DURABILIDAD DE ESTRUCTURAS METÁLICAS FRENTE A LA CORROSIÓN
GENERALIDADES
Para los usos habituales, las estructura metálicas se protegen frente a corrosión de manera suficiente mediante tratamientos con pinturas o galvanizado.
En ocasiones no obstante cuando la estructura está expuesta a cierta agresividad química ambiental como es el caso de a aerosoles o salpicaduras de origen marino, ciertos usos industriales y estructuras sumergidas o enterradas, se hace obligado replantear en fase de Proyecto cuál es la solución que a largo plazo y teniendo en cuenta las posibles labores de mantenimiento o reparación terminará proporcionando una mayor eficiencia económica.
En el presente post reseñamos algunas de las estrategias que consideramos en RRG INGENIEROS cuando se nos presentan estos casos especiales que requieren un mayor cuidado en el diseño por motivos de durabilidad frente a corrosión de estructuras metálicas.
CARACTERIZACIÓN NORMATIVA DEL FENÓMENO DE LA CORROSIÓN
*Niveles de riesgo de corrosión
Lo primero a tener en cuenta para diseñar las medidas de protección es acotar el orden de magnitud del nivel de riesgo de corrosión, para lo cual recurriremos a la Tabla 80.1a del Artículo 80 del Anejo 80 del Código Estructural (C.E.) que caracteriza de forma detallada y por transcripción desde la norma UNE-EN ISO 12944-2 el impacto ambiental sobre estructuras de acero, haciendo referencia a las diferentes categorías de ambiente corrosivo, divididas en 2 grupos:
Grupo 1. Corrosividad para ambientes atmosféricos:
-Categoría C1. Corrosividad muy baja. Interior de edificios con calefacción y atmósferas limpias
-Categoría C2. Corrosividad baja. Exteriores con bajos niveles de contaminación, o interior de edificios sin calefacción donde pueden ocurrir condensaciones
-Categoría C3. Corrosividad media. Exteriores urbanos e industriales, con moderada contaminación de dióxido de azufre, o zonas costeras con baja salinidad, e interiores de naves de fabricación con elevada humedad y con algo de contaminación del aire
-Categoría C4. Alta. Exteriores de áreas industriales y costeras con moderada salinidad e interiores de plantas químicas o piscinas
-Categoría C5-I. Corrosividad muy alta industrial. Exteriores de áreas industriales con elevada humedad y atmósfera agresiva
-Categoría C5-M. Corrosividad muy alta marina. Exteriores en áreas costeras y marinas con elevada salinidad
-Categoría CX. Corrosividad extrema. Exteriores en áreas de altamar, áreas industriales con humedad extrema, así como atmosferas agresivas o tropicales
Grupo 2. Corrosividad para estructuras localizadas en el agua o enterradas en el suelo:
-Categoría IM1. Ambientes de agua dulce como instalaciones ribereñas, plantas hidroeléctricas
-Categoría IM2. Ambientes de agua de mar o salobre como áreas portuarias con estructura como puertas de contención, esclusas o muelles
-Categoría IM3. Estructuras enterradas
-Categoría IM4. Inmersión en agua de mar o salobre con protección catódica
*Durabilidad del sistema de protección
Una vez determinada la categoría de corrosividad y en función de la vida útil de la estructura y de los ciclos de mantenimiento previstos se debe establecer el periodo de durabilidad del sistema de protección, que según la UNE-EN ISO 12944 se clasifica en los siguientes intervalos de durabilidad:
-Durabilidad Baja (L): 2 a 5 años
-Durabilidad Media (M): 5 a 15 años
-Durabilidad Alta (H): más de 15 años
-Durabilidad Muy alta (VH): más de 25 años
ESTRATEGIAS PARA LA PROTECCIÓN FRENTE A CORROSIÓN
Una vez caracterizado el Nivel Riesgo de Corrosión y adoptado el periodo de Durabilidad requerido para el sistema de protección procederemos a diseñar el mismo según los criterios generales del Código Estructural (C.E.) y los cuales se complementarán en su caso con otras normativas complementarias como la UNE-EN ISO 12944 u otras dependiendo del tipo de protección frente a corrosión adoptado, según vamos a ver de un modo general y dada la extensión de este campo.
