Cálculos del número equivalente de resistencia a la picadura

Qué mide el número equivalente de resistencia a la picadura

El PREN como índice de comparación empírico

El número equivalente de resistencia a la picadura (PREN) es un índice semicuantitativo basado en la composición, utilizado para comparar la resistencia de los aceros inoxidables a la corrosión localizada, especialmente a la picadura en entornos que contienen cloruros. No es una clasificación de corrosión en una escala universal. Un número más alto generalmente indica una mayor tendencia a resistir la iniciación de picaduras en condiciones comparables, pero no establece un límite de servicio garantizado, un potencial de picadura fijo ni una vida útil prevista.

La expresión utilizada habitualmente es:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

PRENPREN Número equivalente de resistencia a la picadura: índice empírico basado en la composición que se utiliza para comparar aceros inoxidables según su resistencia a la corrosión localizada, especialmente a la picadura en entornos que contienen cloruros.

Los contenidos de aleación se expresan en porcentajes en peso. El cromo, el molibdeno y el nitrógeno son los términos de esta expresión, y a cada uno se le asigna un coeficiente empírico basado en su contribución relativa a la resistencia a la corrosión localizada. La British Stainless Steel Association publicó esta fórmula en su explicación de 2025 sobre los cálculos del PREN.

Por ejemplo, una aleación que contenga un 22 % de cromo, un 3 % de molibdeno y un 0,18 % de nitrógeno tendría:

$$22+3.3\left(3\right)+16\left(0.18\right)=34.78$$

Ese resultado es un índice calculado, no una velocidad de corrosión medida. Permite comparar la composición de un acero inoxidable con la de otro sobre una base común. Un valor nominalmente más alto suele situar la aleación en una categoría de mayor resistencia, siempre que los materiales se comparen en condiciones metalúrgicas y ambientales similares.

La ecuación también explica por qué la comparación entre calidades requiere algo más que leer una designación de producto. El Type 304, representado habitualmente por UNS S30400, contiene poco o nada de molibdeno y, por tanto, normalmente tiene un PREN inferior al del Type 316L, UNS S31603, cuya composición incluye molibdeno. Los aceros inoxidables dúplex, como UNS S32205 y UNS S31803, contienen cantidades considerables de cromo, molibdeno y nitrógeno, lo que produce un valor calculado superior al de muchas calidades austeníticas. Las calidades superdúplex, como UNS S32750 y UNS S32760, generalmente presentan valores calculados aún más altos. Las calidades ferríticas también pueden tener contenidos elevados de cromo y molibdeno, por lo que el PREN no se limita a una sola familia de aceros inoxidables.

El número no incluye todos los elementos que afectan a la corrosión. El níquel no está incluido en la ecuación común, como indicó la Society of Petroleum Engineers en 2025. Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica o frente a la corrosión. El níquel influye en el equilibrio de fases, el comportamiento de la película pasiva, la tenacidad y la resistencia a ciertos entornos reductores, pero su contribución no está representada por los coeficientes estándar del PREN. El carbono, el silicio, el cobre, el manganeso y otros elementos también pueden influir en el comportamiento sin aparecer en la expresión básica.

[1][1] Duplex Stainless Steels. International Stainless Steel Forum. International Stainless Steel Forum publication, 2025.

Se utilizan ecuaciones alternativas para determinadas familias de aleaciones o convenciones de cálculo. El International Stainless Steel Forum publicó en 2025 la expresión para aleaciones que contienen tungsteno:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

En este caso, el tungsteno recibe la mitad del término correspondiente al molibdeno dentro del paréntesis. La misma publicación del ISSF proporciona una expresión ajustada para el manganeso:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Estos valores no deben combinarse de manera indiscriminada. Un PREN comunicado debe identificar la ecuación utilizada, especialmente al comparar aceros inoxidables dúplex que contienen tungsteno o al aplicar el ajuste por manganeso. Denominar simplemente «PREN» a todos los resultados puede ocultar una diferencia significativa en el método de cálculo.

Por tanto, el PREN es útil como herramienta de cribado y clasificación. Ayuda a los ingenieros a identificar diferencias de composición que pueden ser relevantes en servicios con cloruros y proporciona una comparación rápida antes de realizar ensayos o una revisión detallada del diseño. No sustituye al certificado del material, el historial de tratamiento térmico, la evaluación de las soldaduras ni el ensayo de corrosión.

Picadura, corrosión en hendiduras y exposición a cloruros

La picadura es una alteración localizada de la película pasiva. Normalmente, el acero inoxidable se protege mediante una fina película de óxido rica en cromo, pero los iones cloruro pueden concentrarse en defectos o puntos débiles de dicha película. Una vez que comienza una picadura, su interior puede volverse ácido y enriquecerse en cloruros, manteniendo un entorno electroquímico que difiere notablemente de la superficie circundante. Una pequeña abertura superficial puede ocultar entonces una profundidad considerable.

El molibdeno y el nitrógeno mejoran la resistencia a esta forma de ataque mediante varios efectos que interactúan sobre la pasividad y la química de la picadura. El cromo favorece la formación y reparación de la película pasiva. La ecuación del PREN trata estos efectos como aditivos, pero el comportamiento real de la aleación depende de cómo se distribuyan los elementos en la microestructura y de que permanezcan disponibles en la matriz circundante.

La corrosión en hendiduras está relacionada, pero no es idéntica. Se desarrolla en espacios protegidos, como debajo de juntas, en uniones solapadas, bajo depósitos o dentro de conexiones con un lavado insuficiente. El agotamiento de oxígeno dentro de la hendidura modifica las condiciones electroquímicas, mientras que los cloruros y las especies ácidas pueden concentrarse allí. Un acero puede resistir la picadura en una superficie abierta y, sin embargo, comportarse mal en una hendidura estrecha, especialmente cuando la geometría de esta permite que la solución permanezca estancada.

Un PREN más alto generalmente corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros. Limited evidence

[2][2] Localized corrosion resistance and PREN relationship. Metals authors. Metals, 2021.

Esta distinción es importante porque el nombre PREN se utiliza a menudo de manera demasiado amplia. La ecuación se asocia principalmente con la resistencia a la picadura, aunque los valores más altos suelen correlacionarse con una mayor resistencia a otras formas de ataque localizado. El artículo publicado en Metals en 2021 informó de que un PREN más alto corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros. Se trata de una relación comparativa, no de una garantía de que todos los mecanismos de corrosión localizada respondan de la misma manera.

La concentración de cloruros, la temperatura, la acidez, la disponibilidad de oxígeno, el flujo, los depósitos y el tiempo de exposición pueden modificar sustancialmente el resultado. El agua de mar, una solución de proceso caliente con cloruros y un baño de laboratorio de cloruro férrico no son entornos intercambiables. Los suelos que contienen cloruros añaden otras variables, como la retención de humedad, la aireación diferencial y la contaminación. El ISSF indicó en 2025 que un valor más alto señala semicuantitativamente una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros; «semicuantitativamente» es importante. Indica una tendencia de clasificación, no una fórmula para calcular la vida útil en campo.

ASTM G48 proporciona métodos de laboratorio definidos con cloruro férrico para comparar la resistencia a la iniciación de la corrosión por picadura y en hendiduras. Strong evidence

ASTM G48 ofrece una forma de comprobar la diferencia entre el cálculo y la validación. ASTM G48:2011 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia a la iniciación de la picadura y de la corrosión en hendiduras en condiciones definidas con cloruro férrico. Dependiendo del método seleccionado, los resultados pueden incluir una temperatura crítica de picadura, una temperatura crítica de corrosión en hendiduras o una pérdida de masa tras la exposición. Estos ensayos imponen condiciones controladas y permiten realizar comparaciones, pero el cloruro férrico es deliberadamente agresivo y no reproduce todos los entornos industriales, marinos o de suelo.

La soldadura añade otra complicación. Una unión soldada puede contener zonas afectadas por el calor, un equilibrio de fases alterado, cascarilla de óxido, tensiones residuales y regiones empobrecidas en cromo o molibdeno. El cálculo del PREN a partir de la especificación del metal base no puede establecer el comportamiento frente a la corrosión del metal de soldadura ni de la zona afectada por el calor. Los aceros inoxidables dúplex requieren una atención especial al equilibrio ferrita-austenita y a la retención de nitrógeno; una composición química nominal por sí sola no verifica que la soldadura terminada tenga la resistencia prevista.

Qué no puede predecir un valor de PREN

Un valor de PREN no puede predecir directamente la vida útil en servicio. No indica que una aleación con un valor de 40 vaya a durar el doble que otra con un valor de 20, ni define un límite universal como «por encima de este número no puede producirse picadura». Ningún umbral único de PREN se aplica a todas las concentraciones de cloruros, temperaturas, condiciones superficiales, geometrías o rutas de fabricación.

Tampoco puede predecir un potencial de picadura exacto. El potencial de picadura se mide electroquímicamente y varía en función de la solución de ensayo, la temperatura, el método de barrido, la preparación superficial y el estado de la probeta. El PREN puede ayudar a explicar por qué una composición tiende a presentar una mayor resistencia a la picadura que otra, pero no produce el voltaje medido.

El PREN tampoco puede establecer la resistencia a la corrosión general. La corrosión uniforme, la corrosión galvánica, la corrosión-erosión, la fisuración por corrosión bajo tensión y la fatiga por corrosión implican factores determinantes diferentes. Una aleación puede tener un PREN favorable y, aun así, sufrir un ataque general inaceptable en un ácido fuerte, fisuración en un entorno caliente con cloruros o daños acelerados cuando la velocidad elimina la película pasiva. La ausencia del níquel en la ecuación es especialmente relevante al evaluar entornos en los que importan la estabilidad de fase o la resistencia a ácidos reductores.

El cálculo tampoco puede tener plenamente en cuenta las inclusiones, la segregación, la contaminación superficial, la rugosidad, la contaminación por hierro, la coloración térmica, las dimensiones de las hendiduras ni los depósitos. Estas características pueden crear condiciones locales que dominen sobre la composición nominal a granel. Una probeta de laboratorio pulida y la raíz oxidada de una soldadura fabricadas a partir de la misma colada de acero no presentan la misma superficie frente a la corrosión.

Por esta razón, el PREN debe comunicarse junto con la ecuación, la base de composición y la designación de la aleación. Es un valioso índice de comparación empírico de la resistencia a la corrosión localizada relacionada con los cloruros. No es un certificado de conformidad o rechazo, una clasificación universal de corrosión ni un sustituto de los ensayos ASTM G48, la evaluación específica del emplazamiento y un control adecuado de la fabricación.

La fórmula PREN común

El cálculo comúnmente utilizado del número equivalente de resistencia a las picaduras es:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Aquí, $\%\mathrm{Cr}$, $\%\mathrm{Mo}$ y $\%N$ representan los contenidos de cromo, molibdeno y nitrógeno de la aleación, expresados cada uno como porcentaje en masa. El resultado es un número adimensional. No es un porcentaje, una velocidad de corrosión ni un valor garantizado de vida útil.

Esta expresión es un índice empírico basado en la composición. Se utiliza para clasificar o comparar aceros inoxidables en cuanto a su resistencia a la corrosión localizada, especialmente a las picaduras, en entornos que contienen cloruros. La British Stainless Steel Association reprodujo la ecuación en esta forma en 2025, mientras que Outokumpu describe PRE o PREN como un índice para comparar aceros inoxidables, no como una medición directa del comportamiento frente a la corrosión. Un valor más alto generalmente indica una mayor resistencia al ataque localizado inducido por cloruros, pero la comparación solo es significativa cuando las aleaciones y las condiciones de ensayo o de servicio se consideran conjuntamente.

Los términos de cromo, molibdeno y nitrógeno

El cromo proporciona al acero inoxidable su carácter básico de resistencia a la corrosión. En el aire o en un entorno acuoso oxidante, el cromo favorece la formación de una delgada película pasiva rica en cromo sobre la superficie metálica. Esta película reduce la velocidad a la que el hierro pasa a la solución. Las normas para aceros inoxidables suelen exigir al menos aproximadamente un 10,5 % de cromo para la designación de inoxidable, pero los cálculos de PREN se utilizan principalmente para distinguir entre aleaciones que contienen un porcentaje de cromo considerablemente superior a ese mínimo.

El molibdeno recibe un multiplicador de 3,3 en la ecuación común. Su contribución está asociada especialmente con una mejor resistencia al desarrollo y la propagación de picaduras en soluciones que contienen cloruros. El cromo y el molibdeno no desempeñan funciones intercambiables, y un acero con más cromo no es automáticamente equivalente a otro con más molibdeno. La fórmula asigna a cada elemento un término separado porque sus efectos sobre la corrosión localizada son diferentes.

El nitrógeno tiene el coeficiente más alto: 16. En microestructuras adecuadas de aceros inoxidables, el nitrógeno puede aumentar la resistencia a las picaduras, además de endurecer la austenita y afectar al equilibrio de fases. Su función metalúrgica es especialmente importante en los aceros inoxidables dúplex, donde el nitrógeno ayuda a mantener la fase austenítica junto con la ferrita. Para obtener el beneficio previsto, el nitrógeno debe permanecer en solución o en fases adecuadas de la aleación; un análisis químico nominal por sí solo no describe todos los efectos del procesamiento, el tratamiento térmico, la soldadura o la segregación.

