Corrosión Galvánica

Una visión de la corrosión galvánica

Este fenómeno se produce debido a la diferencia de potencial entre los dos materiales. Así, un metal actúa como ánodo (el metal que se corroe) y el otro como cátodo. La diferencia de potencial hace que el metal anódico pierda electrones (oxidación), mientras que el metal catódico gana esos electrones perdidos (reducción). Este intercambio de electrones provoca la corrosión o disolución del ánodo.

function corrosiongalvanica(ánodo, cátodo) { const diferenciaPotencial = getDiferenciaPotencial(ánodo, cátodo); return diferenciaPotencial; }

Un ejemplo de Corrosión Galvánica sería:

Diferencia entre corrosión galvánica y electrólisis

Aunque la corrosión galvánica y la electrólisis puedan parecer similares, son procesos intrínsecamente diferentes. Si comprendes estas diferencias, podrás proteger mejor los materiales tanto de la corrosión galvánica como de la electrólisis.

Implicaciones de la Corrosión Galvánica en la Ingeniería de Materiales

La Corrosión Galvánica tiene importantes implicaciones en la Ingeniería de Materiales. De hecho, la prevención de esta forma de corrosión es una de las principales áreas de interés en el diseño y la selección de los materiales que se van a utilizar en diversas aplicaciones. He aquí algunos factores importantes:

• Correcto emparejamiento de materiales: Para evitar la corrosión galvánica, es importante conocer la serie galvánica y seleccionar emparejamientos de materiales que minimicen la diferencia de potencial.
• Aislamiento adecuado: Para evitar el contacto entre dos metales diferentes, se puede utilizar material aislante.
• Recubrimientos protectores: Se pueden aplicar determinados recubrimientos a los materiales para evitar o ralentizar el proceso de corrosión.

Los esfuerzos por comprender y prevenir la Corrosión Galvánica contribuyen a que los materiales duren más, se reduzcan los costes de mantenimiento y las estructuras sean más seguras.

Tabla de corrosión galvánica

Una tabla de corrosión galvánica, también conocida como serie galvánica, proporciona información esencial para distinguir entre las diferentes velocidades de reactividad de metales distintos en un electrolito concreto.

Componentes de una tabla de corrosión galvánica

En esencia, la Tabla de Corrosión Galvánica es una lista de metales y aleaciones ordenados según sus potenciales de electrodo estándar. Consta de tres componentes clave:

1. Metales y Aleaciones: La tabla enumera una amplia gama de metales y aleaciones utilizados en distintas industrias, desde metales nobles como el oro y el platino hasta metales activos como el zinc y el aluminio.
2. Potenciales de electrodo estándar: Un aspecto crucial de esta tabla es el "potencial de electrodo estándar". Este potencial se refiere a la medida del potencial individual de una semicélula reversible en estado estándar, con todos los solutos a una concentración efectiva de 1M y los gases a 1 atm. El potencial de electrodo estándar viene dado por la ecuación \[ E^⦵ = E - \frac{RT}{nF} \ln Q \] donde:
   • \(E^⦵\) es el potencial de electrodo estándar.
   • \(E\) es la fuerza electromotriz (FEM) de la célula.
   • \(R\) es la constante universal de los gases.
   • \(T\) es la temperatura absoluta.
   • \(n\) es el número de moles de electrones (~\(\pm~1\)).
   • \(F\) es la constante de Faraday (~96485 C-mol-1).
   • \(Q\) es el cociente de reacción, que refleja el equilibrio de concentración o presión de cada especie en la reacción redox.
3. Extremos anódicos y catódicos: La tabla está dispuesta de tal forma que los metales situados hacia arriba son más "nobles" o "catódicos", lo que significa que tienen menos probabilidades de corroerse, en comparación con los metales situados hacia abajo (metales "activos" o "anódicos"), que tienen más probabilidades de corroerse. Esta distinción es crucial para determinar la probabilidad de que se produzca corrosión galvánica cuando dos metales están en contacto.

