INFORMACIÓN PARA PUENTES

ISSN 0188-7297
Certificación ISO 9001:2008 ‡
EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE
CABLES POSTENSADOS CON
APLICACIÓN ESTRUCTURAL EN EL
SECTOR TRANSPORTE
José Trinidad Pérez Quiroz
José Luis Ramírez Reyes
Jorge Terán Guillén
Guadalupe Lomelí González
Publicación Técnica No. 348
Sanfandila, Qro, 2011

SECRETARÍA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES
INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE
EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE CABLES
POSTENSADOS CON APLICACIÓN ESTRUCTURAL
EN EL SECTOR TRANSPORTE
Publicación Técnica No. 348
Sanfandila, Qro., 2011

Esta investigación y la consecuente transferencia de tecnología fue realizada por
el Dr. José Trinidad Pérez Quiroz, el Dr. Jorge Terán Guillén y la Ing. Guadalupe
Lomelí González, investigadores del Área de Materiales de la Coordinación de
Ingeniería Vehicular e Integridad Estructural del Instituto Mexicano del Transporte,
así como el Dr. José Luis Ramírez Reyes del Instituto de Ingeniería de la
Universidad Veracruzana.
Se agradecen las observaciones y recomendaciones técnicas del Dr. Andrés
Antonio Torres Acosta, encargado del Área de Materiales; y del Dr. Miguel
Martínez Madrid, Coordinador de Ingeniería Vehicular e Integridad Estructural del
Instituto Mexicano del Transporte.

Evaluación electroquímica de cables postensados con aplicación estructural en el
sector transporte

iii
Índice
Resumen vii
Abstract ix
Resumen Ejecutivo xi
Capítulo 1. Introducción 1
1.1 Objetivo 1
1.2 Alcance 1
Capítulo 2. Antecedentes 5
2.1 Durabilidad de la subestructura en puentes 6
2.1.1 Subestructura de puentes postensados 7
2.1.2 Aplicaciones del postensado en subestructuras de puentes
10
2.1.3 Concreto preesforzado
12
2.1.4. Clasificación y tipos
12
2.1.4.1 Pretensado
12
2.1.4.2 Postensado
13
2.1.4.3 Elementos pre y postensados
14
2.1.4.4 Acero de preesfuerzo
14
2.1.4.5 Requisitos químicos del acero
15
2.1.4.6 Requisitos físicos del acero
15
2.1.4.7 Dimensiones del torón
17
2.1.4.8 Patenting
17

sector transporte
iv
2.1.5 Corrosión y deterioro de trenzas
17
2.1.5.1 Medidas adicionales para protección ante la corrosión
18
2.1.5.2 Corrosión de la armadura de acero en el concreto
19
2.1.5.3 Condiciones para que exista la corrosión
20
2.1.5.4 Investigaciones de concreto preesforzado
20
Capítulo 3. Metodología experimental 25
Capítulo 4 Desarrollo del estudio 27
4.1 Procedimiento y descripción de las actividades realizadas 27
4.1.1 Prueba de dureza 27
4.2 Prueba metalográfica 29
4.2.1 Corte de la muestra 29
4.2.2 Montaje de la muestra 29
4.2.3 Desbaste de la muestra 30
4.2.4 Pulido 31
4.2.5 Observación de la microestructura 31
4.2.6 Reactivos de ataque 32
4.3 Aplicación de la técnica de DCVG 33
Capítulo 5. Resultados 38
5.1 Medidas de dureza 38
5.2 Microestructura del acero 40
5.3 Resultados de la técnica DCVG 40
Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones 44

sector transporte
vi

vii
Resumen
En el presente estudio se describe la cantidad de puentes postensados y
preesforzados que se encuentran en México. Se hace referencia a la investigación
realizada por el IMT, las condiciones a las cuales se encuentran los puentes
expuestos y los problemas comunes que se presentan en el país. La revisión
bibliográfica especifica las condiciones de exposición y formas de ataque sobre la
durabilidad de puentes, expone también la teoría básica de corrosión del acero en
concreto y una revisión sobre el efecto de agrietamiento del concreto por
corrosión. Se indica también la aplicación de la técnica de Corriente Directa
Gradiente de Voltaje (DCVG, por sus siglas en inglés), para encontrar daño por
corrosión en puentes postensados.

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ix
Abstract
The present study describes the amount of post-tensioned and prestressed bridges
that are in Mexico. Reference to research by the IMT, the conditions which are
exposed bridges and common problems that occur in the country. The literature
review specific exposure conditions and forms of attack on the durability of bridges,
it also exposes the basic theory of corrosion of steel in concrete and a review of
the effect of concrete cracking due to corrosion. It also describes the application of
the technique of Direct Current Voltage Gradient (DCVG) to find corrosion damage
in posttensioned bridges.

sector transporte
x

xi
Resumen ejecutivo
Esta investigación propone la aplicación de la técnica de Gradiente de Voltaje por
Corriente Directa (DCVG, por sus siglas en inglés), para determinar el daño por de
corrosión en elementos de concreto postensado, donde este tipo de deterioro
afecta la durabilidad de las estructuras de concreto. El capítulo I es una
introducción al proyecto e indica el objetivo y alcance de este. El capítulo 2
incluye los antecedentes teóricos del tema, desde cómo se distribuyen los puentes
por el tipo de material hasta las aplicaciones del postensado y el deterioro por
corrosión de este tipo de estructura. En el capítulo 3 se detalla la metodología para
aplicar la técnica DCVG. El capítulo 4 muestra el desarrollo del estudio. El capítulo
5, los resultados experimentales y la característica principal de la técnica al
detectar el daño por corrosión; que consiste, de manera cualitativa, en el
incremento de la intensidad de corriente en el defecto debido a la aplicación de la
corriente. Se sugiere extender la aplicación de la técnica DCVG a elementos
estructurales de mayor tamaño para evitar la interacción de los campos eléctricos
de los defectos y en sistemas diferentes de acero de preesfuerzo-manguera de
plástico – mortero.

