TESIS CONVERTIR

8/18/2019 TESIS CONVERTIR

1/192


2/192

2

“EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO QUIMICO ANTICORROSIVO DEL AGUA DEENFRIAMIENTO EN LA PLANTA OLEFINAS I ”

______________________________Dr. Antonio de Turris

Tutor Académico

_________________________MSc. Lisseth Ocando

Co-Tutor

_________________________Ing. Robinson Quiva

Tutor industrial

_________________________________Dra. Matilde de Romero

Asesor

Apellidos: Romero Fernández

Nombre: María Fernanda

C.I. V- 21.211.064

Dirección: Ave. Fuerzas Armadas Urb. Villa Venecia casa 15A -18

Teléfonos: (0261-7431861)- (0414-6132914)

Correo Electrónico: [email protected]

Firma: __________________________

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


3/192

3

Dedicatoria

Dedico este trabajo de grado principalmente a Dios y a la virgen María por guiarme en

toda la trayectoria de mi carrera y llenarme de sabiduría, salud y paciencia.

A mi ejemplo a seguir, nunca será suficiente agradecimiento de mi parte por todas sus

enseñanzas, apoyo y amor; mi madre Prof. Matilde de Romero, a mi padre José Romero

por ser un pilar fundamental en mi carrera y en toda mi vida, a mi hermana por que más

que hermana siempre ha sido mi mejor amiga y consejera Andrea Romero, a mi hermano

por su ayuda Ricardo Romero, a mi hermana postiza María Fernanda Navarro ‘’toquis’’

gracias por creer en mí siempre y a mi cuñado Christian Dassy en este último año

siempre recibí tu apoyo.

A mis primos, primas, tías y tíos los amo.

A mis amigos los adoro aunque no lo crean fueron un gran apoyo siempre, espero que

nuestra amistad dure más de una vida: Fabiola Narvaez, Maria angela Spano, Valeria

Silva, Víctor Gómez, David Ekmeiro, José Crespo.

A mi segunda familia los Navarro Quintero, en ellos conseguí una segunda mamá un

segundo papá, más hermanos y muchos primos los quiero mucho GRACIAS por su apoyo

A mis profesores siempre los tendré en mi corazón, la sabiduría es el regalo más bonito

que se puede dar a una persona, gracias por sus enseñanzas y por su tiempo: Prof. CarlaLópez, Prof. Alfredo Villalobos, Prof. Oscar Urdaneta, Prof. Nelson Molero, Prof. María

Emilia Da Costa, Prof. Charles Gutiérrez, Prof. Edixon Gutiérrez, Prof. Roque Amesti,

Prof. Waldo Urribarri, Prof. Lenin Herrera, Prof. Eudo Osorio, Prof. Ana castro, Prof. José

Ferrer, Prof. Gladys Quevedo, Prof. Douglas Romero, Prof. Sergio De Pool, Prof. Xiomara

A mi asesora y tutores académicos e industrial infinitas gracias, Dra. Matilde de Romero,

MsC. Lisseth Ocando, Dr. Antonio De Turris e Ing. Robinson Quiva

También me gustaría dedicar este trabajo a las personas que me ofrecieron su ayuda en

todo momento: Ings. Yureis Villasmil, María León, Héctor Medina

María Fernanda Romero

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


4/192

4

Agradecimientos

A Dios y a la Virgen María, Que nadie te menosprecie por ser joven. Al contrario, que tu

palabra, tu conducta, tu amor, tu fe y tu limpio proceder te conviertan en modelo para los

creyentes. (1 Timoteo 4:12)

A la que será mi alma mater la Universidad Rafael Urdaneta, donde aprendí a superar

mis miedos, donde adquirí mis conocimientos con respecto a mi carrera y a la vida en

general, más que estudiar en la URU, yo crecí en la URU, siempre estaré orgullosa de

decir donde me gradué de INGENIERA QUIMICA

Al Centro de Estudios de Corrosión: mi asesora Profa. Matilde F. de Romero y mis

tutores: Prof. Antonio De Turris y Profa. Lisseth Ocando, por todo el esfuerzo y apoyo

brindado. Ustedes también fueron parte de formarme como ingeniero y como persona

A PEQUIVEN, la primera empresa donde tuve el placer de trabajar, la que me hizo

enamorarme de mi carrera y emocionarme cada vez que entraba a planta, muy

especialmente al Ing. Robinson Quiva por darme la oportunidad de trabajar en la

organización de Corrosión y Materiales, y a los Ings. María León y Hector Medina por su

apoyo en la realización de este trabajo.

