Revista Científica de Ingeniería, Industria y Arquitectura
Vol.7, Núm.14 (jul-dic 2024) ISSN: 2737-6451
Cita sugerida: Yépez, A., López, L., Navarro, C., & Díaz, M. (2024). Análisis
de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos Anticorrosivos en Acero A-36.
Revista Científica FINIBUS – Ingeniería, Industria y Arquitectura. 7(14)
49-58 https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.005
DOI: https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.005
Recibido: 15-mayo-2024 Revisado: 01-julio-2024
Aceptado: 05-julio-2024 Publicado: 31-julio-2024
Artículo
Análisis de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos
Anticorrosivos en Acero A-36
Ambar Yépez Intriago
[1]
Liliana López López
[1]
Carlos Navarro Peñaherrera
[1]
Marco Díaz Sánchez
[2]
[1] Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Ambato 180206, Ecuador
[2] Corporación Eléctrica del Ecuador
Autor para correspondencia: ac.yepez@uta.edu.ec
Resumen
Este estudio se centró en analizar la influencia de tres tipos de recubrimientos orgánicos en la tasa de corrosión del acero al
carbono A-36. Para ello, se expusieron las muestras recubiertas a una cámara de niebla salina, simulando un ambiente agresivo,
y se evaluó su comportamiento anticorrosivo. Adicionalmente, se investigó el impacto de la limpieza previa a la aplicación de
los recubrimientos. El proceso de ensayo se basó en la norma ASTM B117, la cual establece los parámetros necesarios para
pruebas aceleradas de corrosión en cámaras de niebla salina, incluyendo los controles de laboratorio requeridos para validar
los resultados. La tasa de corrosión se calculó siguiendo la norma ASTM G1, permitiendo comparar la efectividad de cada
recubrimiento en la protección del acero. Complementariamente, se realizó una inspección visual de los recubrimientos de
acuerdo con la norma ASTM D610 para determinar su grado de corrosión.
Palabras Clave: Acero al carbono A-36, Recubrimientos, Corrosión, Cámara de niebla salina.
Corrosion Rate Analysis of Anticorrosive Coatings on A-36 Steel.
Abstract
This study focused on analyzing the influence of three types of organic coatings on the corrosion rate of A-36 carbon steel. For
this purpose, the coated samples were exposed to a salt spray chamber, simulating an aggressive environment, and their
anticorrosion behavior was evaluated. Additionally, the impact of cleaning prior to the application of the coatings was
investigated. The testing process was based on ASTM B117, which establishes the necessary parameters for accelerated
corrosion testing in salt spray chambers, including the laboratory controls required to validate the results.The corrosion rate
was calculated following the ASTM G1 standard, allowing comparison of the effectiveness of each coating in protecting the
steel. Additionally, a visual inspection of the coatings was performed according to ASTM D610 to determine their corrosion
rate.
Keywords: A-36 carbon steel, Coatings, Corrosion, Salt spray chamber.
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Yépez et al. (2024) https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.005
1. Introducción
Durante años se han llevado a cabo varios estudios para
prevenir la corrosión en materiales. El sector metalmecánico
es uno de los pilares de la economía ecuatoriana, con el acero
como materia prima fundamental. Sin embargo, la corrosión,
un proceso de degradación que deteriora y acorta la vida útil
de los materiales, representa una amenaza constante para
esta industria. (Jiménez María & Navarrete Marco, 2018)
El acero estructural, utilizado en sectores como la industria
automotriz, la construcción, la textil y la agropecuaria, se
encuentra expuesto a diversos entornos agresivos durante su
manipulación y uso. La lucha contra la corrosión es crucial
para garantizar la seguridad de los trabajadores, proteger la
inversión en infraestructura y maquinaria, y optimizar el uso
de recursos económicos. (Chiriboga et al., 2022)
La corrosión es un proceso inevitable que enfrenta todo
material a su regreso a su estado más estable, usualmente en
forma de óxidos o sulfuros. (Rodríguez et al., 2020). Este
deterioro, producido por la exposición ambiental, representa
una pérdida de masa y una amenaza a la integridad
estructural de los materiales. Si bien eliminar la corrosión
por completo es una tarea titánica, existen estrategias para
controlarla y mitigar sus efectos. (Mao et al., 2020) La clave
reside en comprender la naturaleza electroquímica del
proceso y las condiciones que lo aceleran. En el caso del
acero, la presencia de oxígeno y agua actúa como catalizador
de la corrosión. Para combatirla, se recurre a la aplicación de
productos altamente alcalinos que alteran el entorno y
dificultan la reacción química (Roberge, 2000).
La Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE)
ha desempeñado un papel fundamental en la investigación y
comprensión de la corrosión. A través de diversos estudios,
como el NACE 3D170, titulado "Técnicas para monitorizar
la corrosión y parámetros relacionados en aplicaciones de
campo", NACE ha analizado en profundidad las distintas
técnicas de evaluación de la corrosión, destacando sus
ventajas y limitaciones (NACE International, 2001).
En Latinoamérica, debido a las condiciones ambientales, se
realizan diversos estudios para prevenir la corrosión. En
Colombia se realizaron pruebas de corrosión en tres
materiales: acero al carbono, acero galvanizado y aluminio,
durante 8 meses en 21 sitios colombianos con diversos
grados de agresividad ambiental. Cada dos meses, se
clasificaron las atmósferas utilizando la técnica CLIMAT,
una herramienta para evaluar las condiciones climáticas y su
impacto en materiales. El estudio culminó con la correlación
entre las velocidades de corrosión observadas en los
materiales y las variables atmosféricas medidas en los sitios
de muestreo. Entre estas variables se encuentran la
temperatura, la humedad relativa, la concentración de
cloruros y la concentración de sulfatos (Correa et al., 2008).
Los recubrimientos anticorrosivos son como armaduras
protectoras para los materiales. Se componen de una mezcla
estable de pigmentos inmersos en una solución de resinas y
aditivos. Al aplicar una fina capa de este compuesto, se crea
una película flexible y adherente que actúa como una barrera
protectora contra la corrosión. (Oliveira et al., 2019) Existen
dos tipos principales de recubrimientos no metálicos:
Orgánicos, están formulados con materiales orgánicos o
inorgánicos dispersos en una matriz orgánica. Inorgánicos,
se basan en materiales inorgánicos, como el cemento o los
vidrios, que pueden modificarse con materiales orgánicos o
metálicos para mejorar sus propiedades (Baboian, 2006).
El método de Ensayo de Niebla Salina, basado en la norma
ATMB 117 establece el proceso en el cual, mediante la
atomización de una solución al 5% de NaCl, en la cámara de
niebla salina, se puede tener una corrosión acelerada, que
permitirá comparar el comportamiento de recubrimientos
orgánicos en el acero A-36. (ASTM B117 Standard Practice
for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus 1, 2011)
2. Material y métodos
La tasa de corrosión (mm/año) se evaluará utilizando la
siguiente fórmula: (ASTM-G1-03-2017-E1: Standard
Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion
Test Specimens, 2017)
(1)
donde:
K: constante, (Tabla 1)
T: tiempo de exposición (h)
A: área (cm
2
)
W: masa perdida (g)
D: densidad (g/cm
3
)
Tabla 1: Valores de la Constante K. (ASTM-G1-03-2017-E1:
Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating
Corrosion Test Specimens, 2017)
Unidades Deseadas de Tasa
de Corrosión
Constante de
corrosión K
Mili pulgadas por año (mpy)
3.45 x 10
6
Pulgadas por año (ipy)
3.45 x 10
3
Pulgadas por mes (ipm)
2.87 x 10
2
Milímetros por año (mm/y)
8.76 x 10
4
Micrómetros por año (um/y)
8.76 x 10
7
Picómetros por segundo (pm/s)
2.87 x 10
6
Para contrastar los resultados obtenidos mediante la
ecuación, se aplicará el Método del Grado de Oxidación en
Superficies de Acero Pintadas, según la norma ASTM D610,
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Análisis de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos Anticorrosivos en Acero A-36.
que es un método de inspección visual en el que se estima el
porcentaje de la superficie corroída. (“ASTM-D610:
Standard Test Method for Evaluating Degree of Rusting on
Painted Steel Surfaces,” 2016)
En el desarrollo de la investigación se utilizaron probetas de
Acero A-36, a los cuales se les aplicó diferentes limpiezas
iniciales, manual, mecánica y chorro abrasivo en seco.
(Arceo et al., 2021) Adicionalmente se seleccionaron
recubrimientos no metálicos, los cuales se compararán. Los
recubrimientos para evaluar son Pintura Anticorrosiva, que
tienen pigmentos que inhiben la corrosión en el metal base.
En la Tabla 2, se visualiza las probetas a utilizar con su
método de limpieza y el recubrimiento a aplicar en cada una
de ellas. Como el ensayo es experimental se hará una réplica
de 5 unidades por cada probeta. Además, se han establecido
cinco grupos de estudio, que se sumergirán en una cámara de
niebla salina para medir el grado de corrosión. Cada
recubrimiento utilizará el catalizador recomendado por el
fabricante.
Tabla 2: Preparación de Probetas.
