utilización de los recursos existentes podría solucionar los problemas en la mayor parte de los casos.

 

Factores que influyen en la corrosión:

Las condiciones en donde un metal  puede estar expuesto a la corrosión pueden variar extensamente. En resumen podemos mencionar los siguientes tipos :

1)   Exposición a la atmósfera exterior. La cantidad de corrosión puede depender principalmente en el tipo de metal o mezcla de metales, a la corriente de lluvia, la temperatura, el grado de polución y el ángulo, y la extensión de exposición a los vientos y lluvias.

2)   Exposición a atmósfera interior. La atmósfera interior de un edificio puede variar, la exposición es más severa en el baño y cocina donde es más cálido y húmedo que en el living donde es más seco.

3)   Contacto con otros materiales como concreto, cal, madera, etc.

4)   Contacto con agua, o con agua que contiene ácido disuelto, alcalino (alkalis) o sales.

5)   Contacto entre distintos metales. Acción galvánica puede ocurrir entre dos metales diferentes en contacto.

 

Corrosión de acero reforzado.

La corrosión de acero reforzado en concreto ha llegado a ser uno de los problemas más costosos en la infraestructura de la nación. Más del 50% de los 575.000 puentes de los Estados Unidos están afectados por la corrosión, y aproximadamente el 20% han sido clasificados como estructuras deficientes.

La estrategias comunes para controlar la corrosión en puentes incluyen:

(1) designar la estructura previniendo la corrosión, seleccionando materiales resistentes a la corrosión durante la construcción y la restauración de puentes;

(2) la aplicación de membranas protectoras, y selladores protectores al puente que puede servir como barreras para la corrosión del medio ambiente; y

(3) el uso de corriente eléctrica directa y materiales sacrificiales para mitigar la corrosión en concreto reforzado y cubiertas de puentes. Esto puede ser muy efectiva pero requiere de un largo período de mantenimiento y un continuo abastecimiento de electricidad o ánodos sacrificiales, dependiendo de un modo selectivo.

 

¿ QUÉ PODEMOS HACER ?

Primero, las personas responsables de la designación, mantenimiento y rehabilitación de pueden deben  estar enterados de la tecnología existente para prevenir la corrosión y sus beneficios. Estas personas deberían tener la oportunidad de recibir entrenamiento especializado o ser provistos de soporte necesario para obtener ayuda de especialistas. Segundo, los sectores públicos y privados deberían incitar y promover la inclusión de mantenimiento y rehabilitación para cualquier proyecto de construcción de un puente nuevo. Reparación y mantenimiento de estas estructuras usando tecnología para el control de corrosión pueden extender su vida útil y pueden ser mucho menos costosos que el reemplazo. Finalmente, un aumento de compromisos es fundamental y aplicación de investigaciones para el control de corrosión en estructuras tal como puentes es necesario.

 

Formas de evitar la corrosión

 

El puente galvanizado de Acero.

Es el primero en la industria en ofrecer una garantía de 35 años contra la corrosión para instalaciones rurales. Cada puente se galvaniza luego de ser completamente galvanizado, para verificar que todas las superficies, incluidas las intersecciones, están recubiertas por una capa de zinc que promedia un mínimo de 5 a 7 mils. Este nivel de protección excede el mínimo especificado por la ASTM, de 3,9 mils.. Mucho mas que una capa que protege, el galvanizado se adhiere a la superficie del acero para producir una aleación de acero de zinc que es tan dura como la superficie original del acero. Este proceso garantiza un atractivo, y largo, mantenimiento porque la corrosión del material galvanizado es un proceso elecrolitico en donde el zinc corroe primero al acero.

 

PROTECCION CATODICA PARA ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO.

En algunas áreas del país, la introducción de la sal  en el concreto deteriora la estructura de los puentes. Esto causa desgastes en el acero.

