Introducción.

En octubre de 2016, las obras de rehabilitación del Puente Mayor o Romano de Ourense incluyeron la sustitución de sus populares farolas de hierro forjado. Esto ha suscitado en la población una gran polémica. Las farolas originales eran propiedad de la Xunta de Galicia y se incluyeron en un proyecto del 22 de marzo de 1976, a pesar de que no se autorizó la instalación de las mismas en el monumento hasta cinco años más tarde, el 25 de septiembre de 1981. El paso del tiempo y los 35 años de vida de las luminarias han provocado un gran deterioro en los fustes realizados en hierro fundido, según precisó un informe técnico del ayuntamiento de Ourense.

Imagen 1. Antiguas farolas del Puente Romano de Ourense en un almacén del Ayuntamiento de la ciudad. Fuente: Diario La Región, 13-10-2016.

La desaparición de las típicas farolas motivó las críticas de los vecinos de la ciudad de Ourense que se sentían molestos por la retirada de estos elementos tan familiares para todos. Sin embargo, el ayuntamiento de la ciudad explicó que debido al mal estado de las farolas resultaba más costosa la reparación que instalar otras nuevas.

El consistorio también destacó que a mediados de febrero de 2016 una de ellas se partió debido a su mal estado y al deterioro por la humedad, y se precipitó desde el puente hasta ir a parar muy cerca del vallado del parque canino, donde cada día se reúnen decenas de ourensanos con sus mascotas.

En un recorrido por las calles y parques de nuestra ciudad, pero que podría ser cualquier otra, son numerosas las muestras del efecto de la corrosión del mobiliario urbano que podemos encontrar: papeleras, señales de tráfico, paneles informativos e incluso en los desagües de edificios o la entrada de suministros eléctricos o de gas ciudad.

Imágenes 2: Ejemplo de corrosión en la base de una farola del alumbrado público (Ourense).

En una observación inicial de nuestro entorno nos encontramos con varias posibles causas de esta corrosión:

  • El oxígeno de la atmósfera, principal agente oxidante de nuestro planeta, para bien y para mal.
  • La humedad del suelo, ya que está en todos los elementos en contacto con él, y es el lugar donde ésta más se acumula y perdura.
  • La orina de los perros, que por su instinto de marcar territorio y como canal de comunicación con otros individuos de su misma especie, los lleva a miccionar en las bases de las estructuras metálicas verticales.

Imagen 3: Ejemplo de corrosión en la protección de un canalón de desagüe (Ourense).

   

Imagen 4. Ejemplo de corrosión en una señal informativa (Ourense).

Imagen 5. Ejemplo de corrosión en el marco de una persiana (Ourense).

   
Imagen 6. Ejemplo de corrosión en una entrada de suministro de gas (Ourense). Imagen 7. Corrosión en una papelera (Ourense).
   
Imagen 8. Ejemplo de corrosión en una entrada de suministro eléctrico y de gas (Ourense). Imagen 9. Ejemplo de corrosión en un bolardo (San Cibrao das Viñas).

El objetivo de este trabajo es reducir los efectos a corto plazo de la corrosión del mobiliario urbano de metal por la acción de la atmósfera, la humedad o el ataque de sustancias ácidas; para ello utilizamos la protección catódica o los llamados metales de sacrificio, es decir, aquellos que tienen un mayor potencial redox o capacidad de oxidarse frente a otros metales, a los cuales reduce con gran facilidad.

La corrosión es el deterioro de un metal a causa de una reacción de un metal con el medio ambiente, se puede evitar aplicando capas de protectores antioxidantes que eviten la acción corrosiva y lo impermeabilice repeliendo el agua y la suciedad.

Las pinturas antioxidantes más costosas, pero mucho más eficaces, están compuestas normalmente a base de minio. El minio es una combinación de plomo con el oxígeno en forma de tetraóxido de plomo (Pb3O4) que genera un polvo de color rojo vivo. Se usa en pintura, sobre todo para recubrir el hierro y evitar su oxidación en contacto con el aire.