Limpieza Inicial
Recubrimiento
Método de Aplicación del Recubrimiento
Manual
Epoxi con Cinc Activado
Cepillado y Pulverizado
A base de Solvente
Cepillado y Pulverizado
Con Resinas Sintéticas
Cepillado y Pulverizado
Mecánica
Epoxi con Cinc Activado
Cepillado y Pulverizado
A base de Solvente
Cepillado y Pulverizado
Con Resinas Sintéticas
Cepillado y Pulverizado
Chorro Abrasivo
Epoxi con Cinc Activado
Cepillado y Pulverizado
A base de Solvente
Cepillado y Pulverizado
Con Resinas Sintéticas
Cepillado y Pulverizado
Tabla 3: Tiempo de exposición en la Cámara de Niebla Salina por
Grupo
Grupo
Tiempo de Exposición (h)
1
24
2
28
3
72
4
96
5
120
Las probetas por utilizarse tienen una dimensión de 45 x 20
x 3 mm, corte en frío. El método de limpieza manual consiste
en limpiar las superficies con una lija número 150. El método
de limpieza mecánica se aplica con una grata, y el método de
limpieza por chorro abrasivo utiliza la técnica de sponge jet.
(Viganò et al., 2017)
Una vez aplicada la limpieza inicial, las probetas son
recubiertas según las indicaciones del fabricante, cuando ha
transcurrido el tiempo de secado se realiza una inspección
visual, en la cual es importante visualizar cualquier tipo de
imperfección como porosidad, ralladuras, zonas en las que el
cubrimiento se haya desprendido, ya que esto invalida a la
probeta para la experimentación.
En la Figura 1 se observa un lote de probetas con el método
de limpieza inicial por cepillado.
Figura 1: lote de probetas con el método de limpieza inicial por
cepillado
En la Figura 2 se observa el posicionamiento de las probetas
previo a la sumersión en la cámara de niebla salina. Los lotes
de probetas se identificaron por números para conocer el
tiempo de exposición de cada uno (Figura 3).
El caudal de solución a utilizar es de 0.5 l/hora, obteniéndose
un volumen total de solución de 60 litros. La norma ASTM
B117 establece que la concentración de solución debe ser 5
gramos de sal por 100 gramos de solución obteniéndose en
total una masa de solvente igual a 3083.12 gramos (Yépez
Ambar, 2017). En este experimento es importante el control
del pH de la solución el cual debe oscilar entre 6.5 a 7.2.
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(ASTM B117 Standard Practice for Operating Salt Spray
(Fog) Apparatus 1, 2011).
Figura 2: Posicionamiento de probetas, la primera gráfica representa el esquema y la
identificación por colores. El color rojo identifica al recubrimiento a base de solventes, el
color negro al recubrimiento con resinas sintéticas y color gris al recubrimiento epoxi con
cinc activado.
Figura 3: Lotes de probetas previo al Ensayo en la Cámara de Niebla Salina.
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Análisis de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos Anticorrosivos en Acero A-36.
3. Resultados y discusión
Durante la fase experimental fue importante captar el cambio
de masa y espesor de las placas ensayadas, para el cálculo de
la tasa de corrosión.
Los resultados obtenidos por el método visual según la
norma ASTM D 610 son los siguientes (Tabla 4Tabla
5,Tabla 6):
RECUBRIMIENTO A BASE DE SOLVENTE
Tabla 4: Resultados Grado de Oxidación según ASTM D 610, Recubrimiento a Base de Solvente .
Tiempo de
exposición
cámara de
niebla salina
Limpieza Manual
(Fotografía y Grado de
corrosión)
Limpieza Mecánica
(Fotografía y Grado de corrosión)
Limpieza Chorro Abrasivo
(Fotografía y Grado de corrosión)
24 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
48 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
72 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
96 horas
7 S
No se presenta características visuales
corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
120 horas
7 S
7 S
7 S
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RECUBRIMIENTO A BASE DE RESINAS SINTÉTICAS
Tabla 5: Resultados Grado de Oxidación según ASTM D 610, Recubrimiento a Base de Resinas Sintéticas
Tiempo de
exposición
cámara de
niebla salina
Limpieza Manual
(Fotografía y Grado de
corrosión)
Limpieza Mecánica
(Fotografía y Grado de
corrosión)
Limpieza Chorro Abrasivo
(Fotografía y Grado de corrosión)
24 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
48 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
72 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
96 horas
6 S
7 S
7 S
120 horas
6 S
7 S
7 S
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Análisis de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos Anticorrosivos en Acero A-36.