1
1 Introducción
En la década de los ochenta, se reconoció internacionalmente el problema de la
corrosión de las armaduras como uno de los principales mecanismos de deterioro
de las estructuras de concreto; lo cual las debilita e incluso puede llegar hasta el
colapso de estas.
Los costos de mantenimiento de la estructura y la rehabilitación o contención de
las patologías generadas por el fenómeno, son económicamente significativos,
como para que se estimule la investigación científica y tecnológica, así como los
procesos de aplicación rápida de los resultados obtenidos. A nivel mundial, este
problema ha producido pérdidas cuantiosas; así, la mitad de los 575 000 puentes
de EU afectados por corrosión debido principalmente al uso de sales de deshielo y
al menos un 40% de estos se han considerado como deficientes a nivel
estructural. Los costos de reparación a nivel mundial ascienden a 50 mil millones
de dólares y esta cifra crece continuamente.
También en el Reino Unido, los puentes de las grandes autopistas requieren
atención, debido a las condiciones severas de corrosión por el uso de sales de
deshielo. Se estima que los costos de reparación pueden ascender a más de 620
millones de libras, en los próximos 10 años.
1.1 Objetivo
Demostrar la funcionalidad de la técnica de Corriente Directa Gradiente de Voltaje
para detectar de forma cualitativa el daño por corrosión en una estructura concreto
que simule un elemento de concreto postensado con ducto de polietileno de alta
densidad (HDPE).
Elaborar una metodología para la evaluación de elementos de concreto
postensados que garanticen la calidad y el buen desempeño de las materiales y
estructuras en servicio y la aplicación de esta en la infraestructura del país.
Determinar las condiciones óptimas de operación de la técnica DCVG para
determinar el daño por corrosión de elementos de concreto postensado

sector transporte
2
1.2 ALCANCE
Se analizaran elementos fabricados de concreto que simulen un elemento de
concreto postensado, para el desarrollo de la metodología y los parámetros
óptimos de detección de daño por corrosión mediante la técnica DCVG.

3
2 Antecedentes
En México se ha contabilizado la cantidad de puentes, con el SISTEMA DE
PUENTES DE MÉXICO (SIPUMEX) bajo la supervisión que la Dirección General
de Conservación de Carreteras (DGCC); quien tiene a su cargo la atención de los
7,231 puentes de la red federal de carreteras libres de peaje; de los cuales se
requiere programar su atención oportunamente, en función de los recursos
disponibles; para ello se utiliza el Sistema de Puentes de México (SIPUMEX).
El sistema cuenta con una base de datos en la que se tiene el inventario de todos
los puentes con sus características geométricas y estructurales básicas, su
ubicación, los materiales de que están construidos figura 2.1, su estado físico y los
datos de tránsito de los vehículos que soportan.
Figura 2.1 Distribución de puentes por tipo de material[1]
.
Personal de los Centros SCT realiza las inspecciones visuales de los puentes que
lo ameriten, según una previa programación, y se actualiza la base de datos
central localizada en la DGCC. Tal actualización, que en promedio se realizada
cada dos años para cada uno de los puentes, permite detectar deterioros y
deficiencias causadas por un diseño inadecuado o un procedimiento constructivo
incorrecto; ello, por consiguiente, reduce al mínimo la probabilidad de que se
colapse alguna estructura por causas ajenas a emergencias hidrometeorológicas o
sísmicas. Cabe mencionar que cuando se presentan dichas emergencias, los
puentes son inspeccionados nuevamente.

sector transporte
4
El estado físico de los puentes se denota con una calificación que va de "cero"
(puentes que no requieren atención) a "cinco" (condición crítica de los puentes que
requieren atención en el año en curso o en el siguiente). Utilizando como
parámetros la calificación de los puentes y el tránsito diario promedio anual de
vehículos, se obtiene un listado de puentes en orden de prioridad, que incluye el
costo estimado de los trabajos requeridos. Este listado da origen al programa de
estudios y proyectos de puentes del año en que se realiza la jerarquización y al
programa de obras de reconstrucción de puentes del año siguiente.
Tabla 2.1 Calificación de puentes según SIPUMEX
Calificación
0
Estructuras recientemente construidas o
reparadas, sin problemas
1 Puentes en buen estado no requieren atención
2
Estructuras con problemas menores plazo de
atención indefinido
3
Daño significativo, reparación necesaria en un
plazo de 3 a 5 años
4
Daño grave, reparación necesaria en plazo de
1 ó 2 años
5
Daño extremo o riesgo de falla total. Se
requiere reparación inmediata a la año
siguiente
2.1 Durabilidad de la subestructura de puentes [2]
La durabilidad es la habilidad de una estructura para soportar diversas formas de
ataque del medio ambiente. Para subestructuras de puentes; la preocupación más
común es la corrosión del acero de refuerzo, el ataque de sulfatos, los daños por
congelación-deshielo y las reacciones álcali-agregado. Las tres últimas son las
formas de ataque contra el concreto. Muchas investigaciones se han desarrollado
a estos temas y en su mayor parte estos problemas han sido resueltos para
nuevas estructuras.
El aspecto de mayor preocupación para subestructuras postensadas es la
corrosión del acero. La potencialidad del acero de refuerzo de sufrir corrosión es
mayor en algunas zonas. En las regiones donde suceden nevadas, los puentes
pueden ser sometidos a productos químicos de deshielo que conducen a los
graves daños a la corrosión como se muestra en la Figura 2.2a. A lo largo de la
costa del Golfo de México, el medio ambiente caliente, húmedo de agua salada
también puede producir graves daños por corrosión, como se muestra en la Figura
2.2b.

2 Antecedentes
5
Figura 2.2 Daños típicos en puentes causados por corrosión
En 1998, la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) produjo una "tarjeta
de informe" para calificar la infraestructura de los Estados Unidos de acuerdo con
el daño que presentan, como se muestra en la Figura 2.3. Puentes que se veían
mejor que la mayoría de otras áreas de infraestructura, recibían una calificación de
C-.
Sin embargo, una calificación de C- es punto grave y los comentarios de la ASCE
que acompañaban la nota indicaban que casi un tercio de todos los puentes eran
estructuralmente deficientes o funcionalmente obsoletos. Estás estadísticas
significan que hay muchos puentes que necesitan ser reparados o reemplazados.
Además estas también indican que se debe prestar más atención a la durabilidad
durante el proceso de diseño, ya que la falta de durabilidad es uno de los mayores
contribuyentes al mal estado de la infraestructura.

sector transporte
6
Figura 2.3 Evaluación de la condición de la infraestructura reportada por la
ASCE
Larosche [3]
desarrolló un análisis de la condición de la subestructura de puentes
del estado de Texas usando el sistema de evaluación BRINSAP; dicho sistema
contiene información de más de 30 000 puentes, los resultados mostrados por el
análisis describía que el 10% de los puentes tienen deficientes sus subestructura.
Esto sugería que debería de ponerse más atención en la durabilidad de la
subestructura de los puentes.
2.1.1 Subestructura de puentes postensados
Beneficios del postensado
El postensado ha sido ampliamente usado en las superestructuras de los puentes,
pero ha sido limitado a pocas aplicaciones en subestructura de estos. Existen
algunas situaciones donde es posible utilizar postensado en la subestructura de
puentes para proporcionar beneficios estructurales y económicos. En la tabla 2.2
se muestran algunos beneficios del postensado.

