Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma  y de contenido.  Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.


CORROSIÓN EN TUBERÍAS HIDRÁULICAS

introducción

El agua en las instalaciones hidráulicas, está expuesta a muchos metales y a diferentes condiciones de temperatura, velocidad y presión.

En las instalaciones hidráulicas modernas hay docenas de diferentes usos para el líquido: agua fría para beber; agua caliente para baño; agua para protección contra incendios; agua para acuarios, animales domésticos y plantas, y agua para enfriamiento y calefacción. Las diferencias en temperaturas, presiones y velocidades que presentan los diferentes usos del agua afectan las propiedades de ésta en cuanto sus tendencias hacia la corrosión.

Por lo tanto, se debe aplicar la tecnología proveniente de la teoría y la experiencia al seleccionar los materiales y los métodos para tratar el agua de acuerdo con sus distintos usos; determinando cuales son los metales que deben evitarse. El factor económico es el que determina cual metal es el que va a utilizar.

Las causas más comunes de los problemas de corrosión en las instalaciones internas son:

  1. La suavización completa de la totalidad del suministro de agua, en general incrementa la corrosividad del suministro. Sin embargo, ciertos equipos y lugares como lavanderías, laboratorios y sistemas abiertos y cerrados, pueden requerir de aguas suavizadas por completo con el fin de mantener la formación de incrustaciones.
  2. La selección de materiales inadecuados para la tubería o una combinación errónea de materiales, lo que produce fallas en los tubos debido a la corrosión.
  3. Soslayar el efecto de la velocidad al seleccionar los materiales de la tubería y los tamaños de los tubos.
  4. No instalar equipos adecuados para el tratamiento de aguas ni disponer de un acceso que facilite las reparaciones o reposiciones.
  5. El manejo de agua caliente doméstica a una temperatura demasiado alta.
  6. No aplicar los productos químicos recomendados para los sistemas de agua caliente domestica, calderas, torres de enfriamiento y sistemas cerrados, además de no supervisar el tratamiento.
  7. Omitir de la disposición de un sitio para efectuar pruebas de corrosión, con el fin de observar y vigilar el sistema de tubería para determinar si es necesario aplicar químicos o cambios en el tratamiento.
  8. El diseño de un sistema que no se pueda limpiar, pasivar ni enjuagar adecuadamente antes de usarlo.
  9. Soslayar el efecto del diseño original del edificio sobre el diseño de futuras ampliaciones.
  10. Inspeccionar en forma inadecuada las instalaciones originales de plomería para asegurarse de que:

    11. La existencia de aguas estancadas en un edificio nuevo, durante varios meses antes de que lo        ocuparan los inquilinos.

Corrosión

La corrosión se hace presente en nuestra vida a través del aherrumbrado del acero de nuestros automóviles, el deterioro metálico de los aparatos y las superficies externas del hogar, y muchos otros sucesos, como fallas en las estructuras de puentes y carreteras. En lo que respecta a las instalaciones hidráulicas, la corrosión es más preocupante en la actualidad, ya que sus componentes, entre ellos plomo y cadmio, son altamente tóxicos y se ha descubierto que se disuelven lo suficiente en el agua potable como para representar serios peligros para la salud; como reacciones adversas en el cerebro y los sistemas nervioso reproductivo y circulatorio, además de daños renales. La corrosión del cobre, el hierro y el zinc puede perforara la tubería, y los productos de corrosión de estos metales pueden causar la obstrucción de las líneas de agua, manchas en las lavadoras, secadoras y en los muebles de baño, además de proporcionarle sabores raros al agua.

El proceso corrosivo se ha identificado como una reacción electroquímica en la que están involucrados ánodos y cátodos; el ánodo es el electrodo donde ocurre la pérdida de electrones, se forman iones metálicos positivos y ocurre la corrosión y la oxidación química, y el cátodo es el que se protege. El caso más común sería unir 2 metales distintos; por ejemplo, se conecta una tubería de acero y una válvula de metal que contenga cobre, en este caso, el acero sería el ánodo y el cobre el cátodo, entonces las cuerdas del tubo de acero se corroen y el cobre quedaría protegido. En el acero galvanizado, el zinc es el ánodo, es el metal sacrificio que inhibe la corrosión del cátodo.