A los profesores, que estuvieron dispuestos a asesorarme y ayudarme en todo momento.

A mi familia, que es la más hermosa que podía pedir.

A mis amigos, gracias por su apoyo en todas las locuras que se me ocurrieron y que se

me ocurrirán son los mejores.

María Fernanda Romero

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


5/192

5

Índice General

Pág.Dedicatoria 3

Agradecimiento 4

Índice General 5

Índice de Tablas 8

ndice de figuras 9

Resumen 13

Abstract 14Introducción 15

Capítulo I. El Problema 17

1.1. Planteamiento del problema 17

1.2. Objetivos 20

1.2.1. Objetivo General 20

1.2.2. Objetivos específicos 20

01.3. Justificación del problema 21

1.4. Delimitación del problema 23

1.4.1. Espacial 23

1.4.2. Temporal 23

1.4.3. Científica 23

Capítulo II. Marco Teórico 25

2.1. Descripción de la empresa 25

2.2. Antecedentes 32

2.3. Bases Teóricas 36

2.3.1. Sistema de enfriamiento 36

2.3.2. Aguas de enfriamiento 39

2.3.2.1. Influencia de la temperatura 39

2.3.2.2. Influencia de sólidos suspendidos 40

2.3.2.3. Efecto del pH 40

2.3.2.4. Influencia de sales disueltas 41

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


6/192

6

2.3.2.5. Cloruros y sulfatos 41

2.3.2.6. Índice de saturación de langelier (LSI) 43

2.3.2.7. Índice de estabilidad de ryznar (RSI) 43

2.3.3. Corrosión producida por agua de enfriamiento 44

2.3.3.1. Corrosión microbiológica 44

2.3.3.2. Ensuciamiento 56

2.3.3.3. Corrosión bajo depósito 58

2.3.4. Tratamiento químico 59

2.3.4.1. Tratamiento químico para el control de corrosión 59

2.3.4.2. Clasificación de los inhibidores de corrosión 612.3.4.3. Monitoreo de la corrosión. Cupones 73

2.3.4.4. Biocidas 75

2.3.5. Técnicas electroquímicas para medir velocidades de corrosión 82

2.3.5.1. Curvas de polarización 83

2.3.5.2. Resistencia a la polarización lineal 86

2.3.5.3. Polarización potenciodinamica (TAFEL) 92

2.3.5.4. Celdas electroquímicas 94

2.4. Operacionalizacion de las variables 97

Capítulo III. Marco Metodológico 98

3.1. Tipo de investigación 98

3.2. Diseño de la investigación 99

3.3. Técnicas de recolección de datos 100

3.4. Fases de la investigación 107

3.4.1. Fase I: Identificación de los intercambiadores con problemas de

corrosión en la planta de Olefinas 1

107

3.4.2. Fase II: Comparación las condiciones operativas del tratamiento

anticorrosivo aplicado y sus variables de control.

107

3.4.3.Fase III: Revisión de los sistemas de monitoreo de corrosión

instalados en el sistema de enfriamiento de la planta Olefinas I

109

3.4.4. Fase IV: Evaluación de la eficiencia de los inhibidores de corrosión y

biocidas aplicados al agua de enfriamiento a las diferentes condiciones

110

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


7/192


8/192

8

No.2.1 Especificación del agua de reposición a los sistemas de enfriamiento

abiertos

2.2 Predicción de la tendencia de agua LSI y RSI

2.3 Géneros conocidos de BSR. Características principales

2.4 Tipos de biocida y su sitio de acción

2.5 Operacionalizacion de variable

3.1 Condiciones de operaciones y fallas reportadas de los

intercambiadores de olefinas I

3.2 Especificaciones de tratamiento químico aplicado desde 20083.3 Parámetros de control del tratamiento químico aplicado en el agua de

enfriamiento de Olefinas I

3.4 Contaje de bacterias BSR y APB

3.5 Velocidades de corrosión por pérdida de masa

3.6 Resultados de los ensayos realizados con agua de reposición y

recirculación de la torre de enfriamiento de Olefinas I

3.7 Resultados de los ensayos electroquímicos realizados con el agua derecirculación de la torre de enfriamiento por una semana