Contribución al PREN

La ponderación numérica se observa con facilidad. Cada punto porcentual adicional de cromo añade 1 unidad de PREN. Cada punto porcentual adicional de molibdeno añade 3,3 unidades, y cada punto porcentual adicional de nitrógeno añade 16 unidades. Por tanto, un 2 % de Mo contribuye con 6,6 unidades, mientras que un 0,20 % de N contribuye con 3,2 unidades. Estos valores no significan que el nitrógeno sea físicamente «16 veces mejor» que el cromo en todas las situaciones de corrosión. Expresan la escala seleccionada para esta correlación empírica concreta.

El níquel no está incluido en esta ecuación común. Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica o relacionada con la corrosión. El níquel estabiliza la austenita, influye en el equilibrio de fases, afecta a la pasividad y la repasivación, y está presente en muchos grados austeníticos y dúplex. Simplemente no es uno de los términos de composición de la expresión PREN estándar de tres elementos. La Society of Petroleum Engineers señaló explícitamente esta distinción en su análisis de 2025 sobre la selección de materiales basada en PREN.

Por la misma razón, el PREN no tiene en cuenta directamente el carbono, el silicio, el manganeso, el cobre, el tungsteno, el azufre, la distribución de fases, la población de inclusiones, el estado superficial ni la dilución del metal de soldadura en su forma básica. Estos factores pueden afectar al comportamiento real frente a la corrosión localizada incluso cuando dos aceros presentan valores de PREN calculados similares.

Una comparación sencilla ilustra el cálculo. Considérese una aleación que contiene un 22,0 % de Cr, un 3,0 % de Mo y un 0,18 % de N:

$$\mathrm{PREN}=22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)$$

$$\mathrm{PREN}=22.0+9.9+2.88=34.78$$

El resultado se expresa convencionalmente como PREN 34,8 o, en ocasiones, se redondea a PREN 35. El redondeo no debe confundirse con un nivel de precisión que el comportamiento frente a la corrosión subyacente pueda justificar.

Por qué los coeficientes son 3,3 y 16

Los coeficientes 3,3 y 16 son factores de ponderación empíricos. Se desarrollaron a partir de relaciones observadas entre la composición de los aceros inoxidables y su resistencia a la corrosión localizada, y no se derivaron de una ecuación termodinámica fundamental para la iniciación de picaduras. La fórmula condensa varias tendencias experimentales en un índice numérico práctico.

Al cromo se le asigna un coeficiente de 1, que establece la escala de referencia. Al molibdeno se le asigna un coeficiente de 3,3 porque se observó que los cambios en su contenido tenían un efecto más pronunciado sobre la resistencia a la corrosión localizada que cambios iguales en el contenido de cromo, dentro de los intervalos de composición utilizados para establecer la correlación. Al nitrógeno se le asigna 16 porque cambios relativamente pequeños en su contenido se asociaron con un efecto comparativamente grande en los datos pertinentes sobre aceros inoxidables.

Contribución del nitrógeno

Esa es la razón práctica por la que una pequeña adición de nitrógeno puede cambiar de forma apreciable el valor calculado. Aumentar el nitrógeno del 0,10 % al 0,20 % añade $16\times 0.10=1.6$ unidades de PREN. Aumentar el cromo en la misma cantidad numérica, 0,10 puntos porcentuales, añade solo 0,10 unidades. La aritmética es clara; la interpretación física debe seguir siendo limitada. El coeficiente no establece una conversión universal entre elementos de aleación ni predice un comportamiento electroquímico idéntico en aceros inoxidables ferríticos, austeníticos, martensíticos, de endurecimiento por precipitación y dúplex.

Por tanto, la ecuación se trata mejor como una convención de clasificación dentro de un grupo pertinente de aleaciones. El artículo de Metals de 2021 identificó la relación habitual según la cual un PREN más alto corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros, pero dicha relación es semicuantitativa. No afirma que toda aleación con PREN 40 supere a toda aleación con PREN 35 en cualquier entorno.

El procesamiento puede romper una clasificación sencilla basada en la composición. Una zona afectada térmicamente por la soldadura puede tener un equilibrio de fases diferente del de la placa base. Las fases intermetálicas, los nitruros de cromo, las inclusiones de sulfuro, la contaminación superficial, las hendiduras y un tratamiento térmico deficiente pueden crear sitios para la iniciación de picaduras. La concentración de cloruros, la temperatura, la acidez, la disponibilidad de oxígeno, el flujo, los depósitos y el potencial electroquímico también influyen en el resultado. El PREN no puede codificar esas variables de servicio.[3][3] Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels. ASTM International. ASTM G48, 2011.

La validación requiere ensayos o una evaluación de la corrosión específica del entorno de servicio. ASTM G48 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia a la iniciación de la corrosión por picaduras y por hendiduras en condiciones definidas de cloruro férrico. Un resultado de ASTM G48 no es lo mismo que un valor de PREN. El PREN se calcula a partir de la composición; ASTM G48 produce una respuesta medida conforme a un procedimiento de ensayo especificado. Ninguno de los dos reproduce por sí solo todos los entornos de servicio.

Porcentajes en masa y notación

Porcentaje en pesoPorcentaje en peso Porcentaje másico de un elemento en la aleación. Los datos de entrada del PREN no son porcentajes atómicos, fracciones volumétricas ni fracciones másicas decimales.

Los signos de porcentaje de la fórmula se refieren a porcentajes en peso, también denominados porcentajes en masa. No se refieren a porcentajes atómicos, fracciones volumétricas ni al porcentaje de un elemento que permanece en la película pasiva. Si un certificado de colada indica un 20,00 % de Cr, un 2,50 % de Mo y un 0,10 % de N, esos porcentajes en masa se introducen directamente:

$$\mathrm{PREN}=20.00+3.3\left(2.50\right)+16\left(0.10\right)$$

$$\mathrm{PREN}=20.00+8.25+1.60=29.85$$

La notación $\%\mathrm{Cr}$ es una abreviatura de «contenido de cromo en porcentaje en peso». Los paréntesis muestran que el coeficiente multiplica el término elemental completo. No es correcto interpretar $3.3(\%\mathrm{Mo})$ como un 3,3 % de molibdeno ni multiplicar todo el resultado del PREN por 3,3.

La fórmula también presenta variantes para sistemas de aleación que contienen tungsteno o para comparaciones en las que el manganeso se trata como un factor reductor. El International Stainless Steel Forum comunicó en 2025 la expresión para aleaciones con tungsteno:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

La notación $0.5\%W$ significa que la mitad del porcentaje en peso de tungsteno se añade al término del molibdeno antes de multiplicarlo por 3,3. El ISSF también comunicó:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Estas expresiones no son denominaciones intercambiables para la ecuación básica. La expresión elegida debe identificarse cuando se comunica un valor, especialmente en grados dúplex que contienen tungsteno o en comparaciones técnicas que aplican el ajuste por manganeso.

Para realizar un cálculo significativo, se debe utilizar la composición del producto real o de la zona de soldadura que se está evaluando, mantener todos los datos sobre la misma base de porcentaje en masa e indicar la ecuación utilizada. Los intervalos de composición de una especificación de grado pueden producir un intervalo de valores posibles de PREN en lugar de un único número exacto. Un valor calculado es una herramienta útil de cribado y comparación. No es una clasificación universal de la resistencia a la corrosión.

Cómo calcular el PREN paso a paso

El Número Equivalente de Resistencia a la Picadura, de uso habitual, se calcula de la siguiente manera:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Aquí, el cromo, el molibdeno y el nitrógeno se expresan como porcentajes en peso, no como fracciones, porcentajes atómicos ni concentraciones másicas en una solución. El resultado es un índice adimensional. No es un porcentaje y no lleva unidades.

Esta ecuación es la forma citada por la British Stainless Steel Association en 2025. El PREN es un índice empírico basado en la composición, utilizado para clasificar y comparar aceros inoxidables en relación con la corrosión localizada, especialmente la corrosión por picadura, en entornos que contienen cloruros. Un valor calculado más alto generalmente indica una mayor resistencia en condiciones comparables. No predice directamente la vida útil, no garantiza un potencial de picadura determinado ni sustituye a los ensayos de corrosión.

El cálculo es sencillo. Seleccionar la base de composición correcta no lo es.

Lectura de los datos de composición en una especificación de material

Comience por el documento del material, no por una tabla genérica de calidades. Un certificado de ensayo de fábrica, un análisis de colada, una especificación de producto o una norma pueden presentar varios tipos diferentes de información química. El documento puede indicar una composición nominal, un intervalo especificado, un valor máximo permitido, un valor mínimo o el análisis medido de una colada concreta. Estos valores no son intercambiables.

Para un análisis hipotético de una colada de acero inoxidable, supongamos que el certificado informa de lo siguiente:

• Cr: 22.10 % en peso
• Mo: 3.05 % en peso
• N: 0.185 % en peso

Estas cifras se han inventado únicamente para practicar el cálculo. No representan una composición estándar, una calidad registrada ni datos de producto.

Las entradas relevantes son los contenidos medidos de cromo, molibdeno y nitrógeno. El níquel no aparece en la ecuación común del PREN. La Society of Petroleum Engineers afirmó este punto directamente en 2025: el níquel no está incluido en la ecuación. Esta omisión no significa que el níquel carezca de efecto metalúrgico; significa que la expresión empírica seleccionada no asigna un término independiente al níquel.

Lea los símbolos con atención. “Cr” significa cromo, “Mo” significa molibdeno y “N” significa nitrógeno. No sustituya estos valores por el contenido total de la aleación, la designación del resto o un valor correspondiente a otra colada. Si un certificado indica “<0.010” para el nitrógeno, eso no es un valor medido de 0.010 %; es un límite de reporte o un límite superior. Un cálculo que utilice 0.010 % sería una suposición y debe identificarse como tal.

La base de los datos debe escribirse junto al resultado. Por ejemplo, “PREN calculado a partir del análisis de colada informado” es sustancialmente diferente de “PREN calculado a partir de la composición nominal”. Si el documento solo proporciona límites de especificación, indique ese hecho en lugar de presentar el resultado como el PREN medido de la aleación.

Considere un segundo caso hipotético basado en un intervalo de especificación:

• Cr: 21.00–23.00 % en peso
• Mo: 2.50–3.50 % en peso
• N: 0.10–0.20 % en peso

Este intervalo no produce una composición única. Produce un intervalo de posibles valores calculados de PREN si los términos varían de forma independiente.

PREN calculado

Utilizando los valores inferiores indicados:

$$\%\mathrm{Cr}=21.00$$

$$3.3(\%\mathrm{Mo})=3.3\left(2.50\right)=8.25$$

$$16(\%N)=16\left(0.10\right)=1.60$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{lower}}=21.00+8.25+1.60=30.85$$

Utilizando los valores superiores indicados:

$$\%\mathrm{Cr}=23.00$$

$$3.3(\%\mathrm{Mo})=3.3\left(3.50\right)=11.55$$

$$16(\%N)=16\left(0.20\right)=3.20$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{upper}}=23.00+11.55+3.20=37.75$$

El intervalo resultante, de 30.85 a 37.75, es una envolvente matemática basada en los límites indicados. No representa necesariamente el intervalo real de las coladas, ya que los elementos de aleación pueden no alcanzar todos los límites simultáneamente y la especificación puede imponer restricciones adicionales. Aun así, muestra por qué una cifra única obtenida a partir de los valores máximos puede sobrestimar el valor asociado a un material concreto.

Los valores nominales producen un tercer resultado. Si la composición nominal hipotética es Cr 22.00 %, Mo 3.00 % y N 0.15 %, entonces:

$$\text{Contribución del cromo}=22.00$$

$$\text{Contribución del molibdeno}=3.3\left(3.00\right)=9.90$$

$$\text{Contribución del nitrógeno}=16\left(0.15\right)=2.40$$

$$\mathrm{PREN}=22.00+9.90+2.40=34.30$$

Ese valor de 34.30 es un cálculo basado en la composición nominal, no una medición de todas las coladas vendidas o producidas dentro de ese intervalo de composición.

Sustitución de valores sin cambiar las unidades

Los coeficientes 3.3 y 16 se combinan con valores expresados en porcentaje en peso. Introducir los porcentajes como fracciones decimales cambia la respuesta por un factor de 100 y es un error frecuente.

Utilizando el análisis de colada hipotético anterior:

\[ \%Cr=22.10,\quad \%Mo=3.05,\quad \%N=0.185 \]

Calcule cada contribución por separado:

$$\text{Contribución del cromo}=22.10$$

$$\text{Contribución del molibdeno}=3.3\left(3.05\right)=10.065$$

$$\text{Contribución del nitrógeno}=16\left(0.185\right)=2.960$$

A continuación, súmelas:

$$\mathrm{PREN}=22.10+10.065+2.960=35.125$$

Antes de informar del resultado, elija una regla de redondeo y aplíquela de manera uniforme.

El mismo cálculo utilizando fracciones másicas decimales requeriría una forma diferente de la ecuación. Por ejemplo, 22.10 % en peso equivale a 0.2210 como fracción, pero introducir directamente 0.2210 en la ecuación indicada da:

$$0.2210+3.3\left(0.0305\right)+16\left(0.00185\right)=0.35125$$

Ese no es el convenio del PREN expresado en la fórmula de origen. La ecuación espera 22.10, 3.05 y 0.185, no 0.2210, 0.0305 y 0.00185.

La conversión de unidades también es importante cuando un informe de laboratorio utiliza partes por millón. Un contenido de nitrógeno de 1,850 ppm en masa equivale a 0.185 % en peso, porque:

$$1850\mathrm{ppm}÷\mathrm{10,000}=0.185\%$$

Solo después de esta conversión debe sustituirse 0.185 en la ecuación. Un informe que indique 0.0185 % de nitrógeno correspondería, en cambio, a 185 ppm y produciría una contribución de nitrógeno diferente.

