Introducción
La corrosión atmosférica no depende exclusivamente del activo afectado, puesto que esta se desarrolla por la influencia de factores o agentes corrosivos presentes en la atmosfera. Estos factores son la humedad, temperatura ambiental, viento, salinidad, gases ácidos, partículas en suspensión, entre otros. Por consiguiente, la corrosión en la industria se acelera por la presencia de una o varias condiciones atmosféricas adversas que comúnmente se presentan.
La interacción de los materiales con ambientes agresivos deteriora estructuras y componentes de la industria del petróleo; este incremento de la corrosión resulta de la exposición de las superficies a condiciones atmosféricas adversas que en presencia de la humedad del aire forman soluciones altamente agresivas. Estos agentes corrosivos no solo incrementan la velocidad de corrosión mediante reacciones electroquímicas sobre las superficies, sino que también logran degradar los recubrimientos protectores diseñados para la protección de los materiales.
La variación de los parámetros de las condiciones atmosféricas, dependiendo del entorno operativo, actúan directamente en los tipos de corrosión, afectando la vida útil y confiabilidad de los activos; por lo cual es importante evaluar su impacto para aplicar los métodos más adecuados en el control de la corrosión bajo estas condiciones.
Clasificación de las atmosferas
Diversos estudios sobre los entornos atmosféricos, desde el punto de vista de la ingeniería de la corrosión, han clasificado estos ambientes por su agresividad hacia los materiales, tomando en cuenta el nivel de contaminación y las características geográficas presentes. Estas zonas se clasifican en:
- Rurales: Ambientes no contaminados normalmente alejadas de sectores industriales.
- Urbanas: Zonas con contaminación atmosférica poco agresiva, normalmente procedente del tráfico circundante.
- Industriales: Atmosferas con presencia de contaminación atmosférica como el dióxido de azufre (SO2) de las plantas industriales y grandes volúmenes de tráficos que forma condensados ácidos.
- Marina: Regiones donde hay aerosoles marinos arrastrados por el viento o nieblas que contienen cloruros, que plantean riesgos de concentración de condensados o evaporación de la humedad superficial.
El conocimiento del tipo de atmósfera es fundamental para precisar los criterios a considerar en la selección de los materiales y recubrimientos protectores, para la durabilidad y confiabilidad de las estructuras en cada ambiente específico, debido a que la corrosividad atmosférica depende de condiciones meteorológicas y parámetros químicos.
Influencia de las condiciones atmosféricas en los procesos de corrosión
Las condiciones atmosféricas definen específicamente el tipo de atmósfera en un lugar y momento determinado; mientras que la corrosión atmosférica hace referencia al proceso de deterioro de materiales, especialmente metales, debido a su interacción con el entorno circundante; y depende de factores atmosféricos como: Humedad, temperatura, viento, concentración de contaminantes en el aire, radiación solar, entre otros.
Es importante señalar que las condiciones atmosféricas adversas no solamente influyen en la corrosión de los metales; pero si tienen una incidencia significativa mayormente en las zonas industrializadas y marinas, donde se denominan atmosferas industriales o en las regiones costeras donde se denominan atmosferas marinas.
Caracterizar la severidad ambiental de las atmosferas corrosivas en los entornos industriales, es tan importante que ha llevado a la creación de mapas específicos que identifican los riesgos de corrosión en regiones geográficas. Estos mapas se utilizan como herramientas para prevenir los efectos corrosivos en áreas específicas, facilitando la selección de materiales resistentes a la corrosión y la toma de medidas de protección adecuadas.
Condiciones atmosféricas presentes en entornos del sector Oil & Gas
En el sector petrolero se presentan diversas condiciones atmosféricas que ejercen un impacto significativo en los procesos corrosivos externos, afectando la integridad y confiabilidad de los activos, desde la exploración y producción, hasta el transporte, almacenamiento y refinación. Las atmósferas industriales suelen estar contaminadas debido a los altos contenidos de dióxido de azufre, siendo este uno de los agentes corrosivos con mayor influencia en los procesos de corrosión externa.