Sea como sea, existiendo estructuras, que están contaminadas por la sal, es muy difícil utilizarlos. La protección catódica para estructuras es una alternativa efectiva para reemplazar los otros tipos de rehabilitación de puentes.

La protección catódica es una tecnología que usa corriente eléctrica directa para contrarrestar la corrosión externa normal de una estructura que contiene metal, como un puente de metal o un puente de concreto con componentes de acero reforzado. El término “catódico” se refiere al área del metal donde la corrosión es controlada, oponiéndose al ánodo, donde ocurre la corrosión. La principal cosa en contra de la P.C. es hacer que la total superficie de una estructura actúe como cátodo con respecto al ánodo externo. Esta contrariedad se logra instalando material sacrificable que sirvan como ánodos o aplicando corriente externa directa en unión con los ánodos.

En estructuras nuevas, la P.C. puede ayudar a prevenir el comienzo de la corrosión; y en estructuras existentes la P.C. puede ayudar a detener la corrosión, antes de que empeore.

La protección catódica de estructuras de concreto reforzado  con corriente externa directa es la siguiente :es un proceso por el cual las pequeñas cargas eléctricas generadas por la corrosión de las barras del acero reforzado dentro de las estructuras de concreto es seguida por la aplicación de pequeñas cargas eléctricas a través de un ánodo unido a la superficie de concreto. La aplicación de protección catódica detiene la formación de más corrosión, y tiene el beneficio adicional de incrementar la resistencia del acero reforzado para futuros problemas de corrosión.

Los sistemas de protección catódica toman en cuenta variables como : 

• variación del medio de alrededor de la estructura.

• la presencia de barniz protector.

• el metal a proteger.

• la vida útil que se expectada que va a tener la estructura.

• la habilidad de mantener el sistema PC.

• el total de corriente eléctrica requerida para la protección.

 

Disbocrete Concrete Repair.

The Disbocrete range of Concrete Repair y protección de materiales, durante mucho no conocida, como casi la táctica mas superior de Europa, es ahora manufacturado, y vendida bajo licencia, en Inglaterra, por PermaRock.

The Disbocrete Concrete Repair y protección de sistemas ofrece un comprensivo rasgo de reparación y protección de materiales para estructuras de concreto reforzado. Estos sistemas de reparación incorporan cemento avanzado y tecnología de polímeros, e incluyen : manuales de anti-corrosión para barras reforzadas expuestas, cubiertas unidas bonding coats, reparación de polímero modificado para reparación de cemento, y polymer- modified repair mortars  y  superficies dañadas, pore-fillers and protective coatings.

Disbocrete repair mortars están disponibles para reparaciones generales y situaciones de reemplazos, y para aplicaciones de gran importancia, como puentes colgantes.

 

Ece (Extracción electroquímica de cloruro.)

Para ser efectiva, la reparación debe incluir impedir la corrosión y remover los cloruros. Las técnicas de reparación electroquímica son muy seguras : remueven los iones cloruro y detienen la corrosión.

ECE es similar a la protección catódica del concreto, pero requiere de 100 a 500 veces más que la densidad corriente necesaria para la protección catódica. Los sistemas de protección catódica son sistemas permanentes, porque el proceso de ECE es temporal, requiriendo de 6 a 10 semanas.

Con el proceso ECE , un ánodo y un electrolito son usados para la superficie de concreto. El ánodo y la superficie de concreto son mantenidos húmedos y cargados con electricidad. Los iones de cloruro cargados negativamente, son removidos del acero reforzado hacia el ánodos cargado positivamente. El tratamiento también inactiva el acero. Después del tratamiento, el concreto debería ser protegido, si es posible, para prevenir que entren nuevamente al concreto   iones de cloruro adicionales.