Para un acero inoxidable que contiene tungsteno, el International Stainless Steel Forum proporciona la siguiente expresión:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

El término del tungsteno debe colocarse dentro del paréntesis del molibdeno. Para una composición claramente hipotética de Cr 24.00 %, Mo 3.00 %, W 2.00 % y N 0.20 %:

$$\text{Contribución del cromo}=24.00$$

$$\text{Término modificado del Mo}=3.3(3.00+0.5(2.00\left)\right)=3.3\left(4.00\right)=13.20$$

$$\text{Contribución del nitrógeno}=16\left(0.20\right)=3.20$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=24.00+13.20+3.20=40.40$$

No sustituya silenciosamente el PREN ordinario por PRENW. Indique qué expresión se utilizó.

El ISSF también informa de una forma ajustada para el manganeso:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Para los valores hipotéticos Cr 22.00 %, Mo 3.00 %, N 0.15 % y Mn 1.00 %, los términos individuales son 22.00, 9.90, 2.40 y −1.00. Por lo tanto:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=22.00+9.90+2.40-1.00=33.30$$

El nombre de la fórmula y la base de composición deben incluirse en el informe.

Redondeo, cifras significativas e información del resultado

Conserve las cifras adicionales durante las operaciones y redondee después el resultado final. En el ejemplo del análisis de colada, el resultado sin redondear es 35.125. Informar de un PREN de 35.13 conserva dos decimales; informar de un PREN de 35.1 es más prudente cuando los datos de composición no justifican las centésimas.

El número de cifras informadas debe reflejar la precisión de los datos de entrada. Si el cromo se informa únicamente como 22 %, el molibdeno como 3 % y el nitrógeno como 0.2 %, un resultado como 35.127 presenta una precisión falsa. Una formulación sensata sería “PREN calculado ≈35”, identificando los valores de entrada nominales o redondeados.

No redondee cada contribución demasiado pronto. En el ejemplo del análisis de colada, redondear la contribución del molibdeno de 10.065 a 10.1 y la del nitrógeno de 2.960 a 3.0 antes de sumarlas da 35.1, mientras que conservar los valores da 35.125. La diferencia es pequeña en este caso, pero puede afectar a las comparaciones en valores límite.

Un informe completo debe identificar la ecuación, la fuente de la composición y el criterio de redondeo: “PREN = 35.13, calculado mediante PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) a partir del análisis de colada informado; valores de entrada en % en peso; redondeado a dos decimales”. Si se utilizaron valores nominales, mínimos o máximos de especificación, indíquelo explícitamente.

Por último, el cálculo no constituye una validación. ASTM G48 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas en cuanto a su resistencia al inicio de la corrosión por picadura y de la corrosión en rendija bajo condiciones definidas con cloruro férrico. El comportamiento real también depende de la microestructura, las inclusiones, la soldadura, el estado superficial, la temperatura, la concentración de cloruros, la disponibilidad de oxígeno y la geometría de las rendijas. El PREN ayuda a comparar el potencial basado en la composición; no reproduce todos los entornos de servicio.

Por qué importan el cromo, el molibdeno y el nitrógeno

El Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picaduras, de uso habitual, se calcula de la siguiente manera:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Los contenidos de los elementos de aleación se expresan en porcentajes en peso. Esta operación asigna coeficientes diferentes al cromo, al molibdeno y al nitrógeno porque, mediante comparaciones empíricas, cada elemento se ha asociado con la resistencia de los aceros inoxidables a la corrosión localizada inducida por cloruros. La expresión no es una ley mecanicista ni convierte directamente la composición en una predicción de vida útil. Es un índice basado en la composición para clasificar o comparar aleaciones.

La British Stainless Steel Association presentó la expresión anterior en 2025, mientras que Outokumpu describe «PRE o PREN» como un índice basado en la composición que se utiliza para clasificar y comparar aceros inoxidables según su resistencia a la corrosión por picaduras. La tendencia de la comparación es útil: un valor calculado más alto generalmente corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros. Aun así, el número solo constituye una parte de la evaluación. La microestructura, el tratamiento térmico, el estado superficial, las inclusiones, la soldadura, la geometría de las hendiduras, la temperatura, la concentración de cloruros, el pH, las condiciones oxidantes y el flujo pueden modificar el comportamiento real.

El cromo y la formación de la película pasiva

El cromo es el primer término de la ecuación porque proporciona la base química de la pasividad del acero inoxidable. Cuando una aleación de hierro y cromo queda expuesta al aire o a un entorno acuoso, el cromo presente en la superficie favorece la formación de una película pasiva delgada, adherente y rica en óxidos. Esta película reduce considerablemente la velocidad a la que se disuelve la aleación subyacente en comparación con el hierro sin alear o el acero al carbono ordinario. Por tanto, el acero inoxidable no es inmune a la corrosión; su comportamiento útil depende de que la película se forme, permanezca adherida y se repare después de daños menores.

El umbral conocido de aproximadamente un 10,5 % de cromo se asocia con la definición de acero inoxidable en muchos contextos técnicos, aunque el comportamiento preciso depende de la composición de la aleación y del entorno. En general, el aumento del contenido de cromo refuerza la capacidad de formar y mantener la película pasiva, razón por la que el cromo recibe un coeficiente de 1 en la expresión básica del PREN. Este coeficiente no debe interpretarse como una demostración de que el cromo sea menos importante que el molibdeno o el nitrógeno en todas las circunstancias. El cromo establece la condición pasiva sobre la que actúan los efectos de los demás elementos de aleación.

La corrosión localizada comienza cuando una pequeña zona de la superficie pasiva se vuelve inestable. Los iones cloruro pueden concentrarse en defectos, inclusiones, hendiduras o zonas dañadas, y la célula electroquímica resultante puede provocar el crecimiento de una picadura aunque la mayor parte de la superficie permanezca pasiva. Un contenido de cromo más alto puede mejorar la resistencia de la aleación a esta transición, pero el contenido total de cromo no describe su distribución completa. El cromo ligado en nitruros o carburos de cromo no equivale, en la superficie afectada, al cromo disponible en la matriz circundante. Esta es una de las razones por las que la sensibilización, unas prácticas de soldadura deficientes o un tratamiento térmico inadecuado pueden producir corrosión localizada a pesar de un PREN nominal considerable.

Los grados ferríticos, como EN 1.4016, designado habitualmente X6Cr17, dependen en gran medida del cromo para mantener la pasividad, pero contienen poco o nada de molibdeno y nitrógeno en comparación con los grados de mayor aleación. Los grados austeníticos, como EN 1.4301, X5CrNi18-10, y EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, muestran por qué el cromo debe considerarse junto con el resto de la composición. Este último contiene molibdeno además de cromo, por lo que su PREN calculado es superior al de una aleación típica de tipo 304. La comparación es informativa, pero no absoluta.

El molibdeno y la resistencia a la descomposición localizada

Al molibdeno se le asigna un coeficiente de 3,3 en la expresión habitual:

$$3.3(\%\mathrm{Mo})$$

Esta ponderación refleja su fuerte asociación empírica con la resistencia a la iniciación y propagación de picaduras en entornos que contienen cloruros. El molibdeno no hace simplemente que la película pasiva sea «más gruesa». Su efecto suele describirse en términos de una mejora de la estabilidad y la reparación del estado pasivo en los puntos donde los cloruros han comenzado a atacar, así como de una reducción de la gravedad de la disolución localizada. El mecanismo exacto varía según la estructura de la aleación, el potencial y el entorno, por lo que el coeficiente debe considerarse un factor empírico de comparación, no una medida universal de la acción física del molibdeno.

Esta distinción es importante al comparar grados. EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, contiene aproximadamente un 2 % de molibdeno dentro del intervalo de composición especificado, mientras que EN 1.4301, X5CrNi18-10, no depende deliberadamente del molibdeno para su resistencia a la corrosión. Un cálculo nominal basado en una composición química representativa asigna al grado que contiene molibdeno un PREN más alto. Este resultado coincide con su ventaja habitual en entornos que contienen cloruros, pero no garantiza inmunidad frente a las picaduras, especialmente en soluciones de cloruros calientes y concentradas o bajo depósitos y en hendiduras.

El molibdeno también está presente en aceros inoxidables ferríticos, austeníticos y dúplex. En los grados dúplex, este elemento contribuye a la elevada resistencia a la corrosión localizada asociada con composiciones como EN 1.4462, X2CrNiMoN22-5-3. Sin embargo, el comportamiento medido de una soldadura dúplex o de una zona afectada térmicamente puede diferir del del metal base correctamente recocido en solución. El equilibrio de fases, las fases intermetálicas, la distribución del nitrógeno y la partición del cromo y el molibdeno son factores relevantes. Un cálculo basado en la composición global no puede detectar esas condiciones locales.

El International Stainless Steel Forum informa de una variante que contiene tungsteno:

$$\mathrm{PRENW}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

En esta expresión, al tungsteno se le asigna la mitad de la contribución del molibdeno dentro del término relacionado con el molibdeno. El ISSF también informa de una expresión ajustada para el manganeso:

$$\mathrm{PRENMn}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Estas variantes muestran que las convenciones del PREN no son etiquetas intercambiables. Debe identificarse la expresión seleccionada, especialmente en el caso de aleaciones que contienen tungsteno o presentan un alto contenido de manganeso.

El nitrógeno en el diseño de aleaciones de acero inoxidable

El nitrógeno tiene el coeficiente más alto de la ecuación habitual, 16:

$$16(\%N)$$

Este coeficiente elevado no significa que el nitrógeno sea dieciséis veces más importante que el cromo en todos los fenómenos metalúrgicos. Registra una contribución empírica por unidad porcentual en peso en las aleaciones y los datos de ensayo a partir de los cuales se desarrolló la expresión. El nitrógeno puede mejorar la resistencia a la corrosión localizada, endurecer la austenita e influir en el equilibrio de fases de los aceros inoxidables dúplex. Estos efectos hacen que sea especialmente relevante en el diseño moderno de aleaciones.

En los aceros inoxidables dúplex, el nitrógeno ayuda a estabilizar la fase austenítica, mientras que el cromo y el molibdeno contribuyen a la resistencia a la corrosión de la fase ferrítica. El objetivo no es simplemente obtener un contenido alto de nitrógeno. La aleación debe conservar un equilibrio adecuado entre ferrita y austenita después de la fabricación, la soldadura y el enfriamiento. La pérdida o redistribución de nitrógeno durante la soldadura puede afectar al metal de soldadura y a la zona afectada térmicamente, mientras que una exposición térmica excesiva puede favorecer la formación de precipitados indeseados que consuman cromo o molibdeno de la matriz circundante. En consecuencia, un grado dúplex con un PREN calculado alto aún puede sufrir ataque localizado si su microestructura tras el procesamiento es incorrecta.

El nitrógeno también contribuye a la resistencia a la corrosión y a la resistencia mecánica de los grados austeníticos de alta aleación. En una aleación como EN 1.4410, X2CrNiMoN25-7-4, el nitrógeno forma parte de una composición cuidadosamente equilibrada que contiene cantidades considerables de cromo y molibdeno. Su función se combina con la de esos elementos y no puede separarse de ellos en las condiciones prácticas de servicio. La misma adición nominal de nitrógeno puede producir resultados diferentes dependiendo de si permanece disuelta en la matriz, forma nitruros o se ve afectada por una composición química segregada.

El níquel no está incluido en la ecuación básica del PREN, como afirmó la Society of Petroleum Engineers en 2025. Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica. El níquel afecta a la estabilidad de la austenita, el equilibrio de fases, el comportamiento de transformación y el comportamiento frente a la corrosión general, pero el índice básico se construyó en torno a los principales términos de composición utilizados para comparar la resistencia a la corrosión localizada. Por tanto, el níquel no puede añadirse a la fórmula simplemente porque sea un elemento de aleación importante del acero inoxidable.

El cálculo del PREN y la validación frente a la corrosión son tareas independientes. ASTM G48 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia a la iniciación de picaduras y a la corrosión en hendiduras bajo condiciones definidas de cloruro férrico. Estos ensayos pueden distinguir materiales en condiciones controladas; no reproducen todas las soluciones de cloruros, depósitos, soldaduras, acabados superficiales ni temperaturas de operación. El PREN ayuda a organizar las comparaciones entre aleaciones. No sustituye a los ensayos conforme a ASTM G48, a las evidencias obtenidas en campo ni a la evaluación del entorno real de servicio.

PRENW: La variante con wolframio

La expresión PRENW

PRENWPRENW Convención de PREN para aleaciones que contienen tungsteno, en la que la mitad del porcentaje en peso de tungsteno se suma al término del molibdeno antes de multiplicarlo por 3.3.

La forma con wolframio del número equivalente de resistencia a la picadura es:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Todos los valores de composición son porcentajes en peso. La expresión es comunicada por la British Stainless Steel Association (BSSA), el International Stainless Steel Forum (ISSF) y el artículo citado de 2021 publicado en Metals como una variante para comparar aceros inoxidables que contienen wolframio. No es un sustituto que deba aplicarse automáticamente a todas las composiciones de acero inoxidable.