3.8 Sistema de monitoreo utilizados en la torre de enfriamiento de la plata

Olefinas I

4.1 Intercambiadores de calor del sistema de enfriamiento de la planta

olefinas I

4.2 Características de enfriamiento

4.3 Especificaciones del tratamiento anticorrosivo aplicado por la casa

tratante

4.4 Especificaciones de los parámetros de control del tratamiento químico

del agua de enfriamiento de Olefinas I

4.5 Contaje de bacterias BSR y APB

4.6 Velocidad de corrosión por pérdida de masa

4.7 Ensayos electroquímicos estáticos por duplicado, realizados con el

agua de reposición y recirculación de la torre de enfriamiento

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


9/192

9

4.8 Ensayos electroquímicos estáticos por duplicado, realizados con el

agua de reposición y recirculación de la torre de enfriamiento

4.9 Ensayo electroquímico estáticos realizado con el agua de

recirculación de la torre de enfriamiento por 146 horas

4.10 Resultados de los ensayos electroquímicos dinámicos, realizados con

el agua de reposición y recirculación de la torre de enfriamiento

4.11 Eficiencia a nivel sésil del biocida no oxidante

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


10/192

10

Índices de Figuras

No. .

2.1 Diagrama del Complejo Petroquímico Ana María Campos

2.2 Distribución de flujo del sistema de enfriamiento de la planta Olefinas I

2.3 Sistema de agua de enfriamiento recirculante abierto

2.4 Intercambiador tubo-Carcaza

2.5 Efecto de la temperatura sobre la velocidad de corrosión en sistema abierto

y cerrado

2.6 Mecanismo propuesto en MIC en la corrosión del hierro y acero al carbono

2.7 Formación de biopelícula

2.8 Corrosión por depósito

2.9 Diagrama de clasificación de inhibidores de corrosión

2.10 Estructura general del polifosfato de sodio. n = 0, fosfato de sodio; n = 1,

pirofosfato de sodio; n = 2, tripolifosfato de sodio, n = 12 – 14, polifosfato de

sodio.

2.11 Estructura del AMP (ácido nitrilotrismetilenfosforico)

2.12 Estructura del HEDP (1–hidroxietilideno–1,1–ácido difosfórico)

2.13 Bomba dosificadora de productos químicos y sus accesorios

2.14 Esquematización del punto idóneo de inyección del tratamiento químico en

una torre de enfriamiento

2.15 Cupón de corrosión típico y sus dimensiones

2.16 Sistema de cuponera para varios cupones (especial para torres de

enfriamiento)

2.17 Estructura molecular de las Sales de amonio cuaternario

2.18 Estructura molecular del THPS

2.19 Circuito equivalente de Rancled

2.20 Método de extrapolación de la curva de polarización al potencial de

corrosión.

3.1 Electrodos de trabajos de acero al carbono

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


11/192

11

3.2 Electrodos de referencia de Calomelano

3.3 Celda para ensayos electroquímicos

3.4 Equipo Gamry

3.5 Reactor para generar biopelicula

4.1 Haz tubular del intercambiador 105CB durante la parada de planta 2011

4.2 Carcaza de los tubos de intercambiadores 105 CA durante la parada de

planta 2008

4.3 Carcaza y tubos del intercambiador 105 durante la parada del 2008

4.4 Haz tubular del intercambiador 204CB durante la parada de planta 2011

4.5 Placa tubular del intercambiador 134CB durante la inspección 13.07.20104.6 Placa tubular del intercambiador 134CA durante la inspección 10.10.2010

4.7 Vista en MEB de la ‘’capa superficial’’ depositada sobre la superficie del

intercambiador 105CB , analizado por la empresa TECNOSERV

4.8 Tubo del intercambiador 105CC sin decapar donde se observan diferentes

depósitos de color blanco y amarillo pardo y corrosión

4.9 Tubo decapado de 105CB

4.10 Detalle de la morfología de ataque donde se observan hoyuelos internos

típicos de corrosión bacteriana

4.11 Morfología de ataque de los tubos del intercambiador 204CC

4.12 Morfología de ataque de los tubos del intercambiador 204CA

4.13 Corrosión en la unión tubo placa del intercambiador de calor 134CA

4.14 Tendencia de concentración de hierro en agua de reposición y recirculación

Año 2014

4.15 Tendencia de contenido de cloruros en agua de reposición y recirculación.

Año 20144.16 Tendencia del pH en el agua de reposición y recirculación. Año 2014

4.17 Tendencia del conductividad en el agua de reposición y recirculación. Año

2014

4.18 Tendencia de contenido de calcio en agua de reposición y recirculación.

Año 2014

4.19 Tendencia de contenido de sulfato en agua de reposición y recirculación.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


