Uso de Velocidad de Corrosión Acumulada Para Estimar
la Vida Útil del Concreto Armado Expuesto a Largo Plazo en Medio Marino y
Urbano
*Luis
Enrique Navarro Villalobos 
,
José Daniel Chirinos Uzcategui, Gabriel José Bustos Viloria, Carlos Alfredo
Sánchez Viloria, Nicole
Alejandra Pirela Pizzella , Estefani Malolis Carvajal Vergara, Miguel
Antonio Sánchez Gómez, Oladis T. de Rincón , Valentina Millano
González.
Centro de Estudios de Corrosión,
Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia. Maracaibo 4001, Zulia,
Venezuela.
*Autor de
correspondencia: luisnavarro23736@gmail.com
https://doi.org/10.22209/rt.v49a04
Recepción: 28 enero de 2025. / Aceptación:
30 marzo de 2026. / Publicación: mayo 2026.
Resumen
En este
trabajo se evaluó el desempeño del concreto armado expuesto a un ambiente
urbano en la ciudad de Maracaibo, y a un ambiente marino acelerado mediante el
roció de solución salina al 3,5% p/p según norma ISO 11474, en probetas
prismáticas elaboradas de concreto armado pertenecientes al proyecto DURACON.
Las probetas expuestas en ambiente urbano fueron las elaboradas con relación
agua cemento (a/c) de 0,45 y de 0,65, mientras que las probetas expuestas al
ambiente marino acelerado con relación (a/c) 0,45. Se realizaron mediciones
periódicas utilizando técnicas electroquímicas para la velocidad de corrosión,
potencial de corrosión y resistividad, que permitieron la estimación de la vida
útil por medio de la velocidad de corrosión acumulada. Los resultados
demuestran actividad electroquímica por corrosión de las probetas expuestas a
medio urbano con relación a/c de 0,65 a partir del periodo de exposición de 240
meses, alcanzando potenciales de corrosión promedios de hasta -410 mV vs Cu/CuSO4 y velocidades de corrosión
cercanas y superiores a 0,1 µA/cm2. Las probetas expuestas a un
medio marino acelerado, también muestran actividad por corrosión con
incrementos significativos en velocidad de corrosión alcanzando velocidad de
hasta 1 µA/cm2 y potenciales de corrosión de -450mV vs Cu/CuSO4.
Palabras clave: ambiente marino;
ambiente urbano; concreto armado; corrosión acumulada; vida útil.
Use of
Cumulative Corrosion Rate to
Estimate the Useful
Life of Long-Term Exposed Reinforced
Concrete in Marine and Urban Environments
Abstract
This study evaluated the
performance of reinforced
concrete exposed to an urban environment
in the city of Maracaibo, and to an accelerated marine environment using a 3.5% w/w
saline solution spray, according
to ISO 11474, on prismatic reinforced concrete specimens from the DURACON project. The specimens exposed to the urban
environment were those made with
water-cement ratios (w/c) of
0.45 and 0.65, while the specimens exposed to the accelerated
marine environment had a
w/c ratio of 0.45. Periodic
measurements were taken using electrochemical
techniques to determine corrosion rate, corrosion potential, and resistivity, allowing for the estimation
of service life based on
the cumulative corrosion rate. The results demonstrate electrochemical corrosion activity of the specimens
exposed to an urban environment
with a water-to-cement
ratio of 0.65 from the exposure period
of 240 months, reaching average corrosion potentials of up to -410 mV vs. Cu/CuSO4 and corrosion
rates close to and exceeding 0.1 µA/cm2.
Meanwhile, the specimens exposed to an accelerated
marine environment also exhibit electrochemical corrosion activity with significant increases in corrosion rate, reaching up to 1 µA/cm2 and corrosion
potentials of -450 mV vs.
Cu/CuSO4
Keywords: corrosion;
marine environment; reinforced
concrete; service life; urban environment.