La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal pierden electrones y, por tanto, aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir el proceso en el que un elemento químico gana electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida -pierde electrones-, siempre es por la acción de otra que se reduce -acepta electrones-. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox. Redox, en términos generales, es una abreviación de “reducción/oxidación”, y se refiere a todas aquellas reacciones químicas en donde los átomos cambian su estado de oxidación.

Por lo tanto, la oxidación es la cesión de electrones de un metal a otro, un metal se oxida a costa de reducir al receptor de electrones, con lo que deduce que la oxidación y la reducción son un único proceso.

De todas las formas de corrosión, la atmosférica, es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y, por lo mismo, se ven atacados por oxígeno y agua. La gravedad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes.

Entre los muchos agentes que hacen de la atmósfera un excelente agente oxidante cabe destacar la acción industrial, la cual genera compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales. Además, los ambientes industriales contienen una gran cantidad de partículas aerotransportadas, lo que produce un aumento en la corrosión cuando se disuelven en el agua atmosférica (nubes, nieblas o lluvia).

El “sacrificio metálico” es un descubrimiento del químico inglés Sir Humphry Davy (1778-1829), que lo utilizó para proteger de la corrosión los cascos de cobre de los barcos. Mediante la utilización de placas de zinc que se sacrificaban, corroyéndose, evitando con ello el deterioro del cobre. Sir Humphry Davy lo explicaba diciendo que el cinc es un metal menos noble que el cobre y, por lo tanto, se corroe más fácilmente.

Muchos sistemas, con el fin de evitar la oxidación, utilizan estos metales de sacrificio que absorben toda la reacción química y son ellos los afectados por la corrosión mientras el resto de los elementos, los que protege, se mantienen en buen estado.

Por ejemplo, algunas marcas de afilalápices con carcasa metálica, añaden el metal magnesio para la construcción del soporte (metálico), mientras que la hoja de corte es de acero. Cuando se sumerge un sacapuntas en el agua salada, o en una disolución ácida, se desprende un gas, hidrógeno, formado por la reacción entre el magnesio y el agua. El metal magnesio se oxida, pero no así el acero de la hoja de corte. El magnesio actúa de protector del acero. En otros afilalápices, los de plástico, la cuchilla no tiene protección con lo que no se puede evitar la corrosión de la cuchilla de acero produciéndose un deterioro más rápido del hierro que contiene el acero de la misma.

En el caso del magnesio, debido a su potencial de oxidación frente al hidrógeno, tiende a oxidarse a ion magnesio (II), Mg+2, frente a cualquier ácido, según la siguiente reacción:

Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + H2

Otro ejemplo: los ánodos de zinc o de aluminio se utilizaron para los cascos de los barcos y los ánodos de magnesio para tanques y plataformas.

El magnesio está presente en el agua de mar en concentraciones de 1300 ppm. Después del sodio, el magnesio es el catión que se encuentra en mayores proporciones en el océano. El magnesio y otros metales alcalinotérreos son responsables de la dureza del agua. El agua que contiene grandes cantidades de iones alcalinotérreos se denomina agua dura. Generalmente es un elemento poco reactivo, pero su reactividad aumenta con los niveles de oxígeno.

 

Tabla 1. Tabla de los potenciales redox:

