En el marco de la actividad No 9 según la MGA del proyecto “Recolección de Información en Campo”. El equipo técnico del proyecto conformado por los asesores de la Universidad de Antioquia, los estudiantes de doctorado y maestría, el coordinador de investigación y el coordinador de técnico y de desarrollo del proyecto y docentes de la Universidad Tecnológica del Chocó, lideraron el estudio de la corrosión atmosférica en tres localidades del departamento del Chocó (Quibdó, Medio San Juan y Nóvita Ver mapa de localización) de tres tipos de materiales que comúnmente conforman la infraestructura de los sistemas de energías renovables.
Durante el desarrollo de estas actividades, se llevaron a cabo sub actividades que permitieran culminar con éxito la comprensión de la corrosión atmosférica en el acero, acero galvanizado y aluminio. Como se describe a continuación:
- Caracterización Ambiental
Durante el desarrollo de la actividad concerniente a la adquisición de equipos se obtuvieron y se instalaron estaciones meteorológicas, como se ve a continuación:
Estaciones Meteorológicas 6162 Wireless Vantage Pro2 Plus W/Uv & Solar Radiation Sensors
A partir de la instalación de las estaciones meteorológicas, se realizaron seguimiento de las variables como temperatura, humedad y velocidad y dirección del viento (ver Mapa de arriba).
2. Preparación de probetas planas para medición de velocidad de corrosión en las tres localidades de ubicación del departamento de Chocó.
Las probetas planas de aluminio, acero al carbono y acero galvanizado consistieron en láminas rectangulares de dimensiones 150×100 mm y con un espesor de 1 a 2 mm. La superficie promedio fue de 300 cm2 y en la parte superior se realizó una perforación de diámetro 3/16” para colgar de ella la plantilla de rotulación de la muestra, ver las siguientes figuras.
Forma y dimensión de probetas de aluminio
Forma y dimensión de probetas de acero.
Durante la preparación de las probetas planas se realizó remoción de óxidos de las probetas de acero y aluminio antes y después de pulido. Para el caso de las probetas de acero al carbono, previamente se realizó proceso de sandblasting para retirar posibles óxidos formados en la superficie del material, ver la siguiente imagen:
Remoción de óxido de las probetas de aluminio y acero antes y después de pulido (fase inicial)
Posteriormente, tanto las probetas de acero al carbón como de aluminio y acero galvanizado fueron desengrasadas con etanol grado absoluto, secadas, pesadas en balanza analítica con precisión de 0.1 mg y almacenadas de forma individual en bolsas sellables con atmosfera de nitrógeno (N2) hasta el montaje en los lugares de exposición de acuerdo con la norma
ASTM G31). Para la identificación de cada muestra se utilizó un código de 3 dígitos, en el cual los dos primeros correspondieron al tipo de material de estudio, es decir; aluminio (Al), Acero al carbono (AC), acero galvanizado (AG) y el tercer dígito corresponde al número característico de la placa. Cabe mencionar que cada sustrato contó con un triplicado, en cada zona de exposición.
3. Instalación de probetas planas para medición de velocidad de corrosión en las tres localidades de ubicación del departamento del Chocó.
Para la instalación de las probetas de aluminio, acero al carbono y acero galvanizado se realizó de acuerdo con las especificaciones mencionadas en la norma ASTM G50. Dentro de las condiciones a tener en cuenta, fue soportar las probetas sobre un bastidor en dirección Sur (27°) o en el sentido predominante de lluvias, vientos, contaminantes o radiación solar, distancia de las probetas al suelo (mínimo 70 cm) y el correcto aislamiento de las probetas, tal que se evite cualquier efecto potencial del suelo, barreras artificiales, corrientes eléctricas, y acciones extrañas. Cabe mencionar, que cada muestra se colocó por triplicado en las diferentes zonas, utilizando los implementos de seguridad y protección indicados para evitar contaminación cruzada. En las siguientes imágenes se muestra el proceso de instalación de las probetas en Quibdó, Andagoya y Bahía Solano, respectivamente.
