Escomiu

La escomiu defínese como'l deterioru d'un material por cuenta de un ataque electroquímicu pola so redolada. De manera más xeneral, puede entendese como l'enclín xeneral que tienen los materiales a buscar la so forma de mayor estabilidá o de menor enerxía interna. Siempres que l'escomiu tea aniciada por una reaición electroquímica (oxidación), la velocidá a la que tien llugar va depender en dalguna midida de la temperatura, del salín del fluyíu en contautu col metal y de les propiedaes de los metales en cuestión. Otros materiales non metálicos tamién sufren escomiu por aciu otros mecanismos. El procesu d'escomiu ye natural y bonal.

L'escomiu ye una reaición química (aferruño-amenorgamientu) na qu'intervienen tres factores: la pieza manufacturada, l'ambiente y l'agua, o per mediu d'una reaición electroquímica.

Los factores más conocíos son les alteraciones químiques de los metales pola mor del aire, como la ferruñu del fierro y el aceru o la formación de pátina verde nel cobre y les sos aleaciones (bronce, latón).

Sicasí, l'escomiu ye un fenómenu muncho más ampliu qu'afecta a tolos materiales (metales, cerámiques, polímeros, etc.) y tolos ambientes (medios aguacientos, atmósfera, alta temperatura, etc.)

Ye un problema industrial importante, pos puede causar accidentes (rotura d'una pieza) y, amás, representa un costu importante, yá que se calcula que cada pocos segundos eslleir cinco tonelaes d'aceru nel mundu, procedentes d'unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicaos pola cantidá d'aceru qu'esiste nel mundu, constitúin una cantidá importante.

L'escomiu ye un campu de les ciencies de materiales qu'invoca al empar nociones de química y de física (físicoquímica).

Definiciones básiques

Lo que provoca l'escomiu ye un fluxu masivo xeneráu poles diferencies químiques ente les pieces implicaes. (l'escomiu ye un fenómenu electroquímicu) Una corriente d'electrones establezse cuando esiste una diferencia de potenciales ente un puntu y otru. Cuando dende una especie química véncense y migren electrones escontra otra especie, dizse que la especie que los emite pórtase como un ánodu y verifícase la oxidación, y aquella que los recibe pórtase como un cátodu y nella verifícase l'amenorgamientu.

Por que esto asoceda ente les especies, tien d'esistir un diferencial electroquímicu. Si dixebramos una especie y la so semireaición, va denomináse-y semipar electroquímicu; si xuntamos dambos semipares, va formase un par electroquímicu. Cada semipar ta acomuñáu a un potencial d'amenorgamientu (d'antiguo remanábase'l conceutu de potencial d'oxidación). Aquel metal o especie química qu'exhiba un potencial d'amenorgamientu más positivu va proceder como una amenorgamientu y, viceversa, aquél qu'exhiba un potencial d'amenorgamientu más negativu va proceder como una oxidación.

Esti par de metales constitúi la llamada pila galvánica, onde la especie que s'aferruña (ánodu) dexa'l so electrones y l'especie que s'amenorga (cátodu) acepta electrones. Al formase la pila galvánica, el cátodu polarízase negativamente, mientres l'ánodu polarízase positivamente.

Nun mediu aguacientu, la oxidación del mediu verificar por aciu un electrodu especial, llamáu electrodu ORP, que mide en milivoltios la conductancia del mediu. L'escomiu metálicu química ye por ataque direutu del mediu agresivu al metal, aferruñándolo, y l'intercambiu d'electrones producir ensin necesidá de la formación del par galvánicu.

La manera d'escomiu de los metales ye un fenómenu natural qu'asocede por cuenta de la inestabilidá termodinámica de la mayoría de los metales. N'efeutu, salvu rares esceiciones (l'oru, el fierro d'orixe meteorítico), los metales tán presentes na Tierra en forma d'óxidos, nos minerales (como la bauxita si ye aluminiu o la hematita si ye fierro). Dende la prehistoria, tola metalurxa consistió n'amenorgar los óxidos en baxos fornos, depués n'altos fornos, pa fabricar el metal. L'escomiu, ello ye que ye'l regresu del metal al so estáu natural, l'óxidu.

De cutiu fálase del aceru inoxidable:

Esti tipu d'aceru contién elementos d'aleación (cromu) en 11 % a lo menos lo cual déxa-y ser inoxidable al tar espuestu al osíxenu, amás de ser un estabilizador de la ferrita.
El cromu fai que se contraer la rexón de la austenita y nel so llugar la rexón de la ferrita mengua'l so tamañu.

