corrosion vii encontrado x alli

7/26/2019 Corrosion VII Encontrado x Alli

1/17

V I I . C O R R O S I N E N S U E L O S

EL TERRENOo suelo por su contenido variable de humedad, sales y

materia orgnica en descomposicin es el electrolito ms complejo detodos los que se pueden encontrar.

Por necesidades mecnicas, econmicas y de seguridad, la industriatiene que apoyar sobre l y enterrar numerosas y muy variadasestructuras de acero, las cuales se ven sometidas a un proceso decorrosin que en algunos casos puede ser complicado.

Para tener un buen control de la corrosin de estas estructuras se hande combinar los dos tipos de proteccin a nuestro alcance: un buenrecubrimiento pasivo, complementado por un sistema de proteccincatdica adecuado. Coniar la proteccin anticorrosiva de unaestructura enterrada solamente a la proteccin catdica, puedehacerse, pero ser siempre antieconmico si la estructura no es dedimensiones peque!as.

El suelo generalmente es un medio heterogneo en donde se danmuchas variaciones en la velocidad de corrosin de los metales. "nsuelo natural contiene los siguientes elementos: arena, arcilla, cal yhumus. Estos componentes pueden estar me#clados en el suelo endierentes proporciones que darn lugar a distintos grados deagresividad.

Por lo general, los suelos arenosos, margo$arenosos, margo$calcreosy calcreos no son agresivos% los suelos arcillosos en algunascondiciones son agresivos. &os que son agresivos de por s' son lasturbas, los humus libres de cal y tambin los suelos cenagosos y dealuvin.

&os suelos artiiciales, esto es los ormados por escorias y basuras,elementos en putreaccin y residuos humanos e industriales tambinson agresivos.

C(")() *E C++)-/ E/ 0"1E2() E/0E(*(). E)0"*-+ *E &((3E)-4-*(* *E& )"E&+. C++)-/ (/(E+1-(

)i el o5'geno atmosrico no puede penetrar el suelo, es recuente elcaso en suelos arcillosos o turbosos, el hidrgeno producido aconsecuencia de la reaccin catdica en la estructura enterrada puedellegar a ser eliminado 6o5idado7 por una accin microbiana. Esteproceso es el resultado de la actividad metablica de unmicroorganismo 6la bacteriaSporovibrio desulfuricans7 que se


2/17

desarrolla en ausencia completa de o5'geno libre 6condicionesanaerobias7.

Para o5idar el hidrgeno de estos medios nutritivos orgnicos, estabacteria no utili#a el o5'geno libre, sino el ion sulato 6SO2- 47,reducindolo a suluro 6S2-7 "no de los mecanismos ms com8nmente

aceptados para e5plicar lo anterior es el siguiente:

4 Fe 4 Fe 2++ 8 e-

8 H++ 8e- 8 H

S0 2-4+8 H S2-+4 H2O

Fe2++ S2- FeS }producto de corrosin3 Fe 2++ 6 OH- 3 Fe(OH)2El resultado neto es que la corrosin contin8a y se denomina corrosinanaerobia. &os s'ntomas caracter'sticos en las conducciones metlicasenterradas son el ennegrecimiento local del suelo por la ormacin delsuluro de hierro y a veces el olor a cido sulh'drico.

(3E)-4-*(* *E& )"E&+ E/ 9"/C-/ *E )" E)-)0-4-*(*, p ;P+0E/C-(& ?.

CUADRO 23. Grado de agresividad del suelo e !u"i# de laresis$ividad

&a resistividad de un terreno depende, en particular, de su estructura,de las dimensiones de sus part'culas constituyentes, de su porosidad ypermeabilidad, del contenido de agua 6humedad7 y de su contenido deiones.

Por ejemplo, en lo que se reiere a un suelo arcilloso, con un @A dehumedad, dicho suelo puede presentar una resistividad de B


3/17

ohm$m, en cambio, con un >A de humedad, la resistividad disminuyehasta B ohm$m.

Es obvio, por tanto, que la resistividad de un terreno y especialmentela de los estratos superiores, puede variar notablemente con lasestaciones del a!o, la precipitacin pluvial, la actividad agr'cola e

industrial, etctera.