La expresión ordinaria analizada en otras partes de este artículo es:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

La diferencia se limita al tratamiento del wolframio. El cromo, el molibdeno y el nitrógeno siguen siendo los términos activos, mientras que el níquel queda fuera de ambas expresiones. La Society of Petroleum Engineers declaró en 2025 que el níquel no está incluido en la ecuación PREN. Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica. El níquel influye en el equilibrio de fases, la formación de austenita, las propiedades mecánicas y el comportamiento frente a la corrosión de determinadas microestructuras. Solo significa que al níquel no se le asigna un coeficiente en este índice empírico.

Por tanto, PRENW es una herramienta de comparación basada en la composición, no una clasificación universal de la resistencia a la corrosión. Outokumpu describe PRE, o PREN, como un índice utilizado para clasificar y comparar aceros inoxidables según su resistencia a la picadura. Del mismo modo, el artículo de 2021 publicado en Metals informa de que un PREN más elevado generalmente se corresponde con una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros. La palabra «generalmente» es importante. El valor clasifica las composiciones conforme a la convención utilizada; no calcula directamente una vida útil en servicio, un potencial crítico de picadura garantizado ni una concentración segura de cloruros.

La convención que incluye el wolframio es especialmente pertinente al comparar familias de aceros inoxidables en las que el wolframio es una adición deliberada de aleación. Estas comparaciones pueden incluir calidades dúplex y ferríticas, así como otros aceros inoxidables de alta aleación. El cálculo debe utilizar la composición certificada o especificada para la calidad y la misma convención para todas las aleaciones comparadas. Mezclar un valor PREN estándar para un acero con un valor PRENW para otro puede crear una diferencia aparente que proviene de la fórmula y no del material.

Por ejemplo, considérese una composición hipotética que contiene 25,0 % de Cr, 3,0 % de Mo, 0,7 % de W y 0,25 % de N. Según la fórmula ordinaria, que ignora el wolframio, el resultado es:

$$25.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.25\right)$$

$$=25.0+9.9+4.0=38.9$$

Según PRENW, la misma composición da:

$$25.0+3.3(3.0+0.5(0.7\left)\right)+16\left(0.25\right)$$

$$=25.0+3.3\left(3.35\right)+4.0$$

$$=25.0+11.055+4.0=40.055$$

La diferencia es de 1,155 unidades del índice. Esta diferencia es la contribución asignada al 0,7 % de wolframio según esta convención, no un aumento medido de la temperatura crítica de picadura ni una predicción directa del comportamiento en servicio.

La contribución de 0,5W dentro del término del molibdeno

La colocación de $0.5\%W$ dentro de los paréntesis puede interpretarse fácilmente de forma errónea. No significa que el wolframio contribuya con 0,5 unidades PREN por cada porcentaje en peso. Todo el término entre paréntesis se multiplica por 3,3.

El desarrollo algebraico de la ecuación aclara la ponderación:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3\%\mathrm{Mo}+3.3(0.5\%W)+16\%N$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3\%\mathrm{Mo}+1.65\%W+16\%N$$

Así pues, dentro de esta convención, cada punto porcentual adicional de wolframio contribuye con 1,65 unidades PREN. Una composición que contenga 0,5 % de W recibe un término de wolframio de:

$$1.65\left(0.5\right)=0.825$$

Una composición que contenga 1,0 % de W recibe 1,65 unidades. Con un 2,0 % de W, la contribución es de 3,30 unidades. El coeficiente es una convención para el cálculo comparativo; no debe interpretarse como una prueba de que el wolframio y el molibdeno produzcan efectos idénticos en todas las aleaciones, equilibrios de fases o entornos con cloruros.

Esta distinción es importante porque la fórmula condensa varios efectos metalúrgicos en un solo número. El wolframio puede influir en la estabilidad y la química de las películas pasivas, particularmente en combinación con cromo y molibdeno, pero la respuesta también depende de la segregación, las inclusiones, el tratamiento térmico, la distribución de fases, el estado superficial y el entorno local. En los aceros inoxidables dúplex, por ejemplo, la ferrita y la austenita pueden no tener contenidos de aleación idénticos. Una composición global introducida en PRENW no puede mostrar si una de las fases está localmente empobrecida en cromo, molibdeno o nitrógeno.

La expresión tampoco convierte el wolframio en molibdeno dentro de la propia aleación. Un acero con 3 % de Mo y 1 % de W no es químicamente equivalente en todos los aspectos a un acero con 3,5 % de Mo. PRENW asigna a ambas composiciones la misma contribución incremental al índice para esos términos —3,3(3,0 + 0,5) equivale a 11,55—, pero su química de fase, historial de fabricación y respuesta frente a la corrosión localizada aún pueden diferir.

Por este motivo, debe mostrarse la aritmética cuando se comunique PRENW. Escribir únicamente «la calidad tiene un PREN de 40» oculta si el cálculo utilizó 1,65W, ningún término de wolframio u otra convención publicada. Un informe transparente debe identificar la fórmula, indicar la base de composición, conservar un número suficiente de cifras decimales durante el cálculo y especificar si el resultado es PREN o PRENW.

Cuándo debe identificarse la convención con wolframio

La convención con wolframio debe identificarse siempre que el wolframio se incluya en el cálculo, cuando una fuente etiquete un valor como PRENW y cuando se comparen calidades con adiciones significativas de wolframio con calidades que contengan poco wolframio o ninguno. Esto es especialmente importante en las especificaciones y fichas técnicas relativas a aceros inoxidables dúplex con wolframio, incluidas designaciones como UNS S32760, cuya composición especificada incluye wolframio. La especificación exacta del producto sigue rigiendo la composición permitida; la descripción nominal de una calidad no debe sustituir a los valores del análisis de colada utilizados en el cálculo.

La etiqueta también debe aparecer en informes técnicos, documentos de selección de materiales y comparaciones de ensayos de corrosión. Una declaración clara podría ser: «PRENW calculado como %Cr + 3,3(%Mo + 0,5%W) + 16(%N), utilizando valores del análisis de colada expresados en porcentaje en peso». Si no se incluyó el wolframio, debe indicarse que se utilizó la expresión común: «PREN calculado como %Cr + 3,3(%Mo) + 16(%N)». No debe añadirse silenciosamente una corrección por wolframio simplemente porque una calidad contenga una cantidad detectable de W.

Este último punto es esencial. La expresión común PREN sigue siendo la convención correcta para muchas comparaciones de aceros inoxidables, incluidas aquellas en las que el wolframio está ausente o no se trata como un término contribuyente. ISSF también comunica una expresión ajustada por manganeso, PRENMn:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

La existencia de PRENW y PRENMn demuestra que «PREN» no es una única ecuación inmutable en todas las publicaciones. El sufijo indica al lector qué convención de composición se seleccionó. Si una fuente proporciona un valor sin sufijo para una calidad con wolframio, debe comprobarse la base del cálculo en lugar de hacer suposiciones.

Por último, PRENW sigue siendo un índice para clasificar la resistencia a la corrosión localizada en condiciones que contienen cloruros, no una validación de un componente en servicio. ASTM G48 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia al inicio de la corrosión por picadura y por resquicios en condiciones definidas de cloruro férrico. Estos ensayos pueden respaldar una comparación basada en el cálculo, pero no reproducen todas las combinaciones de temperatura, actividad de los cloruros, depósitos, soldadura, resquicios, disponibilidad de oxígeno y daños mecánicos que se encuentran en servicio.

Un PRENW más elevado puede respaldar la expectativa de una mayor resistencia dentro de un conjunto de comparación pertinente. No puede garantizar que una calidad con wolframio resista el ataque en cualquier entorno con cloruros, ni elimina la necesidad de realizar ensayos y revisar el diseño. Indique la variante, muestre la aritmética y trate el resultado como evidencia empírica, no como una clasificación universal de la resistencia a la corrosión.

PRENMn y el tratamiento del manganeso

PRENMn es una forma ajustada por manganeso del número equivalente de resistencia a la picadura. Su finalidad no es redefinir PREN para todos los aceros inoxidables, sino proporcionar una comparación alternativa basada en la composición cuando el manganeso se considera un factor que reduce la resistencia a la corrosión localizada. Esta distinción es importante porque el manganeso aparece en muchas composiciones de aceros inoxidables, pero está ausente de la ecuación PREN habitual.

PREN sigue siendo un índice empírico. Un valor más alto generalmente corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros, como se informó en el artículo de Metals de 2021, pero el número no constituye una predicción de vida útil, un potencial de picadura garantizado ni un sustituto de los ensayos de corrosión. El término del manganeso modifica el índice calculado; no convierte el cálculo en un modelo directo de corrosión.

La expresión PRENMn del ISSF

El International Stainless Steel Forum (ISSF) proporciona la expresión ajustada por manganeso de la siguiente manera:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Esta es la forma exacta proporcionada por el ISSF en su publicación de 2025, Duplex Stainless Steels. El cromo, el molibdeno, el nitrógeno y el manganeso se expresan como porcentajes en peso. El contenido de manganeso se resta directamente, con un coeficiente de uno.

Esta construcción produce un valor inferior al de la expresión habitual cuando se utiliza el mismo análisis químico:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

La British Stainless Steel Association publicó esta ecuación habitual en 2025. En ella no se asigna ningún término directo al manganeso. Esto no significa que el manganeso carezca de importancia metalúrgica. El manganeso puede afectar a la estabilidad de la austenita, la solubilidad del nitrógeno, el equilibrio de fases, las inclusiones y la composición de la película pasiva. Su efecto sobre la corrosión localizada también depende del sistema de aleación más amplio y del historial de procesamiento. La expresión PREN habitual es simplemente una convención empírica establecida cuyos términos principales son el cromo, el molibdeno y el nitrógeno.

Considérese un análisis de acero que contenga 22,0 % de Cr, 3,0 % de Mo, 0,18 % de N y 2,0 % de Mn. El cálculo habitual es:

$$22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)=34.38$$

Al aplicar la expresión PRENMn del ISSF se obtiene:

$$22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)-2.0=32.38$$

Las dos cifras describen la misma colada, pero no son el mismo índice. Llamar simplemente “PREN 34,4” y “PREN 32,4” a ambas, sin indicar las ecuaciones, induce a una comparación errónea.

Este tratamiento es especialmente pertinente al comparar familias de aceros inoxidables dúplex, ferríticos y otras con diferentes niveles de manganeso. Por ejemplo, UNS S32205, identificado habitualmente como acero inoxidable dúplex 2205, suele analizarse utilizando la relación PREN convencional. También puede calcularse un valor ajustado por manganeso si se selecciona explícitamente dicha convención. Ninguno de los dos resultados debería presentarse como la única clasificación intrínseca de resistencia a la corrosión del grado. La respuesta real depende del equilibrio de fases, la segregación, el tratamiento térmico, el estado superficial, la microestructura de la zona de soldadura y el entorno con cloruros.

El níquel no aparece ni en la ecuación PREN habitual ni en la ecuación PRENMn del ISSF. La Society of Petroleum Engineers afirma que “el níquel no está incluido en la ecuación”. Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica. El níquel influye, entre otros efectos, en la estabilidad de las fases y en el equilibrio ferrítico-austenítico, pero la familia de ecuaciones PREN no le asigna un coeficiente numérico.

Por qué deben identificarse las variantes de las fórmulas

PRENMn, PREN ordinario y PRENW son convenciones relacionadas, pero no ecuaciones intercambiables. El ISSF proporciona PRENW de la siguiente manera:

$${\mathrm{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Por tanto, el término del tungsteno se multiplica por 0,5 dentro del corchete equivalente al molibdeno, mientras que el manganeso en PRENMn se resta fuera del corchete. Un informe que indique únicamente “PREN = 40” deja sin respuesta qué relación produjo ese número.

La base de composición también debe acompañar a la ecuación. Un cálculo debería indicar si los valores de entrada corresponden a los límites nominales del grado, la composición química especificada del producto, el análisis de cuchara, el análisis de comprobación o la composición local medida. Las normas y las fichas técnicas suelen indicar intervalos, no un único resultado químico. Sustituir cada intervalo por su punto medio puede producir una estimación práctica, pero no equivale a calcular a partir del análisis certificado de la colada. El nitrógeno requiere especial atención porque las variaciones pequeñas se multiplican por 16, mientras que el molibdeno se multiplica por 3,3.

Las unidades requieren el mismo rigor. Estas expresiones utilizan porcentajes en peso, no fracciones másicas escritas como decimales. Introducir 0,22 para un 22 % de Cr en lugar de 22,0 reduce la contribución del cromo en casi dos órdenes de magnitud. La notación “%Cr” significa el contenido de cromo expresado en porcentaje másico dentro de esta convención de cálculo.

También debe declararse el redondeo. Si cada valor de composición se redondea antes del cálculo, el resultado puede diferir del obtenido al conservar las cifras analíticas hasta el paso final. Por ello, un informe útil identifica la ecuación, la fuente y la base de la composición, la fecha del cálculo o la revisión del documento, cuando corresponda, y la regla de redondeo final. “PRENMn = 32,4, ecuación del ISSF, análisis de colada en % en peso, redondeado a una cifra decimal” es reproducible. “PREN aproximadamente 32” no lo es.

La resta del manganeso no debe interpretarse como una corrección universal que deba aplicarse a todos los aceros inoxidables. La expresión del ISSF es una convención empírica para un marco de comparación determinado. Aplicarla a un grado austenítico rico en níquel, a un grado ferrítico o a un grado dúplex no elimina las diferencias de microestructura ni de historial de corrosión. Tampoco establece que el manganeso reduzca la resistencia a la picadura exactamente en un punto PREN por cada punto porcentual adicional en peso en todos los entornos.

