La corrosión galvánica tiene lugar entre dos metales con distinto potencial de oxidación, como es el caso del acero y el cobre. De todas formas, también se requieren otra serie de condiciones, gracias a las cuales la soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+ no oxida la conexión de acero corrugado a cable de cobre.
La corrosión es el ataque destructivo de un material por reacción con su ambiente. Las consecuencias de la corrosión se traducen en problemas de capital importancia como puedan ser el cierre de plantas industriales, la pérdida de recursos valiosos, la contaminación de productos, menor eficiencia y mantenimientos costosos. Asimismo, es posible que comprometan la seguridad e inhiban el progreso tecnológico1.
Controlar la corrosión requiere comprender, por un lado, sus mecanismos. También es necesario utilizar diseños y materiales resistentes a la corrosión, o bien sistemas, dispositivos, y tratamientos protectores1.
En este texto se presenta de forma cualitativa la oxidación de una estructura de acero cuando se emplea la soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+. El análisis cuantitativo depende de cada caso concreto, por lo que no se trata en este artículo de naturaleza más general.
La corrosión galvánica de los metales
La corrosión galvánica ocurre cuando dos materiales metálicos distintos se ponen en contacto en presencia de un electrolito o medio conductor de la corriente eléctrica. Este fenómeno puede ocurrir entre metales y aleaciones, y otros materiales conductores como el carbono o grafito1.
Debido a las diferencias en los potenciales de corrosión de distintos materiales, se establece una celda electroquímica de corrosión1, es decir, una celda o pila galvánica cuyas reacciones electroquímicas generan corrosión. La tendencia de los materiales a ser oxidados o reducidos por otro metal está determinada por la serie galvánica.
En principio, la mayor distancia en la serie galvánica entre dos materiales incrementa el riesgo de corrosión galvánica. Sin embargo, esta serie no proporciona información sobre la velocidad del ataque corrosivo. Además, la posición relativa de los materiales podría cambiar según el ambiente en el que se encuentran los metales1.
Siguiendo la tabla de la serie galvánica, los metales situados en filas superiores oxidarán, en teoría, a los que se encuentran por debajo. Por ejemplo, el oro oxida al magnesio, la plata al cadmio, el estaño al aluminio y, lo que nos interesa en este caso, el cobre al acero. Podría entonces surgir la pregunta de si, en la soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+, el cobre originado oxida estructuras de acero. No obstante, esto no sucede y lo explicaremos a continuación después de comentar brevemente el sistema de soldadura Apliweld® Secure+.
Soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+
La soldadura aluminotérmica de cobre, o soldadura exotérmica, se emplea principalmente en sistemas de tomas de tierra de instalaciones eléctricas. Este tipo de soldadura permite solventar los problemas asociados a las uniones mecánicas con conectores de grapas, como los fallos humanos y la disminución de la calidad con el paso del tiempo.
Esto es así porque, a diferencia de las uniones con conectores, la soldadura aluminotérmica de cobre es un proceso químico que consigue la unión molecular e irreversible entre conductores de cobre, acero inoxidable, galvanizado, bronces, etc. La base del proceso es una reacción química exotérmica en la que el aluminio reduce al óxido de cobre, produciendo el cobre que funde total o parcialmente los conductores a soldar. El resultado es una conexión superior a cualquier unión mecánica, en cuanto a las propiedades mecánicas y eléctricas. Su conductividad es igual o mejor a la de los propios conductores, sin aumentar la resistencia.
Apliweld® Secure+ es el sistema de soldadura exotérmica desarrollado por Aplicaciones Tecnológicas, compuesto por carga en tabletas, iniciador electrónico y encendido a distancia (activado por Bluetooth). Apliweld® Secure+ se sitúa en el mercado como la soldadura exotérmica que ofrece más ventajas para los trabajadores, con un foco especial en la seguridad laboral, a la vez que permite resultados más precisos y eficientes de las uniones en sistemas de puesta a tierra. Apliweld® Secure+ es, por tanto, la herramienta de prescripción para cualquier proyecto con soldadura exotérmica.
Seguidamente, comentaremos el caso particular de la conexión de acero corrugado a cable de cobre por medio de la soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+
Factores que afectan en la corrosión galvánica
La serie galvánica es solo una de las condiciones necesarias para que la corrosión galvánica tenga lugar, ya que hay diversos factores que posibilitan o impiden que ocurran. Estos incluyen la presencia de un medio electrolito, las áreas anódica y catódica, el tiempo de exposición o la cinética de la propia reacción. Para una valoración cualitativa se estudian los dos primeros.
Por un lado, el medio electrolito se refiere al ambiente en el que los metales están en contacto. De esta manera, si no existe un medio por el que circule la corriente, no es posible que se produzca corrosión. En cambio, con un medio electrolito, la corrosión se origina de forma cuantitativa en función de la conductividad de este medio, si bien influyen otras características. Típicamente, el agua desionizada es un mal conductor, mientras que la de lluvia tiene una conductividad algo superior, y la de mar sería un caso claro de medio corrosivo.
Por otra parte, o junto al factor anterior, se comparan las áreas anódica y catódica de los metales en contacto, es decir, la cantidad de material que se oxida en función de la cantidad de material oxidante. Así, si existe una gran área de material oxidante respecto al metal que se puede oxidar (siempre suponiendo un medio electrolito conductor), la corrosión tendrá lugar con velocidad alta. Sin embargo, en el caso contrario, no se produce oxidación o esta es despreciable.
Conexión de acero corrugado a cable de cobre con soldadura exotérmica Apliweld® Secure+
A pesar de que según la serie galvánica el cobre debe corroer al acero corrugado, es necesario tener en cuenta el resto de factores presentados.
Considerando la propia conexión realizada con la soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+ no existe un medio electrolito en el interior de la misma, por lo que la corrosión no es posible. En la soldadura de cable/varilla se puede observar (tal como aparece en la imagen) la coexistencia en estado sólido del cobre fundido de aporte y del propio cable, el acero no fundido, y la aleación de cobre/acero del material fundido. Ninguno de ellos forma un medio electrolito para producir oxidación, por lo que no sucede la corrosión.
Por otro lado, queda la posibilidad de corrosión entre el exterior de la soldadura y el acero corrugado de la instalación. En este caso, la superficie de contacto es mínima. Igualmente, el medio electrolito presente es el hormigón que recubrirá la conexión y que es un mal conductor de la corriente. Además, el factor que más dificulta la corrosión es el área mucho mayor del elemento que se corroe (es decir, el acero) con respecto a la superficie del metal oxidante (el cobre).
Por lo tanto, a pesar de que la serie galvánica indica que la soldadura Apliweld® Secure+ podría provocar corrosión en estructuras de acero corrugado, el resto de factores necesarios para que se produzca no están presentes o bien no la favorecen en absoluto.
Por eso, la soldadura Apliweld® Secure+ no corroe o en caso de que hubiera cierta corrosión no se puede desarrollar significativamente. En este sentido, cabe señalar que cualquier otro tipo de conexión (unión mecánica, autógena, …) entre acero y cobre para una red de tierras implica mayor posibilidad de corrosión que la soldadura Apliweld® Secure+.
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Referencias
1. Roberge, P. R. Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill Education Third Edition (2000).