Cómo leer una tabla de corrosión galvánica

La lectura e interpretación de una tabla de corrosión galvánica resulta muy valiosa a la hora de seleccionar materiales para un proyecto de construcción, fabricación o ingeniería. En primer lugar, identifica los metales en cuestión. Localiza estos metales en la serie galvánica. Cuanto mayor sea la distancia, en términos de posiciones en la tabla, entre dos metales, mayor será la actividad galvánica entre ellos cuando estén en contacto. En segundo lugar, observa la dirección de la acción galvánica. El metal situado más arriba en la lista (más catódico o noble) actuará como cátodo y estará protegido. El metal situado más abajo en la lista (el más anódico o menos noble) actuará como ánodo y se corroerá. Por último, utiliza esta información para la selección de materiales. Si es probable que la corrosión galvánica sea un problema, los diseñadores deben intentar seleccionar metales que estén próximos entre sí en la tabla. Si esto no es posible, deben tomarse medidas para aislar los metales entre sí o proporcionar un revestimiento o barrera al metal menos noble para evitar la corrosión. Es importante tener en cuenta que otros factores, como las condiciones ambientales o las superficies relativas de los metales conectados, pueden influir en la velocidad y gravedad de la corrosión galvánica. Sin embargo, la utilización de una Tabla de Corrosión Galvánica sigue siendo una parte fundamental del proceso de evaluación preliminar para la selección de materiales en diversas industrias.

function assessGalvanicAction(metal1, metal2) { const positionDifference = getPositionDifference(metal1, metal2); if (positionDifference > threshold) { return 'Actividad Galvánica Alta'; } else { return 'Actividad Galvánica Baja'; } }

Al comprender los componentes y el método de lectura de una Carta de Corrosión Galvánica, puedes tomar decisiones más informadas, reduciendo en consecuencia el riesgo de fallos prematuros o requisitos de mantenimiento en tus proyectos.

Análisis de ejemplos de corrosión galvánica

Ejemplos reales de corrosión galvánica

La corrosión galvánica, debido a su naturaleza, puede producirse siempre que haya metales distintos en contacto en presencia de un electrolito. Al desglosarlo en ejemplos del mundo real, se presentan demostraciones concretas de este fenómeno.

Aplicaciones marinas

Uno de los casos más comunes de corrosión galvánica es el de las aplicaciones marinas. Los océanos, por ejemplo, son un entorno increíblemente propicio para la corrosión galvánica debido a que su agua salada actúa como un electrolito eficaz. Un ejemplo excelente se ve en barcos o buques, donde a menudo se utilizan juntos metales diferentes por sus atributos individuales. Por ejemplo, una hélice de un barco puede estar hecha de una aleación de bronce debido a su resistencia y maleabilidad, mientras que el casco del barco podría estar construido de acero por su durabilidad. Cuando estos dos metales diferentes están en contacto y sumergidos en agua de mar, puede producirse corrosión galvánica, que con el tiempo causará daños importantes a la estructura.

function comprobarCorrosiónMarina(materialBarco, materialHélice) { const diferenciaPotencial = getDiferenciaPotencial(materialBarco, materialHélice); const riesgoCorrosión = diferenciaPotencial * CONDUCTANCIA_AGUA_MARINA; if(riesgoCorrosión > UMBRAL) { return 'Alto riesgo de corrosión'; } return 'Riesgo de corrosión controlable'; }

Estructuras de construcción

Del mismo modo, los metales amalgamados utilizados en los materiales de construcción también pueden experimentar este fenómeno. Por ejemplo, pueden utilizarse pernos de acero inoxidable para fijar chapas de aluminio en una estructura de tejado. Si el edificio está situado en una zona lluviosa, el agua sirve de electrolito, iniciando las reacciones electroquímicas que provocan la corrosión de las chapas de aluminio.

Consecuencias de la corrosión galvánica en varios ejemplos

Las consecuencias de la corrosión galvánica pueden variar de leves a graves en función de los materiales implicados, su superficie relativa y el entorno.

Efectos en las estructuras marinas

En el caso de las estructuras marinas, la corrosión galvánica grave e incontrolada puede comprometer la estructura. La corrosión cerca de las zonas de carga puede provocar la inestabilidad de una estructura. A microescala, puede causar

• Aumento de la fricción en las piezas móviles.
• Fallos de estanqueidad, que provocan posibles fugas de fluidos.

Además, una corrosión excesiva de las hélices puede afectar a la eficacia operativa, aumentar el consumo de combustible y, finalmente, provocar una avería inesperada de los sistemas de propulsión.

function calculateFuelIncrease(corrosionRate) { const factor = analyseFrictionIncrease(corrosionRate); return BASE_FUEL_CONSUMPTION * factor; }

Implicaciones en las estructuras de los edificios

Para las estructuras de los edificios, la corrosión galvánica puede comprometer la integridad estructural, con riesgo de derrumbe. En particular, en el caso de las cubiertas, la corrosión puede provocar agujeros en el tejado, causando filtraciones y más daños por agua en el interior del edificio. El tratamiento, reparación y sustitución de estos componentes corroídos podría acarrear costes excesivos inesperados. En consecuencia, la prevención siempre es mejor estrategia que la cura. De ahí que comprender el concepto de corrosión galvánica, sus ejemplos de la vida real y sus repercusiones sea fundamental para minimizar los riesgos asociados.