Sistema Semirreacción E° (V)
Li+ / Li Li+ 1 e → Li – 3,04
K+ / K K+ + 1 e → K – 2,92
Ca2+ /Ca Ca2++ 2 e → Ca – 2,87
Na+ / Na Na++ 1 e → Na – 2,71
Mg2+ / Mg Mg2++ 2 e → Mg 2,37
Al3+ / Al Al3+ + 3 e → Al – 1,66
Mn2+ / Mn Mn2+ + 2 e → Mn – 1,18
Zn2+ / Zn Zn2++ 2 e → Zn – 0,76
Cr3+ / Cr Cr3+ + 3 e → Cr – 0,74
Fe2+ / Fe Fe2+ + 2 e → Fe – 0,41
Cd2+ / Cd Cd2+ + 2 e → Cd – 0,40
Ni2+ / Ni Ni2+ + 2 e → Ni – 0,25
Sn2+ / Sn Sn2+ + 2 e → Sn – 0,14
Pb2+ / Pb Pb2+ + 2 e → Pb – 0,13
H+ / H2 2 H+ + 2 e → H2 0,00
Cu2+ / Cu Cu2+ + 2 e → Cu 0,34
I2 / I I2 + 2 e → 2 I 0,53
MnO4/MnO2 MnO4 `+ 2 H2O + 3 e → MnO2 + 4 OH 0,53
Hg2+ / Hg Hg2+ + 2 e → 2 Hg 0,79
Ag+ / Ag Ag+ + 1 e → Ag 0,80
Br2 / Br Br2 + 2 e → 2 Br 1,07
Cl2 / Cl Cl2 + 2 e → 2 Cl 1,36
Cl2 / Cl Cl2 + 2 e → 2 Cl  1,36
Au3+ / Au Au3+ + 3 e → Au 1,50

 

El magnesio es un elemento imprescindible para los seres vivos, ya que participa en la formación de diversas estructuras celulares fundamentales, como los ribosomas, responsables de la síntesis de proteínas.  Para las plantas el magnesio supone un nutriente esencial. Es un átomo central de la molécula de la clorofila y, por lo tanto, es una sustancia necesaria e indispensable para la producción de cultivos. Cumple varias funciones dentro del desarrollo de las plantas, en procesos fisiológicos y bioquímicos como, por ejemplo, la fijación fotosintética del CO2, síntesis de proteínas, formación de las clorofilas, etc… En ningún caso sería perjudicial.

El cuerpo humano contiene alrededor de 25,00 g de magnesio, del cual el 60 % está presente en los huesos y el 40 % está presente en los músculos y en otros tejidos. Se trata de un mineral alimenticio para los seres humanos. Es uno de los elementos que son responsables de las funciones de las membranas celulares, la transmisión de estímulos nerviosos, la contracción de músculos, la construcción de proteínas y de la replicación de ADN.  No se conocen casos de envenenamiento por magnesio.

Comúnmente en la industria metalúrgica se emplean dos metales diferentes en contacto para que uno de ellos actúe de “protector” contra la corrosión del otro. La presencia del magnesio próximo al acero hace que el primero actúe como metal de sacrificio, protegiendo a este último de la corrosión. Al contacto con un ácido, el magnesio se oxida, pero no el acero. De esta forma el magnesio actúa como metal “de sacrificio” para evitar la corrosión de las estructuras de acero que están en contacto con agua salada o en ambientes que favorecen la oxidación del hierro que contiene el acero.

Pero si el magnesio es un excelente metal de sacrificio, ¿por qué no emplear el litio, el calcio, el potasio o el sodio, que presentan potenciales de reducción mayores que el magnesio (tabla 1)?

La explicación la encontramos en la toxicidad y/o peligrosidad de estos metales:

  • Al igual que otros metales alcalinos, el litio puro es altamente inflamable y ligeramente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. Es además corrosivo por lo que requiere el empleo de medios adecuados de manipulación para evitar el contacto con la piel. Puede generar hipotiroidismo al impedir la entrada del yodo a la hormona tiroidea. El litio no es sustrato para la bomba sodio-potasio ATP sintetasa que impide el paso de los iones de sodio, reemplazando la concentración del sodio, lo cual en altas concentraciones puede resultar tóxico.
  • El potasio sólido reacciona violentamente con el agua, más incluso que el sodio.
  • Una ingesta elevada de calcio y la presencia de un elevado nivel de vitamina D puede constituir una fuente potencial de hipercalcemia. Es posible que esto favorezca a la calcificación excesiva en huesos y tejidos blandos.
  • En forma metálica el sodio es explosivo en agua y con muchos otros elementos. El metal debe manipularse siempre cuidadosamente y almacenarse en atmósfera inerte, generalmente de argón, evitando el contacto con el agua y otras sustancias con las que el sodio reacciona, como el oxígeno:

2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2(g)+ Energía

La explosión del sodio con el agua es debida a la generación de hidrógeno en la misma y con la consecuente energía liberada por la reacción exotérmica se pueden producir explosiones del hidrógeno generado.

