Aminas filmógenas: Protección anticorrosiva para sistemas acuosos

La prevención de la corrosión en sistemas acuosos es un desafío de evaluación constante en la ingeniería industrial. Entre las soluciones disponibles, las aminas filmógenas destacan como compuestos orgánicos eficaces que permiten la protección interna de sistemas metálicos sin necesidad de recubrimientos físicos, mediante la formación de una película protectora molecular. Este artículo aborda sus principios, mecanismos y aplicaciones.

¿Qué es una aminas filmógenas?

Son compuestos orgánicos que actúan como inhibidores de corrosión en sistemas metálicos en contacto con el agua. Estos productos químicos poseen la capacidad de formar una capa molecular adherida a la superficie interna de los metales, creando una barrera protectora que impide la acción directa de agentes corrosivos. Su uso representa una solución efectiva dentro del tratamiento anticorrosivo basado en compuestos orgánicos, especialmente en ambientes donde los recubrimientos tradicionales no son viables.

¿Cómo funcionan las aminas filmógenas?

El mecanismo de acción de las aminas filmógenas se basa en la adsorción físico-química de sus moléculas sobre la superficie metálica. Cuando se introducen en un sistema acuoso, estas aminas interactúan con la superficie del metal, especialmente con áreas catódicas y anódicas, formando una película hidrofóbica que reduce significativamente la velocidad de las reacciones electroquímicas responsables de la corrosión.

Además, factores como la temperatura y la concentración del producto influyen directamente en su efectividad. La temperatura con valores moderados favorece la adsorción y una concentración adecuada garantiza una cobertura uniforme. Esta formación de película protectora molecular no solo bloquea el acceso de oxígeno y humedad, sino que también contribuye al control de pH y formación de capas pasivadoras.

Mecanismo de acción sobre el metal

Las aminas filmógenas se adsorben espontáneamente sobre la superficie del metal debido a la afinidad química entre sus grupos funcionales y el metal expuesto. Esta interacción promueve la orientación molecular que maximiza la cobertura de la superficie. En consecuencia, se forma una barrera eléctricamente neutra que inhibe tanto las reacciones de oxidación como las de reducción. Además, en ambientes con variación de pH, ciertas aminas pueden reaccionar con iones presentes en el medio, estabilizando la superficie metálica mediante la formación de complejos pasivadores.

¿Dónde se aplican las aminas filmógenas?

Estas sustancias se utilizan ampliamente en sistemas de agua de enfriamiento, calderas, sistemas hidráulicos, torres de refrigeración, redes de distribución de vapor y circuitos cerrados. También son comunes en sistemas de calefacción industrial, procesos petroquímicos y centrales eléctricas. Su eficacia en la protección interna de sistemas metálicos en contacto con agua hace que sean una opción preferida en plantas donde la inhibición química en ambientes húmedos resulta esencial para mantener la integridad de los equipos.

Aminas filmógenas en los topes de torres de destilación

Una aplicación especializada de las aminas filmógenas ocurre en los topes de las torres de destilación de crudo. En esta zona, donde se produce la condensación de compuestos ácidos como el HCl en presencia de vapor de agua, las condiciones son extremadamente corrosivas para los materiales metálicos. Para mitigar estos efectos, se inyectan aminas filmógenas junto con aminas neutralizantes.

Su función es formar una película molecular sobre las superficies internas de los condensadores, ductos y separadores, creando una barrera hidrofóbica que evita el contacto del ácido con el metal. Esta técnica ha demostrado ser altamente eficaz como método de prevención de corrosión sin recubrimientos físicos, especialmente en unidades donde la exposición a ambientes húmedos y contaminantes ácidos es constante. Además, este enfoque mejora la estabilidad química en los sistemas overhead y reduce los costos de mantenimiento y reemplazo de componentes afectados por la corrosión.

En esta aplicación particular, la temperatura influye de manera decisiva en el desempeño de las aminas filmógenas. Temperaturas moderadas favorecen la adsorción de las moléculas sobre las superficies metálicas, acelerando la formación de la película protectora. Sin embargo, si la temperatura es demasiado elevada, puede generarse degradación del inhibidor, reduciendo su eficacia. 

Aplicación práctica de las aminas filmógenas

Las aminas filmógenas se agregan  directamente en el sistema que se desea proteger mediante dosificación controlada, normalmente por inyección continua o intermitente. Esta aplicación se realiza en puntos estratégicos como el retorno del condensado, la alimentación de agua o zonas de condensación en torres de destilación. La dosificación debe ser proporcional al caudal y concentración de contaminantes, asegurando una distribución homogénea en el sistema.

Una vez inyectadas, las aminas se dispersan con el fluido portador y comienzan a adsorberse espontáneamente sobre las superficies metálicas, donde forman una película hidrofóbica protectora. Esta película se establece en condiciones de flujo laminar o moderado, por lo que se recomienda evitar turbulencias excesivas durante la aplicación inicial. Para optimizar la eficacia del tratamiento, es fundamental monitorear el pH, la temperatura, y la concentración del inhibidor en el sistema.

Tipos comunes de aminas filmógenas

Existen varias clasificaciones de aminas utilizadas con fines filmógenos. Las más comunes son:

• Aminas primarias: Poseen un solo grupo amino (-NH2) y son altamente reactivas. Se emplean en aplicaciones donde se requiere una rápida formación de capa protectora.
• Aminas secundarias: Contienen dos grupos orgánicos unidos al nitrógeno. Son más estables y suelen emplearse en combinación con otras sustancias.
• Aminas terciarias: Su estructura presenta tres grupos orgánicos unidos al nitrógeno. Tienen buena solubilidad en agua y se utilizan en circuitos de agua de alimentación.
• Aminas de cadena larga: Tienen una porción hidrocarbonada extensa, lo que favorece la formación de una película hidrofóbica más robusta y duradera.

