Nuevos materiales que desafían la corrosión del CO2 y H2S

Autor: Carlos Álvarez, 17 septiembre 2023.

Introducción

La corrosión es un problema omnipresente en la industria, especialmente cuando se trata de materiales utilizados en entornos agresivos. Entre los agentes corrosivos más comunes se encuentran el dióxido de carbono (CO₂) y el sulfuro de hidrógeno (H₂S), que pueden causar daños en tuberías, tanques y equipos. Sin embargo, en las últimas décadas, ha habido avances significativos en el desarrollo de materiales resistentes a la corrosión a este tipo de corrosión, lo que ha revolucionado la forma en que las industrias abordan este desafío.

En este artículo, exploraremos los últimos avances en la búsqueda de materiales que puedan resistir la corrosión en presencia de CO₂ y H₂S, y cómo estos avances están impactando diversas aplicaciones industriales.

La amenaza de la corrosión

Antes de adentrarnos en los avances en materiales resistentes a la corrosión, es importante comprender la amenaza que representan el CO₂ y el H₂S¹. Ambos gases son altamente corrosivos y pueden causar daños significativos en una variedad de entornos industriales.

El dióxido de carbono (CO₂) se encuentra en muchas aplicaciones industriales, desde la producción de petróleo y gas hasta la generación de energía. Cuando esta sustancia entra en contacto con metales como el acero, puede formar ácido carbónico, lo que conduce a la corrosión. Este proceso puede ser especialmente destructivo en sistemas de tuberías y equipos de producción de petróleo y gas, a altas presiones y temperaturas.

Por otro lado, el sulfuro de hidrógeno (H₂S) es un gas extremadamente tóxico y corrosivo que se encuentra comúnmente en la industria del petróleo y el gas. Este gas puede reaccionar con los metales para formar sulfuros metálicos, que son altamente corrosivos y pueden debilitar las estructuras metálicas con el tiempo. Esto es especialmente peligroso en las instalaciones de procesamiento de petróleo y gas, donde está presente en grandes cantidades.

Avances en la selección de materiales resistentes a la corrosión

La lucha contra la corrosión por CO₂ y H₂S ha llevado a un intenso trabajo de investigación y desarrollo en busca de materiales resistentes². Uno de los avances más notables ha sido la mejora en la selección de materiales adecuados para resistir estos compuestos degradantes. Algunos de los materiales más comunes utilizados en la industria incluyen:

1. Acero Inoxidable Duplex: El acero inoxidable duplex es una aleación que combina las propiedades del acero inoxidable y del acero al carbono. Esto lo hace altamente resistente a la corrosión, lo que lo convierte en una opción en aplicaciones offshore y en la industria química. La clave de su resistencia es su composición química equilibrada y su microestructura dual.

2. Níquel y aleaciones de Níquel: El níquel y las aleaciones de níquel son conocidos por su excelente resistencia a la corrosión en ambientes agresivos. Estos materiales se utilizan ampliamente en la industria química y en la producción de ácido sulfúrico, donde el H₂S y otros corrosivos son comunes.

3. Polímeros reforzados con fibra de vidrio: En algunas aplicaciones, los polímeros reforzados con fibra de vidrio han demostrado ser una solución efectiva para resistir la corrosión. Estos materiales son livianos, resistentes y pueden soportar ambientes altamente corrosivos, como la industria química y la minería.

4. Revestimientos y recubrimientos especiales: Además de los materiales base, se han desarrollado revestimientos y recubrimientos avanzados que pueden aplicarse a superficies metálicas para protegerlas de la corrosión. Estos recubrimientos incluyen epoxis, poliuretanos y polímeros fluorados, entre otros.

Innovaciones en la ingeniería de materiales

Los avances en la selección de materiales son solo una parte de la ecuación. La ingeniería de materiales también ha desempeñado un papel crucial en la mejora de la resistencia a la corrosión en entornos con CO₂ y H₂S. Algunas de las innovaciones más destacadas en este campo incluyen:

1. Nanomateriales y nanotecnología: La nanotecnología ha permitido el desarrollo de recubrimientos y materiales con propiedades únicas. Los nanomateriales pueden ser más resistentes a la corrosión y tener una mayor durabilidad en comparación con sus contrapartes a escala macro.