Comparación de resultados calculados mediante diferentes convenciones

Una comparación solo es significativa cuando el mismo análisis químico se procesa mediante ecuaciones claramente identificadas. Supóngase que una aleación contiene 25,0 % de Cr, 4,0 % de Mo, 0,30 % de N, 2,0 % de Mn y 0,5 % de W. El PREN habitual es:

$$25.0+3.3\left(4.0\right)+16\left(0.30\right)=40.60$$

El resultado ajustado por manganeso es:

$$40.60-2.0=38.60$$

El resultado con tungsteno es:

$$25.0+3.3(4.0+0.5\times 0.5)+16\left(0.30\right)=41.425$$

Redondeados a una cifra decimal, estos valores se convierten en 40,6, 38,6 y 41,4. La diferencia se debe a la convención, no a tres aceros distintos. Informar de las cifras sin sus respectivas etiquetas podría hacer parecer que PRENW indica una mayor resistencia que PRENMn, aunque las fórmulas respondan a preguntas empíricas de comparación diferentes.

Por la misma razón, una tabla que compare UNS S32750, UNS S32205 y UNS S31603 debería incluir la ecuación en el encabezado o en una nota cercana. Una tabla de “valores PREN” que mezcle PREN convencional, PRENW y PRENMn es metodológicamente incorrecta, a menos que cada entrada esté identificada. La clasificación relativa puede cambiar, especialmente cuando los grados tienen contenidos similares de cromo, molibdeno y nitrógeno, pero diferentes niveles de tungsteno o manganeso.

El cálculo también requiere validación. ASTM G48 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia al inicio de la corrosión por picadura y por hendiduras en condiciones definidas de cloruro férrico. Estos ensayos pueden comparar probetas mediante procedimientos controlados; no reproducen todos los entornos de servicio. La concentración de cloruros, la temperatura, el acceso de oxígeno, los depósitos, las hendiduras, la soldadura, el acabado superficial y el tiempo de exposición pueden modificar el resultado.

Por tanto, PRENMn debe informarse como un índice identificado, no como una clasificación universal de resistencia a la corrosión. Utilícese la ecuación del ISSF cuando se pretenda aplicar esa convención, manténgase la ecuación PREN habitual cuando constituya la base de comparación establecida y nunca se incluyan resultados de fórmulas diferentes en la misma clasificación sin mostrar cómo se calculó cada cifra.

PREN en Aceros Inoxidables Ferríticos, Dúplex y de Otras Familias

El Número Equivalente de Resistencia a la Picadura (PREN, por sus siglas en inglés) se utiliza en varias familias de aceros inoxidables, incluidos los grados ferríticos, dúplex, austeníticos y martensíticos. Este uso común no convierte al PREN en una clasificación universal de la corrosión. Sigue siendo un índice empírico, basado en la composición, para comparar la resistencia probable a la corrosión localizada en condiciones que contienen cloruros.

El cálculo más utilizado es:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

El cromo, el molibdeno y el nitrógeno se introducen como porcentajes en peso. La British Stainless Steel Association presentó esta expresión en su explicación de 2025 sobre los cálculos del PREN. Un resultado más alto indica generalmente una mayor resistencia a la picadura inducida por cloruros, porque el molibdeno y el nitrógeno contribuyen de forma significativa al valor calculado, además del cromo. Asimismo, el artículo de 2021 publicado por MDPI en la revista Metals describe la relación según la cual un PREN más alto corresponde a una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros.

El número no representa un potencial de picadura, una predicción de vida útil ni un límite de aprobación o rechazo. Outokumpu describe el «PRE o PREN» como «un índice basado en la composición utilizado para clasificar y comparar aceros inoxidables en cuanto a su resistencia a la corrosión por picadura». Esta formulación es importante. El PREN compara composiciones conforme a una interpretación definida; no reproduce los efectos de la soldadura, la contaminación superficial, el tratamiento térmico, las hendiduras, los depósitos, la temperatura, la acidez, la concentración de oxígeno ni el flujo.

El níquel se omite de la expresión habitual del PREN aunque afecta al equilibrio de fases y a otras propiedades metalúrgicas y de corrosión. Limited evidence

El níquel no se incluye en la ecuación habitual. La Society of Petroleum Engineers señaló expresamente este aspecto en 2025. El níquel sigue afectando a la estabilidad de las fases, la formación de austenita, la tenacidad y el comportamiento frente a la corrosión general, pero su ausencia en la fórmula impide considerar el PREN como una descripción completa de una aleación.

Aceros inoxidables ferríticos

Los aceros inoxidables ferríticos tienen una matriz ferrítica cúbica centrada en el cuerpo y, por lo general, están diseñados con el cromo como principal elemento de aleación. Sus composiciones también pueden contener molibdeno, nitrógeno, titanio, niobio u otras adiciones, según el grado y el servicio previsto. Dado que la ecuación habitual del PREN utiliza cromo, molibdeno y nitrógeno, puede calcularse para los grados ferríticos del mismo modo que para otros aceros inoxidables.

Este cálculo resulta útil para situar las composiciones ferríticas en una escala comparativa. No elimina las características metalúrgicas que distinguen a los aceros inoxidables ferríticos de los aceros austeníticos o dúplex. Los grados ferríticos pueden responder de manera diferente a la soldadura, la exposición térmica y los daños superficiales, incluso cuando sus valores calculados de PREN son similares a los de grados de otra familia. La estructura de grano, los precipitados, la composición de las zonas soldadas y el estado de la película pasiva pueden afectar al inicio observado de la picadura.

La familia ferrítica incluye designaciones como EN 1.4003, EN 1.4016 y EN 1.4521, mientras que otras normas nacionales, regionales o de producto también abarcan composiciones ferríticas con mayor contenido de elementos de aleación. Estas designaciones no deben tratarse como nombres intercambiables para una única clase de resistencia a la corrosión. Cada una corresponde a un intervalo químico y a una designación de producto específicos, y el cálculo real del PREN debe utilizar la composición aplicable al material evaluado.

Una designación nominal de grado puede proporcionar un intervalo en lugar de un único análisis exacto. En consecuencia, dos coladas que cumplan la misma especificación pueden producir valores calculados de PREN ligeramente diferentes. Si el certificado del proveedor proporciona los contenidos medidos de cromo, molibdeno y nitrógeno, esos valores pueden introducirse en la ecuación. Si solo se dispone de valores nominales o máximos, el resultado es una estimación vinculada a esas hipótesis.

Los aceros inoxidables ferríticos también ilustran por qué es importante el estado superficial. El amolado, el decapado, el pulido y la exposición a contaminación por hierro pueden modificar la superficie expuesta a una solución de cloruros sin cambiar el PREN global. Una superficie dañada mecánicamente o contaminada puede iniciar el ataque antes que una superficie limpia y correctamente tratada fabricada a partir de la misma colada de acero. El PREN no puede tener en cuenta esta diferencia.

La guía sobre aceros ferríticos publicada por el International Stainless Steel Forum (ISSF) presenta el PREN como una de las formas relacionadas con la composición de abordar la resistencia a la corrosión localizada en productos de acero inoxidable. Por tanto, debe interpretarse como una herramienta de comparación, no como una prueba de que todos los grados ferríticos con un determinado valor calculado se comportarán de forma idéntica en servicio.

Aceros inoxidables dúplex

Los aceros inoxidables dúplex contienen fases ferrítica y austenítica. Su comportamiento depende no solo de la composición global, sino también del equilibrio, la distribución y el estado de dichas fases. La familia dúplex incluye designaciones como EN 1.4462 y las designaciones UNS correspondientes UNS S31803 y UNS S32205, siempre que la norma de producto específica las identifique como aplicables. Los grados dúplex de menor y mayor contenido de elementos de aleación utilizan otras designaciones exactas. La designación por sí sola no elimina la necesidad de comprobar los requisitos químicos y de producto aplicables.

El PREN es especialmente habitual en los debates sobre aceros inoxidables dúplex porque el nitrógeno, el cromo y el molibdeno son importantes para su resistencia a la corrosión localizada. El nitrógeno favorece la formación de austenita y tiene un coeficiente elevado en la ecuación. El molibdeno y el cromo contribuyen mediante los otros términos. Para las composiciones dúplex que contienen tungsteno, el documento de 2025 de la ISSF sobre aceros dúplex presenta la expresión alternativa:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

En este caso, el tungsteno se incluye con la mitad de su porcentaje en peso dentro del término relacionado con el molibdeno. Esta expresión no debe combinarse de forma indiscriminada con el cálculo ordinario del PREN. Un valor comunicado debe indicar si se utilizó PREN o PREN${}_W$.

El mismo documento de la ISSF también presenta una expresión ajustada para el manganeso:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Esta forma refleja un intento de tener en cuenta el manganeso en las comparaciones que incluyen composiciones dúplex. No es el mismo índice que la expresión convencional. Un resultado numérico calculado con PREN${}_{\mathrm{Mn}}$ debe etiquetarse como tal, ya que compararlo directamente con un PREN convencional no cualificado puede crear una falsa impresión de precisión.

La metalurgia de los aceros dúplex deja especialmente claros los límites de un único número. La soldadura puede modificar el equilibrio ferrita–austenita en el metal de soldadura y en la zona afectada térmicamente. Un exceso de ferrita, un enfriamiento inadecuado o la precipitación durante la exposición térmica pueden reducir la resistencia a la corrosión localizada incluso cuando la composición del metal base produce un PREN elevado. Por el contrario, un procedimiento de fabricación controlado puede conservar un equilibrio de fases y un estado superficial más favorables.

El tratamiento térmico también es importante. Los productos dúplex se fabrican y se someten a tratamiento de solubilización en condiciones destinadas a controlar el equilibrio de fases y evitar fases intermetálicas perjudiciales. La fase sigma y los precipitados relacionados pueden consumir cromo y molibdeno localmente, creando regiones con una resistencia inferior a la que sugiere la composición global. El PREN calculado a partir del certificado no puede detectar este empobrecimiento microestructural.

El documento de la ISSF sobre aceros dúplex también describe un valor más alto como indicativo, de forma semicuantitativa, de una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros. «Semicuantitativamente» es la precisión importante. El índice permite establecer una clasificación; no establece un umbral universal para todos los suelos, aguas de mar, corrientes de proceso o geometrías de hendiduras.

Por qué la familia del grado modifica la interpretación

Un valor de PREN solo tiene significado junto con la familia del acero inoxidable, la especificación, el estado y el entorno previsto. El mismo índice numérico calculado para un acero ferrítico y para un acero dúplex no garantiza un comportamiento igual frente a la picadura. Sus estructuras de fases son diferentes, sus respuestas a la soldadura son distintas y también difiere su susceptibilidad a la precipitación o al desequilibrio de fases.

La misma cautela se aplica al comparar un grado dúplex con un grado austenítico o martensítico. La fórmula habitual trata determinados elementos como contribuciones ponderadas, pero no incluye el níquel, el cobre, el silicio, el carbono, el acabado superficial, la estructura de grano ni el historial de fabricación. Tampoco especifica si la composición comunicada corresponde a un análisis de colada, un análisis del producto o un valor nominal.

La validación requiere ensayos y criterio de ingeniería. ASTM G48:2011 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia al inicio de la corrosión por picadura y por hendiduras en condiciones definidas con cloruro férrico. Estos métodos proporcionan comparaciones controladas, pero el cloruro férrico no constituye un modelo completo de todos los entornos de operación. Una solución de proceso que contenga cloruros puede diferir en temperatura, pH, poder oxidante y comportamiento de humectación; un componente enterrado puede experimentar depósitos y aireación diferencial; y un conjunto soldado puede contener varias zonas metalúrgicamente distintas.

Por esta razón, el PREN resulta más defendible cuando se comunica junto con su fórmula, la base de composición y el estado del material. «PREN 40», sin esos detalles, es una información incompleta. Una comparación útil identifica si el valor corresponde al PREN convencional, a PREN${}_W$ o a PREN${}_{\mathrm{Mn}}$, indica la designación del grado, señala si la composición es nominal o medida y distingue los cálculos del metal base de la evaluación de la soldadura o de la zona afectada térmicamente.

Utilizado de esta manera disciplinada, el PREN permite analizar aceros inoxidables ferríticos, dúplex y de otras familias en una escala composicional común. No convierte esas familias en metalúrgicamente equivalentes ni puede sustituir a los ensayos cuando la corrosión localizada puede tener consecuencias graves.

Níquel, diseño de aleaciones y una interpretación errónea común

Por qué el níquel está ausente de la ecuación habitual

El cálculo habitual es:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Los contenidos de aleación se expresan como porcentajes en peso. El cromo, el molibdeno y el nitrógeno reciben términos; el níquel no. La Society of Petroleum Engineers lo afirma directamente en su análisis de 2025 sobre la selección de materiales: «el níquel no está incluido en la ecuación». No se trata de una omisión accidental ni de un vacío tipográfico en la fórmula.

La razón es que PREN es un índice empírico limitado, no una descripción numérica completa de la metalurgia de los aceros inoxidables. El índice se desarrolló para comparar la tendencia de los aceros inoxidables a la corrosión localizada, especialmente la picadura, en condiciones que contienen cloruros. En la expresión habitual, el cromo representa la principal contribución a la formación de la película pasiva, mientras que el molibdeno y el nitrógeno generalmente aumentan la resistencia a la ruptura localizada. Los coeficientes —3.3 para el molibdeno y 16 para el nitrógeno— son factores de ponderación empíricos, no constantes físicas universales.

