Bisagra de pasarela en ambiente marino: corrosión y selección de material
En el puerto de Pollença se va a sustituir la bisagra de una pasarela de acceso a pantalán. La pieza actual es una placa de aluminio 6082-T6 de 8 mm unida con tornillos M10 de acero inoxidable A4; tras tres temporadas presenta picaduras blancas en la zona de contacto y grietas en el taladro. La pasarela debe soportar una carga de 2,5 kN en voladizo de 180 mm y se limpia semanalmente con agua a presión. La salinidad media es alta y la temperatura superficial alcanza 45 °C en verano. El cliente exige reducir el mantenimiento a una revisión anual y bajar al menos un 40 % el peso de la pieza de referencia en acero S275JR, que pesa 2,3 kg. Se barajan 6082-T6 (σy = 250 MPa, ρ = 2700 kg/m³), 316L (σy = 200 MPa, ρ = 8000 kg/m³) y pultrusionado de GFRP (σt = 300 MPa, ρ = 1900 kg/m³). El presupuesto admite hasta 45 €/kg para el GFRP y 12 €/kg para el aluminio. El taller propone, como alternativa barata, pintar el aluminio y usar tornillos de acero galvanizado.
1. Explica el mecanismo de deterioro observado y propón tres medidas concretas, indicando por qué cada una reduce el riesgo.
Read the worked answer
El aluminio es anódico frente al acero inoxidable A4 en presencia de electrolito con cloruros; se forma un par galvánico con ánodo pequeño (aluminio) y cátodo grande (tornillo), lo que acelera la disolución local. Los cloruros impiden la repasivación y favorecen picaduras; en la interfaz atornillada queda agua estancada y se produce corrosión por rendija. Las grietas en el taladro son compatibles con corrosión bajo tensión o fatiga del borde, agravadas por la concentración de tensiones y la pérdida de sección.
Medidas:
- Aislar el par: arandelas y casquillos de PTFE o nailon, más sellador neutro en la interfaz. Se elimina el contacto eléctrico y la rendija.
- Tratar la superficie: anodizado duro de al menos 25 µm y sellado, o recubrimiento epoxi-marina; si se daña, el recubrimiento debe repararse. Reduce el área anódica expuesta.
- Mejorar el diseño: taladro con radio, evitar rincones que retengan agua, inclinar la placa para drenar y revisar el par de apriete. Reduce tensión y estancamiento.
No basta con pintar: un defecto puntual crea una relación de áreas muy desfavorable y la corrosión progresa rápido bajo la pintura.
2. Selecciona el material justificando con la resistencia específica y estima la masa para la misma solicitación. Comprueba si se cumple el objetivo de peso.
Read the worked answer
Índice de resistencia específica σ/ρ:
- S275JR: 275×10⁶/7850 = 35,0 kN·m/kg.
- 6082-T6: 250×10⁶/2700 = 92,6 kN·m/kg.
- 316L: 200×10⁶/8000 = 25,0 kN·m/kg.
- GFRP: 300×10⁶/1900 = 157,9 kN·m/kg.
Si la sección se dimensiona por tensión, la masa escala como (σs/ρs)/(σ/ρ) respecto al acero: aluminio 35,0/92,6 = 0,378, luego 2,3×0,378 ≈ 0,87 kg; reducción del 62 %, se cumple el 40 %. GFRP: 35,0/157,9 = 0,222, luego 0,51 kg, reducción del 78 %. 316L: 35,0/25,0 = 1,40, luego 3,22 kg, un 40 % más pesado.
El GFRP es el más ligero en masa resistente, pero su módulo es bajo (deflexión) y su resistencia a compresión y al aplastamiento en el taladro es pobre; exigiría inserts metálicos y un casquillo, con uniones más caras. El 316L no cumple peso. Se elige 6082-T6 anodizado con aislamiento del tornillo: cumple masa, es mecanizable, tiene buen comportamiento marino si se protege y su coste es menor (0,87 kg×12 €/kg ≈ 10,4 € frente a 0,51×45 ≈ 23 € en GFRP). Habría que verificar la deflexión y el aplastamiento del taladro, no solo la tensión.
3. Evalúa la propuesta del taller de pintar el aluminio y usar tornillos galvanizados. ¿Es una solución aceptable a un año vista?
Read the worked answer
No es una solución equivalente. El zinc del galvanizado es anódico frente al aluminio, de modo que en presencia de humedad el zinc se sacrifica primero; esto puede proteger temporalmente al aluminio, pero el recubrimiento se consume y, cuando queda acero al descubierto, el acero pasa a ser cátodo y el aluminio ánodo, reproduciendo el problema con una relación de áreas aún peor. Además, la pintura sobre aluminio exige desengrase, imprimación adecuada y sellado de bordes; cualquier rayado en un ambiente salino crea una pila activa.
La solución aceptable es mantener el tornillo A4 pero aislarlo con casquillo y arandela de PTFE, sellar la interfaz, anodizar la placa y establecer una revisión anual con limpieza de sales. Si se busca ahorro, puede evaluarse un tornillo de aluminio 5083 o remaches estructurales compatibles, pero debe comprobarse la resistencia de la unión. El galvanizado solo sería aceptable con un sistema de aislamiento completo y un plan de inspección que detecte el consumo del zinc; no como simple sustitución de tornillo.