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El magnesio.

Tabla 2. Características del magnesio.

Nombre Magnesio
Número atómico 12
Valencia 2
Estado de oxidación +2
Electronegatividad 1,2
Radio covalente 1,30 Å
Radio iónico 0,65 Å
Radio atómico 1,60 Å
Configuración electrónica [Ne]3s2
Primer potencial de ionización(eV) 7,65 eV
Masa atómica 24,30 g/mol
Densidad 1,74 g/ml
Punto de ebullición 1107 ºC
Punto de fusión 650 ºC
Descubridor Sir Humphry Davy en 1808

 

CARACTERÍSTICAS.

Elemento químico, metálico, de símbolo Mg, colocado en el grupo IIA del sistema periódico (alcalino-térreos), de número atómico 12,00, peso atómico 24,31. El magnesio es blanco plateado y muy ligero. Su densidad relativa es de 1,74 y su densidad de 1740 kg/m3. El magnesio se conoce desde hace mucho tiempo como el metal estructural más ligero en la industria, debido a su bajo peso y capacidad para formar aleaciones mecánicamente resistentes.

Es muy abundante en la naturaleza y se halla en cantidades importantes en muchos minerales rocosos, como la dolomita, magnesita, olivina y serpentina. Además, se encuentra en el agua de mar, salmueras subterráneas y lechos salinos. Es el tercer metal estructural más abundante en la corteza terrestre, superado solamente por el aluminio y el hierro.

EL MAGNESIO EN EL CUERPO HUMANO.

El cuerpo humano contiene alrededor de 25,00 g de magnesio, del cual el 60 % está presente en los huesos y el 40 % está presente en los músculos y en otros tejidos. Interviene en los siguientes procesos:

  • Funcionalidad de las membranas.
  • Transmisión de estímulos nerviosos.
  • Contracción de músculos
  • Construcción de proteínas y de réplica de ADN.
  • Componente principal para la mayor parte de las enzimas.
  • El calcio y el magnesio en muchas ocasiones realizan las mismas funciones en el cuerpo humano y, en muchos casos, son antagónicos.

No se conocen casos de envenenamiento por magnesio. Con grandes dosis de magnesio se producen vómitos y diarrea. Las altas dosis de magnesio en medicinas y suplementos alimenticios pueden causar distensiones musculares, problemas nerviosos, depresiones y cambios de personalidad.

LOS EFECTOS SOBRE LA SALUD.

Exposición al magnesio en polvo está considerada como un riesgo de baja toxicidad y no peligroso para la salud.

  • Inhalación: el polvo de magnesio puede irritar las membranas mucosas o el tracto respiratorio superior.
  • Ojos: daños mecánicos o las partículas pueden incrustarse en el ojo. Visión directa del polvo de magnesio ardiendo sin gafas especiales puede resultar en ceguera temporal, debido a la intensa llama blanca.
  • Piel: Incrustación de partículas en la piel.
  • Ingestión: Poco posible; sin embargo, la ingestión de grandes cantidades de polvo de magnesio puede causar daños.
  • El magnesio no ha sido testado, pero no es sospechoso de ser cancerígeno, mutagénico o teratógeno.

Peligros físicos: Posible explosión del polvo o de los gránulos al mezclarse con el aire. En seco se puede cargar electrostáticamente al ser removido, transportado, vertido, etc…

Peligros químicos: Puede incendiarse espontáneamente de forma muy ocasional al contacto con el aire produciendo gases irritantes o tóxicos. Reacciona violentamente sólo con oxidantes muy fuertes y con otras sustancias poco comunes provocando riesgo de incendio y de explosión. Reacciona con ácidos y agua formando gas hidrógeno inflamable, provocando riesgo de incendio y de explosión en ambientes cerrados y en presencia de fuentes de ignición.