2. Modelado y simulación computacional: La capacidad de modelar y simular el comportamiento de los materiales en entornos corrosivos ha mejorado significativamente. Esto ha permitido a los ingenieros predecir la vida útil de los materiales y optimizar su rendimiento en condiciones reales.

3. Materiales Autoreparables: Los avances en materiales resistentes a la corrosión por CO₂ y H₂S tienen un impacto significativo en varias industrias. A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones más notables:

Aplicaciones en la industria

Los avances en materiales resistentes a la corrosión por CO₂ y H₂S tienen un impacto significativo en varias industrias. A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones más notables:

1. Industria del petróleo y gas: La exploración y producción de petróleo y gas a menudo se llevan a cabo en entornos extremadamente corrosivos. Los materiales resistentes a la corrosión permiten una mayor durabilidad y seguridad en los equipos y tuberías utilizados en esta industria.

2. Generación de energía: Las plantas de energía que emplean combustibles fósiles también se benefician de estos avances, ya que pueden operar de manera más eficiente y con una menor necesidad de mantenimiento.

3. Industria química: La industria química maneja sustancias altamente corrosivas, por lo que los materiales resistentes son esenciales para garantizar la integridad de las instalaciones y la seguridad de los trabajadores.

4. Infraestructura marina: Los puertos, embarcaciones y estructuras marinas enfrentan constantemente la corrosión debido a la exposición al agua salada y la humedad. Los materiales resistentes prolongan la vida útil de estas estructuras.

Desafíos

A pesar de los avances en la resistencia a la corrosión por CO₂ y H₂S, aún existen desafíos por superar³. Algunas áreas de investigación en curso incluyen:

1. Resistencia a altas temperaturas: En aplicaciones de alta temperatura, como la industria petroquímica, la resistencia a la corrosión es especialmente crítica. Los investigadores están trabajando en el desarrollo de materiales que puedan soportar condiciones extremas sin degradación.

2. Materiales más asequibles: Algunos de los materiales resistentes a la corrosión pueden ser costosos de producir. La búsqueda de alternativas más asequibles es un objetivo importante para hacer que estas soluciones sean accesibles para un rango más amplio de industrias.

3. Sostenibilidad: La sostenibilidad es una preocupación creciente en la industria, y la producción y eliminación de materiales corrosivos pueden tener un impacto ambiental significativo. Se están investigando materiales resistentes a la corrosión más sostenibles y métodos de reciclaje.

Conclusiones

la selección adecuada de materiales desempeña un papel fundamental en el control de la corrosión causada por gases como el CO₂ y el H₂S en entornos industriales. La elección de materiales resistentes a la corrosión es esencial para garantizar la integridad y la vida útil de los equipos y estructuras expuestos a estos ambientes agresivos.

La combinación de una cuidadosa selección de materiales con estrategias de monitoreo y mantenimiento adecuadas puede ayudar a prevenir fallos costosos y riesgos para la seguridad. A medida que continúen las investigaciones y se superen los desafíos, es probable avanzar en este campo, lo que permitirá a las industrias operar de manera más segura y eficiente en entornos corrosivos.

Referencias bibliográficas

1. CANDELA ROCÍO BARBISAN. ¿Qué es la Corrosión por CO₂ y cómo se la define?; Consultado en fecha 14 de Septiembre de 2023; https://www.definicionabc.com/ciencia/corrosion-co2.php
2. . ÁNGEL SO,  BENJAMÍN VALDÉZ SALAS,  MICHAEL SCHORR WIENER, MÓNICA CARRILLO BELTRÁN,  ROGELIO RAMOS IRIGOYEN, MARIO CURIEL ALVAREZ. Materiales y corrosión en la industria de gas natural; Consultado en fecha 14 de Septiembre de 2023; https://www.omniascience.com/books/index.php/monographs/catalog/download/70/269/372-1?inline=1
3. TERESA PÉREZ. La corrosión en la Industria del Gas y Petróleo: Un desafío creciente para los materiales; Consultado en fecha 15 de septiembre de 2023; https://www.iapg.org.ar/congresos/2014/integridad/trabajos/Sala1/3.Jueves/17.00a17.30/integridad.pdf