12/192

12

Año 2014

4.20 Tendencia de contenido de O-PO4 en agua de reposición y recirculación.

Año 2014

4.21 Tendencia de contenido del residual de cloro en agua de reposición y

recirculación. Año 2014

4.22 Tendencia de contenido del residual de tiotriazol en agua de reposición y

recirculación. Año 2014

4.23 Contaje del de bacterias en el agua de enfriamiento. Agosto 2014

4.24 Tendencia de la velocidad de corrosión uniforme y por picadura medida en

el sistema de monitoreo. Año 2008-20144.25 Cupón No. 10 extraído del sistema de monitoreo con algunos depósitos

color negro y en el borde de color marrón

4.26 Cupón No. 0334 sin limpiar dentro de la cámara para realizar contaje sésil

mediante remoción con un hisopo

4.27 Cupón No. 0343 sucio dentro de la cámara de anaerobiosis

4.28 Cupón No. 10 dentro de la cámara de anaerobiosis con depósitos aislados

4.29 Ubicación del sistema de monitoreo en la tubería de retorno de agua

caliente de la planta

4.30 Intercambiadores 105CA-CB muestreados en planta 24.11.2014

4.31 Contaje planctónico a la salida de los intercambiadores 105AC-CB

4.32 Hoyuelos detectado en el cupón No. 10 en el borde donde se observaron

productos de color marrón

4.33 Cupones y sistema de monitoreo instalado en el retorno de la torre de

enfriamiento de la planta Olefinas I

4.34 Retiro de un cupón con 3 semanas de exposición el cual se observótotalmente limpio

4.35 Descarga de agua de la cuponera activa

4.36 Cuponera inactiva en el intercambiador 153C

4.37 Detalles de los tanques de inyección de químicos: Secuetrante L-257,

Inhibidor de corrosión L-263, Biosurfactante L-2525 e inhibidor de cobre L-

265.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


13/192

13

4.38 Sistema de inyección de cloro.

4.39 Equipo medidor de conductividad y pH (3D TRASAR)

4.40 Sistema de monitoreo de bioensucuamiento inactivo.

4.41 Agua de enfriamiento en el tope de la torre

4.42 Potencial de corrosión, LPR y Tafel en agua de reposición a 35°C y 0 ft/s

por duplicado

4.43 Potencial de corrosión, LPR y Tafel en agua de reposición a 46°C y 0 ft/s

por duplicado

4.44 Potencial de corrosión, LPR y Tafel en agua de recirculación a 46°C y 0 ft/s

por duplicado4.45 Evaluación del comportamiento del acero al carbono urante 146 horas bajo

condiciones estáticas y 46ºC.

4.46 Depósitos blancos en la celda y los electrodos del ensayo electroquímico

durante 146 horas

4.47 Potencial de corrosión, LPR y Tafel en agua de reposición a 35°C y 3.5 ft/s

por duplicado

4.48Potencial de corrosión en agua de recposición a 51

°

C y 3.5 ftᶟ/s porduplicado

4.49 Potencial de corrosión, LPR y Tafel en agua de recirculación a 51°C y 3.5

ft/s por duplicado

4.50 Evaluación de la eficiencia sésil del biocida No-oxidante a nivel de

laboratorio

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


14/192

14

ROMERO FERNANDEZ, María Fernanda, ‘’ EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO

QUIMICO ANTICORROSIVO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO EN LA PLANTA

OLEFINAS I’’ Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero

Químico. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniera. Escuela de

Química, Maracaibo, Venezuela, 2014.