En los entornos de alto riesgo como la industria petrolera, la degradación de los metales genera peligros de seguridad, operacionales y ambientales. A continuación, se describen las principales condiciones atmosféricas presentes en este sector:
Humedad
El efecto de la humedad del aire sobre la corrosión de los metales depende de la humedad relativa. Factor crítico que favorece la corrosión electroquímica en atmosferas marinas e industriales. La condensación de la humedad en superficies metálicas facilita la formación de celdas electroquímicas que aceleran la corrosión de los metales. En áreas offshore, la combinación de humedad y sales (cloruros) incrementa el riesgo de corrosión por picaduras y grietas en instalaciones de acero inoxidable bajo tensión.
Temperatura
Las variaciones de temperatura influyen en la tasa de corrosión atmosférica de los metales. La velocidad del deterioro del material suele aumentar a mayor temperatura, siendo el factor que más influye en la corrosión por oxidación. En ambientes fríos, por ejemplo, la menor solubilidad del oxígeno puede reducir la velocidad de corrosión, mientras que, en climas cálidos, la corrosión de los metales se acelera debido a una mayor actividad electroquímica.
Se ha demostrado que la condensación en la superficie del metal es una característica importante de la etapa inicial de la corrosión atmosférica, y los cambios de temperatura originan este proceso. De esto se deriva que uno de los factores clave en la corrosión atmosférica de metales y aleaciones es el efecto combinado de la temperatura y la humedad.
Contaminantes atmosféricos
Muy comunes en los entornos petroleros y considerablemente influyentes en la corrosión de los metales, se presentan como gases nocivos y partículas sólidas. Por ejemplo, las atmósferas contaminadas con altos niveles de dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) en presencia de humedad se transforman en ácidos fuertes y causan corrosión ácida en las estructuras metálicas.
Lluvias ácidas
Es una consecuencia de las atmósferas contaminadas. Los gases de combustible reaccionan con el agua y el oxígeno de vapor acelerando la corrosión de los metales. Hay una serie de interacciones entre diferentes agentes corrosivos sobre la velocidad de corrosión, algunas de las cuales están directamente asociadas con las lluvias ácidas, como el cloruro y el dióxido de azufre que actúan sobre la velocidad de corrosión.
Velocidad y dirección del viento
El viento influye sobre los procesos corrosivos transportando partículas salinas y contaminantes a áreas protegidas o no expuestas directamente, esto genera aumento en la tasa de corrosión, y se desarrolla mayormente en áreas de difícil acceso, aristas y puntos altos donde se incrustan y ocultan las partículas.
Gases corrosivos
En la industria petrolera, la exposición a gases o vapores corrosivos como el H2S (especialmente en los procesos con alto contenido de sulfuro) puede llevar a la corrosión por sulfuro de hidrógeno (acuosa ácida). La corrosión de los metales por la emisión de vapores de H2S es particularmente peligrosa causando la fragilización de los metales por hidrógeno generando Stress Corrosion Cracking (SCC).
Salinidad ambiental
La deposición de cloruro refiere a la salinidad del agua proveniente del mar y no incluye otras posibles fuentes de cloruro. La presencia de este compuesto químico en atmósferas marinas, como las plataformas offshore o plantas refinadoras en zonas costeras, aceleran la corrosión de los metales. Los iones cloruro son agresivos, en medios acuosos se combinan con el hidrógeno del agua formando ácido clorhídrico, dañando las capas pasivas de óxido de los metales, promoviendo la corrosión por picaduras.
Radiación ultravioleta
La exposición prolongada a la radiación UV del sol, degrada los recubrimientos protectores, exponiendo el material protegido a la corrosión. Aunque la radiación UV no causa corrosión, la degradación de la protección del material permite que los mecanismos de corrosión actúen libremente.
La norma ISO 9223:2012 especifica los principales factores que afectan la corrosión atmosférica de metales y aleaciones y trata de la complejidad que existen entre la temperatura-humedad, la contaminación por dióxido de azufre y la salinidad del aire.
Es importante mencionar que los entornos atmosféricos, son una variable que cambia constantemente con el tiempo y las condiciones. Es posible prever los daños por corrosión debido a la influencia de la corrosividad atmosférica, pero en diversos casos se limita al hecho de que el medio ambiente es una variable con cambios constantes en el tiempo.