Fuera del ánodo y el cátodo existen otros dos componentes en la celda de corrosión que son el electrolito, agua, por ejemplo, y el circuito eléctrico, los cuales son también esenciales para que la corrosión ocurra.

Para reducir o detener la corrosión el diseñador puede disponer de lo siguiente:

  1. Aislar el ánodo respecto al cátodo.
  2. Aplicar un recubrimiento protector que interrumpa la corriente de la corrosión.
  3. Imponer una corriente eléctrica opuesta a la corriente de la corrosión (protección catódica).
  4. Eliminar el electrolito (manteniendo seco el metal).

En una superficie de acero corroído se pueden formar numerosos ánodos y cátodos pequeños e individuales para perpetuar el proceso corrosivo, esto lo puede causar ligeras diferencias de exposición al ambiente, cuando en la superficie hay películas protectoras imperfectas, pequeñas diferencias en el contacto con el aire y el agua, y en la limpieza de las superficies.

La corrosividad de un agua depende por completo de su grado de saturación con los iones o moléculas del metal o compuesto con el cual está en contacto. La rapidez de corrosión depende de las reacciones en el ánodo y el cátodo, y se puede medir por una corriente de corrosión la cual depende de la fuerza electromotriz involucrada, la resistencia del electrolito y los metales y películas metálicas que estén involucrados; pero la rapidez de corrosión suele determinarse con mayor confiabilidad exponiendo el metal específico al ambiente en que se instalará durante periodos establecidos.

Mediante pruebas periódicas se pueden detectar condiciones que faciliten el desarrollo de procesos corrosivos, por lo que se podrá disponer cambios en los equipos o en los productos químicos utilizados en el tratamiento de aguas antes de que ocurran fallas serias, como fugas y la obstrucción de tuberías con productos de la corrosión.

Tipos de corrosión

Inhibidores de corrosión

Existen inhibidores de corrosión anódicos, que son eficaces en los ánodos; catódicos, que son eficaces en los cátodos, y mixtos, que incluyen inhibidores tanto anódicos como catódicos y pueden ser eficaces en ambos electrodos.

Los inhibidores anódicos son los cromatos, nitratos, ortofosfatos y silicatos. Los inhibidores catódicos son, por ejemplo, el zinc, los polifosfatos y la alcalinidad de los carbonatos. Los inhibidores mixtos son una combinación de inhibidores tanto anódicos como catódicos. También se usan inhibidores orgánicos, como los aceites solubles y dispersables.

Importancia del agua en el proceso de corrosión

Los componentes del agua que inciden en la rapidez con que se corroen los metales en los sistemas de distribución son calcio, magnesio, sodio, cloruros, sulfatos, oxigeno disuelto, alcalinidad, pH, intensidad de amortiguación, cloro libre, cloramina, sólidos en suspención y conductividad.

Las aguas con las siguientes características tenderán a ser más corrosivas:

  1. Aguas muy suaves.
  2. Aguas muy bajas en pH y alcalinidad. La adición de calcio, alcalinidad, y productos químicos para ajustar el pH en aguas tratadas ha resultado eficaz para corregir la corrosividad de las aguas bajas en dureza y alcalinidad.
  3. Aguas altas en cloruros o sulfatos, o en ambos (>150 mg/l).
  4. Aguas que contengan cantidades apreciables de oxígeno disuelto.
  5. Aguas con baja intensidad de amortiguación. Estas aguas tienden a ser más corrosivas, pues las falta intensidad de amortiguación para contrarrestar la producción local de ácido en la celda de corrosión, esta se mide como las moles por litro de OH-. Un agua con por lo menos 0.5 mequiv/l de intensidad de amortiguación tendrá suficiente capacidad de amortiguación para neutralizar las concentraciones locales generadas por el cátodo.
  6. Aguas con un bajo pH (< 6.0) y una conductividad alta (>500 m S/cm)
  7. La presencia de cloro libre por encima de 1 mg/l y de cloramina arriba de 2 mg/l.
  8. La presencia de sólidos suspendidos. Estos sólidos tienden a incrementar las tendencias a la corrosión por cavitación de un agua, y también proveen suciedad, un depósito de suciedad puede conducir ala corrosión por celdas de concentración.