La British Stainless Steel Association presenta la ecuación exactamente en esta forma en su explicación de 2025 sobre los cálculos de PREN. Un valor calculado más alto normalmente indica una mayor resistencia al ataque localizado en entornos que contienen cloruros, como señala el artículo de 2021 publicado en Metals, pero «normalmente» es importante. PREN clasifica composiciones dentro de un esquema de comparación definido; no calcula una vida útil en servicio, un potencial de picadura garantizado ni una temperatura mínima garantizada para que se produzca el ataque.

Las expresiones alternativas refuerzan la idea de que PREN es una familia de fórmulas empíricas de comparación, no un modelo completo de corrosión. El International Stainless Steel Forum presenta:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

para una expresión aplicable a aleaciones que contienen tungsteno, y:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

para una expresión ajustada para el manganeso. El níquel sigue estando ausente de ambas formas publicadas. Cambiar la fórmula para tener en cuenta el tungsteno o el manganeso no convierte PREN en una puntuación universal del rendimiento de la aleación. Solo modifica la comparación empírica utilizada para un grupo determinado de aceros inoxidables o para una interpretación específica de la composición.

Un cálculo sencillo muestra por qué una aritmética sin níquel no debe interpretarse como una metalurgia sin níquel. Utilizando composiciones nominales aproximadas, el acero inoxidable Tipo 304, con un 18 % en peso de Cr, sin un término intencional para el Mo y con un 0.08 % en peso de N, presenta un PREN habitual de aproximadamente 19.3. El acero inoxidable Tipo 316L, con un 17 % en peso de Cr, un 2.5 % en peso de Mo y un 0.05 % en peso de N, presenta un valor aproximado de 26.1. El níquel está presente en ambos grados, pero su porcentaje no se introduce en el cálculo. La diferencia entre estos valores ilustrativos de PREN procede de los términos cuya ponderación se estableció en la ecuación, no de la afirmación de que el níquel no tenga ningún efecto sobre ninguna de las dos aleaciones.

La composición tampoco equivale al estado del material. La segregación, las inclusiones, el tratamiento térmico, los ciclos térmicos de soldadura, la contaminación superficial, el equilibrio de fases y el acabado superficial pueden modificar el comportamiento frente a la corrosión localizada. Dos coladas con valores nominales de PREN similares pueden no comportarse de manera idéntica en un ensayo o en servicio. ASTM G48:2011 especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la medición de la resistencia al inicio de la picadura y de la corrosión en resquicios en condiciones definidas con cloruro férrico. Estos ensayos pueden validar una comparación para el procedimiento seleccionado. No convierten la ecuación de PREN en un sustituto de los ensayos.

El papel metalúrgico del níquel frente al alcance de PREN

El níquel desempeña un papel metalúrgico importante aunque no tenga un término en la ecuación habitual de PREN. En los aceros inoxidables de hierro-cromo-níquel, el níquel estabiliza la fase austenítica. El Tipo 304, designado UNS S30400, es un acero inoxidable austenítico cuyo equilibrio entre cromo y níquel favorece una estructura austenítica en un amplio intervalo de condiciones de procesamiento. El Tipo 316L, designado UNS S31603, utiliza el níquel como parte de ese equilibrio de fases y, además, incorpora molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión localizada con respecto a la familia estándar 18Cr-8Ni.

Ese efecto sobre la fase influye en más aspectos que la estructura cristalina. El níquel afecta a la tenacidad, especialmente a bajas temperaturas; la ductilidad; el endurecimiento por deformación; la respuesta magnética; el comportamiento durante el conformado en caliente y en frío; y el equilibrio entre ferrita y austenita durante la soldadura. En los grados austeníticos, una cantidad suficiente de níquel ayuda a suprimir la transformación no deseada en ferrita o martensita durante el procesamiento, aunque el equilibrio final de fases depende de la composición total y del historial térmico. El níquel también interactúa con el carbono, el nitrógeno, el manganeso, el cromo y el molibdeno. Por tanto, forma parte del diseño de la aleación incluso cuando un índice de corrosión concreto no le asigna ningún coeficiente numérico.

El contraste resulta claro en los aceros inoxidables dúplex. Un grado como el 2205, designado habitualmente como UNS S32205 o UNS S31803, según el producto y la designación especificados, está diseñado para contener ferrita y austenita. El níquel ayuda a establecer la fracción de austenita, mientras que el cromo, el molibdeno y el nitrógeno contribuyen considerablemente a la resistencia a la corrosión localizada. El nitrógeno es especialmente importante porque favorece la formación de austenita y refuerza la aleación, además de aparecer con un coeficiente elevado en la expresión de PREN. Un cálculo de PREN solo recoge determinados aspectos de ese diseño.

Los grados ferríticos hacen visible la misma limitación desde otra perspectiva. El Tipo 430, designado UNS S43000, contiene poco o ningún níquel añadido intencionadamente en comparación con los grados austeníticos; sin embargo, su comportamiento frente a la corrosión no puede inferirse únicamente a partir del contenido de níquel. Su estructura ferrítica, el nivel de cromo, el estado superficial, las inclusiones y el entorno son factores relevantes. Una composición sin níquel o con bajo contenido de níquel no presenta automáticamente una baja resistencia a la corrosión localizada, del mismo modo que una composición que contiene níquel no presenta automáticamente un PREN elevado.

El níquel también puede influir en el comportamiento frente a la corrosión fuera de la estrecha comparación de la picadura. Afecta a las velocidades de corrosión general en algunos medios ácidos y alcalinos, a la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en determinados entornos, al comportamiento relacionado con el hidrógeno, a la fatiga por corrosión y a la estabilidad de los estados superficiales pasivos o activos. Estos efectos dependen del entorno. Un único coeficiente para el níquel no podría representarlos fielmente, e introducirlo en la fórmula habitual sin una base validada produciría una falsa precisión.

Por eso, la explicación de Outokumpu de 2025 describe PRE o PREN como un índice basado en la composición que se utiliza para clasificar y comparar aceros inoxidables en cuanto a su resistencia a la corrosión por picadura. «Clasificar y comparar» define el alcance operativo. La expresión resulta útil precisamente porque es lo bastante limitada como para permitir una comparación aproximada, no porque prediga todas las propiedades de una aleación.

Cómo evitar la afirmación de que los elementos omitidos carecen de importancia

Un elemento omitido no es un elemento irrelevante. Es un elemento al que el índice seleccionado no asigna una puntuación. Esta distinción debe expresarse claramente siempre que se presente PREN.

La ausencia del níquel solo significa que el índice empírico habitual de resistencia a la picadura no le asigna ningún término directo. No significa que el níquel carezca de función en la estabilidad de las fases, las propiedades mecánicas, la soldabilidad o el comportamiento general frente a la corrosión. Tampoco significa que PREN pueda comparar todas las familias de aceros inoxidables con el mismo grado de confianza. Una comparación entre grados austeníticos, ferríticos y dúplex debe tener en cuenta sus diferentes microestructuras e historiales de procesamiento, incluso cuando se aplique la misma operación aritmética a cada composición.

Tampoco debe desvincularse un valor calculado del entorno. La concentración de cloruros, la temperatura, la acidez, la disponibilidad de oxígeno, los depósitos, los resquicios, el flujo, la actividad microbiológica y el acoplamiento galvánico pueden modificar la probabilidad y la gravedad del ataque localizado. El International Stainless Steel Forum describe un valor más alto como indicativo, de manera semicuantitativa, de una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros. «Semicuantitativamente» limita la afirmación. El servicio en suelos no es idéntico al agua de mar, a una corriente de proceso caliente con cloruros ni a un ensayo de laboratorio con cloruro férrico.

Por tanto, PREN puede respaldar una comparación inicial de materiales, especialmente cuando los grados pertenecen a familias relacionadas y se conocen sus composiciones. No puede demostrar que un componente vaya a durar más que otro en todos los entornos con cloruros. Un material con un PREN más alto aún puede sufrir picaduras debido a un defecto de soldadura, una superficie contaminada, una inclusión, un resquicio inesperado o una temperatura fuera de la base de comparación. A la inversa, un grado con un PREN más bajo puede ofrecer un rendimiento adecuado cuando los cloruros, la temperatura y el tiempo de exposición se mantienen en niveles moderados.

La interpretación correcta es limitada, pero útil: el níquel está ausente de la ecuación porque este índice concreto se construyó en torno a determinados términos de composición asociados con la resistencia a la corrosión localizada. Los diseñadores de aleaciones siguen necesitando níquel para controlar la constitución de fases y el equilibrio de propiedades. Los ingenieros siguen necesitando normas, controles de fabricación y ensayos de corrosión —como los procedimientos definidos en ASTM G48— cuando una decisión de servicio depende del rendimiento real y no de una clasificación basada en la composición.

PREN frente a los ensayos ASTM G48

PREN y ASTM G48 responden a preguntas relacionadas, pero diferentes. PREN se calcula a partir de la composición química. ASTM G48 produce una respuesta experimental a partir de una probeta concreta expuesta mediante un procedimiento de laboratorio especificado. Tratar ambos como intercambiables es una fuente habitual de comparaciones deficientes de la corrosión.

La expresión utilizada habitualmente es:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

El cromo, el molibdeno y el nitrógeno se introducen como porcentajes en peso. El resultado es adimensional. Es un índice empírico para clasificar los aceros inoxidables según su resistencia esperada a la corrosión localizada en entornos que contienen cloruros, no una medición directa de la velocidad de corrosión, la vida útil o el potencial de picadura. La British Stainless Steel Association presentó esta fórmula en su explicación de 2025 sobre los cálculos de PREN.[4][4] How to Optimize Tubing Material Selections Using PREN Value. Society of Petroleum Engineers. Journal of Petroleum Technology, 2025.

La ecuación también omite el níquel. La Society of Petroleum Engineers declaró en 2025 que «el níquel no está incluido en la ecuación». Esta omisión no significa que el níquel carezca de importancia metalúrgica. El níquel afecta al equilibrio de fases, la estabilidad de la austenita, la tenacidad y el comportamiento frente a la corrosión general, especialmente en los grados dúplex y austeníticos. Solo significa que al níquel no se le asigna un coeficiente en este índice específico de resistencia a la picadura.

El International Stainless Steel Forum también informa de dos expresiones relacionadas. Para las aleaciones que contienen tungsteno:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Para la forma ajustada por manganeso:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Estas variantes pueden modificar la clasificación numérica, especialmente en los aceros inoxidables dúplex o en composiciones con cantidades significativas de tungsteno o manganeso. Por tanto, un valor comunicado necesita indicar su fórmula, no solo la etiqueta «PREN».

Qué está diseñado para comparar ASTM G48

ASTM G48 es una norma de ensayo de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante su resistencia al inicio de la corrosión por picadura y de la corrosión en rendijas en condiciones definidas con cloruro férrico. ASTM International describió este propósito en la edición de 2011 de ASTM G48. La norma no calcula un índice basado en la composición. Expone las probetas a un entorno agresivo con cloruros y registra si se inicia un ataque localizado y en qué condiciones.

Esta distinción es importante. Un certificado de colada puede proporcionar los contenidos de cromo, molibdeno, nitrógeno y otros elementos químicos a partir de los cuales se calcula el PREN. No puede proporcionar una temperatura crítica de picadura conforme a ASTM G48 ni una pérdida de masa. Por el contrario, un resultado de G48 corresponde al estado del material y al procedimiento ensayados; no puede convertirse automáticamente en un valor universal de PREN.

ASTM G48 incluye métodos que abordan la corrosión por picadura y en rendijas, incluido el Método A para ensayos de picadura con cloruro férrico y el Método B para ensayos de corrosión en rendijas con cloruro férrico. Otros métodos de la norma abordan determinaciones basadas en la temperatura, como la temperatura crítica de picadura o la temperatura crítica de corrosión en rendijas. Deben indicarse la edición aplicable y el método, porque «ensayado conforme a ASTM G48» es una especificación incompleta por sí sola.

Un resultado típico puede ser la aprobación o el rechazo a una temperatura y un tiempo de exposición seleccionados, una temperatura crítica de picadura, una temperatura crítica de corrosión en rendijas o una observación del ataque después de la exposición. El formato de comunicación depende del método. Una probeta que permanece sin picaduras visibles a una temperatura no ha demostrado que vaya a resistir todas las disoluciones de cloruros durante el servicio, y una probeta que presenta picaduras en cloruro férrico no necesariamente predice la temperatura o el potencial exactos a los que fallará en una corriente de proceso.

ASTM G48 resulta particularmente útil para comparar grados como UNS S30400, designado habitualmente como Tipo 304; UNS S31603, designado habitualmente como Tipo 316L; UNS S32205, designado habitualmente como acero inoxidable dúplex 2205; y grados con mayor contenido de aleantes, como UNS S32750, designado habitualmente como acero inoxidable superdúplex 2507. Estas comparaciones solo son significativas cuando se controlan las muestras, la preparación y las condiciones de ensayo. Una comparación entre una placa recocida en solución y una tubería soldada, por ejemplo, puede reflejar el estado de la zona afectada por el calor, la cascarilla superficial o el historial de fabricación tanto como la composición nominal del grado.

El ensayo es una herramienta de cribado y comparación, no una instalación de servicio a escala reducida. El cloruro férrico es deliberadamente agresivo y puede producir rápidamente un ataque localizado. Su severidad ayuda a diferenciar las aleaciones en el laboratorio, pero no reproduce todas las combinaciones de contenido de oxígeno, pH, actividad de los cloruros, flujo, depósitos, biopelículas, presión, temperatura y potencial electroquímico presentes en los equipos.

