Corrosión galvánica

La corrosión galvánica (también llamada corrosión bimetálica o corrosión por metales diferentes ) es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente al estar en contacto eléctrico con otro metal distinto, ambos en presencia de un electrolito . Una reacción galvánica similar se aprovecha en las pilas desechables para generar un voltaje eléctrico útil que alimente dispositivos portátiles. Este fenómeno recibe su nombre del médico italiano Luigi Galvani (1737-1798).

Un tipo similar de corrosión causada por la presencia de una corriente eléctrica externa se denomina corrosión electrolítica .

Los metales y aleaciones diferentes tienen potenciales de electrodo distintos , y cuando dos o más entran en contacto en un electrolito, un metal (el más reactivo ) actúa como ánodo y el otro (el menos reactivo ) como cátodo . La diferencia de potencial eléctrico entre las reacciones en los dos electrodos es la fuerza impulsora de un ataque acelerado al metal del ánodo, que se disuelve en el electrolito. Esto provoca que el metal del ánodo se corroa más rápidamente de lo que lo haría de otro modo y que la corrosión en el cátodo se inhiba. La presencia de un electrolito y una vía conductora eléctrica entre los metales es esencial para que se produzca la corrosión galvánica. El electrolito proporciona un medio para la migración de iones , mediante el cual los iones se mueven para evitar la acumulación de carga que, de otro modo, detendría la reacción. Si el electrolito contiene solo iones metálicos que no se reducen fácilmente (como Na ⁺ , Ca2 ⁺ , K ⁺ , Mg2 ⁺ o Zn2 ⁺ ), la reacción catódica es la reducción de H ⁺ disuelto a H2 _o de _O2 a ^OH− . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

En algunos casos, este tipo de reacción se fomenta intencionadamente. Por ejemplo, las baterías domésticas de bajo coste suelen contener celdas de carbono-zinc . Como parte de un circuito cerrado (la vía electrónica), el zinc dentro de la celda se corroe preferentemente (la vía iónica) como parte esencial de la generación de electricidad por parte de la batería. Otro ejemplo es la protección catódica de estructuras enterradas o sumergidas, así como de depósitos de agua caliente . En este caso, los ánodos de sacrificio funcionan como parte de un par galvánico, promoviendo la corrosión del ánodo y protegiendo el metal del cátodo.

En otros casos, como en tuberías con metales mixtos (por ejemplo, cobre, hierro fundido y otros metales fundidos), la corrosión galvánica acelera la corrosión de ciertas partes del sistema. Para reducir el potencial galvánico, se pueden inyectar inhibidores de corrosión como nitrito de sodio o molibdato de sodio . Sin embargo, es fundamental supervisar cuidadosamente la aplicación de estos inhibidores. Si la aplicación de los inhibidores aumenta la conductividad del agua dentro del sistema, el potencial de corrosión galvánica puede incrementarse considerablemente.

La acidez o alcalinidad ( pH ) también es un factor importante a considerar en los sistemas de circulación bimetálicos de circuito cerrado. Si el pH y las dosis de inhibidores de corrosión son incorrectos, la corrosión galvánica se acelerará. En la mayoría de los sistemas HVAC , el uso de ánodos y cátodos de sacrificio no es una opción, ya que tendrían que aplicarse dentro de las tuberías del sistema y, con el tiempo, se corroerían y liberarían partículas que podrían causar daños mecánicos potenciales a las bombas de circulación, intercambiadores de calor, etc. ^{[ 5 ]}

Un ejemplo común de corrosión galvánica se da en el hierro galvanizado , una lámina de hierro o acero recubierta con zinc. Incluso cuando se rompe la capa protectora de zinc , el acero subyacente no se ve afectado. En cambio, el zinc se corroe porque es menos noble. Solo después de que se haya consumido puede producirse la oxidación del metal base. Por el contrario, en una lata convencional ocurre lo opuesto al efecto protector: como el estaño es más noble que el acero subyacente, cuando se rompe la capa de estaño, el acero que se encuentra debajo se ve afectado de inmediato y de forma preferencial.

