Este proyecto ha sido un descubrimiento para mí al ver cuánta electroquímica hay detrás de la ingeniería civil. Algo que a priori me parecía aburrido, ¡me ha acabado pareciendo interesantísimo!
En este caso tenemos un sistema de contención de tierras denominado Umbrellis, formado por vigas de acero y ubicado en un entorno especialmente exigente: el frente marítimo.
El problema: la agresividad del ambiente marino
El ambiente marino es extremadamente agresivo debido a la presencia de iones cloruro (Cl-). Cuando el agua del mar condensa sobre el acero, estos iones deterioran la capa protectora del metal, favoreciendo la corrosión.
La corrosión del hierro es un proceso de oxidación:
4Fe + 3O2 –> 2Fe2O3
Lo que ocurre es que el hierro pierde electrones (se oxida), mientras que el oxígeno los gana (se reduce). El resultado de esta reacción química es la formación de óxido férrico (Fe2O3), comúnmente conocido como herrumbre, que debilita la estructura.
La solución: protección catódica con ánodo de sacrificio
Para evitar la corrosión del acero, se instala un sistema de protección catódica mediante ánodo de sacrificio.
En este caso se ha utilizado el magnesio, un metal menos electronegativo que el hierro, lo que significa que es mucho más fácil arrancar electrones al magnesio antes que al hierro. El magnesio tiene menos fuerza para retener esos electrones. La electronegatividad mide la fuerza con la que un átomo atrae los electrones.
La reacción que ocurre en el ánodo (magnesio) es:
Mg –> Mg2+ + 2e-
¿Cómo funciona exactamente la protección?
Se conecta la estructura de acero a unos sacos de magnesio enterrados, mediante un conductor (cable de cobre). De esta forma los electrones del magnesio viajan por el cable hasta la estructura de acero. Así pues:
- El magnesio actúa como ánodo (se sacrifica).
- El acero se comporta como cátodo, queda protegido.
- El hierro no necesita oxidarse para suministrar electrones, porque los recibe continuamente desde el magnesio.
Como ingenieros, nuestra responsabilidad no termina con la instalación. El ánodo de sacrificio se consume progresivamente. Cuando el magnesio se agota, el sistema deja de proteger la estructura y esta queda expuesta de nuevo a la corrosión. Por eso es imprescindible supervisar periódicamente el estado de los ánodos, controlar el potencial eléctrico del sistema y sustituirlos cuando su consumo lo requiera.
¿No te parece súper interesante las características de cada material y cómo funcionan?
¡Podemos proteger toneladas de acero simplemente dirigiendo el flujo de electrones!