Causas de la corrosión galvánica

La corrosión galvánica es un proceso complejo en el que influyen varios factores. Comprender la causa de esta forma prevalente de corrosión puede proporcionarte las herramientas necesarias para combatirla.

Causas principales de la corrosión galvánica y sus efectos

La corrosión galvánica se debe a dos condiciones principales: el contacto entre metales distintos y la presencia de un electrolito. Metales Disímiles: Cada metal o aleación tiene una característica conocida como potencial de electrodo. Cuando dos metales distintos tienen potenciales significativamente diferentes y entran en contacto directo, es más probable que se produzca corrosión galvánica. El metal con el potencial más bajo (anódico) se corroerá a favor del metal con un potencial más alto (catódico). Sin embargo, la diferencia de potencial entre los metales por sí sola no provoca la corrosión galvánica, sino que hace que uno de ellos tenga más probabilidades de corroerse. Es importante tener en cuenta que no siempre es el metal menos noble (anódico) el que se corroe, sino que puede depender de las condiciones ambientales y de la naturaleza del electrolito (presencia de aniones o cationes). Electrolito: Un electrolito es una sustancia que produce una solución conductora de la electricidad cuando se disuelve en un disolvente polar, como el agua. Contiene iones que se mueven libremente en la solución, y son las sustancias que permiten el flujo de corriente. Un ejemplo de corrosión galvánica puede aclarar este punto. Recuerda el ejemplo de un barco con un casco de acero y una hélice de bronce sumergidos en agua de mar, que actúa como electrolito. Sin el agua de mar, los dos metales diferentes (acero y bronce) podrían estar en contacto sin mayor problema. Pero una vez sumergidos en el agua de mar, la solución cargada eléctricamente proporciona una vía para el movimiento de iones, iniciando así el proceso de corrosión galvánica. He aquí un ejemplo representado en código:

function calculateCorrosionRate(metal1, metal2, electrolyteConcentration){ let potentialDifference = getElectrodePotential(metal1) - getElectrodePotential(metal2); let corrosionRate = Math.abs(potentialDifference) * electrolyteConcentration; return corrosionRate; }

La relación entre la corrosión galvánica y la electrólisis

La corrosión galvánica y la electrólisis son procesos electroquímicos. ¿En qué se parecen y en qué se diferencian? En primer lugar, ambos procesos implican el movimiento de electrones e iones, que facilitan la transferencia de energía y materia en el sistemaCorrosión galvánica: Como se ha explicado, tiene su origen en el contacto de metales distintos en presencia de un electrolito. El metal con el potencial de electrodo más bajo (anódico) se corroe más rápidamente de lo que lo haría si estuviera solo, mientras que el metal con el potencial de electrodo más alto (catódico) se corroe más lentamente, o puede no corroerse en absoluto.Electrólisis: Es un proceso que utiliza una fuente externa de energía eléctrica para impulsar una reacción química no espontánea. En otras palabras, la electrólisis necesita una fuente de energía externa para producirse, a diferencia de la corrosión galvánica, que es una reacción espontánea.

function electrolisisReaccion(electrolito, corrienteelectrica){ let reaccionRate = electrolito.concentracionion * corrienteelectrica; return reaccionRate; }

Sin embargo, puede surgir cierta confusión porque el término "electrólisis" también suele utilizarse indistintamente con "corrosión galvánica", especialmente cuando se trata de sistemas de fontanería. Recuerda que, aunque tanto la corrosión galvánica como la electrólisis giran en torno al movimiento de electrones que provoca cambios químicos, sus causas, comportamiento y métodos de control son distintos. Comprender estas diferencias es esencial para diagnosticar y abordar con precisión los problemas relacionados con cada proceso en tus tareas de ingeniería.

Índice de corrosión galvánica

El Índice de Corrosión Galvánica, también conocido como Índice Anódico, es una representación numérica esencial que ayuda a predecir la probabilidad de corrosión galvánica en una combinación metálica específica. Proporciona una medida de la diferencia de tensión entre metales distintos cuando están conectados en un electrolito. Comprender este índice es clave para tomar decisiones informadas en la selección de materiales, especialmente en entornos susceptibles a la corrosión galvánica.