En cambio, la temperatura no ejerce una inluencia tan marcada, amenos que supere el punto de congelacin, despus de lo cual hay unaumento signiicativo de la resistividad.

En lo que se reiere a la acide#, los suelos muy cidos 6%& '(.(7pueden motivar una rpida corrosin del metal desnudo, y laagresividad del suelo aumenta con el incremento de la acide#6disminucin del p7, pero estos valores de p no son normales. &amayor parte de los suelos tienen p comprendidos entre @. y D., encuyo caso la corrosin depende de otros actores. En suelos alcalinosparece e5istir una cierta correlacin entre conductividad y agresividad.

En un medio anaerobio es posible predecir la corrosin midiendo el py el potencial rdo5. Estas medidas permiten establecer lascondiciones que avorecen la actividad microbiolgica responsable de lacorrosin anaerobia. El p ms avorable es entre @.@ y D.@ 6neutro7.En estas condiciones, la medida del potencial rdo5 eectuada con unelectrodo de platino, permite establecer si un terreno estpredispuesto al crecimiento de bacterias sulatoreductoras.

1asndose en los datos reportados en el cuadro >, es posible

determinar la agresividad potencial de un suelo desde el punto de vistadel crecimiento de bacterias sulato$reductoras, lo cual permiteestablecer una clasiicacin de los suelos. Por ejemplo, un suelo cuyocontenido en sulatos sea apreciable y su potencial rdo5 estalrededor de F> m4 est en condiciones avorables para que estacorrosin pueda tener eecto. )i en otro terreno se obtiene un valor delpotencial rdo5 de F m4, es posible e5cluir la posibilidad delcrecimiento y desarrollo de bacterias anaerobias. /aturalmente e5istela posibilidad de que se desarrollen otras amilias de bacterias.

CUADRO 24. Grado de agresividad del suelo %or )a"$erias sul!a$o-redu"$oras e !u"i# del %o$e"ial r*do+


4/17

"n grupo de bacterias aerobias particularmente da!inas son lostiobacilos 6Ferrobacillus ferrooxidans, que son capaces de o5idar ela#ure y los suluros para convertirlos en cido sul8rico.

En el cuadro >@ se presentan unos 'ndices que permiten determinar lascaracter'sticas agresivas de un suelo basndose en el contenido deaniones del mismo, cloruros, sulatos y suluros, p, potencial rdo5 yresistividad. Este tipo de inormacin resulta de inters para predecir laagresividad de un suelo rente a, por ejemplo, una tuber'a enterrada ycon base en esto, evaluar la corrosin y la proteccin correspondiente.

CUADRO 2(. De$er,ia"i# de la agresividad de suelos


5/17

C++)-/ P+ (-E(C-/ *-9EE/C-(&

En cualquier electrolito que se pueda pensar que sea homogneoe5isten recuentemente dierencias en la concentracin de airedisuelto. Esta es una causa de corrosin puesta en evidencia por Evans6llamada aireacin dierencial o eecto Evans7. )i una tuber'a metlicase encuentra en un terreno donde e5ista una concentracin dierentede o5'geno, la parte menos o5igenada ser la #ona andica y por tantoser la que surir los eectos de la corrosin.

Este enmeno se ver agravado si la tuber'a, a partir de una cierta

longitud, atraviesa terrenos de naturale#a dierente, ya que puede sermuy distinta la permeabilidad al aire en cada uno de sus componentesy por tanto mayores sus dierencias en la concentracin de o5'geno69igura ?G7.


6/17

igura 3. Corrosi# %or airea"i# di!ere"ial. Corrosi# de ua $u)er/a 0uea$raviesa $erreos de a$urale1a di!ere"ial.