2 Antecedentes
7
Tabla 2.2 Beneficios del postensado
Benefit
structural
Behavior
Construction Durability
Control of deflections X
Increased Stiffness X
Improved Crack Control
(Higher cracking moment, fewer
cracks, smaller crack widths)
X X
Reduced Reinforcement
congestion
X X X
Continuity of reinforcement X X
Efficient utilization of high strength
steel and concrete
X X
Quick efficient joining of precast
elements
X X X
Continuity between existing
components and additions
X X X
Aunque el postensado y el pretensado son seleccionados normalmente por
razones de construcción o estructurales, algunos de estos pueden mejorar la
durabilidad. Por ejemplo, la reducción de la longitud y ancho de la grieta ofrecen
un gran potencial para mejorar la protección contra la corrosión proporcionada por
el concreto. La reducción en la cantidad de refuerzo y la continuidad del refuerzo
significa que es más fácil de colocar y compactar el concreto con menos
oportunidad para formación de cavidades dentro del concreto.
A menudo se utiliza postensado en conjunto con prefabricados, ya que estos
últimos ofrecen mejor control de calidad, condiciones de curado y calidad del
concreto; lo cual lleva a mejorar la protección contra la corrosión. En condiciones
de concreto de unión postensada (bonded post-tensioning), que es el término
utilizado para el método de aplicación de compresión después de vaciar el
concreto y el proceso de curado se ha terminado, de tal manera que existe una
unión entre el cable y el concreto. Este sistema ofrece la oportunidad de múltiples

sector transporte
8
niveles de protección contra la corrosión para el tendón o cable pretensado, como
se muestra en la Figura 2.4. Las medidas de protección incluyen los tratamientos
de superficie en concreto, el propio concreto, el ducto, la lechada y el
recubrimiento de cable o barra por medio de epóxico o galvanizado. Postensado
también ofrece la oportunidad de aislar eléctricamente el sistema de pretensado
del resto de la estructura.
Figura 2.4 Protección multinivel contra la corrosión de tendones “bonded
post-tensioning”
2.1.2 Aplicaciones del postensado en subestructuras de
puentes
El postensado ha sido utilizado con éxito en muchas subestructuras de puentes.
Las posibles aplicaciones del postensado sólo están limitadas por la imaginación
del diseñador. Diversas aplicaciones de pretensado a subestructuras se muestran
en la Figura 2.5 (a) a 2.5 (h).

2 Antecedentes
9
Figura 2.5 Aplicaciones del postensado en subestructuras de puentes

sector transporte
10
2.1.3 Concreto preesforzado
Se denomina concreto preesforzado a los elementos estructurales de concreto
sometidos a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Esta
compresión se logra mediante la tensión y anclaje de cables de acero en el
concreto. La primera aplicación del preesforzado en el concreto se atribuye al
ingeniero P. A. Jackson, de San Francisco, Estados Unidos, el cual patentó en el
año de 1872 un esquema novedoso para la construcción de arcos y bóvedas; en
este método, Jackson hizo pasar tirantes tensores de hierro a través de bloques
de mampostería o concreto y los fijó por medio de tuercas.
Después de cincuenta años de haber sido desarrollado el novedoso método de
construcción de Jackson, se registró un progreso relativamente pequeño en el
concreto preesforzado. Algunos ingenieros, tanto norteamericanos como
europeos, aplicaron la misma idea a estructuras diferentes con algunas variantes.
En 1907, J. G. F. Lund inició la fabricación de bóvedas preesforzadas construidas
por bloques de concreto, unidos mediante mortero. En este método, el
preesforzado se logró por medio de tirantes tensores de hierro y la comprensión
se transmitió a los bloque por medio de placas de apoyo en los extremos. En 1908
se inició el método similar por parte de G. R. Steiner, quien propuso apretar
inicialmente los tirantes de preesforzado en contra del concreto húmedo, con
objeto de destruir la traba o ligazón y luego aumentar la tensión después del
endurecimiento del concreto.
En 1928, el ingeniero Francés E. Freyssinet introdujo una importante innovación al
utilizar el acero de alta resistencia para el preesforzado. Esto no solo redundó en
la economía considerable de acero, sino que permitió un preesforzado tan alto
que, aun después de las pérdidas de fuerza de tensión remanente, era suficiente
para ejercer esfuerzos de compresión de gran magnitud en la trabe o viga. En sus
trabes, ligó el acero con el concreto, lo que originó un material homogéneo.
Asimismo, Freyssinet demostró claramente el efecto de la deformación progresiva
o escurrimiento en el concreto y, mediante el uso de acero de alta resistencia,
demostró que la mayor parte del preesfuerzo puede conservarse. Se considera
que esto constituye el principio del concreto preesforzado, tal como se conoce en
la actualidad [3]
.
2.1.4. Clasificación y Tipos
2.1.4.1 Pretensado
El término pretensado se usa para describir cualquier método de preesforzado en
el cual los tendones se tensan antes de colocar el concreto.
Los tendones, que generalmente son de cable torcido con varios torones de varios
alambres cada uno, se re-estiran o tensan entre apoyos que forman parte
permanente de las instalaciones de la planta, como se ilustra en la Figura 2.6.

2 Antecedentes
11
Se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada
por los gatos hidráulicos.
Figura 2.6 Fabricación de un elemento pretensado
Con la cimbra en su lugar, se vacía el concreto en torno al tendón esforzado. A
menudo se usa concreto de alta resistencia en corto tiempo, a la vez que curado
con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento del concreto. Después de
haberse logrado suficiente resistencia, se libera la presión en los gatos, los
torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por adherencia al
concreto. En esta forma, la fuerza del preesfuerzo es transferida al concreto por
adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga, y no se necesita
de ningún anclaje especial.
Características
1. Pieza prefabricada
2. El preesfuerzo se aplica antes que las cargas
3. El anclaje se da por adherencia
4. La acción del preesfuerzo es interna
5. El acero tiene trayectorias rectas
6. Las piezas son generalmente simplemente apoyadas (elemento estático)
2.1.4.2 Postensado
Contrario al pretensado, el postensado es un método de preesforzado en el cual el
tendón que va dentro de unos conductos es tensado después de que el concreto
ha fraguado. Así, el preesfuerzo es casi siempre ejecutado externamente contra el
concreto endurecido, y los tendones se anclan contra el concreto inmediatamente
después del preesforzado. Este método puede ser aplicado tanto para elementos
prefabricados como colados en sitio.

sector transporte
12
Generalmente se colocan en los moldes de la viga conductos huecos que
contienen los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de
vaciar el concreto; como se ilustra en la figura 2.7:
Figura 2.7 Fabricación de un elemento postensado
Características
1. Piezas prefabricadas o coladas en sitio
2. Se aplica el preesfuerzo después del colado
3. El anclaje requiere de dispositivos mecánicos
4. La acción del preesfuerzo es externa
5. La trayectoria de los cables puede ser recta o curva
6. La pieza permite continuidad en los apoyos (elemento hiperestático)
2.1.4.3 Elementos pre y postensados
Hay ocasiones en que se desean aprovechar las ventajas de los elementos
pretensados pero no existe suficiente capacidad en las mesas de colado para
sostener el total del preesfuerzo requerido por el diseño del elemento; en otras,
por las características particulares de la obra, resulta conveniente aplicar una
parte del preesfuerzo durante alguna etapa posterior a la fabricación. Al menos
ante estas dos situaciones, es posible dejar ahogados ductos en el elemento
pretensado para postensarlo después; ya sea en la planta, a pie de obra o
montado en el sitio.
2.1.4.4 Acero de preesfuerzo
El acero de preesfuerzo es un cable denominado torón, compuesto de seis
alambres dispuestos en forma helicoidal sobre uno central, con un paso uniforme
no menor de doce ni mayor de dieciséis veces el diámetro nominal del torón. Los
torones se clasifican en dos grados según su resistencia última mínima, como se
indica en la Tabla 2.3 [5]
.

