Los sistemas de enfriamiento industriales, particularmente las torres de enfriamiento y trenes de condensación asociados, constituyen ambientes hidrodinámicos complejos donde convergen fenómenos de corrosión electroquímica, bioincrustación y deposición mineral. La interacción entre variaciones de pH, gases disueltos, cargas iónicas y actividad microbiológica genera condiciones altamente agresivas para aleaciones ferrosas y no ferrosas, comprometiendo la integridad mecánica y la eficiencia térmica.
Mecanismos electroquímicos dominantes sistemas de enfriamiento industrial
En circuitos de enfriamiento recirculados, la corrosión está dominada por procesos electroquímicos activados por altas conductividades, gradientes térmicos, acidez y presencia de gases disueltos. La falta de estabilidad en películas pasivas y la formación de celdas galvánicas inducidas por diferencias de aireación incrementan la susceptibilidad a pérdida acelerada de espesor y fenómenos de erosión-corrosión, afectando tuberías, intercambiadores y componentes metálicos expuestos a turbulencia y cavitación.
Mecanismos electroquímicos en agua recirculada
La corrosión en circuitos de enfriamiento se origina por la alteración del equilibrio electroquímico del metal en presencia de agua con elevada conductividad iónica, gases disueltos y gradientes térmicos.
- Acidez (pH < 7.5) favorece la reacción catódica de reducción de hidrógeno y acelera la disolución anódica del hierro.
- Ácidos minerales (H₂SO₄, HCl) provocan corrosión generalizada, acelerada y despasivación localizada.
- CO₂ disuelto: forma ácido carbónico H₂CO₃ reduciendo el pH e intensificando la corrosión global.
- Oxígeno disuelto (O₂): promueve corrosión por aireación diferencial, especialmente en zonas turbulentas y splash zones.
Efectos asociados:
- Disminución de espesor metalúrgico
- Cavitación y erosión-corrosión en puntos de impacto hidráulico
- Disminución del coeficiente global de transferencia térmica
Biofouling y corrosión microbiológica
La colonización de superficies metálicas por microorganismos genera biofilms con gradientes electroquímicos que modifican la cinética anódica y catódica del metal expuesto. La inhibición parcial del oxígeno, la producción de ácidos orgánicos y sulfuro de hidrógeno, y la formación de microambientes anaeróbicos favorecen la corrosión localizada profunda (MIC), incrementando la tasa de penetración metálica y el riesgo de perforaciones prematuras.
Colonización biológica y degradación microbiana
La presencia de microorganismos altera la cinética de corrosión mediante formación de biofilm, consumo de oxígeno y generación de subproductos corrosivos.
| Agente | Efecto técnico |
| Algas | Liberación de O₂ → corrosión oxidante; obstrucción superficial |
| Bacterias formadoras de limo | MIC por acidificación local y celdas galvánicas |
| Hongos | Deterioro de estructuras orgánicas (madera) y retención de humedad |
La acumulación biológica genera celdas aeróbicas/anaeróbicas, aumentando corrosión localizada, picaduras y penetración profunda del metal.
Depósitos minerales y transporte másico
La concentración progresiva de sales por ciclos de evaporación promueve la precipitación de carbonatos, sulfatos y silicatos, originando capas de incrustación. Estos depósitos funcionan como barreras térmicas y crean ambientes de oxígeno diferencial que inducen corrosión bajo depósitos (UDC), favoreciendo la acidificación local, formación de celdas galvánicas y pérdida significativa de eficiencia térmica.
Incrustación y su efecto en corrosión inducida
La evaporación recurrente aumenta la concentración de sales, promoviendo incrustación de carbonatos, sulfatos y silicatos sobre superficies metálicas. Estos depósitos crean zonas diferenciales de oxigenación que inducen corrosión bajo depósitos (UDC):
- Aceleración anódica local.
- Gradientes de pH microambientales.
- Pérdida de eficiencia térmica y aumento de ΔT.
Modos de degradación por tipo de sistema
Los mecanismos de degradación varían según la arquitectura del sistema de enfriamiento, condiciones operativas, régimen hidráulico y química del agua. Sistemas cerrados tienden a corrosión química y galvánica, mientras que sistemas abiertos presentan mayor susceptibilidad a MIC, incrustación y corrosión inducida por aireación diferencial, especialmente en zonas de contacto con atmósfera y turbulencia extrema. En la siguiente tabla se presentan las fallas más comunes.
Patrones de falla según configuración operativa
| Sistema | Mecanismo predominante | Consecuencia |
| HVAC industrial | Depósitos atmosféricos | Ensuciamiento y pérdida térmica |
| Chillers | Corrosión ácida y galvánica | Fugas y deterioro de tuberías |
| Torres de enfriamiento | MIC + incrustación + CO₂ | Celdas diferenciales y paros críticas |
Estrategias avanzadas de mitigación
El control integral de corrosión requiere una combinación de manejo químico del agua, inhibición electroquímica, desinfección microbiológica y tecnologías avanzadas de monitoreo en línea. Programas robustos integran inhibidores sinérgicos, biocidas alternantes, purgas controladas y sensores electroquímicos, permitiendo una gestión predictiva basada en datos y alineada con ingeniería de integridad.
Programas integrales de tratamiento y monitoreo
| Control | Función |
| Control de pH y alcalinidad | Estabilización química del agua |
| Inhibidores mixtos | Control de las reacciones anódicas y catódicas |
| Biocidas alternantes | Supresión microbiológica y biofilm |
| Purgado y filtración | Control de sólidos y lodos |
| Revestimientos poliméricos | Protección anticorrosiva selectiva |
| Sensores ORP, pH, conductividad | Supervisión continua y predictiva |
La integración de corrosímetros lineales, sondas ER y monitoreo digital permite estrategias predictivas basadas en datos, reduciendo costos y evitando fallas catastróficas.
Conclusión
La corrosión en sistemas de enfriamiento es un fenómeno multifactorial gobernado por parámetros fisicoquímicos, termodinámicos y biológicos. Su gestión requiere control químico, inhibición, saneamiento microbiológico y monitoreo continuo. La aplicación estricta de ingeniería de integridad evita pérdida de espesor, pérdida térmica, fugas y riesgos ambientales.
Referencias
- Meesters, K. P. H. (2003). Biofouling reduction in recirculating cooling systems. Desalination, 153(1–3), 233–242.
- Di Pippo, F., Di Gregorio, L., Congestri, R., Tandoi, V., & Rossetti, S. (2018). Biofilm growth and control in cooling water industrial systems. FEMS Microbiology Ecology, 94(5), fiy044. https://doi.org/10.1093/femsec/fiy044
- Hsieh, M.-K., Li, H., Chien, S.-H., Monnell, J. D., Chowdhury, I., & Dzombak, D. A. (2010, December). Corrosion control when using secondary treated municipal wastewater as alternative makeup water for cooling tower systems. Water Environment Research, 82(12), 2346–2356. https://doi.org/10.2175/106143010X12681059117094