RESUMEN

Algunos intercambiadores de calor pertenecientes al sistema de enfriamiento de laplanta de Olefinas I del Complejo Ana María Campos, han presentado problemasseveros de corrosión, con una alta frecuencia de reentubado y gastos excesivosde mantenimiento. Por lo cual, PEQUIVEN propuso evaluar el tratamiento químicoutilizado en este sistema al igual que el monitoreo realizado, ya que el mismo noha reflejado los problemas de corrosión en planta. La evaluación se basó enIdentificar las condiciones de operación de los intercambiadores críticos de laplanta Olefinas I, Comparar las condiciones operativas del tratamiento químicoanticorrosivo aplicado con las variables de control, Revisar los sistemas demonitoreo de corrosión instalados en el sistema de enfriamiento de la plantaOlefinas I, Evaluar la eficiencia del tratamiento químico anticorrosivo a nivel delaboratorio y la evaluación del biocida No-oxidante a las diferente condicionescríticas del proceso. Para ello, se hizo una revisión de los archivos de CIPET,inspección en planta del sistema de monitoreo, medición de la velocidad decorrosión por pérdida de masa y mediante las técnicas electroquímicas depolarización LPR y polarización Tafel y medición de la eficiencia del biocidamediante la técnica de dilución seriada para contar los BSR existentes enbiopeliculas generadas en laboratorio. Los resultados obtenidos permitieronidentificar que los tubos se corroen severamente a una velocidad localizada deaproximadamente 40 mpy, debido a la formación de depósitos que permiten lageneración de celdas de aireación diferencial y MIC por BSR; lo cual no escontrolado por el tratamiento químico aplicado.

Palabra clave: fallas recurrentes, Tratamiento químico anticorrosivo,intercambiadores, corrosión microbiológica

[email protected]

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


15/192

15

ROMERO FERNANDEZ, Maria Fernandez, ‘’EVALUATION OF CHEMICALTREATMENT COOLING WATER CORROSION IN THE OLEFINS I PLANT’’

Bachelor Thesis submitted to take the degree of Chemical Engineer. UniversidadRafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of Chemistry, Maracaibo,Venezuela, 2014

ABSTRACT

Some heat exchangers belonging to Cooling System Olefins plant I Ana MariaCampos PEQUIVEN complex, have Presented severe corrosion problems, with ahigh frequency of re-tubing and excessive maintenance costs. So PEQUIVEN

required evaluating the chemical treatment used in and the monitoring system,since it has not reflected the problems of corrosion in plant. The evaluation wasbased on the following: Identify operating conditions critics exchangers of Olefins Iplant, Compare the Operational anticorrosive chemical treatment applied, reviewthe corrosion monitoring systems installed on the system Cooling of the Olefins Iplant, evaluate the efficiency of corrosion at Level laboratory and evaluate the Non-oxidizing biocide at different critical process Conditions of the chemical treatment.This was made: A Review of the Archives of CIPET, inspection the MonitoringSystem, Measurement of Corrosion rate using mass loss by Using the LPRElectrochemical polarization and Tafel polarization, and measuring efficiencythrough biocide the serial dilution technique to count BSR in the biofilm generate

on the laboratory level, the results obtained allowed the identification that the tubes were severely corrode one at approximately 40 mpy, due to the formation ofdeposits, which generaty differential aeration cell corrosion By BSR; Here Which isnot controlled by Applied Chemical Treatment .

Keyword: Anticorrosive treatment, heat exchangers, microbiological corrosion

[email protected]

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


16/192

16

Introducción

Los sistemas de enfriamiento abiertos de agua de recirculación presentan

diferentes tipos de problemas de corrosión, causados normalmente por el diseño

de los intercambiadores de calor, la temperatura del agua de enfriamiento, la

velocidad del fluido, la química del agua, la composición de las aleaciones

utilizadas y el tratamiento químico aplicado al agua de enfriamiento, entre otros.

Por ejemplo se podrían incluir una variedad importante de características químicas

del agua de enfriamiento que desde el punto de vista de corrosión son

perjudiciales; como, el contenido de cloruros, sulfatos, sólidos disueltos y

suspendidos, conductividad y niveles de pH y bacterias sulfato-reductoras en el

agua de recirculación los cuales deben mantenerse en control, también es

importante una evaluación constante de los intercambiadores con el agua

circulando por la carcasa, donde existen elementos internos que permiten el

estancamiento del agua, y una mayor deposición y crecimiento bacteriano.