8 semanas después del tratamiento, los resultados de la primera mitad del puente se muestran prometedora. Los cambios en la concentración de cloruro fueron los más dramáticos contra la superficie del concreto, sugiriendo que el cloruro podría ser más fácil de ser extendido en los costados, y que la cantidad de iones de cloruro podrían estar mas cerca de la superficie. La concentración de cloruro se redujo un 50 % en algunos lugares, y hasta un 90% en otros. El promedio de reducción de la concentración de cloruro para la mitad del puente tratado fue de un 75 por ciento.

Un defecto del tratamiento es la desintegración del concreto. La dureza decreció entre un 6 y un 10% en los dos tiempos que fueron tratados. Se atribuye esto a la dificultad en mantener el  nivel de pH del electrolito.

 

REMOVIMIENTO ELECTROQUÍMICO DE CLORURO.

Una técnica para luchar contra el problema de la corrosión es la removimiento de cloruro. Esto se logra aplicando un ánodo y un electrolito a la superficie de concreto y pasando corriente directa entre el ánodo  y el acero reforzado, que actúa como cátodo. Desde que los aniones (iones con carga negativa) migran hacia el ánodo, es posible causar que los iones de cloruro con carga negativa migren hacia el ánodo y se alejen del acero.

 

Removimiento de pinturas a base de plomo:

Los peligros con el removimiento y disposición de pinturas a base de plomo de las estructuras de las autopistas están aumentando críticamente los costos asociados con el mantenimiento de los puentes de acero pintados con pinturas a base de plomo. La seguridad del trabajador durante las operaciones de removimiento es un ítem de salud , y la gran cantidad de peligros asociados con los compuestos de plomo de la pintura dispuesta y abrasivos son muy graves.

 

Sustancias utilizadas para evitar la corrosión.

Subox ET-1

• Está formulado con pigmentos altamente resistentes a la corrosión, el cual contiene pigmentos que reaccionan con el óxido de la superficie metálica, transformándolo en los óxidos de hierro más estables que existen.

• Ideal para aplicarse en áreas expuestas a altas salpicaduras de productos corrosivos.

• Total resistencia a agua dulce o salada por encima y por debajo del nivel del agua.

 

Subox-AP

• Para aplicarse sobre superficies oxidadas con un mínimo de preparación de superficie.

• Tiene una excelente protección contra la corrosión a largo plazo .

• Esta formulado con aditivos y pigmentos que reaccionan con el óxido que esta depositado en las superficies.

 

Subalox-ET

• Recubrimiento epóxico modificado, de alto rendimiento, pigmentos resistentes a la corrosión, excelente resistencia a la abrasión e impermeable, relación de mezcla de 1 a 1, base y catalizador.

• Se usa como acabado para el Subox ET-1 para garantizar un sistema altamente resistente a los químicos y la corrosión.

 

Subalox-PT

• Acabado de poliuretano de dos componentes formulado con pigmentos anticorrosivos.

 

Surfa-Prep-I

• Polímero aglutinado que penetra el óxido adherido y neutraliza el proceso corrosivo transformando el óxido en una base excelente para aplicar un primario o sistema de recubrimiento.

• Solo se tiene que remover el óxido mal adherido. Así se elimina el alto costo de limpiezas profundas.

• Surfa-Prep-I es un convertidor de óxido, no un químico de limpieza.

 

Caso de corrosión en puente :

Sábado 14 de diciembre de 1996

El complejo Zárate-Brazo Largo:  admiten que el puente pudo caerse

Las autoridades de la Secretaría de Obras Públicas y Transporte de la Nación admiten, con el valor de una simple conjetura, que sí: el puente sobre el río Paraná Guazú del Complejo Ferrovial Zárate-Brazo Largo podría haberse desplomado como el que cruzaba el mítico río Kwai.

El colapso se evitó porque ocurrió una de las desgracias con suerte tan habituales en la Argentina: antes de ese probable desastre se desprendió y cayó a las aguas el obenque 7C, uno de los 144 soportes de los que cuelgan los dos puentes que integran el complejo, y con su estrépito alertó sobre el deterioro que afecta gravemente a otros tres "tiradores" de la estructura del gigante de la ingeniería vial.