Mg(s) + 2 H2O(g) → Mg(OH)2(aq) + H2(g)

Primeros auxilios: Tras su inhalación se aconseja salir al aire fresco.  Al contacto con los ojos se debe enjuagar los ojos abundantemente con agua y consultar con un médico. Si entra en contacto con la piel hay que lavar con jabón y agua abundantemente para eliminar las partículas. En caso de ingestión, si se ingieren grandes cantidades de polvo de magnesio, se debe provocar el vómito y consultar con un médico. Nota para el médico no existe tratamiento o antídoto específico. Se recomienda cuidado de apoyo. El tratamiento debe estar basado en las reacciones del paciente.

LOS EFECTOS SOBRE EL MEDIOAMBIENTE.

Hay muy poca información disponible acerca de los efectos ambientales de los vapores de óxido de magnesio. Si otros mamíferos inhalan vapores de óxido de magnesio, pueden sufrir efectos similares a los de los humanos.

En un espectro del 0 al 3, los vapores de óxido de magnesio registran un 0,80 de peligrosidad para el medioambiente. Una puntuación de 3 representa un peligro muy alto para el medioambiente y una puntuación de 0 representa un peligro insignificante. Los factores tomados en cuenta para la obtención de este ranking incluyen el grado de perniciosidad del material y/o su carencia de toxicidad, y la medida de su capacidad de permanecer activo en el medioambiente y si se acumula o no en los organismos vivos. No tiene en cuenta el grado de exposición a la sustancia.

El polvo de magnesio no es sospechoso de ser altamente dañino para el medioambiente. En forma de óxido de magnesio se ha establecido una la toxicidad en el agua en 1000 ppm. “Water Quality Characteristics of Hazardous Materials”, Hann & Jensen, Enviro. End. Div., Texas A&M, vol. 3 (1974).

Hipótesis.

Tras estudiar la eficiencia de varios elementos químicos considerados como “metales de sacrificio” sobre superficies metálicas, se planteó la cuestión de si sería posible emplear estos metales para la elaboración de pinturas o barnices, que protegiesen de la corrosión estructuras metálicas expuestas a la intemperie, para evitar su deterioro y prolongar su vida útil.

Metodología.

EXPERIENCIA 1.

Para comprobar nuestras hipótesis, se hicieron pruebas con afilalápices y así demostrar el efecto de diversas sustancias sobre el metal de la cuchilla de corte y la valía del magnesio como metal de sacrificio. Con este fin se sumergieron en distintos fluidos varios afilalápices con carcasas de plástico y metálicas. Para ello se prepararon varios envases con los distintos fluidos empleados, cada uno con un pH diferente, y posteriormente se introdujo un afila de plástico y otro de metal en cada líquido. Las sustancias empleadas fueron:

  • Bebida carbonatada, pH = 2,40; disolución ácida.
  • Vinagre, pH = 3,00; disolución ácida.
  • Leche, pH = 6,70; disolución ácida.
  • Agua, pH = 7,00; disolución neutra.
  • Amoníaco, pH = 11,50; disolución alcalina.

Se dejaron sumergidos durante dos semanas y se anotaban las observaciones de los afilalápices cada día, prestando especial atención a la aparición de muestras de oxidación de las cuchillas de corte.

Imagen 10. Afilalápices antes de meterlos en los diferentes líquidos.

Tras esperar varios días se sacaron de los diferentes líquidos observando la oxidación o inalterabilidad de cada uno de ellos. Así, al observar las cuchillas al final de esta experiencia, se puede constatar la efectividad del revestimiento de magnesio como metal de sacrificio en la protección de las cuchillas de los afilalápices.

EXPERIENCIA 2.

Se hizo un ensayo con diferentes metales como el aluminio, cinc y magnesio –éste último en polvo, en limaduras y en cinta–, sobre placas de hierro para probar la efectividad de estos elementos como metales de sacrificio frente al hierro.