Uso da taxa cumulativa de corrosão para estimar a vida útil do concreto armado exposto a longo prazo em
ambientes marinhos e urbanos
Resumo
Neste trabalho, avaliou-se o desempenho do betão armado exposto a um ambiente urbano na cidade de Maracaibo e a um ambiente marinho acelerado por
pulverização com uma solução salina a 3,5% em massa, de acordo com a norma ISO 11474, em corpos
de prova prismáticos de betão
armado pertencentes ao projeto DURACON. Os corpos de prova expostos ao meio urbano foram os fabricados com uma relação água/cimento
(a/c) de 0,45 e outros de 0,65, enquanto
os corpos de prova expostos ao meio
marinho acelerado foram os
fabricados com uma relação a/c de 0,45. Foram realizadas medições
periódicas para determinar a taxa de corrosão, o potencial de corrosão
e a resistividade. Estas medições
permitiram estimar a vida útil com
base na taxa de corrosão cumulativa. Os resultados demonstram
atividade de corrosão eletroquímica nas amostras expostas a um meio urbano com uma relação
água/cimento de 0,65, a partir do período de exposição de 240 meses, atingindo
potenciais de corrosão médios até -410 mV vs. Cu/CuSO4 e
taxas de corrosão próximas e superiores a 0,1 µA/cm². A um ambiente marinho
acelerado também exibem atividade de corrosão com na taxa
de corrosão, atingindo até
1 µA/cm² e potenciais de corrosão
de - 450 mV vs.Cu/CuSO4.
Palavras-chave:
ambiente marinho; ambiente urbano; concreto armado; corrosão; vida útil.
Introducción
El deterioro prematuro de las
estructuras de concreto armado es causado por la corrosión del acero de
refuerzo. Este provoca daños considerables y perjudiciales a las estructuras
que se encuentran en las zonas costeras, urbanas e industriales (Castro et al., 2008). Este proceso se ha
incrementado a lo largo de los años debido a las virtudes excepcionales del
concreto armado se convirtió en el material habitual para la construcción cuya
propiedad principal es la resistencia a los esfuerzos de compresión lo cual lo
hace muy útiles para las edificaciones como puentes, muelles y distintas obras
industriales. Sin embargo, los innumerables accidentes han priorizado el
estudio de estos sistemas compuestos en función a las particularidades de cada
región (Troconis de Rincón et al.,
2006; Troconis de Rincón et al.,
2007; Troconis de Rincón et al.,
2015; Troconis de Rincón et al.,
2016).
Una reserva alcalina de concreto que ayuda a mantener la capa pasiva del
acero de refuerzo protegiéndola inicialmente. Sin embargo, este tipo de
corrosión en general se debe al ataque destructivo de iones cloruro, sulfatos y
dióxido de carbono que están presentes en entornos urbanos y/o industriales,
estos penetran desde el exterior por mecanismo de transporte conocidos como la
difusión. Una vez estos agentes superan la barrera física del hormigón, se
produce la despasivación y se forman productos de
corrosión en el perímetro de la barra de refuerzo. El desempeño del concreto
armado está en función de las propiedades fisicoquímicas de los diseños de
mezcla y de las condiciones ambientales particulares de exposición. (Majlesi et al.,
2023; Millano-González et al.,
2023)
Este proyecto de investigación
forma parte del proyecto DURACON iniciado en 2000 (Troconis de Rincón et al., 2006), el cual ha generado
resultados experimentales que sirven de referencia para el control de la
corrosión en concreto armado en medios urbanos y medios marinos, ya que ha
considerado medios de exposición característicos de diversos países iberoamericanos
representando estructura de concreto armado a nivel mundial. El presente
trabajo permite ahondar y resaltar parámetros como la estimación de la vida
útil (Tuutti 1982) para la toma de decisiones de
intervención y mantenimiento de las estructuras tomando en cuenta criterios de
construcción y variables fisicoquímicas del concreto para proveer un método de
estimación veraz de los periodos de iniciación y propagación de la corrosión
para el control de la corrosión.
Materiales y Métodos
Población y muestra
Para el medio urbano se
expusieron (06) probetas con dos relaciones de agua/cemento (a/c); 0,45 y 0,65;
con espesores de recubrimientos de concreto o profundidad del refuerzo de: 15,
20 y 30 mm; embebidos en dos caras de exposición, cara expuesta (CE) y cara
resguardada (CR). Las probetas P2, P3, P4 fueron de relación a/c de 0,65 y P1,
P5 y P6 de relación a/c de 0,45. En
el medio marino las probetas M5, M3
y M2 fueron de relación a/c de 0,45. Estas probetas de medio marino fueran
expuestas a un rociado salino siguiendo el procedimiento descrito en la norma
ISO-11474.
