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Corrosión de Anclajes en la espeleo Tomado de la web Cañones y Barrancos © Miguel Ángel
Cebrián Martín |
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Introducción En este artículo vamos a tratar la problemática de la corrosión en los anclajes de barrancos. El tema es tan amplio y complicado como se quiera, así que hemos intentado eliminar cuestiones excesivamente técnicas. En un anexo aparte se trata la corrosión desde un punto de vista puramente químico, o mejor dicho, electroquímico, pero sin llegar a profundizar. Una de las simplificaciones ha sido la de reducir los tipos de anclajes a los que quedan fijados mediante una expansión mecánica (spits y parabolts), o mediante resinas (químicos). Aunque la actuación de la corrosión es la misma, obviaremos las referencias a pitones y buriles, empleados mucho más ocasionalmente. Todo aquel que quiera profundizar en el tema de la corrosión, tiene al final un apartado de la bibliografía empleada para la realización de este artículo.
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Qué
es la corrosión En un sentido amplio, la corrosión podría definirse como “los cambios que sufre un material por interacción con el ambiente”. Si bien cualquier material es susceptible de sufrir estos cambios, nosotros nos fijaremos exclusivamente en la corrosión sobre los metales, materia prima de los anclajes. Y por ambiente entenderemos el entorno que rodea al material, por lo que la composición, temperatura y presión ambientales tienen influencia en este proceso. |
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La principal causa de la corrosión es la inestabilidad de los metales en sus formas refinadas, puesto que éstas tienden a volver a sus estados originales a través de los procesos de corrosión. En realidad lo que nosotros hacemos para extraer el metal es ir en contra de una reacción que ocurre espontáneamente en la naturaleza. El estado de existencia más estable para un metal es su forma mineral, tal como aparecen en la naturaleza, ya sea en forma de óxidos (como la bauxita Al2O3), sulfuros (como la pirita FeS2), carbonatos (como la rodocrosita MnCO3) u otras. Y la corrosión no es más que una serie de reacciones químicas que disuelven los metales para formar óxidos, sulfuros...Sólo unos pocos metales, como cobre y plata, se llegan a encontrar en estado puro, más conocido como estado nativo. |
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Para hacernos una idea del problema de la corrosión en el mundo, se estima que el 25% de la producción mundial de acero es destruida por la corrosión, y en ese porcentaje están nuestros queridísimos anclajes de barrancos. Tipos de corrosión Como toda clasificación, no deja de ser un ordenamiento a gusto del autor, así pues, haremos una separación según las causas principales que facilitan su actuación. Con ello no queremos decir que sólo hay una causa la que provoca esa corrosión, ni que se dé solamente un tipo de corrosión con esos factores, al contrario, la cantidad de agentes que afectan a un anclaje es tal que esta clasificación se hace atrevida. Distinguiremos entre: |
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1. Corrosión galvánica: se produce cuando se ponen en contacto dos metales diferentes generando una diferencia de potencial entre ellos. |
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2. Corrosión por picaduras (pitting): se produce cuando existen pequeñas imperfecciones en la superficie del metal, sobre todo en inoxidables y galvanizados. | |
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3. Corrosión por fisuras (crevice): si por cualquier causa un anclaje tiene una grieta (tras una riada, por ejemplo) esa será la vía de ataque favorecida. | |
| 4. Corrosión por fatiga: una mala mecanización en la fase de fabricación o la utilización del anclaje puede provocar micro roturas que facilitan la corrosión en esa zona. | ||
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5. Corrosión intergranular: se produce en los bordes de grano (estructura interna del material), y suele suponer una apreciable perdida en las propiedades mecánicas, el metal se desintegra. | |
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6. Corrosión por aireación diferencial: se produce cuando un metal está en un medio con diferentes concentración de oxígeno, por ejemplo la parte introducida en la roca frente a la parte exterior al aire. | |
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7. Corrosión por microorganismos: ciertos microorganismos, como algunas bacterias, favorecen ciertas reacciones de corrosión en circunstancias determinadas | |
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Durante las formas descritas de corrosión, las reacciones químicas son más o menos las mismas, pero las circunstancias cambian. Y lo normal es que varios de los tipos se den con cierta simultaneidad, por ejemplo por aireación, fatiga y galvánica podría ser un suma bastante común. |
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Cuándo aparece la corrosión Los problemas de corrosión aparecerán cuando nuestros anclajes no aguanten las exigencias que impone el medio que los rodea, es decir, desde el momento que lo coloquemos, por no decir desde el momento de su fabricación, como se puede sobrentender de apartados anteriores. Podríamos decir que hay una serie de factores internos (debidos al anclaje), y unos externos (debidos al medio que rodea al anclaje), que afectan al desarrollo de la corrosión. Dentro de los factores propios del anclaje o internos tenemos:
A todos ellos sumaremos el factor tiempo, del cual no se escapa nada ni nadie. Cuanto más antiguo sea el anclaje, más tiempo está sometido a la actuación de la corrosión, en peor estado se encontrará. |
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La gama de materiales empleados en anclajes es tan amplia como los fabricantes, aunque los vamos a dividir en dos grandes grupos, aceros y aceros inoxidables. El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (hasta un 2-3% como máximo). El inoxidable lleva además cromo en una proporción superior al 10%. Ambos suelen llevar distintas proporciones de otros metales como manganeso, níquel o molibdeno. En el caso del acero también se puede encontrar bañado (galvanizado) con una capa de zinc (zincado) o de sales de cromo (bicromatado). Tanto los inoxidables como los galvanizados poseen, o forman, una capa protectora (óxidos metálicos) que retrasa el efecto de la corrosión. Otra forma no muy habitual de protección son los recubrimientos con resinas (pinturas).
