Corrosión de metales disímiles y electrólisis en sistemas hidráulicos a base de agua

Los metales contienen energía termodinámica (cargas positivas y negativas) que se liberan a través del proceso de corrosión. La resistencia de los metales a la corrosión galvánica se clasifica en una Escala Noble y un gráfico de series galvánicas que muestra su potencial eléctrico en el agua de mar. Los metales más nobles, como el oro, la plata y el titanio, tienen potenciales neutros o negativos, por lo que no generan corrientes de iones positivos. En el otro extremo de la escala, los metales más activos (zinc, aluminio y hierro fundido) exhiben fuertes cargas positivas y tienden a generar corriente eléctrica.

La electroquímica ocurre cuando dos metales con diferentes potenciales se ponen en estrecho contacto y se genera una corriente eléctrica. El flujo producido en condiciones secas es muy pequeño, pero cuando el metal se combina con agua, el agua actúa como electrolito. Esto da como resultado un aumento significativo en el flujo de electrones del metal más reactivo al metal menos reactivo, lo que resulta en la deposición de partículas metálicas del metal menos noble al metal más noble.

La corrosión ocurre cuando el hierro y el latón están en estrecho contacto en una solución a base de agua. Cuando el hierro se corroe, puede dejar grandes abolladuras, áreas rotas donde se ha eliminado el material.

El material de latón muestra signos de crecimiento de óxido de hierro (óxido) que son fácilmente visibles a simple vista. El latón no contiene hierro y no puede producir óxido de hierro por sí mismo. El latón debe sufrir corrosión galvánica para que el óxido de hierro se adhiera a su superficie. En el caso particular descrito anteriormente, la remoción de material de hierro fundido directamente debajo de la placa de desgaste de latón provocó la fractura de la placa de desgaste de latón debido a la falta de material de soporte bajo tensión mecánica. Se encontraron trozos relativamente grandes de latón mezclados con el lodo fino de óxido de hierro en el fondo de la carcasa de la bomba, como se esperaba debido a esta corrosión.

Si este daño es causado por cavitación o contaminación de fluidos, el material de latón se erosionará en la superficie y quedará expuesto a presión o contaminación en lugar del hierro que se encuentra debajo.

Conexiones eléctricas

La corrosión también ocurre cuando metales diferentes no están en contacto físico pero están conectados eléctricamente por corrientes parásitas transmitidas a través de soluciones conductoras como el agua contaminada. Cuando se trata de soluciones conductoras, el proceso se denomina electrólisis. Debido a que los metales no están realmente en contacto físico, la electrólisis es difícil de rastrear.

Las corrientes vagabundas alimentan todos los metales submarinos. Los potenciales más altos buscan un camino a tierra a través del metal más débil, comenzando con el metal menos precioso, el zinc, y avanzando hasta el rango de nobleza. El principal culpable es la corriente continua, porque la corriente alterna debe convertirse en corriente continua para provocar la corrosión del metal. En comparación con la reacción de la celda galvánica sola, la electrólisis puede acelerar exponencialmente el proceso de corrosión. La tasa de deposición de metal variará según el voltaje y la corriente aplicados.

Cuando utilice fluidos hidráulicos conductivos a base de agua, seleccione los componentes con cuidado. Deben usar la menor cantidad posible de metales diferentes para minimizar la corrosión potencial. Cualquier componente utilizado en un sistema hidráulico a base de agua debe estar certificado por el fabricante para operar con el fluido elegido.

investigar fluidos

Preste mucha atención al tipo de fluido seleccionado para el sistema. Algunos fluidos son más conductivos que otros (p. ej., emulsiones de agua/aceite), lo que genera un alto potencial de corrosión. Otros, como el glicol de agua, exhiben alta resistencia e inhiben la corrosión.

Cualquier sistema que use fluidos conductores debe ser monitoreado cuidadosamente para detectar cualquier fuga de voltaje de CC. Una conexión a tierra deficiente en equipos que utilizan fluidos conductores a base de agua puede causar que la electrólisis corroa rápidamente los componentes, comenzando con los metales menos preciosos del sistema. El aluminio, el hierro fundido y el acero suelen ser los primeros metales en atacar. Además, tenga en cuenta que la tasa de corrosión se duplica por cada aumento de temperatura de 10 °F.

Precaución

Se pueden tomar algunas precauciones para minimizar la corrosión debido a la galvanoplastia y la electrólisis:

  • Se aplica un recubrimiento a la superficie del metal para formar una barrera entre el metal y la solución electrolítica.
  • Agregue materiales de sacrificio (como zinc) al sistema para corroer preferentemente en lugar de permitir que los metales críticos se corroan. Desafortunadamente, esta técnica introduce contaminantes (óxido de zinc) en el fluido.
  • Elija un fluido con baja conductividad.
  • Especifica componentes fabricados con materiales nobles.

Hay muchas variables en cada sistema, y ​​es prácticamente imposible lograr un equilibrio perfecto. Se deben seguir prácticas estrictas de supervisión y mantenimiento para garantizar el funcionamiento adecuado y la longevidad del sistema. El diseño original debe tener en cuenta el tipo de fluido utilizado en el sistema.

No hay duda de que cualquier sistema hidráulico que utilice fluidos conductores a base de agua está sujeto a un mayor potencial de corrosión. Para evitar este problema:

  • Seleccione los componentes cuidadosamente para evitar el uso de componentes hechos de metales diferentes.
  • Supervise cuidadosamente cualquier función eléctrica de CC incluida en el sistema para localizar y abordar cualquier fuente de conexión a tierra deficiente u otras fugas de voltaje.
  • El fluido es el componente más importante en cualquier sistema hidráulico, así que analícelo regularmente para monitorear la salud general del sistema.
  • Considere el uso de aditivos para reducir la conductividad del fluido.

Russ Rochambeau es Gerente de Ingeniería Corporación Valin , San José, CA.

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