A continuación, se prepararon 25 placas de hierro de 6,00 x 10,00 cm, cada una de ellas numerada y divididas en cinco grupos:

  • Grupo 1: Cinco planchas con 0,01 g, 0,02 g, 0,03g, 0,04 g y 0,05 g de Mg en polvo de 0,30 mm de calibre.
  • Grupo 2: Cinco planchas con 0,10 g, 0,20 g, 0,30 g, 0,40 g y 0,50 g de Mg en limaduras de 1,00 mm de calibre.
  • Grupo 3: Cinco planchas con 0,10 g, 0,20 g, 0,30 g, 0,40 g y 0,50 g de Mg en cinta de 0,30 mm de ancho.
  • Grupo 4: Cinco planchas con 0,10 g, 0,20 g, 0,30 g, 0,40 g y 0,50 g de Al en limaduras de 1,00 mm de calibre.
  • Grupo 5: Cinco planchas con 0,10 g, 0,20 g, 0,30 g, 0,40 g y 0,50 g de Zn en limaduras de 1,00 mm de calibre.

En el caso del magnesio en cinta y en limaduras, y del aluminio y cinc en limaduras, se emplearon cantidades 10 veces superiores, debido a la imposibilidad de pesar cantidades tan pequeñas, ya que una sola viruta ya superaba, con creces, la centésima de gramo.

Imagen 11. Planchas de hierro pulidas.

Sobre las 5 primeras placas se esparcieron uniformemente 0,10 g, 0,20 g, 0,30g, 0,40 g y 0,50 g de Mg en polvo de 0,30 mm de diámetro; y en las 5 placas restantes se hizo lo mismo, pero en este caso, con las limaduras de magnesio de 1,00 mm de diámetro.

 

0,01 g Mg

0,02 g Mg

0,03 g Mg

0,04 g Mg

0,0 5g Mg

 Imagen 12. Placas de hierro con sus respectivas cantidades de magnesio en polvo (Grupo 1).

 

0,1 g Mg

0,2 g Mg

0,3 g Mg

0,4 g Mg

0,5 g Mg

 Imagen 13. Placas de hierro con limaduras de magnesio (Grupo 2).

 

0,1 g Mg

0,2 g Mg

0,3 g Mg

0,4 g Mg

0,5 g Mg

 Imagen 14. Placas de hierro con de magnesio en cinta (Grupo 3).

 

0,1 g Al

0,2 g Al

0,3 g Al

0,4 g Al

0,5 g Al

 Imagen 15. Placas de hierro con limaduras de aluminio 1,00 mm de diámetro (Grupo 4).

Por otro lado, a modo de testigo, se dispusieron dos placas más, éstas sin magnesio.

Imagen 16. Planchas testigo al final del proceso.

Todos los días, durante dos semanas, se pulverizaron todas las placas con una disolución ácida de HCl 1,00.10-6 M, pH = 6, documentando cualquier tipo de alteración del aspecto del metal, especialmente si aparecían muestras de óxido.

El motivo de la elección de este punto de pH es que, en la observación de los casos de oxidación encontrados en la ciudad de Ourense, y que parece ser una tónica común a otras poblaciones, una de las principales causas de la oxidación en la base de estructuras metálicas es la orina de los perros. Se deduce este hecho por la localización de los casos que se corresponden con esquinas y al cambio de tono en la coloración de las paredes contiguas. Preguntándoles a varios veterinarios, se nos informa de que el pH de la orina de un perro sano debe estar entre 6,00 y 6,50.

EXPERIENCIA 3.

Teniendo en cuenta los siguientes datos:

  • 500,00 ml de pintura pueden cubrir una superficie de 6,00 m2 (datos del fabricante de la pintura).
  • La superficie de cada plancha de metal tiene una superficie de 50,00 cm2.
  • Que según los resultados de la segunda experiencia son suficientes 0,01 g de magnesio para proteger una plancha de metal.