2 Antecedentes
13
Tabla 2.3 Clasificación de los torones según su resistencia última
Grado Resistencia ultima MPa (kg/cm
2
), mínimo
176 1 725 (17 590)
190 1 860 (18 967)
2.1.4.5 Requisitos químicos del acero
El material base para la fabricación de los torones será acero al carbono. Debido a
que los torones básicamente por sus propiedades mecánicas, no se específica la
composición química de los alambres y por consiguiente no es necesario
identificar la colada, ya que es posible que se requieran alambres provenientes de
diferentes coladas [5]
.
2.1.4.6 Requisitos físicos del acero
El acero será de calidad tal que cuando sea estirado en frío para formar alambre
redondo con el diámetro nominal requerido, posteriormente será sometido a un
proceso de fabricación para formar el torón, y un relevado de esfuerzos después
de torcerse para obtener las propiedades mecánicas exigidas [6]
.
Figura 2.8 Alambre de acero de alta resistencia
2.1.4.7 Dimensiones del torón
El torón terminado se clasifica con el diámetro nominal, en milímetros, como indica
la Tabla 2.4, con una tolerancia para los torones grado 176, (±·0,40) milímetros y
para grado 150 de (+0,66) o (−0,15) milímetros; dicho diámetro será medido como
muestra la Figura 2.9.[11]

sector transporte
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Figura 2.9 Sección transversal del torón
El diámetro del alambre central de cualquier torón será mayor que el diámetro de
cualquiera de los seis alambres exteriores que lo constituyen, conforme con lo
indicado en la Tabla 2.4.
Tabla 2.4 Diámetro nominal del torón y otras
características
Diámetro nominal
del torón (mm)
Diferencia mínima
entre el diámetro
central y el diámetro
de cualquier alambre
exterior (mm)
Área nominal del
torón mm
2
Masa nominal
kg/m
Grado 176
6,35 0,025 23,22 0,182
7,94 0,038 37,42 0,294
9,52 0,051 51,61 0,405
11,11 0,63 69,68 0,548
12,7 0,76 92,9 0,73
15,24 0,102 139,35 1,094
Grado 150
9,52 0,051 54,84 0,432
11,11 0,63 74,19 0,582
12,7 0,76 98,71 0,775
15,24 0,102 140 1,102
El área nominal del torón terminado será la que se indica en la Tabla VII, según su
diámetro nominal. Las variaciones en el área de la sección transversal, como
consecuencia de la variación en el diámetro del torón, no serán motivo de rechazo;
siempre y cuando las diferencias en el diámetro de los alambres individuales y el
diámetro del torón estén dentro de las tolerancias indicadas [5]
.

2 Antecedentes
15
2.1.4.8 Patenting
Este tratamiento suele ser utilizado en la industria de trefilería para la fabricación
de alambres de alta resistencia. Unas veces se emplea como tratamiento
intermedio, para destruir el efecto de estirado y conseguir estructuras muy finas de
tipo perlítico o bainitico, muy convenientes para los trabajos de trefilería; pues
tienen gran tenacidad y una excelente aptitud para el estirado, y otras veces se
emplea como operación final para que el alambre de acero quede con una
resistencia muy elevada.
El patenting es especialmente interesante en el caso de aceros de alto contenido
de carbono (0.50 a 0.70% de C), que en general son muy difíciles de estirar. Este
problema no suele presentar cambio en los aceros de menos de 0.30% de C,
porque la ferrita, que en ellos se encuentran paralelas a esa dirección, no ejercen
una influencia tan perjudicial [6]
.
2.1.5 Corrosión y deterioro de trenzas
La protección por corrosión del acero de preesfuerzo es más crítica para el acero
de preesfuerzo. Tal precaución es necesaria debido a que la resistencia del
elemento de concreto preesforzado está en función de la fuerza de tensado, que a
su vez está en función del área del tendón de preesfuerzo. La reducción del área
del acero de preesfuerzo debido a la corrosión puede reducir drásticamente el
momento nominal resistente de la sección preesforzada, lo cual puede conducir a
la falla prematura del sistema estructural. En elementos pretensados, la protección
contra la corrosión se provee con el concreto alrededor del tendón. En elementos
postensados, la protección se puede obtener inyectando con lechada los ductos
después de que el preesforzado esté completo.
Otra forma de deterioro de alambres o trenzas es la corrosión bajo esfuerzo, que
se caracteriza por la formación de grietas microscópicas en el acero, el cual se
vuelve frágil y falla. Este tipo de reducción en la resistencia puede ocurrir sólo bajo
esfuerzos muy altos y, aunque es poco común, es difícil de prevenir.
Los tendones en el concreto pretensado están adheridos a este a lo largo del
elemento, como en el refuerzo no tensado y transmiten su fuerza por adherencia.
Para construir un elemento pretensado, es necesario que antes de colocar el
concreto se mantengan tensados los tendones o alambres entre anclajes
externos, hasta que el concreto haya endurecido; entonces se pueden liberar los
tendones y producir la transmisión del preesfuerzo al elemento.
Comúnmente para todos estos, el papel del cable preesforzado puede tomar
forma por rolado en frío, alambre de alta resistencia o alambre roscado en forma
helicoidal para formar una cuerda o rolado de alta resistencia de alambres
entrelazados. Los cables pretensados para construcción de puentes proporcionan
típicamente una resistencia a la tensión de 270 ksi. [4]
.