- Criterios generales para las medidas de protección según el Código Estructural
En el epígrafe 2.1.3. del Anejo 22 del C.E. se reseñan los sistemas básicos de protección de estructuras metálicas frente a corrosión las cuales deberán diseñarse mediante:
–Protección apropiada de la superficie según Artículo 95 del C.E. y el cual indica a su vez varias formas de protección superficial:
- Metalización, mediante proyección de cinc o aluminio según UNE-EN ISO 2063
- Galvanización en caliente, por formación de un recubrimiento de cinc o aleaciones de cinc-hierro, por inmersión en baño de cinc fundido a una temperatura de 450°C según UNE-EN ISO 1461
- Pintado, para lo cual aplicaremos los criterios de la norma UNE-EN ISO 12944 que define diferentes sistemas de revestimiento en función de la categoría de corrosividad y el periodo de durabilidad requerido. Para ello existen diferentes tratamientos con pinturas cuya naturaleza (epoxi, poliuretano y otras), número de capas, aplicación y mantenimiento se recoge en la citada norma
–Uso de acero pasivado según Artículo 83.2.3 del C.E. tales como aceros patinables cuya superficie resulta más estable químicamente evitando el inicio de la corrosión
–Uso de acero inoxidable según Anejo 24 del C.E. que podría resultar una solución económica para aplicaciones con ambientes muy corrosivos y que hagan inviable técnica o económicamente llevar a la práctica un mantenimiento de otros sistemas de protección de la estructura
Aparte de ello en el Artículo 87 del C.E. se indican las estrategias de durabilidad que podemos añadir a las anteriores como medidas de protección:
–Selección de formas estructurales adecuadas, de acuerdo con lo indicado en el apartado 87.1. del C.E. y que entre otras cosas indica que que las formas de los elementos estructurales deben ser sencillas y tendentes a reducir al mínimo el contacto directo entre las superficies de acero y el agua. Al respecto en 87.3.4. del C.E. se indican detalles constructivos a evitar para reducir la acumulación de agua en los perfiles estructurales
-Selección de materiales, según lo ya indicado y ampliado en el apartado 87.2. del C.E. donde se detallan las prescripciones para aceros con comportamiento mejorado frente a la corrosión como los ya citados aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica (pasivado), aceros inoxidables o aceros con tratamiento de galvanizado en caliente
-Medidas específicas frente a la corrosión, según el Artículo 87.3. del C.E. que indica que como criterio general, en Proyecto se adoptará o bien un sistema de protección superficial según su apartado 87.3.1 o la disposición de sobreespesores en los perfiles según su apartado 87.3.2. y que merece una mención especial por tratarse de una forma alternativa de protección. Así en dicho epígrafe 87.3.2. se indican los sobreespesores necesarios en los perfiles estructurales por cada 30 años de de vida útil prevista de la estructura para su protección frente a corrosión sin otro tipo de medidas:
- Clases de exposición C4 (corrosividad alta), C5 (corrosividad muy alta): 1,5 mm
- Clase de exposición C3 (corrosividad media): 1 mm
- Clase de exposición C2 (corrosividad baja): 0,5 mm
En el modelo de cálculo estructural se deberá descontar por tanto dichos sobreespesores a la hora de considerar las propiedades mecánicas de los perfiles.
En el mismo Artículo 87.3 del C.E. se hace también referencia a la posibilidad de utilizar Sistemas de protección catódica, que se regirán según la norma UNE-EN ISO 12499
-Medidas de mantenimiento durante la fase de uso, según el apartado 87.5. del C.E. y que entre otras cosas recuerda la necesidad de prever dichas operaciones en un Plan de mantenimiento
- Casos que no requieren protección frente a corrosión
Según indica el epígrafe 4. Durabilidad del C.E. para el caso estructuras interiores de edificación, con una humedad relativa interna no superior a 80%, no será necesaria una protección frente a corrosión.
Tampoco resultará necesaria la protección frente a corrosión para estructuras sometidas a ambientes con una Categoría de corrosividad C1.
CONCLUSIONES
Como vemos hablamos de un campo muy extenso y flexible pero a la vez crucial para la integridad estructural, en el que podemos adoptar múltiples soluciones de protección frente a corrosión, que a grandes rasgos se resumen en una o más de las siguientes:
–Protección apropiada de la superficie mediante revestimientos
–Uso de aceros con comportamiento mejorado frente a corrosión
-Disposición de sobreespesores
-Protección catódica
Durante la fase de diseño estructural se deberá valorar técnica y económicamente las posibles alternativas de protección teniendo en cuenta además de la categoría de corrosividad, las operaciones de mantenimiento durante la vida útil de la estructura, así como incluso el valor o coste residual de la misma al final de su periodo de servicio.
Si desea un asesoramiento en materia de protección frente a corrosión para su proyecto, puede ponerse en contacto RRG INGENIEROS a través de:
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