Esisten múltiples variedaes d'aceros llamaos "inoxidables", que lleven nomes como "304", "304L", "316N", etc., correspondientes a distintes composiciones y tratamientos. Cada aceru correspuende a ciertos tipos d'ambiente; Aceru inoxidable ferrítico, martensítico, austeníticos, endurecíos por precipitación (PH) y dúplex.

Tipos d'escomiu

Esisten munchos mecanismos polos cualos verifícase l'escomiu, que tal como s'esplicó enantes ye fundamentalmente un procesu electroquímicu.

Escomiu químicu

Nel escomiu químicu un material que s'esllee en líquidu corroyente siguirá eslleiéndose hasta que se peracaba totalmente o s'encha'l líquidu.

Les aleaciones base cobre (Cu) desenvuelven un barniz verde por causa de la formación de carbonatu ya hidróxidos de cobre, esta ye la razón pola cual la Estatua de la Llibertá ver con esi color verdezco.

Ataque por metal líquidu

Los metales líquidos ataquen a los sólidos nos sos puntos más críticos d'enerxía como les llendes de granos lo cual a la llarga va xenerar dellos resquiebros.

Lixiviación selectiva

Consiste en dixebrar sólidos d'una aleación. L'escomiu grafítica del fierro fundíu gris asocede cuando'l fierro esléese selectivamente n'agua o la tierra y esprende cascarielles de grafitu y un productu del escomiu, lo cual causa fugues o falles na tubería.

Disolución y oxidación de los materiales cerámicos

Pueden ser eslleíos los materiales cerámicos refractarios que s'utilicen pa contener el metal fundíu mientres la fusión y el refináu poles escories provocaes sobre la superficie del metal.

Ataque químicu a los polímeros

Los plásticos son consideraos resistentes al escomiu, por casu el teflón y el vitón son dalgunos de los materiales más resistentes, estos aguanten munchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero esisten dellos solventes agresivos a los termoplásticos, ye dicir les molécules del solvente más pequeñes dixebren les cadenes de los plásticos provocando hinchadura que causa resquiebros.

Tipos d'escomiu electroquímiques

Celdes de composición

Preséntense cuando dos metales o aleaciones, tal ye'l casu de cobre y fierro forma una celda electrolítica. Col efeutu de polarización de los elementos aleados y les concentraciones del electrolitu les series fem quiciabes nun nos digan que rexón s'escomerá y cual quedara protexida.

Celdes d'esfuerciu

L'escomiu por esfuerciu presentar por aición galvánica pero puede asoceder pola filtración d'impureces nel estremu d'un resquiebru esistente. La falla preséntase como resultáu del escomiu y de un esfuerciu aplicáu, a mayores esfuercios el tiempu necesariu pa la falla amenórgase.

Escomiu por osíxenu

Esti tipu d'escomiu asocede xeneralmente en superficies espuestes al osíxenu diatómico disueltu n'agua o al aire, vese favorecíu por altes temperatures y presión elevada ( exemplu: calderes de vapor). L'escomiu nes máquines térmiques (calderes de vapor) representa una constante perda de rendimientu y vida útil de la instalación.

Escomiu microbiolóxicu

Ye unu de los tipos d'escomiu electroquímicu. Dellos microorganismos son capaces de causar escomiu nes superficies metáliques somorguiaes. La biodiversidá que ta presente nésti tipu d'escomiu va ser:

Bacteries.
Algues.
Fungos.

Identificáronse delles especies hidróxenu-dependientes qu'usen l'hidróxenu disueltu de l'agua nos sos procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del mediu circundante. La so aición ta acomuñada al pitting (picáu) del osíxenu o la presencia d'acedu sulfhídrico nel mediu. Nesti casu clasifiquen les ferrobacterias. Ye indispensable que'l mediu tenga presencia d'agua. Les bacteries pueden vivir nun rangu de pH de 0 a 10, dichu rangu nun implica que nun pH de 11 nun pueda esistir bacteria dalguna.

Escomiu por presiones parciales d'osíxenu

L'osíxenu presente nuna tubería por casu, ta espuestu a distintes presiones parciales del mesmu. Ye dicir una superficie ye más ventilada qu'otra próxima a ella y fórmase una pila. L'área suxeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodu y la que tien mayor presencia d'osíxenu (mayor presión) actúa como un cátodu y establezse la migración d'electrones, formándose óxidu nuna y amenorgándose na otra parte de la pila. Esti tipu d'escomiu ye común en superficies bien irregulares onde se producen obturaciones d'osíxenu.