sector transporte
16
El acero embebido dentro del concreto (o cemento mortero) está normalmente
protegido contra la corrosión, debido a la presencia de una película pasiva en la
superficie del metal; la cual se forma en el ambiente altamente alcalino del
cemento hidratado, con un pH de alrededor de 13. Mientras la película pasiva se
mantenga, el acero no se corroerá. Para asegurar la protección ante la corrosión a
largo plazo, la masa del concreto debe ser lo suficientemente impermeable para
limitar el transporte de especies como lo son el agua, iones cloruro, oxígeno y
dióxido de carbono; a través del concreto hasta lo profundo del refuerzo. La
presencia de niveles críticos (también llamados de umbral) de estas especies, las
cuales normalmente son llevadas a lo profundo del agua disueltas en agua, puede
cambiar la naturaleza del concreto o alterar las condiciones del acero embebido.
En ambos casos, la corrosión del acero puede iniciar.
Por ejemplo, la presencia de iones cloruro en concentraciones por encima de la de
umbral tiene un efecto de despasivación en el acero; incluso si el pH del concreto
adyacente se mantiene alto. Por otro lado, el dióxido de carbono y otros gases que
penetran el concreto en solución acuosa reaccionan con el agua de poro
altamente alcalina y pueden disminuir el pH del concreto por debajo del valor al
cual el acero se mantiene pasivo. Este proceso, conocido como carbonatación, se
refiere específicamente a la neutralización de la solución saturada de hidróxido de
calcio en el poro, la cual reacciona con el dióxido de carbono disuelto en el agua
(ácido carbónico).
Se puede estar casi seguro de que la manera más efectiva y costeable de
minimizar el riesgo de corrosión en concreto reforzado es asegurarse de que el
recubrimiento del refuerzo tiene el espesor adecuado y que el concreto es denso y
poco permeable. La función primaria del concreto que cubre al acero de refuerzo
es protegerlo y solo puede hacerlo si la estructura y la mezcla han sido
adecuadamente diseñadas con los materiales adecuados para soportar las
condiciones a las que estarán expuestos: si el refuerzo ha sido ubicado de manera
precisa, si el recubrimiento ha sido alcanzado; si la mezcla ha sido bien colocada,
compactada y curada.
2.1.5.1 Medidas adicionales para protección ante la corrosión
 Uso de recubrimientos tipo membrana aplicados en la superficie del
concreto
 Pintado del concreto
 Impregnación del concreto con materiales que reduzcan su permeabilidad
 Adición de inhibidores de corrosión al concreto
 Uso de materiales resistentes a la corrosión que reemplacen a los aceros
de refuerzo comunes

2 Antecedentes
17
 Protección catódica del refuerzo
 Aplicación de recubrimientos al refuerzo mismo
2.1.5.2 Corrosión de la armadura de acero en el concreto
La corrosión de la armadura en el concreto consiste en la oxidación destructiva del
acero, por el medio que lo rodea. Así la corrosión ocurre como resultado de la
formación de una celda electroquímica, la cual consiste de cuatro elementos
principales a) un cátodo b) un ánodo c) un electrolito d) un conductor metálico, en
este caso el concreto, donde la corriente eléctrica es generada por el fluido de
iones en un medio acuoso.
La corrosión electroquímica del acero en el concreto resulta de la falta de
uniformidad en este (diferentes aceros, soldaduras, sitios activos sobre la
superficie del acero), contactos con metales menos activos, así como también de
las heterogeneidades en el medio químico o físico (concreto) que rodea el acero.
Ahora bien, aunque la potencialidad para la corrosión electroquímica puede existir
debido a la falta de uniformidad del acero en concreto, la corrosión normalmente
se previene por la formación de esa película de óxido de hierro “pasivante”. Pero,
cuando las condiciones de servicio cambian y el concreto se altera o a través de él
penetran sustancias agresivas, se produce el rompimiento de esta película y la
corrosión de las armaduras se desencadena con una triple consecuencia:
 El acero disminuye su sección o incluso se conviene completamente
en óxido.
 El concreto puede agrietarse o delaminarse debido a las presiones
que ejerce el óxido expansivo al formarse.
 La adherencia armadura-concreto disminuye o desaparece.
Para que la corrosión de acero pueda iniciarse y mantenerse, existen dos
mecanismos que en general son los más aceptados:
a. Reducción de la alcalinidad por lixiviación de las sustancias alcalinas con
agua o neutralización parcial con dióxido de carbón u otro material acido.
b. Por la acción electroquímica que involucra al Ion cloruro en presencia de
oxígeno.
Así, el acero se corroe por la reacción anódica que permite que se disuelva como
ión ferroso. Debe haber una reacción catódica simultánea, como la reducción de
oxígeno; todo esto en presencia de agua.
 2Fe ----------------------- 2Fe++
+ 4e-
. Anódica (1)

sector transporte
18
 O2 + 2H2O + 4e-
-------------- 4OH-
. Catódica (2)
Es importante resaltar que sin la presencia simultánea en el concreto de oxígeno y
humedad no es termodinámicamente posible la corrosión y, sin una cantidad
mínima critica, no es posible que se desarrolle con una velocidad apreciable.
Ambos factores tienen un carácter ambivalente, pues cuando las armaduras están
pasivadas, una cierta cantidad de oxígeno y humedad pueden servir para engrosar
la capa pasivante. Pero cuando las armaduras se corroen activamente, actúan
acelerando notablemente el ataque. En su ausencia, sin embargo, lo detienen
completamente [13]
.
2.1.5.3 Condiciones para que exista la corrosión
Para que haya corrosión:
 pH < 8.0 oxigeno y agua
 pH > 8.0 oxigeno, agua y cloruros
Para que no haya corrosión:
 Mantener fuera del concreto armado el oxígeno, agua y cloruros.
 Colocar en el concreto armado iones hidroxilos, iones ferrosos, potencial
negativo sobre el acero, inhibidores, etc.
Así, los problemas de corrosión del acero están íntimamente asociados a la
despasivación de este, por el proceso electroquímico resultante de las variaciones
del medio químico sobre las distintas interfaces concreto – acero y las diferencias
metalúrgicas y mecánicas del metal. Estas variaciones originan gradientes de
potencial, con flujo de corrientes eléctricas que lo llevan a la formación de áreas
anódicas y catódicas que constituyen las celdas de corrosión [13]
.
2.1.5.4 Investigaciones de concreto preesforzado
En comparación con investigaciones de concreto reforzado, existe muy poca
investigación para concreto pretensado y postensado. Algunos investigadores han
estudiado la corrosión de concreto pretensado, pero los ensayos no se realizaron
considerando grietas o carga estructural; tal es caso de las investigaciones hechas
por Houston, et al [7]
que no consideran el efecto del ancho de grieta, como
medidas especiales del sistema de preesfuerzo. Poston R. W. [8]
diseño un
programa experimental para examinar postensado transversal como un método
para mejorar la durabilidad de losas de rodamiento; la efectividad de la protección
del preesfuerzo fue el uso de 20.32 cm de espesor de recubrimiento y las sometió
a un ambiente de cloruros. Las condiciones de exposición fueron de un ciclo de
mojado – secado cada catorce días. Las variables que midió fueron ocurrencia de
corrosión, ancho de grieta, penetración de ion cloruro para muestras pretensadas