C++)-/ 3(&4H/-C(

Este tipo de corrosin tiene lugar cuando se ponen en contacto dosmetales dierentes. ( veces ocurre que de un conducto principal deacero se sacan conductos derivados en cobre o acero galvani#ado% enel primer caso se atacara el acero y en el segundo se disolver el In6del galvani#ado7 69igura ?D 6a7 y 6b7.

igura. 3. a Corrosi# de ua "odu""i# %ri"i%al de a"ero %or la "oe+i#de ua deriva"i# de "o)re. ) Disolu"i# del 1i" de ua $u)er/a de a"ero

galvai1ado 0ue 5a sido "oe"$ada a ua "odu""i# %ri"i%al de a"ero.

)e puede incluir en este tipo de corrosin el caso de la asociacin deun conducto viejo 6o5idado7 con uno nuevo. El metal o5idado6pasivado7 es siempre ms noble que el metal nuevo, ya que tiene unpotencial ms elevado% por tanto, este 8ltimo surir los eectos de lacorrosin.


7/17

ay que se!alar, desde el punto de vista prctico, que este enmenoes vlido para metales tan parecidos como el acero y la undicin. "ncaso recuente en los e5plotadores de canali#aciones enterradas es elde la corrosin de los tornillos de acero de unin de las bridas de lostubos de undicin.

C+-E/0E) 4(3(1"/*()

Con el trmino corrientes vagabundas o parsitas se designa aaquellas corrientes elctricas que circulan en el suelo uera de loscircuitos previstos. &a intensidad de estas corrientes con recuencia esvariable y depende esencialmente de la naturale#a y uncionamientode la uente que las emite: traccin elctrica, subestaciones, etctera.

&a corriente elctrica busca siempre recorridos de menor resistencia ypor esta ra#n sigue con acilidad las canali#aciones metlicasenterradas y en particular las envolturas metlicas de los cableselctricos y telenicos.

&a corrosin se produce siempre en los lugares en donde la corrientesale de la estructura que ha recorrido, provocando una disolucinandica tanto ms peligrosa cuanto ms locali#ada est.

&a igura ?J ilustra el mecanismo de la corrosin de una tuber'amotivada por la accin de corrientes vagabundas que provienen de unsistema de traccin elctrica.

igura 36. 7e"ais,o de "orrosi# de ua $u)er/a %or e!e"$o de las "orrie$esvaga)udas 0ue %roviee de u sis$e,a de $ra""i# el*"$ri"a.

KE*-C-/ *E &( E)-)0-4-*(* *E& )"E&+

Para determinar si puede utili#arse la proteccin catdica para prevenirla corrosin de una estructura enterrada, se debe conocer, en primerlugar, cmo medir la resistividad del suelo o terreno.

Unidades de resistividad del suelo


8/17

&a unidad de resistividad del suelo es el ohm$cent'metro 6 -",7. &aresistividad de un suelo determinado es igual numricamente a laresistencia que orece el terreno contenido en un cubo de B cm dearista, que se mide entre las caras opuestas del cubo 6vase la igura7.


9/17

igura 48. a La resis$ividad e 9-", es u,*ri"a,e$e igual 0ue laresis$e"ia R e o5,s e u "u)o de u ", de aris$a. ) Resis$e"ia de u

s#lido re"$agular. " Ca:a de suelo.

&a resistencia de un slido rectangular est dada por:

en donde 9, Ly Dson las dimensiones 6en cm7, como se ve en laigura , y p es la resistividad 6en ",7 para que las unidades sean

consistentes. &a resistencia entre dos terminales de orma y tama!ocualquiera, en contacto con un terreno, est determinada por larelacin entre el tama!o y la distancia entre las terminales y por laresistividad del suelo. En casos sencillos se puede determinar laresistencia, pero la complejidad matemtica a menudo es muy grande.

Determinacin de la resistividad por el mtodo de los cuatro electrodos

En la prctica de la ingenier'a de la corrosin se requiere medir laresistividad de grandes e5tensiones y a menudo, a una ciertaproundidad. Para ello se utili#a el mtodo de Lenner, ms conocidocomo mtodo de los electrodos. El circuito bsico se presenta en la

igura B.


10/17

igura 4;. 7edi"i# de la resis$ividad del suelo %or el ,*$odo de 9eer o delos "ua$ro ele"$rodos. La dis$a"ia ) o sea la %ro!udidad a la 0ue es$ cm7.