Tipos de corrosión influenciados por las condiciones atmosféricas
La corrosión se describe como el proceso químico o electroquímico por el cual los metales se degradan en un ambiente específico, si dicho ambiente está contaminado será más agresivo y acelera el proceso corrosivo. En la industria petrolera, los tipos de corrosión influenciados por condiciones atmosféricas adversas incluyen:
La corrosión de los metales por dióxido de carbono (CO2) y sulfuro de hidrógeno (H2S), se produce debido a los gases o vapores que se liberan y crean ambientes ácidos, creando las lluvias ácidas que afectan la parte externa de los metales en contacto, generando picaduras y en ocasiones corrosión generalizada; es común en los equipos ubicados aguas debajo de donde se emanan los gases, en puntos altos de las refinerías y en pozos petrolíferos.
La corrosión por cloruros, presente en infraestructuras ubicadas en zonas costeras y offshore. Este fenómeno ocurre por la presencia de sales marinas, que se depositan en las superficies metálicas y, al combinarse con la humedad, crean un entorno altamente corrosivo. La corrosión por picaduras es la más frecuente y peligrosa, ocurre debido a que los iones cloruro penetran y dañan agresivamente el metal, incluso bajo recubrimientos protectores.
El Stress Corrosion Cracking (SCC), es acelerada cuando el material está expuesto a atmosferas con humedad elevada y presencia de contaminantes químicos (cloruros y sulfuros). La combinación de tensión mecánica y un ambiente corrosivo específico facilita este tipo de corrosión, donde las fisuras se propagan de manera acelerada en el material. La vigilancia y control de estas condiciones ambientales son fundamentales para mitigar el riesgo de SCC.
La corrosión galvánica, la cual es influenciada por las condiciones ambientales, ya que factores como humedad, presencia de sales y contaminación atmosférica aumentan la conductividad eléctrica del entorno, facilitando la transferencia de electrones entre metales diferentes en contacto, el cual acelera el proceso corrosivo. La corrosión galvánica es más severa en ambientes con alta humedad y salinos, donde estos factores actúan como electrolitos, intensificando la reacción electroquímica entre los metales.
La corrosión bajo aislamiento, es afectada por las fluctuaciones de temperatura en los ciclos operacionales que, junto con la presencia de humedad, conduce a la condensación de agua bajo el aislamiento de tuberías y equipos; esto crea un ambiente propicio para la corrosión electroquímica, especialmente en instalaciones con atmosferas húmedas y contaminadas.
La corrosión microbiana, que en realidad no es un tipo de corrosión; este es un fenómeno que facilita el desarrollo de otros tipos de corrosión. Afecta mayormente las estructuras marinas al alterar la química superficial y promover la corrosión por picaduras en ambientes ricos en microorganismos. Las bacterias sulfato-reductoras y bacterias productoras de ácido, metabolizan compuestos en el agua, produciendo subproductos corrosivos como ácido sulfhídrico. Este fenómeno afecta la integridad de cascos de barcos, estructuras de las plataformas petroleras y otras infraestructuras marinas.
Los tipos de corrosión, que son influenciados por las condiciones atmosféricas adversas de un entorno operativo específico, varían según la ubicación y las operaciones, afectando externamente las estructuras, tuberías, y equipos asociados.
Estrategias de control de la corrosión atmosférica
Para combatir los efectos de las condiciones atmosféricas adversas en los procesos de corrosión, la industria petrolera implementa múltiples estrategias, el uso de aleaciones resistentes a la corrosión, aplicar recubrimientos y pinturas que repelen efectivamente agentes corrosivos, y la implementación de sistemas de protección catódica son prácticas fundamentales. Además, la monitorización continua de las condiciones ambientales y la inspección regular de los activos permiten identificar signos de deterioro, asegurando intervenciones oportunas para mitigar la corrosión en la industria petrolera.
La comprensión detallada de cómo las condiciones atmosféricas adversas específicas de cada entorno operativo, afectan o aceleran los procesos corrosivos en la industria petrolera es fundamental para el desarrollo de estrategias efectivas que prevean y controlen de la corrosión, asegurando así la integridad y la fiabilidad de los activos.
Conclusión
Las condiciones atmosféricas, como la humedad y la temperatura, pueden acelerar o ralentizar la corrosión de los metales utilizados en la industria. Controlar estas condiciones es fundamental para prolongar la vida útil de los equipos y garantizar la seguridad operativa. Estrategias como el uso de recubrimientos protectores y la selección de materiales adecuados son significativas para minimizar los costos de mantenimiento.
Referencias
Fuente propia
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