Corrosión en una estructura metálica: cuándo el óxido ya comió sección

En una nave con años, el óxido aparece primero en los mismos lugares: la base de las columnas, las canaletas, las correas debajo de una gotera. La pregunta del dueño siempre es la misma: ¿es un tema de pintura o ya es estructural? La respuesta no se ve: se mide. Un técnico mide cuánto espesor le queda al acero, y con esos números se verifica la estructura. Para pasar de las mediciones a un número armamos la calculadora de sección remanente.

Dónde se come el acero en una nave

La corrosión necesita agua, y donde el agua se queda, el acero se come más rápido. La guía de diseño de SteelConstruction.info lo dice así: los detalles que juntan agua y suciedad aceleran la corrosión y pueden producir picaduras, y las rendijas retienen agua por capilaridad. La guía remite a la ISO 12944-3, que da los criterios para evitarlos desde el proyecto. En una nave existente, son los primeros lugares para mirar:

• Las bases de las columnas. Al nivel del piso se junta el agua, el polvo y lo que se lava del piso. Si la base quedó enterrada en el contrapiso, la humedad queda pegada al acero.
• Las alas inferiores y los perfiles con la abertura hacia arriba. Una U con las alas para arriba o un ángulo con el lado horizontal abajo son bandejas: juntan agua y basura.
• Las canaletas y las bajadas, y las correas debajo de una gotera, una claraboya o una zona con condensación.
• Las uniones con chapas superpuestas. El agua entra por capilaridad en la rendija entre las chapas y se queda: es la corrosión en rendijas.
• El interior de los tubos sin sellar, donde nadie mira.

Por eso la pérdida casi nunca es pareja: un perfil puede estar sano en altura y muy dañado en los últimos centímetros sobre el piso. La medición tiene que buscar la sección más dañada, no el promedio.

Cuánto come por año

La ISO 9223 da cuánto espesor pierde el acero al carbono sin protección en el primer año, según la categoría de corrosividad del ambiente:

ISO 9223:2012, Tabla 2, según la ficha técnica 10 de Zinkinfo Benelux.

Son valores para una superficie pareja y expuesta. En una trampa de agua o una rendija el ritmo es otro, y por eso el número de la tabla no reemplaza la medición: sirve para saber qué esperar y para planificar cada cuánto volver a medir. Qué categoría tiene tu obra y cuánto dura cada protección lo contamos en galvanizado o pintura.

Cómo se mide el espesor

El espesor de un perfil en obra se mide con un medidor de espesores por ultrasonido: el equipo manda un pulso desde una cara y mide cuánto tarda en volver del fondo. No hace falta llegar a las dos caras, y por eso sirve para un alma o un tubo. Lo opera un técnico, que calibra el equipo y registra cada punto. Tres cosas que conviene saber para leer su informe:

• La pintura engaña. Medida sobre la pintura en el modo común, el equipo marca de más: según el fabricante Evident, el error suele superar el doble del espesor de la pintura, porque el sonido viaja más lento en ella. Hay que limpiar el punto o usar un modo que la descuente, como el eco-eco, que mide entre dos ecos del fondo del acero.
• El acero muy corroído es difícil. El modo eco-eco necesita varios ecos del fondo, y en un acero muy corroído pueden no aparecer. Para superficies rugosas y picaduras, el estándar de la industria son los palpadores duales (Evident).
• Una picadura no es una sección. Una medición puntual puede no encontrar una picadura, y una picadura no dice cuánto perdió la sección entera. Se relevan aparte y se evalúan aparte.

Quién decide qué se mide. El Apéndice 5 del CIRSOC 301-2018 pide que el profesional responsable fije los ensayos y dónde se hacen (art. 5.2.1), y que los espesores salgan de un relevamiento ajustado (art. 5.3.1). Nuestro criterio: medir cada zona dañada en una grilla de puntos y medir también en zonas sanas del mismo perfil, que confirman qué perfil es y cuánto tenía al principio. El mismo apéndice pide determinar las propiedades del acero con certificados o ensayos de tracción sobre muestras cortadas (art. 5.2.2), y su composición química si se va a reparar con soldadura (art. 5.2.3).

Del espesor a la verificación

Con los espesores, la verificación sigue el reglamento como en una estructura nueva: se calculan las solicitaciones con las combinaciones de la sección B.2 y la resistencia con los capítulos B a J (Apéndice 5, art. 5.3.2), pero con la sección que quedó. Lo que cambia la corrosión:

• El área, que manda en tracción y en la compresión de una barra corta.
• Los módulos resistentes, que mandan en flexión.
• El radio de giro, que manda en el pandeo de la barra entera. Si la pérdida es pareja casi no cambia, porque bajan juntos la inercia y el área.
• La clase de la sección. Al afinarse las chapas, sube su relación ancho/espesor, y un elemento puede pasar el límite de la Tabla B.4.1 del CIRSOC 301-2018. Ahí la resistencia baja más que la sección.

El mismo milímetro no pesa igual en todos los perfiles. En los chicos las chapas son finas y el milímetro es una parte mayor:

En una correa de chapa conformada pasa lo mismo, más fuerte: en una chapa de 2 mm, medio milímetro es la cuarta parte de la sección.