2 Antecedentes
19
y el efecto del espesor de recubrimiento. Poston postula que le mecanismo
adecuado para la durabilidad de losas de rodamiento mejore debe controlarse el
ancho de grietas y el agrietamiento. Moore et al [9]
desarrolló una serie de ensayos
de corrosión sobre vigas pretensadas; el propósito fue evaluar el efecto de huecos
entre acero y concreto, efecto de la cubierta de concreto, efecto de cargas vivas,
efecto del dimensionamiento tensil de grietas en concreto y efecto de cargas
accidentales.
Los resultados relacionados con grietas y corrosión reportados por Moore se
pueden resumir como sigue:
1. Efecto de grietas: se aprecia mayor corrosión en grietas abiertas, corrosión
por picadura fue determinada en gritas del orden de 0.1 mm.
2. Efecto de carga temporal: grietas en columnas causadas por sobrecargas
breves tienden a cerrar después de meses de exposición. No se aprecia
incremento de corrosión en los sitios de agrietamiento.
3. Efecto del nivel de carga: no existe correlación entre el nivel de carga y
corrosión, con excepción de las muestras cargadas hasta agrietamiento.
4. Efecto de cubierta: la cubierta de concreto de 38.1 mm y mayores.
previenen la corrosión en las muestras sin grietas durante los 10 meses de
exposición, se encontró corrosión en todos los especímenes con 19 mm o
menor recubrimiento.
Perenchio et al [10]
realizó ensayos para evaluar la eficacia de torones cubiertos de
epoxi y el efecto de las grietas en la durabilidad de elementos pretensados. Los
resultados muestran que la corriente de corrosión de la macrocelda fue de cero
para los torones cubiertos de epoxi. Lecturas ocasionales diferentes de cero
indicaban la formación de una macrocelda inversa, indicando que el torón cercano
a la cara sometida a compresión se estaba corroyendo. Cuatro puntos pueden
resaltarse de esta investigación.
1. Efecto de agrietamiento: reduce el tiempo de inicio de corrosión e
incrementa la severidad de ésta. Significativamente la corrosión ocurre
también en muestras sin agrietar.
2. Ancho de grieta crítico: dados los resultados no se puede concluir.
3. Cubierta de concreto: una cubierta de 25 mm no fue suficiente para prevenir
corrosión en muestras sin agrietar y agrietadas.
4. Torón cubierto de epoxi: este no muestra signos de corrosión durante la
exposición. Sin embargo los resultados muestran la importancia del uso de
este recubrimiento.
Si no se considera el control de la corrosión durante la etapa del diseño, los costos
subsecuentes de control de la corrosión son normalmente mucho mayores que si

sector transporte
20
estos se consideran en el proceso del diseño. Igualmente, al no considerar a la
corrosión en las etapas del diseño, se podrían esperar altos costos de reemplazo
de piezas o fallas catastróficas en algunos sistemas.
Es posible realizar un balance económico a través de la consideración de todos
los aspectos del control de la corrosión; incluyendo selección de materiales,
compatibilidad de materiales, geometría, mecánica, superficie, protección,
mantenimiento y otros aspectos.
Costos directos:
 Materiales de construcción inicial.
 Materiales requeridos para la operaron y mantenimiento.
 Costos de mano de obra directa, asociada con la construcción, operación y
mantenimiento.
 Costo de medición en el control de la corrosión, recubrimientos, protección
catódica, etc.
 Mano de obra de la inspección y materiales relacionados.
 Pruebas y evaluación de alternativas.
 Pérdidas de eficiencia.

21
3 Metodología Experimental
A continuación se describen las actividades desarrolladas durante este trabajo de
investigación.
- Gestión de materiales: torones de acero de alta resistencia con alma de 7
alambres según norma de referencia de la Secretaría de Comunicaciones y
Transportes N*CMT*2*03*002/04 [2]; o alambre pretensado
- Gestión de reactivos y materiales para realizar ensayos electroquímicos y
de corrosión
- Caracterización Mecánica de los torones:
 Ensayo de tensión según ASTM A370-07a [11].
 Aplicación de la técnica DCVG
- Se fabricaron 3 pares de bloques de concreto, con las siguientes
dimensiones 60 cm de largo*10 cm de alto*10 cm de ancho. La fabricación
de los bloques de concreto se hizo con cemento tipo II, con una relación
agua/cemento de 0.5.
- Para representar el ducto de polietileno de alta densidad se utilizó una
manguera de plástico de 1.27 cm de diámetro y 60 cm de longitud, con un
espesor de pared de 3 mm.
- El acero utilizado fue pretensado con un diámetro de 4 mm y 65 cm de
longitud.
- El mortero de relleno fue de arena fina, cemento en proporción de 1:1, y el
agua necesaria para darle fluidez a la mezcla.
Posterior a los ensayos de corrosión:
- Inspección visual y caracterización química de los productos de corrosión.

23
4 Desarrollo del estudio
4.1 Procedimiento y descripción de las actividades
realizadas
4.1.1 Prueba de dureza
De acuerdo con la norma ASTM E18 [12]
la prueba de dureza para aceros de alta
resistencia es la prueba Rockwell C (HRC); que utiliza una carga de 150
kilogramos (kg) y un cono de diamante como indentador. A la muestra se le realizó
un desbaste con una lija 220 para obtener una superficie plana, ya que de lo
contrario el indentador puede astillarse o dar una medición errónea de la dureza.
Como se muestra en la figura 4.1, se hicieron tres mediciones a lo largo de la
superficie de la muestra y se obtuvo el promedio de estas tres mediciones para
obtener la dureza del acero.
Figura 4.1 Muestras de acero de alta resistencia para prueba de dureza
Cada alambre mide aproximadamente 1/8” de diámetro. Se cortaron pedazos del
torón (7 alambres) de aproximadamente 1 in de longitud para enseguida realizar
la prueba de dureza, en un durómetro modelo HOYTOM; con un porta muestras
que se observa en la figura 4.2.

sector transporte
24
Figura 4.2 Durómetro
Enseguida se midió la dureza de la sección transversal del alambre.
Figura 4.3 Sección transversal del alambre
La resistencia a la penetración se realizó imprimiendo el indentador de diamante
en forma de cono en la muestra que está en reposo sobre una plataforma rígida
en V, bajo una carga estática de 150 kgf que se aplica directamente. La dureza se
expresa por un número inversamente proporcional a la profundidad de la
indentación para una carga y el indentador seleccionado.
La localización de impresiones deben estar al menos a 2 ½ diámetros de distancia
de separación del borde de la muestra.
El espesor de la muestra debe ser lo suficientemente gruesa de modo que no
aparezca alguna protuberancia sobre la superficie opuesta a la de la impresión. El
espesor de la muestra recomendado es por lo menos diez veces la profundidad de
la impresión. Todos los cables tienen un diámetro uniforme, sin defectos
perjudiciales.