Entender el índice de corrosión galvánica

El Índice de Corrosión Galvánica utiliza el concepto de potenciales de electrodo, una medida de cómo reaccionará un metal cuando esté emparejado con otro en un electrolito. Los metales con potenciales de electrodo más altos se comportan como cátodos y es menos probable que se corroan, mientras que los que tienen potenciales de electrodo más bajos, los ánodos, se corroen más fácilmente. El cálculo del Índice de Corrosión Galvánica consiste en hallar la diferencia de potencial entre los dos metales. Matemáticamente, puede representarse como: \[ GCI = |E_1 - E_2| \] Donde \(E_1\) y \(E_2\) son los potenciales de electrodo de los dos metales, y el valor absoluto garantiza que el valor del índice no sea negativo. Los valores absolutos son importantes en este contexto porque la atención se centra en la magnitud de la diferencia de potencial, no en la dirección. Un valor mayor del índice implica una mayor probabilidad de corrosión galvánica, dado que las condiciones del electrolito son favorables. Sin embargo, este índice es una medida relativa. No proporciona índices de corrosión reales, y otros factores, como las relaciones de superficie y el entorno, pueden afectar al índice de corrosión real.

function GalvanicCorrosionIndex(E1, E2){ return Math.abs(E1 - E2); }

Aplicación del Índice de Corrosión Galvánica en la Ingeniería de Materiales

En Ingeniería de Materiales, comprender el Índice de Corrosión Galvánica es fundamental en el proceso de selección de materiales, sobre todo en entornos con presencia de humedad u otro electrolito. La aplicación de este índice puede minimizar significativamente el riesgo de que las estructuras metálicas sufran daños por corrosión galvánica, con el consiguiente ahorro potencial de tiempo y recursos. Pensemos en la mejora de la resistencia a la corrosión de las estructuras marinas. En este caso, las condiciones altamente salinas y el uso frecuente de conjuntos de metales mixtos hacen que dichas estructuras sean susceptibles a la corrosión galvánica. Lo ideal sería que el ingeniero seleccionara combinaciones de materiales con un Índice de Corrosión Galvánica más bajo, lo que indica un menor riesgo de corrosión galvánica, a igualdad de los demás factores. La selección no se limita sólo a los componentes metálicos, sino que también se extiende a los revestimientos y acabados protectores. Lo ideal es que tanto el material del sustrato como la capa protectora estén cerca en la serie galvánica, para evitar la corrosión galvánica si se daña la integridad del revestimiento, exponiendo el sustrato al electrolito. También puede ser necesario clasificar los materiales en función de su compatibilidad galvánica, utilizando sus posiciones relativas en la serie galvánica o sus potenciales de electrodo. Por ejemplo, la selección de elementos de fijación en la construcción es importante, ya que un elemento de fijación mal elegido puede corroerse y provocar un fallo estructural.

function selectFastener(materials){ const potentialDifferences = calculatePotentialDifferences(materials); let selectedPairs = []; for(let i=0; iSin embargo, la mera aplicación del Índice de Corrosión Galvánica puede ser demasiado simplista. Otros factores como la superficie relativa, la posición y la concentración de iones en el electrolito también contribuyen sustancialmente al riesgo de corrosión. Por tanto, es indispensable una comprensión exhaustiva de los mecanismos de corrosión y las medidas preventivas, y el Índice de Corrosión Galvánica es una herramienta vital en este contexto. Corrosión galvánica
 
- Aspectos clave
 
La corrosión galvánica es el proceso por el que un metal se corroe cuando entra en contacto con otro metal y un electrolito
 
. El
 
emparejamiento de materiales, un aislamiento adecuado y los revestimientos protectores son algunas medidas que pueden evitar la corrosión galvánica, dando lugar a materiales más duraderos.
Una Tabla de Corrosión Galvánica, que enumera los metales y aleaciones según sus potenciales de electrodo estándar, ayuda a comprender la probabilidad de corrosión galvánica cuando entran en contacto metales diferentes
.
Entre los ejemplos reales de corrosión galvánica se incluyen las aplicaciones marinas, en las que metales diferentes entran en contacto con agua de mar que funciona como electrolito, lo que provoca daños estructurales con el tiempo
.
Entre las principales causas de la corrosión galvánica se incluyen el contacto entre metales diferentes y la presencia de un electrolito.
 
Factores como los potenciales de electrodo de los metales y las propiedades del electrolito influyen en la velocidad de la corrosión galvánica
.