Innovaciones en prevención y mitigación de la corrosión: Protegiendo activos de la industria petrolera

Ing. Mayuly Rodríguez, 13 julio 2023

Introducción

La prevención y mitigación de la corrosión son fundamentales en la industria petrolera para la protección de activos y garantizar la vida útil de las instalaciones. La corrosión es un daño constante en todos los sectores industriales, que genera varios problemas a nivel económico, de seguridad y de la conservación de los activos, por lo que es importante entender este fenómeno para poder mitigarlo.

La ciencia y la ingeniería de materiales han desarrollado estudios y grandes esfuerzos por la prevención y la inhibición de los procesos de corrosivos. Los inhibidores, pinturas, recubrimientos de última generación donde se incluyen algunos con enfoques sostenibles, hasta sistemas de monitoreo y control de vanguardia, ofrecen soluciones más eficientes y duraderas para la protección de los activos petroleros.

Los nuevos recubrimientos son de mayor resistencia y están diseñados para soportar condiciones corrosivas extremas, mientras que las técnicas de monitoreo de la corrosión en tiempo real permiten una detección temprana y una respuesta proactiva ante este fenómeno.

La corrosión como factor que afecta la industria petrolera

El petróleo crudo y el gas natural son altamente corrosivos por naturaleza, al igual que muchos de sus derivados; comúnmente transportan una variedad de productos de alta impureza que son altamente corrosivos. Por mencionar un ejemplo los pozos y oleoductos de petróleo y gas, son medios con altos niveles de corrosión por estar en presencia de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y el agua libre, y también son afectados externamente por las condiciones medioambientales donde se ubican.

Con el paso del tiempo, las empresas industriales han experimentado accidentes y riesgos debido al fenómeno de la corrosión, lo que ha revelado la costosa naturaleza de su manejo. Sin embargo, han descubierto que, implementar los mejores métodos para mitigarla puede reducir los gastos económicos hasta en un 35% aproximadamente, alcanzando ahorros monetarios y tiempos en paradas de mantenimientos correctivos, generando confiabilidad en el mercado, seguridad en general y cuidado con el medio ambiente.

Entre los principales factores que contribuyen al desarrollo de la corrosión en la industria petrolera se encuentran, los ambientes altamente corrosivos, altas temperaturas, humedad, presencia de agentes corrosivos en los fluidos; también afecta la selección inadecuada de los materiales el diseño, los recubrimientos protectores no idóneos, la falta de mantenimiento o el incumplimiento de los programas de mantenimiento, entre otras causas que aumentan la susceptibilidad a la corrosión.

Es por eso, que hoy en día las innovaciones en prevención y mitigación de la corrosión tienen su impacto positivo en la protección de los activos que hacen vida en la industria petrolera. Cuando se implementan tecnologías avanzadas para el control de la corrosión, desde el diseño, fabricación, instalación, uso operacional y mantenimientos, se logra resultados favorables para las empresas petroleras.

Innovaciones en el mercado de la protección contra la corrosión

La protección contra la corrosión en este sector industrial, se enfoca a la disposición y utilización de sistemas y tecnologías anticorrosivas para evitar la degradación de los diversos metales utilizados en su entorno. La corrosión se mitiga mediante uso de inhibidores, recubrimientos internos o externos especiales, protección catódica, monitoreo, inspección y continuos mantenimientos o limpieza de las estructuras, según sea el caso.

Mantener protegidos contra la corrosión los activos pertenecientes a la industria petrolera aumentan la disponibilidad de las instalaciones, previene la oxidación y corrosión de los elementos, se evitan fugas, paros operacionales y minimiza el daño ambiental, entre otros beneficios que generan las técnicas avanzadas de protección, a continuación, se emocional algunas:

A. Recubrimientos protectores avanzados: La continua investigación en materiales ha permitido la creación de recubrimientos avanzados con propiedades anticorrosivas relevantes, como los recubrimientos nanocompuestos, los de alto desempeño, inteligentes, ecológicos, auto reparables y cerámicos especiales: los cuales ofrecen una alta resistencia a la corrosión, una mayor durabilidad y una protección prolongada de los sustratos metálicos.