Ventajas frente a otros inhibidores de corrosión

• Prevención de corrosión sin recubrimientos físicos: Las aminas no requieren aplicar una película externa ni aislamiento mecánico. Su acción es completamente química.
• Alta eficiencia en condiciones variables: Mantienen su eficacia incluso en presencia de cambios de temperatura, pH o presión.
• Biodegradabilidad y bajo impacto ambiental: Muchos formulados modernos están diseñados para cumplir con normativas ambientales.
• Compatibilidad con otros tratamientos: Pueden usarse junto a desoxigenantes, dispersantes y alguicidas sin interferencias significativas.
• Formación de película reversible: La capa protectora puede retirarse con enjuagues controlados, permitiendo inspecciones fáciles.
• Estabilidad química en circuitos cerrados: Su persistencia permite una protección duradera sin necesidad de recargas frecuentes.

Limitaciones y consideraciones de uso

A pesar de sus ventajas, las aminas filmógenas presentan algunas limitaciones:

• Sensibilidad a contaminantes del sistema: Sustancias como sales, hidrocarburos pesados, productos de oxidación o residuos de limpieza pueden interferir con la formación o estabilidad de la película protectora.
• Afinidad limitada con ciertos metales: No todas las superficies metálicas responden favorablemente a las aminas filmógenas, especialmente cobre o ciertas aleaciones.
• Requieren monitoreo continuo: Es indispensable controlar parámetros como pH, concentración de amina, conductividad y temperatura para mantener la eficacia.
• Película inestable en sistemas con flujo turbulento: En condiciones de alta velocidad o cavitación, la película puede ser removida mecánicamente.
• Interacción con otros químicos: Pueden generar incompatibilidades con biocidas, dispersantes o antiespumantes.
• No actúan sobre depósitos o corrosión preexistente: Son inhibidores preventivos, no correctivos.
• Toxicidad y regulación ambiental: Algunas formulaciones antiguas pueden presentar riesgos ambientales o de manipulación.
• Costo relativo: Su adquisición y aplicación puede ser más costosa frente a inhibidores tradicionales.

Formulación y selección adecuada

Desde el punto de vista químico, muchas aminas filmógenas tienen una estructura general del tipo R¹-(NH-R²)-NH₂, donde R¹ y R² representan cadenas orgánicas alifáticas o funcionalizadas. Esta configuración permite una doble interacción con la superficie metálica, promoviendo una adsorción más estable y la formación de una película hidrofóbica continua. 

Una vez agregadas , las aminas se dispersan con el fluido y se absorben sobre las superficies metálicas, formando la película hidrofóbica protectora. Para favorecer su acción, se recomienda evitar turbulencias excesivas durante la aplicación inicial. Asimismo, es necesario monitorear parámetros operativos como el pH, la temperatura y la concentración del inhibidor para asegurar una cobertura efectiva y sostenida.

La eficacia de las aminas filmógenas depende de su formulación y los criterios para su selección incluyen:

• Compatibilidad con el metal del sistema (acero al carbono, acero inoxidable, cobre, etc.).
• Condiciones operativas (temperatura, presión, tipo de agua).
• Tiempo de permanencia del fluido en el sistema.
• Influencia sobre la calidad del agua tratada.
• Interacciones con otros productos químicos usados.

La dosificación adecuada, el monitoreo del pH, y el análisis de la concentración de inhibidor en el sistema son aspectos que se deben controlar para garantizar su rendimiento.

Estudios de caso: Aplicaciones industriales exitosas

Un caso notable documentado en una planta de etanol del Medio Oeste de EE.UU. mostró resultados positivos tras aplicar un tratamiento avanzado con aminas filmógenas (BL8421F de ChemTreat), que incluía neutralizantes, polímeros y un tinte fluorescente. El objetivo fue reducir el hierro en el condensado y limpiar depósitos internos.

Tras un mes, el hierro condensado se volvió indetectable a pesar de fluctuaciones de pH. Un mes después, el hierro en el agua de alimentación bajó a <0,02 ppm y tendió a <0,01 ppm. La inspección posterior confirmó una significativa reducción de depósitos y mejores condiciones internas.

Futuro de las aminas filmógenas en la industria

Con el creciente enfoque hacia la sostenibilidad, la investigación en inhibidores de corrosión verdes está promoviendo el desarrollo de aminas filmógenas de origen biológico y formulaciones que optimicen la inhibición química en ambientes húmedos sin dañar el entorno. Además, su combinación con tecnologías de monitoreo en línea facilitará su dosificación precisa.

Conclusiones

Las aminas filmógenas constituyen una alternativa técnicamente sólida y ambientalmente viable para la protección interna de sistemas acuosos. Su acción se basa en la formación de una película molecular absorbida sobre las superficies metálicas, que actúa como barrera frente a mecanismos electroquímicos de corrosión. Este enfoque permite prescindir de recubrimientos físicos, manteniendo la estabilidad química del medio y mejorando la eficiencia operativa en circuitos cerrados. Su uso prolonga la vida útil de los equipos industriales y optimiza los programas de tratamiento anticorrosivo.

Referencias

1. https://inspenet.com/en/articulo/corrosion-inhibitor-types-applications/
2. https://www.nature.com/articles/s41529-024-00523-0
3. https://es.chemtreat.com/resource/reducing-corrosion-with-fluorescent-traced-film-forming-amine-program-at-an-ethanol-plant/