Escomiu galvánicu

Ye la más común de toes y establezse cuando dos metales distintos ente sigo actúen como ánodu unu d'ellos y l'otru como cátodu. Aquel que tenga'l potencial d'amenorgamientu más negativu va proceder como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química qu'exhiba un potencial d'amenorgamientu más positivu va proceder como un amenorgamientu. Esti par de metales constitúi la llamada pila galvánica. Onde la especie que s'aferruña (ánodu) dexa'l so electrones y l'especie que s'amenorga (cátodu) acepta los electrones.

Escomiu per heteroxeneidá del material

Producir n'aleaciones metáliques, por imperfecciones na aleación.

Escomiu per aireación superficial

Tamién llamáu Efeutu Evans. Producir en superficies planes, en sitios húmedos y con suciedá. El depósitu de suciedá provoca, en presencia de mugor, la esistencia d'una redolada más electronegativamente cargáu.

Proteición contra l'escomiu

Diseñu

El diseñu de les estructures puede paecer de poca importancia, pero puede ser implementáu p'aisllar les superficies del mediu ambiente.

Los recubrimientos

Estos son usaos p'aisllar les rexones anódicas y catódiques y torguen l'espardimientu del osíxenu o del vapor d'agua, que son una gran fonte qu'empecipia l'escomiu o la oxidación. La oxidación dar en llugares húmedos pero hai métodos por que'l metal nun s'aferruñe, por casu: la capa de pintura.

Eleición del material

La primer idea ye escoyer tou un material que nun s'escoma nel ambiente considerao. Pueden utilizase aceros inoxidables, aluminios, cerámiques, polímeros (plásticos), FRP, etc. La eleición tamién tien de tomar en cuenta les restricciones de l'aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor, capacidá de conducir la lletricidá, etc.).

Cabo recordar que nun esisten materiales absolutamente inoxidables; hasta l'aluminiu puede escomese.

Na concepción, hai qu'evitar les zones de confinamientu, los contactos ente materiales distintos y les heteroxeneidaes polo xeneral.

Hai que prever tamién la importancia del escomiu y el tiempu nel que va haber que camudar la pieza (caltenimientu preventivu).

Dominiu del ambiente

Cuando se trabaya n'ambiente zarrao (por casu, un circuitu zarráu d'agua), pueden apoderase los parámetros qu'inflúin nel escomiu; composición química (particularmente l'acidez), temperatura, presión... Puede amestase productos llamaos "inhibidores d'escomiu". Un inhibidor d'escomiu ye una sustancia que, añadida a un determináu mediu, amenorga de manera significativa la velocidá d'escomiu. Les sustancies utilizaes dependen tantu del metal a protexer como del mediu, y un inhibidor que funciona bien nun determináu sistema puede inclusive acelerar l'escomiu n'otru sistema.

Inhibidores del escomiu

Ye'l treslláu de los productos físicos que s'amiesta a una solución electrolítica escontra la superficie del ánodu o del cátodu lo cual produz polarización.

Los inhibidores d'escomiu, son productos qu'actúen yá seya formando películes sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos, fosfatos o etanolaminas, o bien apurriendo los sos electrones al mediu. Polo xeneral los inhibidores d'esti tipu son azoles modificaos qu'actúen sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores nun ta del tou desenvuelta entá. El so usu ye nel campu de los sistemes d'enfriamientu o disipadores de calor tal como los radiadores, torres d'enfriamientu, calderes y "chillers". L'usu de les etanolaminas ye típicu nos dalgunos combustibles pa protexer los sistemes de contención (como tuberíes y tanques). Realizáronse munchos trabayos alrodiu de inhibidores d'escomiu como alternatives vidables p'amenorgar la velocidá del escomiu na industria. Estensos estudios sobre IC y sobre factores que gobiernen la so eficiencia realizáronse mientres los postreros 20 años. Los cualos van dende los más simples que fueron a prueba y error y hasta los más modernos los cualos proponen la seleición del inhibidor per mediu de cálculos teóricos.

Métodos preventivos de proteición

Antes de dar una proteición hai que preparar la superficie del metal, llimpiándola de materiales ayenos (llimpieza y desengrasado). Tamién l'agregáu de sustancies qu'eviten el pasu del osíxenu, agua, etc.; por casu, la pintura torga'l pasu del escomiu.

Ver tamién

Bibliografía

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Referencies

Enllaces esternos