Condiciones de laboratorio con cloruro férrico

Los ensayos con cloruro férrico utilizan una disolución oxidante de cloruros, preparada habitualmente a partir de cloruro férrico hexahidratado, FeCl₃·6H₂O, en la concentración y el volumen especificados por el procedimiento aplicable de ASTM G48. La disolución no es simplemente «agua salada». Los iones férricos aumentan el carácter oxidante de la exposición, mientras que los cloruros favorecen la ruptura de la película pasiva y estabilizan las pequeñas regiones anódicas asociadas con el crecimiento de las picaduras.

La temperatura es una variable de control fundamental. Algunos procedimientos de G48 exponen las probetas a una temperatura fija durante un periodo especificado; otros aumentan la temperatura o la evalúan de otro modo para determinar un valor crítico. El tiempo de exposición, la preparación de la disolución, la disposición del recipiente y la orientación de la probeta pueden afectar al resultado observado. Una temperatura crítica de picadura más elevada generalmente indica una mejor resistencia dentro de ese sistema de ensayo, pero solo cuando se utilizan el mismo método y los mismos criterios de comunicación de resultados.

El estado superficial es igualmente importante. El desbastado, el pulido, el decapado, la pasivación, los colores de revenido, las partículas incrustadas, los arañazos y la contaminación superficial modifican los lugares en los que puede comenzar el ataque. Un acero inoxidable con decoloración de soldadura o cascarilla de óxido puede comportarse de manera diferente de la misma aleación nominal después de una limpieza adecuada. Por tanto, el resultado debe identificar el acabado superficial y el procedimiento de limpieza, en lugar de presentar únicamente la designación del grado.

Los ensayos de corrosión en rendijas añaden otra variable: el formador de rendija. Una arandela sometida a carga u otro conjunto especificado crea una región con acceso restringido al oxígeno, donde la reparación de la película pasiva resulta más difícil. La presión de contacto, la combinación de materiales, la geometría y el método de montaje influyen en la severidad y la ubicación del ataque. Los resultados de picadura y de corrosión en rendijas no deben combinarse. Una aleación puede mostrar pocas picaduras en la superficie libre y, al mismo tiempo, desarrollar corrosión debajo de un formador de rendija.

Después de la exposición, la probeta se examina conforme a los criterios del método. Este examen puede incluir una inspección visual, la limpieza antes de la evaluación, la medición de la profundidad de las picaduras o la evaluación de la corrosión en rendijas. La interpretación debe indicar qué se consideró un fallo. «Sin corrosión» puede significar que no se observó ataque visible mediante un procedimiento de inspección concreto; no significa que no se produjeran cambios electroquímicos.

Por qué pueden divergir la clasificación calculada y la respuesta en el ensayo

El PREN constituye una primera comparación útil porque la composición de la aleación influye en la estabilidad de la película pasiva. El artículo de 2021 publicado en Metals informó de que, por lo general, un PREN más elevado se corresponde con una mayor resistencia al ataque localizado en disoluciones que contienen cloruros. Del mismo modo, el International Stainless Steel Forum describe un valor más alto como una indicación semicuantitativa de una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros. «Semicuantitativa» es la limitación importante.

El cálculo trata la composición como la variable de control, mientras que ASTM G48 ensaya un material real con una microestructura y una superficie determinadas. La segregación durante la solidificación, las fases intermetálicas, los nitruros precipitados, las regiones empobrecidas en cromo, el equilibrio ferrita-austenita y el historial del tratamiento térmico pueden modificar el comportamiento frente a la corrosión localizada sin cambiar la designación nominal del grado. Esto es especialmente relevante en los aceros inoxidables dúplex, en los que el equilibrio de fases y la distribución del cromo, el molibdeno y el nitrógeno pueden diferir entre la ferrita y la austenita.

El estado de fabricación también puede invertir una clasificación esperada. Una aleación con un PREN elevado que presente color de revenido por soldadura, un decapado deficiente o un tratamiento térmico desfavorable puede iniciar el ataque antes que una aleación con un PREN inferior y una superficie limpia y correctamente pasivada. Las placas, las barras, los tubos y el metal de soldadura pueden tener historiales térmicos diferentes. El análisis químico utilizado para calcular el PREN puede corresponder a un intervalo de especificación nominal, mientras que la probeta de G48 contiene la composición local real y los defectos propios de ese producto.

La propia fórmula introduce otra fuente de divergencia. El nitrógeno tiene un coeficiente de 16, por lo que una pequeña diferencia analítica o de especificación puede afectar considerablemente al valor calculado. Los grados que contienen tungsteno pueden compararse mediante PREN_W en lugar de la expresión básica de PREN. Aplicar la ecuación ajustada por manganeso PREN_Mn a una aleación y la ecuación básica a otra hace que la clasificación sea incoherente, salvo que se indique claramente el motivo.

Ni el PREN ni G48 representan por completo las condiciones de servicio. El agua de mar natural, por ejemplo, puede implicar bioincrustación, depósitos y variaciones en la concentración de oxígeno; un proceso caliente con cloruros puede implicar una química ácida, evaporación y tensión de tracción; y los equipos destinados a servicio en presencia de sulfuros pueden requerir una evaluación independiente de la fisuración bajo tensión por sulfuros y de los efectos del hidrógeno. G48 no sustituye a esas evaluaciones.

Por tanto, un informe técnicamente útil debería proporcionar tanto el índice como las pruebas que lo respaldan: la expresión exacta de PREN, el valor de cada elemento y su base analítica; la designación de la aleación y la forma del producto; la edición y el método de ASTM G48; la concentración de cloruro férrico, la temperatura y la duración de la exposición; la orientación y el acabado superficial de la probeta; el montaje de la rendija, cuando corresponda; y el criterio utilizado para identificar el ataque. Sin esos detalles, un valor de PREN y un resultado de G48 pueden crear una falsa precisión.

La interpretación correcta es limitada, pero útil: el PREN ayuda a cribar y clasificar las composiciones, mientras que ASTM G48 muestra cómo responde una probeta preparada bajo una exposición acelerada de laboratorio definida. Ninguno de los dos valores constituye una clasificación universal de la corrosión.

Limitaciones del PREN en entornos de servicio reales

El PREN solo es útil cuando su significado se mantiene acotado. La expresión habitual, PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N), convierte determinados contenidos de aleación, expresados como porcentajes en peso, en un índice empírico de comparación. Un valor más alto generalmente indica una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros, tal como se describe en el artículo de Metals de 2021. No especifica una vida útil en servicio, garantiza un potencial de picadura ni establece que un componente vaya a durar más que otro en todas las instalaciones o exposiciones marinas.

Esta distinción es importante porque el PREN clasifica la composición nominal, mientras que la corrosión ocurre en una superficie real y en un entorno real. La superficie puede contener óxido, cascarilla, decoloración por soldadura, hierro incrustado, inclusiones o depósitos. El entorno puede ser estancado en lugar de aireado, caliente en lugar de encontrarse a temperatura ambiente, y estar concentrado dentro de una hendidura en lugar de ser igual que la solución a granel. El PREN no puede codificar todas esas condiciones.

El International Stainless Steel Forum (ISSF) también informa de expresiones modificadas, entre ellas PRENW = %Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16(%N) para aleaciones que contienen tungsteno y PRENMn = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) − %Mn. Estas alternativas refuerzan la misma limitación: el resultado depende de la fórmula empírica seleccionada y de la composición utilizada. El níquel no está incluido en la ecuación convencional, como declaró la Society of Petroleum Engineers en 2025, aunque el níquel sigue afectando a la estabilidad de fase, la estructura y el comportamiento frente a la corrosión. Un solo número no puede sustituir el examen metalúrgico ni los ensayos pertinentes para el servicio.

Concentración de cloruros, temperatura y condiciones de oxígeno

El cloruro no representa una única condición de exposición fija. Su concentración en la superficie metálica puede diferir considerablemente de la concentración medida en el agua circundante. La evaporación puede concentrar el cloruro en una fina película húmeda. Los depósitos de sal pueden retener humedad contra la pared de una tubería o un recipiente. Una hendidura bajo una junta, una brida, un soporte o un depósito puede desarrollar una composición química distinta de la del líquido a granel, con mayor acidez y una actividad del cloruro modificada. El PREN no calcula esos cambios.

La temperatura añade otra variable importante. El aumento de la temperatura suele facilitar la ruptura de la película pasiva y puede acelerar la propagación de una picadura existente. Un grado que permanece pasivo en una solución de cloruros fría y en circulación puede sufrir un ataque cuando el mismo cloruro está presente bajo un aislamiento o dentro de una línea de proceso calentada. Sin embargo, no puede aplicarse una única corrección de temperatura al PREN en aceros inoxidables ferríticos, austeníticos y dúplex, porque la estructura de la aleación, el estado superficial y la química de la solución también afectan al resultado.

El flujo puede reducir o aumentar el riesgo. El líquido en movimiento puede eliminar depósitos y evitar celdas de concentración estancadas, pero una velocidad elevada, los sólidos en suspensión o la turbulencia pueden dañar la película pasiva. La erosión-corrosión puede exponer repetidamente metal nuevo, mientras que un tramo muerto puede permanecer químicamente estancado. Una comparación mediante PREN no revela cuál de estas condiciones hidráulicas existe.

Las condiciones de oxígeno son igualmente importantes. El acero inoxidable depende de una fina película pasiva rica en cromo, y la disponibilidad de oxígeno ayuda a que dicha película se forme y se repare. Por tanto, una superficie bien aireada y una hendidura pobre en oxígeno pueden comportarse de manera diferente incluso cuando están en contacto con el mismo líquido. La aireación diferencial puede hacer que la región con menor contenido de oxígeno sea anódica con respecto a la superficie expuesta. Los depósitos pueden crear esa separación, al igual que las biopelículas, los aislamientos, los lodos y los sedimentos. Al mismo tiempo, el agua rica en oxígeno puede favorecer una intensa reacción catódica fuera de una picadura, aumentando la fuerza impulsora de la disolución localizada una vez que un pequeño sitio se ha activado.[5][5] Stainless Steel Pipe. International Stainless Steel Forum. International Stainless Steel Forum publication, 2025.

Por eso, el PREN no debe tratarse como una clasificación universal de resistencia a los cloruros. ASTM G48, publicada por primera vez en la versión citada de 2011, especifica métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas respecto a la iniciación de la corrosión por picadura y por hendiduras en condiciones definidas de cloruro férrico. Estos ensayos son comparaciones controladas, no reproducciones de todas las exposiciones al agua de mar, al agua de proceso, al suelo o a la atmósfera. El ISSF describe un PREN más alto como indicativo, de forma semicuantitativa, de una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros; «semicuantitativamente» es la precisión importante. El índice sirve para establecer una clasificación, pero no proporciona un umbral universal de servicio aceptable.

Estado superficial, inclusiones y daño de la película pasiva

El valor calculado normalmente utiliza la composición global o especificada. La corrosión comienza en la superficie, donde la composición química puede diferir de la obtenida en el análisis de colada. Un componente de acero inoxidable puede tener el grado nominal correcto y aun así comportarse mal después de su fabricación si su superficie presenta hierro libre, residuos de esmerilado de acero al carbono, óxidos de soldadura, coloración térmica, cascarilla u otra contaminación. Estos materiales pueden alterar la pasivación o crear celdas electroquímicas locales.

La contaminación por hierro es un ejemplo habitual. Las herramientas de acero al carbono, los dispositivos de elevación y los cepillos de alambre pueden transferir partículas de hierro al acero inoxidable. Las partículas pueden oxidarse y manchar la superficie, pero las manchas por sí solas no son idénticas a una picadura en el sustrato inoxidable. Más importante aún, la contaminación puede interferir con la formación de una película pasiva uniforme y dificultar la inspección. El decapado, un acabado mecánico adecuado y la pasivación química pueden restaurar una superficie más limpia, pero su idoneidad depende del grado, la geometría y los controles del proceso. El PREN no puede indicar si se aplicaron dichos controles.

La rugosidad también modifica la exposición. Las depresiones pueden retener soluciones de cloruros y depósitos, mientras que los arañazos pueden actuar como sitios de iniciación si contienen metal embadurnado o partículas incrustadas. Una superficie pulida y otra fuertemente esmerilada, ambas fabricadas con el mismo acero inoxidable 316L, tienen el mismo PREN nominal, pero no presentan al entorno la misma población de defectos. Una superficie que haya sido abrasada durante la instalación puede necesitar tiempo para repasivarse antes de entrar en contacto con una condición severa de cloruros.

Las inclusiones no metálicas son otra razón por la que un número basado en la composición global tiene limitaciones. Las inclusiones de sulfuro, las inclusiones de óxido y los agregados complejos de inclusiones pueden convertirse en sitios preferentes de iniciación. Importan su composición química, tamaño, distribución y proximidad a la superficie. El molibdeno y el nitrógeno presentes en la composición media de la aleación no garantizan que cada región microscópica tenga la misma resistencia que la matriz. Una población de inclusiones limpia y fina puede comportarse de manera diferente de una población más gruesa o más reactiva perteneciente al mismo grado nominal.