El agua de reposición del sistema de enfriamiento de la planta de Olefinas I del

Complejo Ana María Campos ubicado en el Tablazo, Edo Zulia, por lo general es

una combinación de agua servidas de la ciudad de Maracaibo RAS (30%) y agua

de hidrólogo (70%). Esta agua que alimenta al sistema para suplementar el agua

perdida por evaporación, fugas, entre otros, contiene fosfatos provenientes del

agua RAS; los cuales tienden a generar depósitos y con ello problemas de

ensuciamiento y corrosión localizada por celdas de aireación diferencial y

bacterias sulfato-reductoras. Sin embargo, por la problemática de disponibilidad de

agua de hidrolago, PEQUIVEN se ha visto en la necesidad de utilizar esta agua

RAS; tratando de controlar sus problemas mediante tratamiento químico.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


17/192

17

El tratamiento químico anticorrosivo aplicado en el agua de recirculación de la

torre de enfriamiento de la planta de Olefinas I, se ha basado en inhibidores de

corrosión a base de zinc-ortofosfato para el acero al carbono, Tolitriazol para

aleaciones de cobre y clorinación continua para el control microbiologico,

ajustando el pH a valores cercanos a la neutralidad mediante inyección de ácido

sulfúrico. Sin embargo, algunos intercambiadores de calor del sistema de

enfriamiento descrito, han presentado graves problemas de corrosión localizada

en forma de hoyuelos lado agua de enfriamiento, con una vida útil de

aproximadamente dos años correspondiente a una velocidad de corrosión

localizada de aproximadamente 40 mpy. Esto ha requerido el reentubadofrecuente de los mismos, con los consecuentes costos involucrados en el orden de

45.000 US$ (25 US$/tubo), sin considerar los gastos de mantenimiento por la

realización del reentubado, prueba de fuga del intercambiador y los costos de

producción no realizado debido al frecuente reentubado.

En función de lo antes expuesto, se planteó la necesidad de realizar esta

investigación, cuyo objetivo principal fue evaluar la eficiencia del tratamientoquímico anticorrosivo aplicado en el agua de enfriamiento por la casa tratante,

utilizando para ello el agua de recirculación y de reposición, los cupones

instalados en planta y técnicas electroquímicas de polarización lineal (LPR) y

extrapolación Tafel. Adicionalmente, se evaluó la eficiencia del biocida no oxidante

a base de Glutaraldehido/ Glutaral Isotiazolina, actualmente no usado pero

propuesto por la casa tratante.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


18/192

18

CAPITULO I

EL PROBLEMA

En el presente capítulo se explica de forma detallada la problemática existente de

fallas por corrosión de algunos intercambiadores de la planta de Olefinas I, por

donde circula agua de enfriamiento, lo cual se plantea que puede ser debido a

una ineficiencia en el tratamiento químico anticorrosivo aplicado, junto con un

inadecuado monitoreo o evaluación continua que permita detectar a tiempo el

problema planteado para tomar las medidas correctivas. A continuación se

presenta la problemática, los objetivos alcanzados; así como también, la

justificación de esta investigación.

1.1. Planteamiento y formulación del problema

Los sistemas de agua de enfriamiento se utilizan comúnmente en la industria para

realizar una adecuada transferencia de calor y dependiendo de la calidad de agua

y su tratamiento,los problemas que pueden presentarse son la corrosión por

celdas de aireación diferencial y corrosión microbiológica, por bacterias sulfato-

reductoras (BSR); las cuales frecuentemente están presentes en los sistemas de

enfriamiento bajo las condiciones normales de temperatura y pH del

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


19/192

19

agua de enfriamiento. Estas bacterias pueden formar colonias, biopelículas y

bioensucuamiento hasta el punto de generar una baja velocidad de flujo de agua,problemas de taponamiento y corrosión inducida microbiológicamente (por sus

siglas en ingles MIC: Microbiologicaly Inflenced Corrosion).

Los depósitos son mejor conocidos como la materia orgánica acumulada en forma

de lodos flojos, porosos procedente del material suspendido en el agua. Los

depósitos también pueden ser causados por productos de corrosión.

La corrosión cualquiera que sea su origen, reduce significativamente la capacidad

del equipo; produciendo operaciones y mantenimientos costosos y la limpieza con

ácidos que al realizarse frecuentemente y de manera ineficiente, podría reducir la

vida útil del equipo.

Para controlar la corrosión en un sistema de enfriamiento es necesario considerar

un tratamiento químico anticorrosivo eficiente. Existen en el mercado una variedad

de inhibidores de corrosión y agentes biocidas que se utilizan para controlar lacorrosión inorgánica y orgánica respectivamente; cuya eficiencia depende de las

variables del sistema, de la selección que se haga de los principios activos o

compuesto a usar, de la adecuada aplicación de los mismo y del monitoreo o

evaluación que se haga.