En agosto de 1994 personal de Vialidad Nacional efectuó una inspección en el Complejo Zárate-Brazo Largo, a raíz de la cual comprobó, entre otras cosas, la existencia de corrosión y roturas de alambres en los cuellos de los anclajes debido a la falta de mantenimiento, observaciones que al no ser tenidas en cuenta produjeron la rotura de los tensores que hoy se intentan reparar, según consta en un informe interno de dicho organismo (ver recuadro).

El muestreo de Cowi-DMT permitió detectar que también 2 obenques presentan deterioros peligrosos para la estructura. Pero el mayor peligro no es el estado de cada uno de estos sostenes, sino que los dos están situados contiguamente uno del otro, así que por ese punto de debilidad podría haberse desmoronado el tablero completo, convirtiendo a ese lugar frágil en el embudo por el cual fluyera todo el peso del puente hacia el lecho del Paraná.

·       El deterioro de los soportes puede deberse a :

Corrosión.

Fatiga de materiales por oscilaciones provocadas por el viento y el tablero (calzada).

Error en el diseño estructural.

Sobrecarga de los trenes.

 

REPINTADO DE LA ESTRUCTURA DE UN PUENTE COLGANTE.

            Se trata en este caso  del repintado de la estructura de un puente  colgante ubicado en zona marítima,  realizada luego de 12 años  de servicio sin tareas  de  mantenimiento durante ese lapso. El esquema  de pintado recomendado ha sido el siguiente:

 

1.- Preparación de la superficie metálica

            1.1- Estructura del puente: chorreado a blanco con arena a presión, para obtener  una superficie libre de pintura vieja y  óxido, prestando especial atención a las juntas, cobrejuntas y cabezas de roblones. El trabajo se hará por zonas, eliminando el material abrasivo  con aire a presión y aplicando  una mano de wash  primer vinílico para prevenir la corrosión del metal.

            1.2- Limpieza de cables y parte inferior: los cables se limpiaron con aguarrás mineral por trapeado, eliminando polvo, grasas, etc.; en partes donde la pintura bituminosa estaba mal adherida se eliminó  con  cepillo de acero y espátula. La parte inferior se limpió con cepillo de acero para eliminar pintura  vieja y en los lugares donde el metal quedó al descubierto se aplicó una mano de pintura antióxido de fondo recomendada en el punto 2.2.

2.- Pintado de la superficie metálica:

            2.1- Wash Primer vinílico según MIL C-153228 A, For. 117, 5-7 micras.

            2.2- Dos manos de antióxido de fondo alquídico al cromato de cinc, espesor final de 40-45 micras.

            2.3- Dos manos de pintura de acabado alquídica- aluminio, espesor final 45-50 micras.

            2.4- Aplicación a soplete (con o sin aire comprimido) o brocha

3.- Pintado de los cables y parte inferior:

            Se repondrá la pintura bituminosa hasta alcanzar un espesor de 60-70 micras.

4.- Duración del revestimiento:

            14 años a marzo de 1982.

 

Organismo : RICORR.

Una red que integra los países iberoamericanos divulgará las informaciones sobre corrosión y la protección anticorrosiva, contribuyendo en la reducción de costos y en al mejora de la calidad de los productos industrializados.

La RICORR está integrado por los siguientes países : Argentina, Brasil, Colombia, Cuba, España, México, Paraguay, Perú, Portugal y Venezuela.

 

CONCLUSIÓN.

El control de la corrosión es las estructuras de los puentes puede prevenir su prematura quiebra y aumentar su  servicio útil; estos dos ítems harían ahorrar dinero y recursos naturales, y promover la seguridad pública. América depende de sus puentes para moverse en el futuro, y poner más atención  en el mantenimiento de estas estructuras le darán la garantía de la seguridad a la gente a través de los países.