También tenemos aleaciones de aluminio pero en este caso sólo encontraremos las chapas, no el anclaje en sí, con características bastante buenas frente a la corrosión por la misma razón que inoxidables y galvanizados, se crea una capa de óxido de aluminio en superficie muy resistente a la corrosión atmosférica. |
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Desde el momento que se carga el mineral en el horno de fundición hasta su aparición en forma de anclaje existen numerosas operaciones (fundido, fraguado, mecanizado...) que afectarán a las características de ese material. En el mejor de los casos tendremos un material de las características deseadas dispuesto para ser usado. Si no tendremos pequeñas imperfecciones que no afectan a la seguridad inmediata de anclaje pero que serán puntos débiles de actuación de la corrosión con el tiempo. Luego, el uso de anclaje para su fin provocará pequeñas tensiones en el material, puntos de fatiga, por donde de nuevo la corrosión tendrá mayores facilidades. Los desprendimientos y riadas, en el caso de no arrancar el anclaje, también provocarán daños de mayor o menor consideración que favorecerán la corrosión. |
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Por último, si empleamos diferentes materiales a la hora de poner un anclaje (ponemos partes de acero inoxidable con otras que no lo son, por ejemplo) se producirá un tipo de corrosión (galvánica) que afectará en mayor grado a unos materiales que a otros. La corrosión en este caso se ve acelerada por esta mezcla de materiales diferentes en contacto. También influye la diferencia de tamaños de esas partes, cuanto menor sea la parte oxidable más rápida y fuerte será la corrosión. | |
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Al estar nuestros anclajes en el medio ambiente se encuentran expuestos a las inclemencias de este. Nuestra actividad, el descenso de barrancos, se basa en el descenso de unas estructuras geológicas formadas por el agua y que en algún momento discurre ésta por ellas, y ahí esta uno de los grandes amigos de la corrosión. La humedad relativa y fenómenos meteorológicos como lluvia, nieve, rocío, son determinantes para la velocidad de actuación del proceso de destrucción de los anclajes. | |
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La
cantidad de oxígeno disuelto en el medio también tiene
su importancia. No hay la misma cantidad de oxigeno en el aire, en
los suelos o en el agua, y ahí esta el problema. La parte menos
oxigenada del anclaje (la que se haya en la roca) será la que
sufrirá los efectos de la corrosión de manera acentuada.
La temperatura tiene una relación directa con la presencia
de oxígeno disuelto, cuanto más baja mejor se disuelve
el gas.
Los contaminantes gaseosos y sólidos potencian el efecto corrosivo de los factores meteorológicos. El cloruro de sodio (NaCl) y el dióxido de azufre (SO2) son los principales contaminantes corrosivos en la atmósfera. El primero es un contaminante "natural" y llega a la atmósfera proveniente del mar (atmósfera marina). |
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SO2 se encuentra en el aire, y es originado principalmente por la
combustión de combustibles fósiles (es el responsable
de la lluvia ácida). De forma similar a este último
actúan los óxidos de nitrógeno NOx. El grado
de contaminación salina depende de la distancia al mar. Más
allá de unos pocos cientos de metros del borde del mar, la
salinidad y la velocidad de corrosión suelen decaer ostensiblemente.
Las partículas de polvos en suspensión en la atmósfera,
en conjunción con la humedad, forman las llamadas celdas de
corrosión por aireación diferencial en la superficie.