Un ejemplo. Una columna IPE 200, de acero de 235 MPa, con la base corroída. El técnico mide 6,5 mm en las dos alas, que tenían 8,5, y 3,5 mm en el alma, que tenía 5,6. La calculadora da:

• Le queda el 73 % del área: 20,7 cm² de 28,5. Perdió 6,1 kg por metro.
• El módulo plástico queda en 75 % y la inercia, en 76 %.
• El radio de giro queda en 99,6 %: el pandeo de la columna entera casi no cambia.
• Pero el alma pasó a ser esbelta: su relación h/tw subió de 28,4 a 46,0, y el límite para compresión es 43,5.

Con un elemento esbelto, la compresión se calcula con el factor de reducción de la sección E.7 del CIRSOC 301-2018. Salvo que la columna sea muy esbelta, su resistencia baja más que el 73 % del área. Si esa columna trabajaba cerca del límite, ya no verifica; si trabajaba holgada, puede que sí. Eso lo dice la verificación con las cargas, y en una base corroída también hay que revisar la placa base y los anclajes.

Qué se hace después

• Si verifica: limpiar, proteger y cortar la causa. Después, volver a medir en el plazo que fije el plan de mantenimiento, que el CIRSOC 301-2018 pide incluir en la documentación conforme a obra (art. A.5.2).
• Si no verifica: reforzar o reemplazar. Se refuerza con chapas soldadas o abulonadas o agregando barras, y se reemplaza el tramo dañado o la barra entera. Para soldar sobre el acero existente hay que conocer su composición química (Apéndice 5, art. 5.2.3). El refuerzo se calcula, y el plano dice, si hace falta, cómo se apuntala mientras se ejecuta.
• Siempre: el agua. Si no se corta la causa, el refuerzo nuevo se corroe en el mismo lugar. La guía de SteelConstruction.info lo plantea como drenaje y ventilación, para que el acero se seque y pase menos tiempo mojado.

El trabajo termina en un informe: el Apéndice 5 pide que diga cómo se evaluó, con qué datos y si la resistencia de la estructura, con todos sus elementos y uniones, es adecuada (art. 5.5).

Lo que la calculadora no considera

• Las picaduras, los agujeros y las pérdidas localizadas. Supone que cada placa perdió lo mismo en toda la sección.
• Las uniones, la placa base y los anclajes, que se verifican aparte.
• La resistencia de la barra. Da las propiedades que le quedan al perfil y su clase; cuánto resiste lo dice la verificación con las cargas reales.

En EDICI verificamos estructuras corroídas a distancia: definimos qué medir y dónde, interpretamos el informe de espesores del técnico, verificamos con el CIRSOC 301 y especificamos el refuerzo o el reemplazo. Contamos el proceso completo en verificación de naves y galpones existentes. Pedinos presupuesto o mirá el servicio de cálculo de naves industriales.

Preguntas frecuentes

¿Cómo sé si el óxido de mi nave es superficial o ya le quitó sección?

Mirando no alcanza: hay que medir. Una mancha de óxido fina puede ser solo superficial; las escamas que se levantan en capas, las picaduras y los bordes que se ven más finos indican que el acero perdió espesor. La confirmación la da la medición del espesor con ultrasonido en los puntos que fije el ingeniero, y después la verificación de la estructura con esos espesores.

¿Quién mide el espesor de un perfil corroído?

Un técnico con un medidor de espesores por ultrasonido. El ingeniero define qué medir y dónde, como pide el Apéndice 5 del CIRSOC 301-2018, y después interpreta los valores y verifica la estructura. En EDICI hacemos esa parte a distancia, con el informe de espesores del técnico.

¿Cuánto acero pierde por año una estructura sin protección?

Según la ISO 9223, en el primer año el acero al carbono pierde hasta 25 µm en un ambiente rural (C2), de 25 a 50 µm en uno urbano (C3), de 50 a 80 en uno industrial o costero moderado (C4) y de 80 a 200 en uno costero o industrial agresivo (C5). Son valores para una superficie pareja y expuesta: donde se junta agua o suciedad, la corrosión se acelera y aparecen picaduras.

¿Se puede reforzar un perfil corroído?

Sí, si la verificación lo justifica: con chapas soldadas o abulonadas, agregando barras o reemplazando el tramo dañado. Si se va a soldar sobre el acero existente, el CIRSOC 301-2018 pide determinar su composición química para preparar el procedimiento de soldadura (Apéndice 5, art. 5.2.3). Y antes que nada hay que cortar la causa: el agua que entra o se acumula.

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Fuentes: CIRSOC 301-2018, Apéndice 5 (arts. 5.1, 5.2.1 a 5.2.3, 5.3.1, 5.3.2 y 5.5), art. A.5.2, Tablas B.4.1a y B.4.1b (casos 1, 5, 11 y 16) y sección E.7, leídos en el PDF oficial. ISO 9223:2012, pérdida del acero en el primer año, según la ficha técnica 10 de Zinkinfo Benelux. Detalles que juntan agua y rendijas, según la guía "Influence of design on corrosion" de SteelConstruction.info, que remite a la ISO 12944-3. Medición de espesores sobre pintura, modo eco-eco y palpadores duales, según las notas de aplicación de Evident. Dimensiones de IPE e IPN según las tablas de perfiles de la UTN Facultad Regional Mendoza (DIN 1025). Los porcentajes y el ejemplo son cálculos de EDICI con la calculadora de este post.