El daño de la película pasiva puede ser mecánico, químico o térmico. El contacto deslizante, los impactos, la cavitación y la erosión exponen metal nuevo. Los depósitos ácidos o los residuos de limpieza pueden impedir una repasivación rápida. El cloruro atrapado bajo un recubrimiento o una junta dañados puede entonces atacar una pequeña zona mientras la superficie inoxidable circundante permanece pasiva. Una vez que se forma una picadura, su interior se convierte en un entorno electroquímico confinado; los iones metálicos se hidrolizan, aumenta la acidez y el cloruro migra hacia la cavidad. La clasificación original de la aleación sigue siendo pertinente, pero la iniciación y la propagación pasan a depender de condiciones locales que el PREN no describe.

Soldadura, zonas afectadas por el calor y composición local

La soldadura hace especialmente evidente la diferencia entre la composición nominal y el comportamiento en servicio. Un conjunto soldado no es una aleación uniforme. Puede contener metal base, metal de soldadura, un límite de fusión y una o varias zonas afectadas por el calor (HAZ), cada una con historiales térmicos diferentes y, en ocasiones, composiciones distintas. El material de aporte puede tener un PREN diferente del grado base, mientras que la dilución modifica la composición final del metal de soldadura.

En los aceros inoxidables dúplex, como UNS S32205, comúnmente designado 2205, el ciclo térmico de soldadura debe preservar un equilibrio adecuado entre ferrita y austenita. Un exceso de ferrita, un exceso de austenita o fases secundarias perjudiciales pueden alterar el comportamiento frente a la corrosión localizada, incluso cuando la composición global certificada da lugar a un PREN alto. El enfriamiento rápido, un aporte térmico excesivo, una temperatura entre pasadas inadecuada o una protección deficiente pueden afectar a ese equilibrio. En determinadas condiciones pueden formarse nitruros de cromo o fases intermetálicas como sigma, que empobrecen de cromo o molibdeno las regiones cercanas. La zona empobrecida puede ser mucho más vulnerable de lo que sugiere la composición media.

Los grados austeníticos también presentan problemas relacionados con la soldadura. En 304L y 316L, las designaciones de bajo contenido de carbono reducen el riesgo de sensibilización por carburos de cromo durante la soldadura, pero el bajo contenido de carbono no elimina todos los riesgos de fabricación. Un tratamiento térmico incorrecto, la contaminación, una coloración térmica excesiva o un procedimiento de soldadura mal controlado pueden dejar una superficie que requiera limpieza y restauración. Un componente de 316L soldado no debe evaluarse únicamente mediante el PREN calculado a partir de su certificado de colada.

Los aceros inoxidables ferríticos pueden desarrollar un engrosamiento de grano u otras modificaciones en la HAZ que afecten a la tenacidad y a la respuesta frente a la corrosión. La solidificación del metal de soldadura puede producir segregación, por lo que las regiones interdendríticas no necesariamente coinciden con el análisis nominal. Estas variaciones locales son pequeñas en volumen, pero significativas si forman una trayectoria continua o se encuentran en una ubicación muy tensionada y expuesta.

Por tanto, la limpieza posterior a la soldadura forma parte del control de la corrosión, no es solo una labor estética. La eliminación de la coloración térmica y de la contaminación puede restablecer el acceso a una superficie pasiva rica en cromo, pero el tratamiento debe corresponderse con el grado de acero inoxidable y el procedimiento de fabricación. La inspección debe considerar los pies de soldadura, las hendiduras, las mordeduras, la falta de fusión, los residuos de escoria y las zonas donde puedan acumularse depósitos.

PREN sigue siendo útil para comparar grados como 316L, UNS S32205 y aceros dúplex de mayor aleación bajo supuestos similares. Sin embargo, resulta engañoso cuando se utiliza como regla de aceptación independiente para un componente soldado, contaminado o geométricamente complejo. La composición establece una clasificación inicial. El comportamiento en servicio depende del entorno, la superficie y la microestructura que realmente entran en contacto con el cloruro.

Cómo informar de manera responsable sobre un cálculo de PREN

Un valor de PREN solo es significativo cuando su cálculo puede reconstruirse. Informar de un “PREN 40” sin identificar la composición química, la ecuación, las unidades o la fuente no constituye un resultado técnico; es una comparación sin fundamento. PREN es un índice empírico basado en la composición para clasificar aceros inoxidables en condiciones que contienen cloruros. No es una clasificación universal de la corrosión, un potencial de picadura garantizado ni una predicción de la vida útil en servicio.

La British Stainless Steel Association indica la siguiente expresión de uso común:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

El cromo, el molibdeno y el nitrógeno se introducen como porcentajes en masa. El resultado es adimensional, aunque a menudo se describe informalmente como un “número PREN”. La ecuación no incluye el níquel. La Society of Petroleum Engineers identifica específicamente esta omisión, lo cual es relevante porque el contenido de níquel suele ocupar un lugar destacado en la designación del grado o en la ficha técnica de un acero inoxidable, aunque no contribuya directamente a este cálculo particular.

Identificación de la fórmula y de la variante

El primer requisito de la presentación es indicar la ecuación exacta utilizada. “PREN” no designa una fórmula perfectamente uniforme en todas las familias de aceros inoxidables y publicaciones técnicas.

Para la expresión común de cromo, molibdeno y nitrógeno, debe indicarse:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Para las aleaciones que contienen wolframio, la International Stainless Steel Forum (ISSF, 2025) informa de la siguiente expresión:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Para la expresión ajustada por manganeso, la ISSF informa de:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Estas denominaciones no son intercambiables. Un informe que indique “PREN 39” debe especificar si el resultado es PREN, PRENW o PRENMn. De lo contrario, otro ingeniero no podrá reproducir el número ni determinar si dos valores se calcularon sobre la misma base.

La expresión seleccionada debe reflejar el propósito de la comparación y la convención utilizada por la especificación, organización o documento del proyecto aplicable. La fórmula ordinaria puede ser adecuada para comparar aceros inoxidables austeníticos, ferríticos y dúplex comunes cuando la fuente utiliza dicha convención. Un grado dúplex que contenga wolframio puede requerir una consideración explícita de la expresión PRENW. La forma ajustada por manganeso no debe introducirse simplemente porque el manganeso aparezca en el análisis químico; debe identificarse como una elección deliberada de la fórmula.

Un cálculo desarrollado debe mostrar todos los términos. Para una composición nominal ilustrativa de 22,0 % de Cr, 3,0 % de Mo y 0,18 % de N:

$$\text{PREN}=22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)=34.68$$

Si el resultado se informa como 34,7, el informe debe indicar que se redondeó a una cifra decimal. El redondeo puede afectar a comparaciones próximas. Una diferencia de tan solo 0,01 puntos porcentuales en nitrógeno modifica el resultado común de PREN en 0,16, mientras que una diferencia de 0,10 puntos porcentuales en molibdeno lo modifica en 0,33.

La fórmula también debe separarse de la interpretación. El artículo de 2021 publicado en Metals relacionó valores de PREN más altos con una mayor resistencia al ataque localizado en soluciones que contienen cloruros, pero dicha relación es semicuantitativa. No demuestra que un acero con PREN 40 vaya a resistir un entorno concreto durante el doble de tiempo que uno con PREN 20, ni que todo acero por encima de un umbral determinado vaya a cumplir un requisito de servicio.

Fuente de la composición y base analítica

La fiabilidad del cálculo no puede superar la de la composición introducida en él. El informe debe identificar si utiliza un análisis de colada, un análisis de producto, un certificado de ensayo del material, un resultado de laboratorio independiente o valores nominales tomados de una tabla de grados.

La designación del grado es lo primero. Por ejemplo, debe escribirse UNS S31603, y no simplemente “316L”, cuando la designación UNS sea la identificación determinante. Si el material se especifica conforme a ASTM A240, deben indicarse dicha norma y, cuando sea pertinente, la forma del producto. En el caso de materiales dúplex, deben distinguirse designaciones como UNS S31803 y UNS S32205, en lugar de tratar “2205” como una identidad completa del material. La misma abreviatura comercial puede abarcar requisitos de especificación diferentes, y los límites de composición química pueden no ser idénticos.

A continuación, debe indicarse si los datos de entrada son nominales o medidos. Un cálculo nominal basado en una composición redondeada del grado es útil para una comparación preliminar, pero no constituye el PREN de una colada concreta. Un análisis medido de una colada puede producir un valor diferente y, aun así, encontrarse plenamente dentro de los límites de composición especificados. Esto es especialmente importante para el nitrógeno y el molibdeno, ya que sus coeficientes son relativamente altos.

El informe debe indicar que todos los valores de aleación están expresados en porcentaje en masa, no como fracciones másicas expresadas en forma decimal. Introducir nitrógeno como 0,18 % en masa es correcto para la ecuación anterior; introducir 18 % produciría un resultado absurdo. Si un laboratorio informa de 1.800 ppm de nitrógeno, debe convertirse a 0,18 % en masa antes del cálculo. Debe registrarse la precisión proporcionada por la fuente, sin inventar cifras adicionales. Un resultado calculado a partir de una composición química informada únicamente con una precisión de 0,1 % no debe presentarse como 36,274.

Un registro reproducible puede seguir este formato:

Grado y designación: UNS S32205, especificación del producto y forma del producto Base de la composición: análisis de colada procedente del certificado de ensayo del material, o límites nominales de la especificación Datos de entrada, % en masa: Cr = __; Mo = __; N = __; W = __ si procede; Mn = __ si procede Fórmula: PREN, PRENW o PRENMn, escrita íntegramente Cálculo: valores sustituidos y operaciones aritméticas Resultado: __, redondeado a __ cifras decimales Fuente: número de documento, revisión, número de colada, método de laboratorio o tabla de especificaciones Evidencia de validación: método de ASTM G48, temperatura de ensayo, concentración de cloruro férrico, tiempo de exposición, estado de la probeta y resultado observado

Cuando se utilizan límites de especificación, el cálculo debe realizarse cuidadosamente. Un “PREN mínimo” construido a partir del cromo mínimo, el molibdeno mínimo y el nitrógeno mínimo puede ser matemáticamente conservador para esos términos, pero quizá no corresponda a una colada real. Si el nitrógeno solo tiene un límite mínimo y el informe utiliza dicho mínimo, debe indicarse. Si se utiliza el manganeso máximo en PRENMn, también debe identificarse ese tratamiento. No debe calificarse como comportamiento medido una estimación basada en límites.

Complementar PREN con ensayos y evidencias de diseño

PREN debe respaldar una comparación de materiales, no sustituir la cualificación ni el análisis de diseño. La International Stainless Steel Forum describe los valores más altos como indicativos, de forma semicuantitativa, de una mayor resistencia a la corrosión localizada en suelos que contienen cloruros. Esta formulación es importante: el índice proporciona una orientación para la comparación, no un límite universal de apto/no apto.

ASTM G48 proporciona métodos de laboratorio para comparar aceros inoxidables y aleaciones relacionadas mediante la exposición de probetas a una solución de cloruro férrico en condiciones definidas. La norma aborda la iniciación de la corrosión por picadura y de la corrosión en rendijas; el método seleccionado, la temperatura, el periodo de exposición, la preparación de la probeta y los criterios de aceptación influyen en el resultado. Por tanto, un informe que cite que se “superó G48” está incompleto a menos que identifique el método y las condiciones de ensayo. ASTM G48 Method A se asocia habitualmente con los ensayos de corrosión por picadura, mientras que otros métodos de ASTM G48 abordan la evaluación de la corrosión en rendijas.

La evidencia de los ensayos también debe vincularse al estado del material. Las probetas soldadas y las sometidas a recocido de solubilización pueden comportarse de manera diferente de la chapa base. El acabado superficial, la coloración térmica, la contaminación derivada de la fabricación, las inclusiones, el equilibrio de fases en el acero inoxidable dúplex y el tratamiento posterior a la soldadura pueden modificar el comportamiento frente a la corrosión localizada sin cambiar la designación nominal del grado. Un PREN calculado a partir de la composición global no puede captar todos esos factores.

La evidencia relativa al diseño para el servicio debe figurar junto al cálculo. Deben indicarse la concentración de cloruros, la temperatura, la exposición al oxígeno, el pH, las condiciones de rendija, el régimen de flujo, los depósitos, los productos químicos de limpieza y el estado previsto de las soldaduras cuando dichos factores sean relevantes. Un acero puede clasificarse por encima según su PREN y, aun así, sufrir un ataque en una rendija caliente, estancada y ácida. Por el contrario, un valor calculado inferior puede ofrecer un comportamiento aceptable en un entorno menos severo.

Por tanto, una conclusión responsable debe formularse de la siguiente manera: la composición medida o nominal proporciona un PREN calculado de un tipo especificado; el valor respalda una comparación relativa con grados identificados sobre la misma base de cálculo; y ASTM G48 o la evidencia específica del servicio proporcionan una validación independiente. Mantener separadas estas tres afirmaciones evita que un índice de composición se confunda con una garantía frente a la corrosión.

Referencias

1. [1]International Stainless Steel Forum. Duplex Stainless Steels. International Stainless Steel Forum publication, 2025. https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2025/02/ISSF_Duplex_Stainless_Steels.pdf
2. [2]Metals authors. Localized corrosion resistance and PREN relationship. Metals, 2021. https://www.mdpi.com/2075-4701/11/5/836
3. [3]ASTM International. Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels. ASTM G48, 2011. https://store.astm.org/g0048-11.html
4. [4]Society of Petroleum Engineers. How to Optimize Tubing Material Selections Using PREN Value. Journal of Petroleum Technology, 2025. https://jpt.spe.org/how-optimize-tubing-material-selections-using-pren-value
5. [5]International Stainless Steel Forum. Stainless Steel Pipe. International Stainless Steel Forum publication, 2025. https://worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/Stainless_Steel_Pipe.pdf