25
4.2 Prueba metalográfica [13]
4.2.1 Corte de la muestra
Primero se corta la muestra del acero de alta resistencia en la cortadora de disco
sumergible marca Jean Wirtz modelo Cuto-35, algunas muestras las cortamos con
segueta, para que al momento del corte la muestra de acero no se caliente
demasiado y evitar cambios microestructurales.
Figura 4.4 Cortadora de disco sumergible
4.2.2 Montaje de la muestra
Las muestras fueron montadas para facilitar su pulido final, se montaron en una
resina termoajustable; el material que se empleó para montar las muestras fue la
baquelita, aunque también se utilizó acrílico, los polvos para moldear baquelita son
fabricados en distintos colores, lo cual simplifica la identificación de las muestra
montadas; el acrílico es transparente.
La muestra y una cantidad correcta de polvo de baquelita o acrílico son colocadas
en el cilindro de la montadora hidráulica figura 4.4, después se ajusta la
temperatura para fundir la baquelita a 180ºC y para el acrílico es de 220ºC
aproximadamente, se aplica una presión de moldeo de 1000 lb/in2
simultáneamente; el tiempo que se lleva la muestras dentro de la montadora
hidráulica es de aproximadamente 20 minutos.
Después de que pasar el tiempo suficiente, la muestra se saca de la montadora
hidráulica y se procede a desbastar hasta que se le borren todas las rayas que
fueran hechas al momento de cortar.

sector transporte
26
Figura 4.4 Montadora Hidráulica
4.2.3 Desbaste de la muestra
Este desbaste fue con diferentes tamaños de lijas, comenzando por la más gruesa
hasta la más finas; las lijas se colocaron en lijadora húmeda de disco, Jean Wirtz
Modelo Dúo Fig. 4.5; este proceso se llevó acabo siempre mojando las lijas, los
tamaños de las lijas fueron de 100, 150, 180, 220, 240, 320, 500, 600, 800, 1000,
2400, 4000 las lijas son de partículas de WC (carburo de tungsteno).
Figura 4.5 Lijadora húmeda de disco doble
Se comienza el desbaste y el cambio de lija fue hecho cuando las rayas, en la
muestra, son menos profundas y visibles, también cuando estas se muestren en
un solo sentido.

27
4.2.4 Pulido
Después de lijar la muestra, se pulió sobre una pulidora de mesa de disco doble:
Jean Wirtz Modelo: TG-250/2 figura 4.6 sobre el paño cubierto con partículas
abrasivas (pasta de diamante de 3 y 1 micra y con alúmina de 0.5, 0.3 y 0.05
micras); esto es para efectuar el pulido final. A la pasta de diamante se le agrega
un lubricante y a la alúmina se la agrega agua destilada para obtener el mejor
resultado posible.
Figura 4.6 Pulidora de mesa de disco doble
El pulido final de las muestras siempre debe hacerse con agua destilada, para
eliminar todos los residuos de las partículas abrasivas [24]
.
Una vez que la superficie queda como espejo, se lava la muestra con agua
destilada y/o con alcohol y se seca con aire (secadora). Después se procede a
atacar la muestra con el reactivo químico adecuado; el ataque se hace para que
las partes de la microestructura del acero queden claramente diferenciadas [25]
. La
selección del reactivo de ataque está determinada por el material y la estructura
especifica que se desea ver.
4.2.5 Observación de la Microestructura
Después del ataque químico, la muestra se colocó en el Microscopio metalográfico
Marca: Olympus de platina invertida figura 4.7 y se utiliza un analizador de
imágenes que utiliza el software Imagen Pro, para observar la microestructura del
acero o las capas del galvanizado.

sector transporte
28
Figura 4.7 Microscopio metalográfico
4.2.6 Reactivos de ataque
Para revelar la estructura del acero
El propósito de este ataque es hacer visible las características microestructurales
del acero, el proceso se lleva a cabo con tal cuidado que las partes de la micro
estructura deben quedar claramente diferenciadas [23]
.
Reactivo 3. Solución a) Metabisulfito de Sodio
Agua Destilada
Solución b) Acido pícrico
Etanol [14]
Preparación de la solución de ataque: Se pesa 1 gr. de metabisulfito de sodio yse
colocan en 100 ml de agua, después se colocan 4 ml de ácido pícrico en 100 ml
de etanol; una vez preparadas estas dos soluciones por separado, se mezclan en
otro recipiente limpio y seco (para evitar la contaminación de la solución) estos se
mezclan en proporciones iguales, el tiempo de ataque de la muestra de acero es
de 5 a 10 seg.
Para las estructuras de aceros al carbono y para dar un contraste diferente entre
distintas estructuras; en estructuras de dos o más fases los componentes se
revelan durante la acción química, al atacar preferencialmente el reactivo a uno o
más de estos constituyentes, debido a la diferencia de composición química de las
fases.
Reactivos 4: Ácido nítrico
Etanol [12]
Preparación del reactivo: Primero se miden 3 ml de ácido nítrico, con una pipeta;
después, se midieron 97 ml de etanol, se mezclaron en un recipiente de vidrio. El
tiempo de ataque de la muestra varía desde 5 hasta 30 segundos.

29
4.3 Aplicación de la técnica de DCVG [15]
.
La técnica DCVG empleada en sistemas de protección catódica del tipo de
corriente impresa permite detectar zonas en donde el proceso de corrosión está
activo o que tienen un comportamiento anódico. El electrodo conectado a la
terminal negativa del multímetro se coloca cerca de la estructura y el electrodo
conectado a la terminal positiva se ubica de 1 a 30 metros de esta, en sentido
perpendicular al eje. El signo de las lecturas proporcionadas por el voltímetro
permite conocer si la zona es anódica o catódica. Cuando la lectura es negativa,
se localiza una zona anódica; y cuando es positiva, se localiza una zona
catódica.
La técnica de gradiente de potencial permite detectar zonas de la línea de tubería
que tienen comportamiento anódico y catódico, aun con protección catódica
aplicada y que cumpla con los criterios de protección estandarizados. La técnica
de gradientes de potencial de corriente directa “DCVG” es más sensible para
detectar el proceso de corrosión de líneas subterráneas que la técnica de
inspección de potenciales; desafortunadamente en la actualidad existe
resistencia para aceptar que existan zonas con comportamiento anódico en líneas
de tubería en las cuales se tienen perfiles de potenciales que indican que estos
cumplen con alguno de los criterios estándar establecidos para la técnica de
medición de potenciales.
Si durante la inspección con la técnica DCVG se obtienen lecturas negativas, esto
indica que existen celdas de corrosión. La magnitud de las lecturas es
proporcional al tamaño de las zonas anódicas o a la intensidad del proceso de
corrosión. La técnica DCVG no es una técnica de calibración, sino una técnica
predictiva que informa que el proceso de corrosión está ocurriendo y por lo tanto
debemos aplicar el mantenimiento preventivo para disminuir su efecto.
Para la aplicación de esta técnica se llevó a cabo la fabricación de 3 tres muestras
de concreto en forma de “sándwich”, con la finalidad de colocar entre ellas un
ducto de plástico que contiene una pieza de acero pretensado en su interior y
relleno de mortero (arena con cemento).
Durante la fabricación de los ductos de plástico, se realizaron tres perforaciones;
dos de ellas a 10 cm de los extremos y uno más al centro de la longitud total, esta
perforación tuvo la finalidad de permitir que llenara completamente el ducto de
mortero y además se utilizó como un daño causado por corrosión, simulando que
el ducto de plástico ya había fallado debido a este fenómeno de corrosión.
En la figura siguiente se aprecian las muestras y el dispositivo utilizado para hacer
la detección del daño con la técnica DCVG.