>7 *eben reali#arse medidas donde e5ista un cambio visible en lascaracter'sticas del suelo.

?7 *os lecturas sucesivas no deben dierir por ms de >:B. Cuando unalectura diiere de la precedente por mayor cantidad que la relacin

anterior, es necesario volver atrs y rehacer la lectura% esto deberepetirse hasta que se cumpla con la condicin.

7 Como una e5cepcin a la regla anterior, no ser necesario tomar >lecturas a distancias menores de >@ pies.

@7 Como otra e5cepcin a la regla, sta no debe aplicarse cuando elvalor ms bajo de las dos lecturas es mayor que > -",.

Para este tipo de investigaciones deben eectuarse mediciones de laresistividad del suelo a la proundidad a la cual va a estar enterrada latuber'a. El mtodo de los cuatro electrodos debe emplearse con unespaciado entre varillas de apro5imadamente una ve# y media laproundidad de la tuber'a. Kuy a menudo, se escoge un espaciado de @pies > pulgadas y media para este propsito 6lo cual supone que elproducto >a es igual a B7.

&os resultados obtenidos por este procedimiento se graican en undiagrama que represente la longitud de la l'nea 6 igura ?7. &a escalade resistividad es logar'tmica, ya que es ms importante la relacin de


12/17

resistividades que sus dierencias. ( partir de estos diagramas sepueden locali#ar cilmente los Npuntos calientesN o sea las reas demayor corrosividad del suelo.

igura 43. Ber!il de resis$ividad de u suelo. Las ,edi"ioes de resis$ividad se

"olo"a e el e:e de ordeadas u$ili1ado ua es"ala logar/$,i"a lasdis$a"ias a lo largo de la $u)er/a? e el e:e de a)s"isas es"ala ,*$ri"a.

P+0ECC-/ C(0*-C( *E 0"1E2() E/0E(*()

Proteccin con nodos de sacrificio

)e une elctricamente la tuber'a de hierro al nodo galvnico,generalmente In o Kg. "n esquema simple de montaje estrepresentado en la igura . &a distancia m'nima entre el nodo y latuber'a debe ser de ? metros y deben utili#arse cables de cone5in debastante grosor para evitar las ca'das de tensin. ay que cuidar

tambin muy particularmente la unin del cable con el alma de acerodel nodo. Este cable debe de estar siempre bien aislado evitando unconsumo innecesario de corriente para lograr su proteccin.


13/17

igura 44. Es0ue,a del ,o$a:e de u sis$e,a de %ro$e""i# "a$#di"a de ua$u)er/a e$errada "o u 7 Estabili#ar el potencial del nodo, evitar la polari#acin y aseguraruna uente segura de corriente.

?7 Kejorar el rendimiento, disminuyendo la corrosin espontnea yconsiguiendo un ataque del nodo uniorme.

/umerosos productos qu'micos han sido utili#ados en la composicin

del Nactivador o bacOillN, como por ejemplo la arcilla ordinaria, labentonita, el sulato de calcio, la cal, el hidr5ido de sodio, eldicromato de sodio, el cloruro de sodio, el sulato de sodio, el demagnesio, etc. &os activadores a veces estn constituidos por un solocompuesto, pero lo ms recuente es que sean me#clas binarias oternarias. Entre los productos citados, el yeso y la bentonita son los deuso ms corriente, ya que permiten preparar activadores muy eicaces,posiblemente en virtud de su propiedad de retener el agua.


14/17

El empleo de la me#cla ormada por arcilla y yeso para los nodos deIn permite obtener un rendimiento elevado . En la prctica, lasme#clas de yeso y arcilla se reali#an en las siguientes proporciones:

arcilla @ A$ yeso @ A

arcilla >@A$ yeso G@ A

Proteccin con corriente impresa

En este caso, se obtiene la proteccin de la tuber'a conectndola alpolo negativo de una uente de alimentacin de corriente continua. Elpolo positivo 6nodo7 est constituido generalmente por graito,aleaciones de plomo o aleacin de hierro y silicio. &a corriente que saledel nodo llega a la tuber'a que se trata de proteger seg8n el esquemade la igura @.

igura 4(. Se$ido de la "orrie$e de u sis$e,a de %ro$e""i# "a$#di"a "o"orrie$e i,%resa de ua $u)er/a.