Otro tipo de contaminantes que pueden estar presentes en ciertas atmósferas
son los vapores de ciertos ácidos orgánicos originados
por degradación de algunas maderas, plásticos, gomas
y pinturas, y constituyen otra fuente de corrosión atmosférica.
En atmósferas húmedas concentraciones muy bajas de estos
compuestos, hasta de 0,1 partes por millón (ppm) resultan agresivas
para algunos metales, pero este hecho apenas nos afecta, de momento.
Las aguas naturales son un medio que evoluciona constantemente en su composición, el contenido en sales minerales varía y con él la agresividad del agua. Cuanto mayor contenido en sales (mayor conductividad eléctrica), mayor actividad en los procesos de corrosión. Las aguas de montaña suelen poseer una mineralización débil y por tanto son poco activas. En zonas más pobladas con posibles vertidos y escorrentías de campos de cultivo (sulfatos, nitratos, cloruros...) los contenidos en sales aumentan considerablemente y por tanto la actividad corrosiva del agua. También podemos tener aguas subterráneas contaminadas por actividades humanas y que luego afloran a gran distancia del foco contaminante. Por otro lado, aguas ricas en carbonato cálcico pueden llegar a crear películas sobre los anclajes que les dan cierta protección frente a la corrosión, aunque la presencia de otras sales puede provocar que las características de estas películas produzcan el efecto contrario, aceleración de la corrosión. Cabe señalar que la presencia en el agua de determinadas floras bacterianas (bacterias sulfato-reductoras y ferrobacterias) incide directamente en el aumento de la corrosión del sistema. Las características químicas del agua pueden favorecer más la presencia de esta flora bacteriana que acelerará el fenómeno. Relacionado directamente con la composición del agua está la composición de las zonas que atraviesan. El terreno o suelo, por su contenido variable de humedad, sales y materia orgánica en descomposición es el medio más complejo de todos los que se pueden encontrar. Se trata de un medio heterogéneo que contiene gran cantidad de componentes que darán lugar a distintos grados de agresividad en combinación con los cursos de agua que los atraviesan. En lo que se refiere a la acidez, medios (suelos o aguas) muy ácidos (pH <5.5) pueden motivar una rápida corrosión del metal desnudo, y la agresividad aumenta con el incremento de la acidez (disminución del pH), pero estos valores no son normales. La mayor parte de los suelos tienen pH comprendidos entre 5.0 y 8.0, en cuyo caso la corrosión depende de otros factores. En medios alcalinos parece existir una cierta correlación entre conductividad y agresividad. En resumen Nuestros anclajes se verán más o menos afectados por la corrosión de forma inexorable por el simple hecho de encontrase en el medio ambiente, pero podemos hacer ciertas cosas que no ayuden a su deterioro acelerado. Tal vez no podamos hacer nada por la gran mayoría de los factores que afectan a la corrosión, pero sí podremos conocerlos y estar más atentos. Hay que remarcar que no se quiere alarmar sobre la seguridad de los anclajes, sencillamente alertar de que esos “hierros” de los que nos colgamos alegremente pueden tener deficiencias en mayor o menor grado. La seguridad de un anclaje a corto plazo debería estar fuera de toda duda, a medio plazo surgen las dudas, pero a largo plazo no está mal hacer ciertas comprobaciones sencillas de cual es el estado de los anclajes. Así diremos que, los anclajes deben ser siempre del mismo material, es decir: * en el caso de los spits, casquillo, cono, chapa y tornillo deberán ser de acero (existen tacos de expansión en inoxidable pero no se usan apenas en nuestra actividad al no ser autoperforantes). * en el caso de los parabolts el conjunto ha de ser del mismo material, o todo (espárrago, tuerca y chapa) acero, o todo inoxidable. * en el caso de los químicos este problema de corrosión galvánica no existe al ser un único componente metálico. Aún así, es prácticamente imposible que las calidades de los aceros normales e inoxidables sean exactamente iguales (composición, fraguado, mecanizado...) por lo que la corrosión no se puede evitar , sólo ralentizar. Siempre que se utilice acero inox combinado con otro material metálico diferente, se va a acelerar la corrosión. Es más, en los spits, es más peligroso aún cuando el tornillo es inoxidable, entonces la corrosión se produce internamente en el casquillo, y como la apariencia del tornillo es impoluta nos fiamos a ciegas del anclaje. Si usamos tornillos recubiertos de zinc (zincados) u otros metales, sólo retrasaremos un poco la corrosión, hasta que ese recubrimiento ha