Se calculó que para 10,00 cm2 de superficie a pintar se precisan 8,33 ml de pintura y, por tanto, 0,01 g de magnesio en polvo. Siguiendo estas proporciones se tomó una pintura comercial y se prepararon dos muestras de 25,00 ml. Sólo a una de estas muestras se le añadió 0,06 g de magnesio. Posteriormente se tomaron cuatro planchas de hierro, idénticas a las empleadas en la segunda experiencia. A dos de ellas se les pintó su superficie con pintura a la que se le añadió el magnesio y a las otras dos planchas con pintura comercial sin magnesio.

Todos los días, durante las siguientes dos semanas (de lunes a viernes), se pulverizaban con la disolución de HCl 1,00.10-6 M utilizada en la anterior experiencia.

Resultados.

EXPERIENCIA 1.

En la primera experiencia se pudo constatar que los afilalápices con carcasa de metal protegieron perfectamente la cuchilla de corte de la oxidación en todos los casos, en el agua, en la bebida carbonatada, en la leche y, más especialmente, en los casos del amoníaco y del vinagre. En estos dos últimos casos, las cuchillas de corte de los afilalápices de carcasa de plástico, manifestaron un considerable deterioro y en ellas aparecieron síntomas de haber sufrido una fuerte oxidación.

Imagen 17. Oxidación con gaseosa.

Imagen 18. Oxidación con H2O.

Imagen 19 Oxidación con vinagre.

Imagen 20. Oxidación con NH3.

 

Imagen 21. Oxidación con leche.

 

EXPERIENCIA 2.

Tras el primer ensayo con los metales de sacrificio, el magnesio fue el más eficaz, evitando mejor la oxidación en polvo (Φ=0,30 mm) que en limaduras (Φ= 1,00 mm).

Imagen 22. Placa de hierro con polvo de magnesio tras haber pulverizado el ácido.

Todas las placas que tenían magnesio, aluminio y cinc en limaduras, a pesar de llevar 10 veces más cantidad de metal que las de magnesio en polvo, presentaron síntomas de oxidación tras haberle pulverizado el ácido clorhídrico 10-6 M. Por el contrario, aquellas a las que se les superpuso magnesio en polvo, se mantuvieron inalterables en el tiempo que duró la experiencia.

En el caso del magnesio en polvo, todas las planchas de hierro, incluso la que menos cantidad llevaba – 0,01 g de Mg en polvo de 0,03 mm de calibre–, no presentaron ninguna muestra de oxidación.

 Imagen 23. Planchas de hierro con cintas de magnesio expuestas al ácido.

 Imagen 24. Planchas de hierro con magnesio en limaduras expuestas al ácido.

 

 Imagen 25. Planchas de hierro con magnesio en polvo expuestas al ácido.

EXPERIENCIA 3

En el último ensayo, en el que se dispuso de una pintura blanca para exteriores, a la que se añadió magnesio, y tras rociarle HCl 1,00.10-6 M durante dos semanas, las planchas no presentaban indicios de oxidación. Por el contrario, las que fueron recubiertas únicamente con pintura, sin magnesio, sí presentaron manchas de oxidación.

Conclusiones.

De la primera experiencia se deduce que, efectivamente, el magnesio actúa como metal de sacrificio en la protección de los metales que pueden encontrarse en su entorno.

El magnesio en polvo actúa más eficientemente que el resto de los metales estudiados, considerados también como metales de sacrificio, cuando se encuentran en limaduras, incluso cuando se trata del propio magnesio. Sin duda este hecho se debe a que cuando la misma cantidad de un metal se encuentra en polvo, presenta mayor superficie en contacto con el medio que lo rodea, que cuando se presenta en limaduras o en otras formas. El aumento de su superficie aumenta su reactividad y, por lo tanto, su capacidad de sacrificio.

Cuando se depositó magnesio en polvo sobre las planchas de hierro, éste actuó perfectamente como metal de sacrificio frente al resto de metales ensayados, incluso en el caso del magnesio en limaduras, aun cuando las cantidades empleadas fueron 10 veces menores. A partir de este punto se constató, del mismo modo, que la pintura comercial mejora la protección frente a la oxidación del material que cubre cuando se añade magnesio en polvo.