RECUBRIMIENTO A BASE DE RESINAS SINTÉTICAS
Tabla 6: Resultados Grado de Oxidación según ASTM D 610, Epoxi con Cinc Activado
Tiempo de
exposición
cámara de
niebla salina
Limpieza Manual
(Fotografía y Grado de
corrosión)
Limpieza Mecánica
(Fotografía y Grado de
corrosión)
Limpieza Chorro Abrasivo
(Fotografía y Grado de corrosión)
24 horas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características
visuales corrosivas
No se presenta características visuales
corrosivas
48 horas
5 S
8 S
No se presenta características visuales
corrosivas
72 horas
4 S
7 G
5 G
96 horas
4 S
4 G
4 G
120 horas
2 G
3 G
3 G
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Yépez et al. (2024) https://doi.org/10.56124/finibus.v7i14.005
De los resultados obtenidos con anterioridad a las 120 horas
de exposición a la niebla salina, se realiza la evaluación final
del grado de corrosión. Todas las probetas mostraron signos
de corrosión durante este período de exposición y se
evaluaron según la norma ASTM D 610. Los registros
indican que las probetas con mayor grado de corrosión se
deterioraron cada vez más con el transcurso del tiempo.
El recubrimiento a base de solvente sufre el menor daño,
mientras que el recubrimiento epoxi con cinc activado sufre
el mayor daño. Sin embargo, el análisis del tipo de aplicación
del recubrimiento muestra que la pulverización es el método
con la menor degradación. Sin embargo, el análisis del tipo
de aplicación del recubrimiento muestra que la pulverización
es el método con la menor degradación. Además, se ha
demostrado que la limpieza manual causa el mayor deterioro
del material debido a los altos niveles de corrosión.
Según la norma ASTM B 117 se calculó la tasa de corrosión,
obteniéndose los siguientes resultados (Tabla 7Tabla
8Tabla 9):
Tabla 7: Tasa de Corrosión (mm/año) Recubrimiento a Base de Solvente
Tiempo de
Exposición
RECUBRIMIENTO A BASE DE SOLVENTE
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
PULVERIZACIÓN
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
CEPILLADO
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
24 h
-
-
-
-
-
-
48 h
-
-
-
-
-
-
72 h
-
-
-
0,28
-
-
96 h
-
-
-
0,24
0,13
-
120 h
0,10
0,10
-
0,10
0,13
0,10
Tabla 8: Tasa de Corrosión (mm/año) Recubrimiento de Resinas Sintéticas
Tiempo de
Exposición
RECUBRIMIENTO A BASE DE RESINAS SINTÉTICAS
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
PULVERIZACIÓN
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
CEPILLADO
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
24 h
-
-
-
-
-
-
48 h
-
-
-
-
0,26
-
72 h
0,18
0,18
0,18
0,17
0,27
-
96 h
0,13
0,13
0,13
0,17
0,13
0,09
120 h
0,15
0,15
0,10
0,13
0,11
0,13
Tabla 9: Tasa de Corrosión (mm/año) Recubrimiento Epoxi con Cinc Activado
Tiempo de
Exposición
RECUBRIMIENTO EPOXI CON CINC ACTIVADO
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
CEPILLADO
MÉTODO DE APLICACIÓN POR
PULVERIZACIÓN
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
MANUAL
CEPILLADO
SPONGE JET
24 h
1,06
-
-
0,51
0,40
-
48 h
0,25
-
0,28
0,26
0,27
-
72 h
0,20
0,16
0,23
0,24
0,28
0,28
96 h
0,23
0,23
0,25
0,29
0,29
0,30
120 h
0,23
0,21
0,29
0,29
0,22
0,28
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Análisis de la Tasa de Corrosión en Recubrimientos Anticorrosivos en Acero A-36.
En las primeras 24 horas del ensayo de niebla salina, la
mayoría de las probetas no muestran valores de tasa de
corrosión porque el tiempo de exposición a la corrosión
acelerada no es suficiente. Sin embargo, el recubrimiento
epoxi con zinc activado reaccionó rápidamente a la niebla
salina y es el único recubrimiento que muestra valores. Es
importante señalar que los revestimientos utilizados en el
método de limpieza por chorro abrasivo no muestran índices
de corrosión.
Tras 48 horas de ensayo de corrosión en la cámara de niebla
salina, la mayoría de las muestras muestran un índice de
corrosión nulo. Sin embargo, los valores calculados
corresponden al revestimiento epoxi con zinc activado,
mientras que empiezan a aparecer signos de corrosión en el
revestimiento a base de resina sintética. Es importante
señalar que el revestimiento a base de solvente aún no ha
experimentado corrosión en ninguna de sus combinaciones,
ni por el método de aplicación ni por el método de limpieza
previo al uso.