Estatua de la Libertad

Un ejemplo espectacular de corrosión galvánica ocurrió en la Estatua de la Libertad cuando, durante las revisiones de mantenimiento rutinarias de la década de 1980, se descubrió que se había producido corrosión entre la capa exterior de cobre y la estructura de soporte de hierro forjado . Si bien el problema se había previsto cuando Gustave Eiffel construyó la estructura según el diseño de Frédéric Bartholdi en la década de 1880, la capa aislante de goma laca entre ambos metales se había deteriorado con el tiempo, provocando la oxidación de los soportes de hierro. Se llevó a cabo una extensa renovación, sustituyendo el aislamiento original por PTFE . La estructura no era insegura debido a la gran cantidad de conexiones intactas, pero se consideró una medida de precaución para preservar un símbolo nacional de los Estados Unidos. ^{[ 6 ]}

Existen varias maneras de reducir y prevenir este tipo de corrosión:

• Aísle eléctricamente los dos metales entre sí. Si no están en contacto eléctrico, no se producirá acoplamiento galvánico. Esto se puede lograr utilizando materiales no conductores entre metales con diferente potencial eléctrico. Las tuberías se pueden aislar con un tramo de tubería de plástico o de metal revestido internamente. Es importante que el tramo tenga la longitud suficiente para ser efectivo. Por razones de seguridad, no se debe intentar esto si un sistema de puesta a tierra eléctrica utiliza la tubería como conexión a tierra o tiene una unión equipotencial .
• Las embarcaciones metálicas conectadas a la red eléctrica costera normalmente deben tener el casco conectado a tierra por motivos de seguridad. Sin embargo, el extremo de dicha conexión a tierra suele ser una varilla de cobre enterrada en el puerto deportivo, lo que genera una "batería" de acero y cobre de aproximadamente 0,5  V. Además, el casco de cada embarcación está conectado al de las demás, lo que crea otras "baterías" entre las hélices (que pueden ser de bronce) y los cascos de acero, pudiendo provocar la corrosión de las costosas hélices. En estos casos, es fundamental el uso de un aislador galvánico, generalmente compuesto por dos diodos semiconductores en serie, en paralelo con dos diodos que conducen en sentido contrario (antiparalelo). Este dispositivo se inserta en la conexión a tierra de protección entre el casco y el conductor de protección de la red costera. Esto impide el paso de corriente por el conductor de protección mientras la tensión aplicada sea inferior a 1,4  V (es decir, 0,7  V por diodo), pero permite el paso de la corriente completa en caso de fallo eléctrico. Seguirá existiendo una fuga de corriente muy pequeña a través de los diodos, lo que puede provocar una corrosión ligeramente más rápida de lo normal.
• Asegúrese de que no haya contacto con el electrolito. Esto se puede lograr utilizando compuestos hidrófugos como grasas o recubriendo los metales con una capa protectora impermeable, como una pintura, barniz o plástico adecuados. Si no es posible recubrir ambos, el recubrimiento debe aplicarse al material más noble, es decir, al de mayor potencial. Esto es recomendable porque, si el recubrimiento se aplica solo al material más activo, en caso de daños en el recubrimiento, se formará una gran área catódica y una área anódica muy pequeña, y la tasa de corrosión en el área anódica expuesta será considerablemente alta.
• El uso de pasta antioxidante es beneficioso para prevenir la corrosión entre las conexiones eléctricas de cobre y aluminio. Esta pasta está compuesta por un metal de menor nobleza que el aluminio o el cobre.
• Elija metales con potenciales electroquímicos similares. Cuanto más se asemejen los potenciales individuales, menor será la diferencia de potencial y, por lo tanto, menor la corriente galvánica. Utilizar el mismo metal en toda la construcción es la forma más sencilla de igualar los potenciales.
• El recubrimiento electrolítico u otros tipos de recubrimiento también pueden ser útiles. Estos suelen emplear metales más nobles que resisten mejor la corrosión. Se pueden utilizar cromo , níquel , plata y oro . La galvanización con zinc protege el metal base de acero mediante una acción anódica sacrificial.
• La protección catódica utiliza uno o más ánodos de sacrificio fabricados con un metal más reactivo que el metal que se desea proteger. Entre las aleaciones metálicas más comunes para ánodos de sacrificio se encuentran el zinc, el magnesio y el aluminio . Este método es habitual en calentadores de agua y en muchas estructuras metálicas enterradas o sumergidas.
• La protección catódica también puede aplicarse conectando una fuente de alimentación eléctrica de corriente continua (CC) para contrarrestar la corriente galvánica corrosiva. (Véase Protección catódica § Protección catódica por corriente impresa (PCCI) ). 