/ormalmente las tuber'as, adems de la proteccin catdica, llevan unsistema de proteccin a base de sustancias bituminosas de ? a mmde espesor, lo que les proporciona un buen aislamiento. 0ambin seutili#an mucho para este in las bandas adhesivas de cloruro depolivinilo 6PVC7. En el cuadro > se dan algunos valores para laproteccin de una tuber'a en uncin de la resistencia del revestimiento

y del dimetro del conducto.

CUADRO 2. Desidad de "orrie$e e"esaria e ,A@,? %arala %ro$e""i# de ua $u)er/a e$errada e !u"i# de laresis$e"ia del reves$i,ie$o del di


15/17

0al como se ha indicado en la igura @, para que el reparto decorriente sea bueno los nodos deben estar lo ms lejos posible delconducto% se recomienda una distancia m'nima de @ metros.

En determinados casos o cuando se crea oportuno, los nodos puedenir en un lecho de bentonita o polvo de coque% esto crea un mediohomogneo, h8medo y de baja resistividad alrededor del nodo, con loque aumenta su dimetro aparente.

Como ya se ha se!alado, el potencial al que hay que llevar la tuber'aes de $.D@ 4 con respecto al electrodo de reerenciade Cu@CuSO4saturado.

KE*-C-/ *E& P+0E/C-(& *E "/( E)0"C0"( E/0E(*(

&a medicin se reali#a con ayuda de un electrodo de reerencia deCuQCu)+ saturado y un volt'metro de alta impedancia de entrada.

igura 4. Bosi"ioes del ele"$rodo de re!ere"ia e la ,edida de %o$e"ial deua es$ru"$ura e$errada %o$e"ial $u)er/a-suelo.

El valor del potencial medido depende de la posicin en que se sit8a elelectrodo de reerencia con respecto a la estructura. Por ejemplo, en laigura se presenta el caso de una tuber'a protegida catdicamente,


16/17

en la cual el electrodo de reerencia se coloca en las siguientesposiciones:

B7 En un punto del terreno sobre la vertical de la tuber'a 6Ec7.

>7 En un punto del terreno suicientemente alejado de la tuber'a y del

nodo, de modo que el valor medido sea constante 6Eremoto7.

?7 En un punto del terreno intermedio entre los puntos B y >.

7 En un punto del terreno sobre la vertical del nodo 6Ea7.

@7 En un punto del terreno intermedio entre los puntos > y .

Cuando el electrodo se sit8a en las posiciones B y , los potencialesrespectivos de la tuber'a y del nodo corresponden a Ec y Ea, en laigura G. Cuando el electrodo de reerencia se sit8a en el punto ?, elpotencial de la tuber'a 6Ec 7 es siempre ms negativo que Ec, tanto

ms cuanto mayor es la distancia del punto ? a la tuber'a 69igura G7.&a dierencia 6Ec, del punto ? $ Ec7 corresponde a la ca'da hmicaentre los puntos ? y B.

igura 4. Varia"i# del %o$e"ial de la $u)er/a del


17/17

Por tanto, con la medida del potencial eectuada colocando el electrodode reerencia sobre la tuber'a 6punto B7, sobre el nodo 6punto 7 o enposicin remota 6punto >7, es posible conocer si el rea de la tuber'aque est debajo del electrodo de reerencia unciona catdica uandicamente. ay que se!alar que si con el electrodo de reerenciacolocado en el punto > se mide un potencial ms negativo que eldeterminado sobre la vertical de la tuber'a, la #ona enterrada escatdica% si se mide un potencial ms positivo la #ona ser andica.

En la prctica, este tipo de determinaciones slo es posible enestructuras no revestidas, en cuanto que la corriente en stas es losuicientemente elevada como para dar lugar a ca'das hmicasimportantes en el terreno y debido a esto, medir dierencias depotencial apreciables cuando se traslada el electrodo de reerencia deun punto a otro.

corrosion vii encontrado x alli

Documents