Qué es un par galvánico y por qué conocerlo puede evitar un desastre

Paseando por el cementerio de San Amaro, en una visita guiada por el modernismo coruñés, nos encontramos con la puerta del panteón de la familia Silveira convertida en un terruño. No es una hipérbole, el hierro se ha transformado en tierra naranja de óxido de hierro y el bronce en tierra de color turquesa. El arquitecto Alberto Fuentes Valcárcel, que nos acompañaba en la visita, dijo que aquello era un estupendo ejemplo de lo que sucede cuando combinas metales que forman un par galvánico, que todo el conjunto se corroe. Como química, yo habría dicho que el cobre y el hierro de la puerta formaron una pila eléctrica promovida por la humedad y salinidad ambiental de la zona, tan próxima al mar. Sin embargo, este fenómeno en arquitectura se llama 'par galvánico' que, aunque signifique lo mismo, es una terminología más divulgativa que llamarlo 'pila'.

El fenómeno 'par galvánico' es el que está detrás de que una farola de estructura metálica compuesta por dos partes, a veces colocadas en épocas diferentes, se deteriore rápidamente. O que un balcón de hierro forjado se corroa en cuanto se le colocan nuevos ornamentos de un metal diferente. O que una puerta se desintegre meses después de instalar un nuevo tirador. Las pocas farolas modernistas que quedan en algunas ciudades han sufrido este fenómeno cuando los apliques para bombillas incandescentes se han sustituido por nuevos apliques LED asistidos por pequeños paneles fotovoltaicos. No solo es un problema la mezcla de diseños usualmente de mal gusto, sino que la mezcla de materiales también puede ocasionar daños irreversibles si no se hace adecuadamente.

Hay materiales que tienden a oxidarse más fácilmente que otros. Para que un material se oxide, otro tiene que sufrir la reacción química contraria y que se llama reducción. Las dos reacciones, oxidación y reducción, son reacciones de transferencia de electrones. Cuando un metal se oxida quiere decir que está perdiendo electrones, y cuando un metal se reduce quiere decir que está ganado electrones. El movimiento de electrones forma, por definición, una corriente eléctrica. Por eso, las pilas eléctricas están formadas por un material que tiene tendencia a cederle electrones al otro. La pila se agota cuando uno de los materiales se oxida o se reduce completamente. El material que se oxida constituye el ánodo de la pila o polo negativo, y el material que se reduce constituye el cátodo de la pila o polo positivo.

La primera pila eléctrica inventada por Alessandro Volta en 1800 estaba formada por el apilamiento de discos de zinc y cobre separados por fieltro impregnado en salmuera. La palabra 'pila' viene de ese apilamiento. El traspaso de electrones de un material a otro necesita de un medio. Este medio se llama electrolito y con frecuencia está formado por una sal disuelta en agua. En la pila de Volta era salmuera. Aunque en aquel momento todavía no se entendía la intimidad química de ese proceso, no se comprendía en detalle porqué el apilamiento de esos metales producía un voltaje, el caso es que funcionaba. Más adelante, el químico J. F. Daniell presentaría en 1836 la famosa pila Daniell en la que se basarían las pilas más populares de la historia. Esta pila tiene la cualidad de mantener los dos metales separados cada uno en una disolución de su propia sal, y conectados a través de un hilo conductor externo que permite la libre circulación de electrones, lo que se traduce en corriente eléctrica. De ese modo, la química está detrás del funcionamiento de cualquier pila eléctrica.

La clave de las pilas está en escoger los materiales adecuados para cada electrodo. Para eso hay que conocer la tendencia que tiene cada material para oxidarse o reducirse. Este dato se conoce como 'potencial estándar de reducción', que viene a ser el voltaje necesario (o producido) para que un material se reduzca en contacto con otro material estándar (por convenio se ha escogido como estándar el electrodo de hidrógeno). Así, haciendo uso de una tabla de potenciales de reducción se puede prever con una simple suma qué es lo que va a ocurrir si dos metales se ponen en contacto en las condiciones adecuadas: cuál se va a oxidar, cuál se va a reducir, qué voltaje se va a producir y si la reacción redox (oxidación y reducción) acontecerá espontáneamente.

Hay mezclas de metales que se hacen para conseguir todo lo contrario, que un metal proteja al otro de la corrosión. Las mezclas entre metales se denominan aleaciones, y algunas son muy conocidas precisamente por su estabilidad, por eso se siguen usando tanto en escultura como en arquitectura. Así, el bronce es una aleación de cobre con estaño, más estable que el cobre por sí solo. El acero es hierro con carbono, y si además contiene cromo, la aleación se llama acero inoxidable.

La puerta del panteón combina hierro con cobre. Haciendo los cálculos con los potenciales de reducción de cada metal se puede prever que se formará una pila o par galvánico, de tal manera que los dos metales acabarán corroyéndose. El aire húmedo y cargado de sal de la costa Atlántica funciona como un electrolito que facilita la reacción. Por eso para el diseño es tan importante conocer la química de los materiales, porque una mezcla que podría parecer inocua, incluso estética, podría acabar en desastre.