desaparecido. Por otro lado, aún suponiendo que se consiguiese un anclaje, llamémosle homogéneo (todas las partes del anclaje de igual composición y características) tendríamos lo que se denomina corrosión por aireación diferencial. El mismo proceso electrolítico que se produce entre metales diferentes, se produce en un único material sometido a condiciones atmosféricas diferentes y como el casquillo (introducido en la roca) se encuentra menos oxigenado que el tornillo y la chapa externa estamos en las mismas, es decir se produce la corrosión inevitablemente. Todo esto aumentado por el efecto húmedo de los barrancos. Por todo ello recomendamos cerciorarse del estado de los anclajes antes de colgarse de ellos, una revisión visual y una tracción manual pueden evitarnos algún susto. Si bien los anclajes metálicos no suelen dar muchos sustos, la corrosión también afecta a otras partes que forman parte de las reuniones de rápel, como los cordinos y cintajos que suele haber. Su degradación es debida a la interacción con el medio, es decir, corrosión, y en este caso la afección es muy rápida, así que mucho ojo. Bueno, como dice un compañero de barrancos, no nos salvamos, y menos mal, así la naturaleza tiene la posibilidad de convertir en nada lo que nosotros vamos dejando por ahí. |
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ANEXO QUÍMICA DE LA CORROSIÓN La corrosión es esencialmente un proceso electroquímico en el que un metal se transforma de su estado metálico al iónico. Es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito. Es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. Los electrodos (ánodo y cátodo) pueden ser dos metales diferentes o distintas áreas de una misma pieza de metal. Y el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmósfera, para lo que la humedad relativa deberá ser del 70% al menos. Veamos un ejemplo de corrosión forzado para ver como funciona el sistema. Si cogemos una pieza de hierro y la sumergimos en una disolución de ácido clorhídrico se puede observar un vigoroso burbujeo de gas hidrógeno (H2). Sobre la pieza de metal hay numerosas e imperceptibles áreas cátodo y ánodo producidas por las inclusiones en el metal (materiales no metálicos), las imperfecciones superficiales, los esfuerzos localizados, la orientación de los granos (según el proceso de enfriamiento) o las variaciones en el medio. En el ánodo, los iones de hierro positivamente cargados (Fe++) se separan de la superficie sólida y entran en disolución, mientras que las cargas negativas, en forma de electrones (e-), se quedan en el metal. En el cátodo, los e- chocan con los iones hidrógeno positivamente cargados (H+) que llegan a través del electrolito, perdiendo su carga y combinándose para dar H2. Así, el proceso va avanzando, la oxidación del hierro en los ánodos y el desprendimiento de H2 en los cátodos.
De forma general, la
reacción que tiene lugar en la zona anódica es: Y en la catódica: En resumen, tenemos un metal que se va disolviendo. Para que la corrosión prosiga es necesario eliminar los productos de corrosión del ánodo y cátodo. El H2 del cátodo se puede combinar con el oxígeno disuelto (O2) en el electrolito adyacente para dar agua (H2O), por lo que velocidad de desaparición del H2 dependerá del O2 en el electrolito, el cual depende del grado de aireación, la cantidad de movimiento, la temperatura y la presencia de sales disueltas, entre otros factores. A su vez el O2 puede actuar como eliminador de iones metálicos por formación de óxidos. Así pues, podemos apreciar la importancia de la presencia de O2 en el medio que rodea al metal. Si el ión metálico se elimina mediante la formación de un compuesto insoluble precipitado sobre el ánodo, y esta película es adherente e impermeable al medio, la corrosión se detiene porque este precipitado llega a recubrir la superficie metálica protegiéndola. Es lo que se denomina pasivación, como ocurre en el caso de aluminio y cromo. Este proceso a una velocidad mucho menor se produce en los anclajes de barrancos. NOTA: Este trabajo está a disposición de todo aquel que quiera emplearlo para el interés de la comunidad barranquera o del suyo propio, SIEMPRE Y CUANDO SE CITE EL LUGAR DONDE ESTÁ ALOJADO, Y LAS FUENTES Y AUTORES DEL TEXTO Y FOTOGRAFÍAS, POR CORTESÍA A TODOS ELLOS.
Bibliografía * Introducción
a la Metalurgia Física. Avner, S.H. Mc Graw Hill. 1988 Internet: * GROTTE DES EMOTIONS.
A killer cave: some examples of very rapid corrosion of gear Fotografías: * Andrés Martí Mas información en Internet y nuestro agradecimiento a: http://www.safercliffs.org http://www.hilti.es
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