sector transporte
30
Figura 4.8a Muestra los bloques de concreto, el sistema de protección
catódica y el equipo de DCVG
Figura 4.8b Muestra el esquema de la colocación de los bloques de concreto
así como delos electrodos y los contraelectrodos para detectar defectos en
el ducto de plástico con el equipo de DCVG
En la figura 4.9 Se aprecia el bloque en forma de “Sándwich”, donde se coloca el
ducto de plástico con acero y para garantizar continuidad en el medio se colocaron
pedazos de tela húmedos, para así realizar un buen sistema de protección
catódica; donde el ducto con acero hizo la función de cátodo y la placa de acero
hizo la función de contraelectrodo, con una fuente de corriente se hizo circular la
corriente y entre el polo negativo de la fuente de corriente y el ducto con acero se
conectó un interruptor de corriente que cada minuto suspendía la corriente de
protección catódica que requiere el equipo DCVG y de esta manera se podía
localizar la distancia a la cual el elemento de concreto presentaba daño.

31
Figura 4.9 Muestra los bloques de concreto y posición de electrodos en uno
de los extremos para identificar daño por corrosión
En la figura 4.10, se aprecia que el equipo DCVG tiene una caratula analógica; la
cual cuando encuentra un defecto, la aguja se desplaza hacia el lado negativo,
como se describió anteriormente; cuando no encuentra daño, esta aguja se
desplaza hacia el lado positivo.
Figura 4.10 Muestra la caratula analógica del equipo que indica la zona
anódica y catódica

sector transporte
32
La figura 4.8, 4.11 y 4.12 muestran los diferentes sitios donde fueron colocados los
electrodos para detectar los daños hechos exprofeso para este ensayo; como se
mencionó anteriormente, se hicieron defectos en los extremos del ducto
(aproximadamente a 10 cm de ambos extremos), y al centro de la muestra de
ensayo como se aprecia en la figura 4.12.
Figura 4.11 Muestra la posición de los electrodos en el extremo para detectar
el posible daño causado por corrosión
Figura 4.12. Muestra el sito donde se colocan los electrodos del equipo
DCVG para detectar el daño causado por corrosión

33
5 Resultados
5.1 Medidas de dureza
Tabla 5.1. Registro de prueba de dureza
Prueba de dureza según la norma ASTM E18-03
Carga: 150 kgf Indentador de Diamante
Sección transversal HRC
1) 46,9
2) 48
3) 44,5
Promedio: 46,46
Sección longitudinal HRC
a) 42,3
b) 37,8
c) 39,7
Promedio: 39,93

sector transporte
34
5.2 Microestructura del acero
El ataque realizado con el reactivo 4 por 5 segundos. Las dos microestructuras
corresponden a alambres distintos.
Figura 5.1 a) Microestructuras alambre sección longitudinal 20X, b) La misma
a 50x, c) La misma a 100x
Sección transversal del alambre, atacada con el reactivo 3 por 13 y 16 segundos
respectivamente
Figura 5.2 a) Atacado 13 seg. Sección transversal 100x, b) La misma atacada
16 seg. 100x.
El análisis metalográfico muestra una estructura característica de un acero
perlítico, donde la perlita es fina; por lo que es muy difícil de apreciar con el
microscopio óptico tal como se observa en la figura 5.2.
5.3 Resultados de la técnica DCVG
Debido a que la técnica de DCVG es una técnica cualitativa y que el equipo
empleado solo indica si existen zonas anódicas o catódicas, no hay un resultado
numérico sólo cualitativo que indica que este equipo fue capaz de detectar el daño
generado a las distancias mencionadas anteriormente.

5 Resultados
35
De acuerdo con las figuras 4.8, 4.9, 4.11 y 4.12, se puede apreciar la colocación
de los electrodos de cobre/sulfato de cobre en las zonas donde se hicieron los
defectos para determinar el daño por corrosión utilizando la técnica DCVG, dicha
técnica está descrita en el punto 4.1.3.
La técnica de gradiente de voltaje en corriente directa (DCVG por sus siglas en
ingles) requiere de la aplicación de una corriente que será interrumpida en
intervalos de 40 segundos en “off” y 80 segundos en “on”; suponiendo que el ducto
de polietileno de alta densidad (HDPE) de un elemento de concreto postensado
tenga algún daño causado por corrosión del acero de preesfuerzo. Este defecto o
daño generara un defecto en el ducto de polietileno el cual entrara en contacto con
el concreto que se encuentra en las inmediaciones del ducto de plástico y existirá
continuidad iónica entre el mortero del ducto de plástico y el concreto del elemento
postensado.
Por lo anterior, y tomando en cuenta la teoría de la electroquímica [16]
, el metal
formara un campo eléctrico que será detectado por el equipo de la técnica DCVG,
y la intensidad del defecto se verá incrementada debido a la corriente aplicada lo
que facilita la detección del defecto.
La localización del defecto se hizo desplazando los electrodos sobre la superficie
del elemento de concreto como se aprecia en figura 4.8, 4.9, 4.11 y 4.12; la
ubicación del defecto se hizo como lo muestra la figura 5.3
Figura 5.3 Muestra la forma de localizar un defecto
Si la aguja del multímetro se desplaza hacia el lado derecho, implica que el
defecto se encuentra delante de la posición de los electrodos; si la aguja se

sector transporte
36
desplaza hacia la izquierda, significa que el defecto se encuentra atrás de la
posición de los electrodos; y si la aguja deja de moverse, indica que se ha
localizado el defecto.

37
6 Conclusiones y recomendaciones
La técnica DCVG aplicada en este trabajo para identificar daños por corrosión en
elementos de concreto postensado resulta precisa y adecuada, porque los daños
que se habían hecho con premeditación se encontraron a la distancia indicada
previamente.
Se recomienda continuar el estudio con un elemento sujeto a tensión, para
demostrar que aun cuando se aplica protección catódica al acero, la corriente es
tan pequeña que no genera daño en el acero mismo, ni favorece la reacción de
evolución de hidrogeno ya que no se alcanzan los valores de voltaje reportados en
la literatura.
Se recomienda fabricar elementos de concreto de mayor longitud que permitan
separar más los defectos y evitar interferencias -entre estos- de su campo
eléctrico generado, así como fabricar diferentes sistemas de acero de preesfuerzo-
manguera plástico – mortero para simular las condiciones reales de un elemento
estructural postensado real. y validar la aplicación de la técnica DCVG, y el
siguiente paso sería aplicar la técnica en un elemento postensado para determinar
la factibilidad del uso de estas técnica.

sector transporte
38

39
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CIUDAD DE MÉXICO SANFANDILA
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