Tiempos y medios de exposición
Las
probetas de concreto armado expuestas a medio urbano inicialmente se
encontraban en la estación experimental en el estado Zulia, específicamente en
la estación Base Aérea Rafael Urdaneta (BARU) desde julio 2002 hasta marzo
2014, alcanzando 140 meses de mediciones continuas, correspondiendo al primer
periodo de evaluación. Dichas probetas sufrieron una interrupción en su
evaluación desde marzo 2014 hasta septiembre 2021 (90 meses) manteniéndose
expuestas en la misma estación experimental. Para el estudio de las probetas en
medio urbano en este trabajo, fueron reubicadas en las inmediaciones de la
Universidad del Zulia para facilitar su monitoreo, retomándose las mediciones a
partir de septiembre 2021 hasta agosto 2024.
Por otro lado, las probetas de
concreto armado expuesto a medio marino inicialmente se encontraban en la
estación experimental en el estado Falcón, específicamente en la estación “La
Voz de Venezuela”, en el pueblo “Puerto Escondido, desde julio 2002 hasta
agosto 2018, con una evaluación periódica hasta junio 2013 correspondiente a
131 meses de medición continua, identificándose como el primer periodo de
evaluación. Dichas probetas sufrieron una interrupción en su exposición al
medio ambiente natural, desde agosto 2018 hasta diciembre 2019 (15 meses),
resguardadas durante este tiempo en el laboratorio de Concreto del Centro de
Estudio de Corrosión de LUZ, luego de esa interrupción fueron reubicadas en las
inmediaciones de la Universidad del Zulia para facilitar su monitoreo. El
segundo periodo de evaluación inició a partir de diciembre de 2019 hasta julio
2023, utilizando la norma ISO-11474 para simular las condiciones ambientales
marinas a través del rocío con solución salina al 3,5% p/p tres (03) veces por semana
durante el periodo de evaluación.
Técnicas electroquímicas
Para la evaluación del
comportamiento electroquímico se utilizó un multímetro para el registro del
potencial de corrosión (Ecorr) y el equipo Gecor 10 para la velocidad de corrosión natural (Icorr). El criterio de potencial utilizado según los medios
de exposición fue de −250mV
vs Cu/CuSO4 y −150mV
vs Cu/CuSO4 (ASTM C-876-87, 1987), para medio marino y medio urbano,
respectivamente. En cuanto a la velocidad de corrosión, el criterio
correspondió a 0,1 μA/cm2 (Rincón et al., 1997), para ambos medios de
exposición. El cálculo de la velocidad de corrosión acumulada se realizó
integrando la curva de corrosión natural, registrada para cada tiempo de
evaluación.
Medición de
grietas
La determinación de grietas se
realizó utilizando sobre la superficie de ambas caras de cada probeta, un
medidor de grietas de escala milimétrica.
Resultados y Discusión
Avance de grietas para probetas expuestas a medio urbano y marino
Los registros de ancho de grietas obtenidos en las probetas expuestas a
medios urbano correspondieron en las probetas de a/c 0,65 en ambas caras de
exposición para los diferentes espesores, para las barras a 15mm, 20 mm y 30
mm, con valores máximos de 0,3 mm en la cara expuesta para la barra a 15 mm de
espesor (probeta 4). En las probetas de a/c 0,45 en ambas caras de exposición
no cambios ni evidencia de grietas considerando que son probetas de mayor durabilidad
para el ambiente de exposición evaluado. Por su parte las probetas expuestas a
medio marino acelerado alcanzaron anchos de grietas mayores a 0,5 mm,
consideradas de elevadas para la veracidad de las lecturas electroquímicas
(Millano 2015; Troconis de Rincón et al.,
2018).