Trascurridas 72 horas de exposición en la mayoría de los
casos, se encuentran valores de índice de corrosión. El
recubrimiento a base de solvente no se corroe cuando se
aplica por pulverización, y sólo ocurre en el caso del
cepillado si antes se ha limpiado manualmente. En la
mayoría de los casos, se observa que la aplicación por
pulverización muestra valores más elevados que la
aplicación manual o el cepillado. El método de limpieza por
chorro abrasivo muestra la minoría de los datos, mientras que
el método de limpieza inicial manual muestra la mayoría.
Aunque las muestras han estado en la cámara de niebla salina
durante 96 horas, el recubrimiento con base de solvente no
presenta valores registrados y se considera el mejor
recubrimiento hasta el momento. Por otro lado, el
recubrimiento epoxi con zinc activado presenta los valores
más altos de índice de corrosión y se considera el
recubrimiento menos adecuado para proteger el acero A-36
contra la corrosión. El método de limpieza inicial con chorro
abrasivo registra los valores más bajos en lo que se refiere a
métodos de limpieza inicial, mientras que el método manual
registra los valores más altos.
Finalmente, a las 120 horas de la fase experimental se
observaron los valores de la tasa de corrosión, siendo el
recubrimiento con base de solvente el que registró los
valores más bajos, y el recubrimiento epoxi con zinc
activado el que registró los valores más bajos. El método de
aplicación manual o cepillado presenta el menor índice de
corrosión, por lo que el material se degradará menos con este
método. En cuanto a los métodos de limpieza inicial, el
método por chorro abrasivo es la mejor opción porque sus
índices de corrosión son inferiores a los de los demás
métodos estudiados.
4. Conclusiones
Se prepararon probetas de acero A-36 para aplicar
recubrimientos anticorrosivos. El proceso involucró el corte
de las probetas a las dimensiones deseadas, limpieza inicial,
aplicación del recubrimiento lo antes posible tras la limpieza,
e inspección para detectar grietas o rasgaduras. El método de
preparación más idóneo fue el chorro abrasivo, con valores
de tasa de corrosión entre 0 y 0.275 mm/año. El método
manual resultó menos favorable, con valores entre 0.097 y
0.29 mm/año.
Se identificaron tres métodos efectivos de protección
anticorrosiva para el acero ASTM-36: Chorreado abrasivo
con pintura a base de solvente: Tras limpiar las probetas con
chorro abrasivo, se aplicó una capa de pintura a base de
solvente por pulverización. Este método logró una tasa de
corrosión de cero tras 120 horas de exposición. Limpieza
mecánica con recubrimiento de resinas sintéticas: Las
probetas se limpiaron mecánicamente con una grata y se les
aplicó un recubrimiento de resinas sintéticas mediante
cepillado. Este método arrojó una tasa de corrosión de 0.106
tras 120 horas de exposición. Limpieza manual con pintura
a base de solvente: La limpieza manual de las probetas con
lija se combinó con la aplicación de pintura a base de
solvente por pulverización. Este método resultó en una tasa
de corrosión de 0.097 tras 120 horas de exposición.
El recubrimiento a base de solvente demostró ser el método
más efectivo contra la corrosión, con una tasa de cero en el
caso del recubrimiento a base de solvente y un máximo de
0.29 en el caso del recubrimiento epoxi con cinc activado.
Además, la inspección visual reveló que este método
también resultó en la menor superficie afectada, con un
grado de 7.
El recubrimiento epoxi con cinc activado resultó ser el
método menos favorable, con la tasa de corrosión más alta y
un grado de oxidación de 2. Esto significa que entre el 16.0%
y el 33.0% de su superficie presenta daños por corrosión.
Este estudio evaluó la tasa de corrosión del acero al carbono
A-36 con diferentes combinaciones de recubrimientos,
limpieza inicial y métodos de aplicación. El peor escenario
se observó en el recubrimiento epoxi con cinc activado
aplicado manualmente, con tasas de corrosión de 0.23
mm/año y 0.29 mm/año,
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Contribución de los autores (CRediT)
Conceptualización, Análisis formal de datos, Investigación,
Metodología, Recursos materiales, Redacción-borrador
original, Redacción-revisión y edición: A.Y.I., L.P.P,
C.N.P., M.D.S. Todos los autores han leído y aceptado la
versión publicada del manuscrito.
Conflicto de intereses
Los autores han declarado que no existe conflicto de
intereses en esta obra.
Derechos de autor 2024. Revista Científica
FINIBUS - ISSN: 2737-6451.
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