Corrosión del acero galvanizado en instalaciones hidráulicas

La tubería galvanizada es uno de los materiales de plomería más viejos y comunes que se usan para las instalaciones hidráulicas domésticas, aunque en general el cobre lo ha reemplazado. El recubrimiento de zinc sobre el acero reduce la corrosión de este, el impedir su contacto con el agua, y funciona como ánodo, corroyéndose en lugar del cátodo (acero). Numerosos factores, como el espesor y la porosidad de la capa de zinc, su adhesión al acero y al naturaleza de la capa de oxidación sobre la superficie del zinc, tienen una influencia notable sobre la eficacia del zinc para proteger al acero contra la corrosión.

El tubo galvanizado debe tener un peso mínimo de 1.6 oz/ft2 de zinc sobre el acero y un peso promedio de 1.8 oz/ft2 o más.

Hay cinco fallas por las cuales preocuparse en la corrosión de la tubería galvanizada por el agua:

  1. Corrosión general o uniforme.
  2. Liberación de metales a la solución.
  3. Picadura y tuberculación.
  4. Corrosión galvánica o inducida por el cobre.
  5. Corrosión por celdas de concentración.

Corrosión del cobre en las instalaciones hidráulicas

El cobre, aunque es un metal noble, tiene una resistencia contra la corrosión. Las fallas del cobre en la industria del agua son sucesos raros. Es importante mantener la película de óxido cuproso (cuprita) para inhibir la corrosión en los sistemas clorados de agua potable, además de mantener la velocidad y la temperatura dentro de los límites prescritos para asegurar la integridad que se espera del metal.

El cobre es el material de construcción que más se recomienda utilizar en las instalaciones hidráulicas, es un metal más resistente a la corrosión que el acero galvanizado en áreas donde predominan las aguas de menor dureza (<100 mg/l), con un contenido mas alto de cloruros y sulfatos.

Las deficiencias del cobre como metal resistente a la corrosión pueden presentarse cuando hay cloro arriba de 1 mg/l y cloramina alrededor de 2 mg/l, los cuales son muy agresivos hacia el cobre, también el cobre por ser un metal más blando que el acero está sujeto a la corrosión por cavitación (erosión-corrosión), particularmente en presencia del bióxido de carbono a las temperaturas del agua caliente doméstica; para estas temperaturas se debe especificar el tamaño de los tubos lo suficientemente grande para que la velocidad máxima sea menor que 4 ft/s, para el agua fría se considera calcular los tamaños con base en 8 ft/s.

A pesar de que la corrosión subterránea del cobre no suele ser un problema, hay evidencia de que tal corrosión ocurre donde los suelos son marcadamente corrosivos, por lo tanto es preciso realizar análisis de los suelos, ya que los suelos difieren en corrosividad, lo que depende de su humedad, aireación, contenido de corrosivos, drenado superficial, posibilidades para celdas termogalvánicas y corrientes parásitas.

Métodos de tratamiento de aguas para inhibir la corrosión del cobre

Las aguas que muestran propensión a la picadura se pueden tratar de la siguiente manera para corregir su tendencia:

  1. Aireación para reducir el bióxido de carbono.
  2. Tratamiento con sosa cáustica, cenizas de sosa, silicato de sodio líquido, o cal para elevar el pH de 8.1 hasta 8.3
  3. Paso por un filtro neutralizador ( piedra caliza).
  4. Tratamiento con piedra caliza y bióxido de carbono para incrementar el contenido de bicarbonatos.

 

Bibliografía

 

 

Maria Claudia Ordónez


___