Todos los metales pueden clasificarse en una serie galvánica que representa el potencial eléctrico que desarrollan en un electrolito determinado frente a un electrodo de referencia estándar. La posición relativa de dos metales en dicha serie proporciona una buena indicación de cuál de ellos es más propenso a corroerse con mayor rapidez. Sin embargo, otros factores, como la aireación del agua y el caudal, pueden influir notablemente en la velocidad del proceso.

La compatibilidad de dos metales diferentes puede predecirse considerando su índice anódico. Este parámetro es una medida del voltaje electroquímico que se desarrollará entre el metal y el oro. Para hallar el voltaje relativo de un par de metales, basta con restar sus índices anódicos. ^{[ 18 ]}

Para reducir la corrosión galvánica en metales almacenados en ambientes normales, como almacenes o entornos sin control de temperatura ni humedad, la  diferencia en el índice anódico de los dos metales en contacto no debe ser superior a 0,25 V. En ambientes controlados, donde la temperatura y la humedad están reguladas,  se puede tolerar una diferencia de 0,50 V. En ambientes adversos, como exteriores, alta humedad y ambientes salinos, la  diferencia en el índice anódico no debe ser superior a 0,15 V. Por ejemplo: el oro y la plata tienen una diferencia de 0,15  V; por lo tanto, estos dos metales no experimentarán una corrosión significativa incluso en un ambiente adverso. ^{[ 19 ]}

Cuando las consideraciones de diseño requieren que metales diferentes entren en contacto, la diferencia en el índice anódico se suele controlar mediante acabados y recubrimientos. El acabado y el recubrimiento seleccionados permiten que los materiales diferentes estén en contacto, protegiendo a los materiales más básicos de la corrosión causada por los más nobles. ^{[ 19 ]} Siempre será el metal con el índice anódico más negativo el que finalmente sufrirá corrosión cuando exista incompatibilidad galvánica. Por eso, la vajilla de plata de ley y acero inoxidable nunca debe colocarse junta en el lavavajillas al mismo tiempo, ya que es probable que los artículos de acero se corroan al final del ciclo (el agua y el jabón han actuado como electrolito químico y el calor ha acelerado el proceso).

El término "corrosión electrolítica" se utiliza con mayor frecuencia para indicar la corrosión causada por la corriente eléctrica aplicada al metal desde fuentes externas. El mecanismo de esta corrosión es esencialmente el mismo que el de la corrosión galvánica. ^{[ 20 ]}

• Corrosión
• Ánodo galvánico
• Aislamiento galvánico en circuitos eléctricos/electrónicos
• Serie galvánica
• Galvanización
• Diagrama de Pourbaix : Representación gráfica de las fases termodinámicamente estables de un sistema electroquímico acuoso. 

• McCollum, B.; Logan, KH (1913). Corrosión electrolítica del hierro en suelos . Documentos técnicos de la Oficina de Normas. Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos . Recuperado el 8 de enero de 2025 .