Junto con el desarrollo de los nuevos materiales protectores, se han logrado innovaciones tecnológicas en técnicas de aplicación de recubrimientos, donde se incluyen métodos de pulverización térmica, deposición electroquímica y técnicas de inmersión controlada, las cuales permiten una aplicación precisa y uniforme de los recubrimientos, maximizando su eficacia protectora.

B. Inhibidores de corrosión: Se han desarrollado y producido nuevos compuestos químicos que actúan como inhibidores de corrosión altamente efectivos. Estos compuestos son utilizados en forma de aditivos o recubrimientos, formando una capa protectora en la superficie metálica y reduciendo la velocidad de corrosión.

Los avances en la nanotecnología y los sistemas inteligentes han llevado al desarrollo de inhibidores de corrosión autónomos e inteligentes. Estos inhibidores pueden liberar agentes anticorrosión de manera controlada en respuesta a las condiciones corrosivas expuestas, lo que mejora la eficiencia de la protección y reduce la necesidad de intervenciones frecuentes¹.

C. Sistemas de monitoreo y control de la corrosión: Los avances en la tecnología de sensores han permitido la creación de dispositivos con mayor precisión y sensibilidad  para la detección temprana de la corrosión. Estos dispositivos monitorean cambios en la conductividad, la impedancia o el potencial electroquímico, alertando de manera oportuna sobre la presencia de corrosión incipiente.

También la monitorización en tiempo real y análisis de datos para la prevención de la corrosión, han tenido un gran aporte en la mitigación y prevención del fenómeno corrosivo, debido a que permiten un monitoreo continuo del activo, facilitando la toma de decisiones basada en datos y la implementación de medidas preventivas antes de que avance el proceso de corrosión.

D. Tratamientos y técnicas avanzadas de protección: Incluye la protección catódica donde han desarrollado innovadoras tecnologías y sistema de monitoreo IoT. Estos avances permiten una precisa supervisión y protección de los sustratos metálicos evaluados, evitando la corrosión galvánica.

En esta sección también se incluyen los revestimientos anticorrosión de alta resistencia, mejorados con el desarrollo de nuevas resinas, polímeros y aditivos que ofrecen una protección superior contra la corrosión. Estos revestimientos proporcionar una barrera efectiva entre el metal y los entornos corrosivos más agresivos.

E. Soluciones digitales para monitorización de la corrosión y la erosión²: La nueva aplicación de monitorización de la corrosión Plantweb Insight Non-Intrusive Corrosion se complementa con la línea de aplicaciones Plantweb Insight existentes, permitiendo un análisis integral de la corrosión y erosión en los equipos.

Si se equipa con sondas en línea, se podrán detectar los cambios en el riesgo de corrosión en cuestión de minutos, lo que permite que los sitios tomen medidas correctivas antes de que ocurra el daño. La serie Rosemount 4390 de transmisores de corrosión y erosión utiliza WirelessHART® para obtener datos concretos y fiables y funciona con las sondas en línea que miden la naturaleza corrosiva o de erosión del fluido para brindar una detección temprana de riesgos en una instalación.

Las aplicaciones para la corrosión Plantweb Insight permite a los usuarios acceder y analizar datos provenientes de los sensores de monitorización del espesor de los tubos y las sondas en línea desde su equipo y obtener análisis avanzados en tiempo real para evaluar el riesgo y el impacto de la corrosión y la erosión en el activo o la planta.

Perspectivas futuras de las Innovaciones en prevención y mitigación de la corrosión

Invertir de manera continua en investigaciones, es necesario para avanzar en las prácticas de prevención de la corrosión, esto incluye el desarrollo de materiales innovadores resistentes a la corrosión, la exploración de nuevas técnicas de inspección y monitoreo, evaluación de la capacidad de los materiales innovadores y sostenibles para cumplir con los requisitos de durabilidad y mejorar el modelado y la predicción de la corrosión. Los esfuerzos de colaboración entre industrias, instituciones académicas y organizaciones de investigación conducen al desarrollo de soluciones innovadoras para la protección de los activos industriales.

Se están realizando trabajos de investigación que tienen como objetivo estudiar el efecto inhibidor de los derivados de bencimidazol contra la corrosión de tres metales distintos (aluminio, cobre y acero dulce) en una solución ácida. El estudio experimental se combinará con la investigación teórica utilizando los métodos de simulación DFT y Monte Carlo, para comprender cómo este producto puede proteger tres metales contra la corrosión en el medio agresivo. Este estudio se tiene como objetivo explicar las propiedades intrínsecas de las moléculas (geometría, cargas, centros reactivos) y puede proporcionar información importante sobre el mecanismo de inhibición³.