Durabilidad a largo plazo
Se presentan resultados de la
velocidad de corrosión natural y velocidad de corrosión acumulada para las
probetas de relación agua cemento a/c 0,65 (Figura 1a y 1b). En su cara
expuesta. se puede apreciar valores de velocidad de corrosión natural que alcanzan
el criterio de actividad por corrosión según manual de DURAR de 0,1µA/cm2
para algunos periodos de evaluación, umbral que al mantenerse por un periodo de
tiempo puede generar la producción de óxidos expansivos que provocan la
fisuración del recubrimiento acortando la vida útil del concreto. De aquí que
el análisis de los cambios de pendiente descritos en la Figura 1 nos describen
las etapas de la vida útil y residual de las probetas, como el periodo de
ingreso de los contaminantes (primera pendiente) hasta alcanzar la
concentración y/o espesor de la armadura para dar inicio y propagación de la
velocidad de corrosión activa correspondiente a la 2da pendiente, y finalmente
la aparición de las grietas que corresponde al inicio de la vida residual con
la 3era pendiente, momento en el cual el concreto ha alcanzado su tiempo máximo
de vida útil. En la Figura 1b se observan las tres pendientes, el periodo de
ingreso de los contaminantes e inicio del periodo de corrosión activa con el
primer cambio de pendiente a los 98 meses y el inicio de la vida residual con
el segundo cambio correspondiente a la tercera pendiente a los 250 meses
aproximadamente. A diferencia de las probetas de a/c 0,45 Figura 2 no muestran
cambios significativos en las pendientes debido a que son de alta durabilidad,
y durante la investigación todavía se encuentran en periodo de ingreso de los
contaminantes al nivel de armadura para luego dar inicio al proceso de
corrosión activa.
(a)
(b)
Figura 1.
Velocidad de corrosión natural (a) y velocidad de corrosión acumulada (b) del
acero a 15 mm de profundidad de probetas en medio urbano de relación a/c de
0,65 y cálculo de pendientes de velocidad acumulada, en su cara expuesta.
(a)
(b)
Figura 2.
Velocidad de corrosión natural (a) y velocidad de corrosión acumulada (b) del
acero a 15 mm de profundidad de probetas en medio urbano de relación a/c de
0,45 y cálculo de pendientes de velocidad acumulada, en su cara expuesta.
En las probetas de relación a/c de
0,45 expuestas al medio marino acelerado, en la Figura 3 se presentan los
valores de la velocidad de corrosión natural y acumulada, en su cara expuesta
se puede apreciar valores mayores al criterio establecido de riesgo por
corrosión, esto se debe a que el ataque por iones cloruros es más acelerado con
respecto a la carbonatación (CO2) incluso alcanzando valores mayores
a 10 µA/cm2. Los cambios de pendiente se muestran en 50 meses para
el fin del periodo de ingreso de los contaminantes e inicio de la corrosión y
su vida residual inicia a los 249 meses.
(a)
(b)
Figura 3.
Velocidad de corrosión natural (a) y velocidad de corrosión acumulada (b) del
acero a 15 mm de profundidad de probetas en medio marino acelerado de relación
a/c de 0,45.
Conclusiones
La estimación de la vida útil
mediante la velocidad de corrosión acumulada y el análisis de cambios de
pendiente demostró ser una herramienta eficaz y sencilla para identificar las
etapas de iniciación, propagación y vida residual del acero de refuerzo en
concreto armado expuesto a ambientes urbano y marino acelerado. En probetas
expuestas al ambiente urbano con relación a/c = 0,65, la segunda pendiente
(inicio de corrosión activa) se identificó alrededor de 90 meses y la tercera
pendiente (vida residual y aparición de grietas por corrosión) alrededor de 240
meses, periodo en el cual se observó el inicio de grietas por corrosión. En las
probetas de relación a/c de 0,45 no mostraron cambios de pendiente relevantes
durante el periodo de estudio y permanecen en la fase de ingreso de
contaminantes (no mayor a 0,1 A/cm2xmes)
su comportamiento indica mayor durabilidad y sugiere que, con las condiciones
evaluadas, el tiempo hasta la iniciación de la corrosión supera el horizonte
temporal aquí evaluado (250 meses). En el medio marino acelerado (a/c = 0,45)
se observó aceleración de la actividad electroquímica: la transición a
corrosión activa se detectó cerca de 50 meses y la vida residual se ubicó
aproximadamente a los 210–249 meses, dependiendo de la profundidad de
recubrimiento.
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