Ensamble y montaje de los bastidores de las estaciones de corrosión
Rotulado, conteo y revisión de las probetas planas previo a su exposición en las estaciones de corrosión
Proceso de instalación de probetas planas en las estaciones de corrosión
4. Inspección periódica de las probetas planas en las tres localidades de ubicación del departamento del Chocó.
Las probetas de aluminio (Al), acero al carbono (AC) y acero galvanizado (AG) fueron retiradas de los puntos de instalación, con una frecuencia de cada 4 meses. En cada retiro se tomó el triplicado por muestra para realizar los análisis de pérdida de masa y 1 probeta adicional para la caracterización estructural y morfológica. Aspectos que se tuvieron en cuenta durante el retiro fue: Uso de guante para evitar contaminación cruzada entre placas, correcta rotulación de las bolsas ziploc donde se almacenó cada placa y posterior a retirar las probetas de los bastidores se pasó la secadora para eliminar humedad. En las siguientes imágenes se muestra el proceso de retiro de las probetas realizado en de las diferentes localidades de medición.
Revisión periódica de las probetas planas en las estaciones de corrosión
5. Retiro Periódico de Probetas Planas en las tres localidades de ubicación del departamento del Chocó.
El índice de corrosividad del metal se calculó a partir del porcentaje de masa perdido. En este sentido, dentro de la investigación se evaluó la pérdida de masa por corrosión que experimentaron las probetas que fueron expuestas durante cierto tiempo en la atmosfera. Para ello, cada cuatro meses se retiraron tres placas, se empacaron individualmente en bolsas ziploc y posteriormente en el laboratorio se removió químicamente los productos de corrosión mediante decapado, siguiendo los lineamientos de la Norma ASTM G1.
Retiro periódico de las probetas planas en las estaciones de corrosión
6. Medición de la pérdida de Masa de probetas planas en las tres localidades de ubicación del departamento del Chocó
Para la metodología, las probetas que fueron retiradas previamente de las zonas de exposición, fueron pesadas cuidadosamente en balanza analítica. Posteriormente, la placa se introdujo completamente en recipiente de plástico con contenido del reactivo químico y se dejó sumergida durante el tiempo que se especifica en la tabla 2. Seguido, la placa se lavó con agua tipo III y se frotó cuidadosamente con una esponjilla. Subsecuentemente, se agregó agua tipo I, etanol y se secó completamente con secadora. Finalmente, se pesó nuevamente en balanza analítica. Cabe mencionar que este proceso se repite mínimo 5 veces o hasta obtener un R2 ≥ 0.995. En las siguientes imágenes, se muestra el proceso de decapado de la probeta de aluminio.
Medición de pérdida de masa de las probetas planas en laboratorio
Resultados importantes obtenidos y analizados a la fecha
- En las variables meteorológicas se encuentra que las tres estaciones están por encima del nivel de corrosividad de categoría 5
- Se evidenciaron presencia de productos de corrosión como Lepidocrocita (FeOOH) en Andagoya. Para Quibdó y Bahía Solano se forma Lepidrocrocita y Hematita (Fe2O3). En el acero galvanizado se forma ZnO
Imágenes de SEM a 5000x de las muestras después de 12 meses de exposición a la corrosión atmosférica. (a, b, c) Acero al carbono en Quibdó, Andagoya y Bahía Solano, respectivamente. (d, e, f) Acero galvaniza en Quibdó, Andagoya y Bahía Solano, respectivamente.
Se observaron velocidades de corrosión para acero, galvanizado y aluminio, mostrándose una mayor velocidad de corrosión para el acero que para el acero galvanizado y para el aluminio, la velocidad de corrosión es de unas cuantas micras por año. Para el acero las velocidades de corrosión son considerablemente mayores a los máximos reportados para otras estaciones en Colombia (168.7 µm/año en Barranquilla), indicando que la humedad ambiental, combinada con bajas temperaturas, generando altos tiempos de humectación, tiene una alta influencia sobre la velocidad de corrosión. Estos valores son superiores a los reportados en estudios de corrosión a nivel internacional (296.5-500 µm/año).
Figura de resultados de la tasa de Corrosión (a) Acero al carbón. (b) Acero Galvaniazado. (c) Aluminio. M=Mes
Autores:
Asesores de la Universidad de Antioquia, los estudiantes de doctorado y maestría, el coordinador de investigación y el coordinador de técnico y de desarrollo del proyecto y docentes de la Universidad Tecnológica del Chocó