Las innovaciones en técnicas para recubrimientos industriales continúan evolucionando a medida que las nuevas tecnologías amplíen sus límites respecto la magnitud de la manea que se pueden proteger los activos y equipos industriales. Se mencionan tendencias que aportan en la fabricación, selección y aplicación de los recubrimientos:  

• Inteligencia Artificial (IA) y recubrimientos industriales, se están llevando de la mano. Los softwares informáticos especializado ayudan a las empresas de revestimiento a optimizar los programas de producción y la mezcla de productos para obtener los mejores resultados. La IA acelera la duplicación de pruebas y prototipos, mientras detecta defectos de diseño en la etapa inicial. La visión inteligente por computadora detecta fallas, permitiendo a corregirlos rápidamente. Los análisis se completan automáticamente utilizando sensores y dispositivos inteligentes, para mejora la calidad del producto.

• La recopilación de análisis de datos, es un resultado de la inteligencia artificial para mejorar el rendimiento de los recubrimientos. Es necesario disponer de plataformas sólidas que recopilen millones de puntos de datos y los analicen correctamente para derivar formas de mejorar el proceso de recubrimiento. La IA permite recopilar una amplia variedad de datos, muy rápidamente y en un volumen cada vez mayor. Cuando se colocan en bases de datos basadas en la nube, los programas de análisis procesan los valores y brindarnos resultados efectivos.

A medida que la IA continúe evolucionando, estos softwares serán menos costoso, más robusto y ofrecerá aún más innovaciones junto con el aprendizaje automático. Esto ayudará a la industria productora de recubrimientos a determinar la vida útil de los productos, desarrollar nuevas fórmulas y proporcionar datos de síntesis al colocar nuevos productos en sustratos específicos.

• La sostenibilidad, las empresas deben aspirar a conservar energía, reducir los desechos, mitigar las huellas de carbono, utilizando materiales renovables cuando sea posible y minimizar los desechos. Otro aspecto que hace los recubrimientos industriales ecológicos es diversificar los productos disponibles para las empresas que necesitan proteger sus equipos.

• La nanotecnología, sigue avanzando a pasos agigantados en este sector, algunas técnicas insertan metales y cerámicas en matrices de pintura para crear protección UV, conducción eléctrica, mejor adhesión, cambios de color, barreras contra la corrosión y propiedades de autolimpieza.

Conclusiónes

La implementación de innovaciones en prevención y mitigación de la corrosión, forman parte de las estrategias integrales en la protección de los activos de la industria petrolera. El uso de pinturas y recubrimientos avanzados, inhibidores de corrosión, sistemas de monitoreo en tiempo real y soluciones digitales, ha demostrado valiosos resultados en la reducción de costos y el aumento de la confiabilidad operativa.

Las investigaciones y desarrollo continúan impulsando el avance en esta área, con enfoques en la aplicación de Inteligencia Artificial para optimizar procesos y mejorar la calidad de los productos. La sostenibilidad y la nanotecnología también forman parte de las tendencias más resaltantes para el futuro de los recubrimientos industriales, permitiendo una protección eficiente y respetuosa con el medio ambiente.

El compromiso en la contribución para mitigación de la corrosión en los activos petroleros es mutuo, entre las empresas de innovación tecnológica y la industria petrolera. La aplicación de soluciones emergentes contribuirá hacia una eficiente gestión de la corrosión. Mantenerse al tanto de las tendencias en este campo, asegurará la mejora continua y operaciones seguras a largo plazo.

Referencias:

1. https://tetratec.com/es/blog/corrosion-control-with-treatment-design-additives-and-algorithms/
2. https://www.emerson.com/es-es/news/automation/21-03-corrosion-erosion-monitoring
3. Nadia Arrousse, Yasmine Fernine, Rajesh Haldharb, Elyor Berdimurodov, Hamza Ichou, Nabil Al-Zaqri, Mohamed Koudad f, Seong- Cheol Kimb, Mustafá Taleb; Revista de ingeniería química ambiental, Volumen 11, Edición 3, junio de 2023.