En las planchas de hierro protegidas con pintura comercial aparecieron manchas de óxido al cabo de 7 días. Por el contrario, las planchas con pintura y magnesio no sufrieron ningún tipo de alteración a lo largo de la experiencia.

Teniendo en cuenta que las planchas de hierro tenían una superficie de 60,00 cm2 (6,00 x 10,00 cm) y que la cantidad mínima ensayada era de 0,01 g, se estima que, para 0,50 l de pintura, con capacidad para cubrir 6,00 m², según el fabricante, se precisarían unos 10,00 g de Mg, como mínimo, para mejorar la capacidad de protección de la pintura para evitar la oxidación y el ataque de los ácidos comunes que podemos encontrar en nuestro entorno.

Imagen 26. Planchas de hierro recién pintadas con pintura comercial (izquierda) y con pintura y magnesio en polvo (derecha).

Imagen 27. Planchas de hierro pintadas con pintura comercial (izquierda) y con pintura y magnesio en polvo (derecha), ambas expuestas al ácido.

Imagen 28. Planchas de hierro pintadas con pintura comercial (izquierda) y con pintura y magnesio en polvo (derecha), ambas expuestas al ácido.

Imagen 29. Planchas de hierro pintadas con pintura comercial (izquierda) y con pintura y magnesio en polvo (derecha), 7 días después de la exposición a disolución ácida.

Perspectivas económicas.

Utilizando 10,00 g de Mg por cada 6,00 m2 de superficie pintada se precisan 0,500 l de pintura:

Según el siguiente proveedor:

Tianjin JLRT Technology Co., Ltd.
Tianjin, China (Mainland).

El coste de 1000,00 g de Mg es: 4,00 € + IVA

El coste de 10,00 g de Mg es de 0,04 € + IVA

Características:

  • Pureza: 99,95 %
  • tamaño: 0,30 mm en calibre.

Teniendo en cuanta que 0,50 l de pintura blanca marca Titan para exteriores tiene un precio de 7,94 €, el precio se incrementaría en 0,04 €, quedando un precio final de 7,98 € + IVA (incremento del 0,5 %). Por el contrario, una pintura antióxido de la misma marca tiene un valor de 34,48 € (el uso de una pintura comercial con magnesio supone ahorro de 23,14 %). Fuente: https://www.manomano.es.

Por el contrario, la reposición de un elemento deteriorado supone costes similares a los siguientes:

El precio mínimo del mobiliario urbano más común es:

  • Papelera de calles o parque . . . . . . . . . . . . . . . . . .        desde   63,00 €
  • Aparcabicis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .         desde   50,00 €
  • Banco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        desde 232,00 €
  • Pilona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        desde   28,00 €

Fuente:           ALMACENES AGRUPADOS, S.L.
C/. Hermanos Pinzón, 38 – Bajo

46190 – RIBA-ROJA (Valencia)

Fecha de consulta:   15-02-2017

Análisis DAFO.

Puntos fuertes:

  • Evita los daños frecuentes en el mobiliario urbano (farolas, señales de tráfico, bancos, papeleras, maceteros…) y elementos de los edificios (canalones de desagüe, persianas…), prolongando la vida útil de estas estructuras y disminuyendo en riesgo para los ciudadanos por cortes o ruptura y caída sobre ellos de los elementos citados.
  • La prolongación de la vida útil de los elementos metálicos de nuestra ciudad reduce los costes de mantenimiento y de reposición de las estructuras dañadas.
  • Resulta más económico utilizar pinturas con magnesio, debido a que la incorporación de este metal supone un incremento del coste insignificante, que tener que reparar o sustituir un elemento del mobiliario urbano deteriorado por oxidación.

 

Puntos débiles:

  • El exceso de magnesio en la tierra podría producir aguas duras subterráneas (con metales pesados).
  • El almacenamiento del magnesio es peligroso en ambientes húmedos ya que puede desprender gases inflamables (H2). Es importante evitar la humedad, calor, llamas, fuentes de ignición e incompatibles.

Bibliografía.