El Inhibidor de corrosión es una sustancia orgánica o inorgánica que agregada en

pequeñas dosis protegen al material de la corrosión. Se recomienda en la mayoría

de los casos una combinación inhibidor mas biocida, pero ambos deben ser

compatibles entre sí y con el ambiente. Normalmente, en los sistemas de

enfriamiento se utilizan inhibidores inorgánicos pasivantes o formadores de

películas protectoras, dosificados continuamente.

Los biocidas son sustancias orgánicas o inorgánicas que controlan la proliferación

de los microorganismos, hay dos tipos de biocida: oxidante y no oxidante. Los no

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


20/192

20

oxidantes son sustancias que normalmente alteran el metabolismo de las células

bacterianas, siendo los más comunes: Sales de amonio cuaternario, elGlutaraldehido y las sales de Fosfonio como el THPS (Sulfato de

Tetrahidroximetilfosfonio). Los oxidantes son sustancias que oxidan la materia

orgánica y los compuestos solubles presentes en el agua, los más comunes son:

Cloro, Hipoclorito de Sodio y Dióxidos de Cloro. Generalmente se aplica una

combinación de biocidas oxidantes y no oxidantes, alternada en forma secuencial,

siendo este procedimiento más exitoso bajo ciertas circunstancias que la

aplicación de un biocida único.

El Complejo Petroquímico Ana María Campos (PEQUIVEN) se encuentra ubicado

en la costa oriental del Lago de Maracaibo, en la zona conocida como El Tablazo.

Este complejo se extiende sobre un área industrial de 848 hectáreas, de las cuales

sólo aproximadamente la mitad está ocupada por las plantas. La construcción de

este complejo industrial se inició en 1968 y la mayor parte del mismo fue concluida

en 1973. Está integrado por un grupo de plantas de productos básicos (GLP,

olefinas y cloro-soda), un grupo de plantas de productos intermedios o finales

(urea y amoníaco, cloruro de polivínilo, polietileno de alta densidad, polietileno de

baja densidad, poliestirenos y tetrámero y trímero de propileno) y un grupo de

plantas y torres de enfriamiento que proveen los servicios industriales, entre los

que se encuentra la torre de enfriamiento de la planta de Olefinas I, donde se

acondiciona un agua de enfriamiento cuyas características son bastantes críticas

por el alto contenido se fosfatos; provenientes de las aguas servidas de la ciudad

de Maracaibo (agua RAS) que una vez mezclada con el agua de Hidrolago en una

relación aproximada de 30:70, es alimentada con su respectivo tratamiento

químico a todas las torres de enfriamiento del complejo petroquímico.

Actualmente en la planta de Olefina I del complejo petroquímico, se han

presentado fallas por corrosión en los tubos de algunos intercambiadores de calor

por donde circula el agua de enfriamiento mencionada anteriormente, con

reentubados frecuentes de aproximadamente cada 2 a 3 años; a pesar de que las

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


21/192

21

evaluaciones continuas del tratamiento químico del agua indican adecuado

control. Es por ello, que en este trabajo se planteó evaluar el tratamiento químicoanticorrosivo aplicado actualmente por la casa tratante, al agua de enfriamiento de

la planta de Olefinas I para su adecuado control de corrosión a las dosis

recomendadas y aplicadas por esta empresa; usando para ello el agua de

reposición y de recirculación a las condiciones de operación de los

intercambiadores criticos. El Anexo 3 muestra un cuadro diagnóstico del problema

planteado.

1.2. Objetivos de la investigación

1.2.1. Objetivo General

Evaluar el tratamiento químico anticorrosivo del agua de enfriamiento en la planta

de olefinas I

1.2.3. Objetivos Específicos

1) Identificar las condiciones de operación de los intercambiadores críticos de

la planta Olefinas I.

2) Comparar las condiciones operativas del tratamiento químico anticorrosivo

aplicado con las variables de control

3) Revisar los sistemas de monitoreo de corrosión instalados en el sistema de

enfriamiento de la planta Olefinas I

4) Evaluar la eficiencia de los inhibidores de corrosión y biocidas aplicados al

agua de enfriamiento a las diferente condiciones críticas del proceso

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


22/192


23/192

23

efluentes; como por ejemplo, altos niveles de metales pesados como el Zn

descargado al Lago de Maracaibo; contribuyendo a su contaminación y a lamuerte de cualquier vida mariana existente en el mismo, e igualmente propagar

enfermedades del tipo respiratoria, dérmicas entre otras en las poblaciones

cercanas.

Los intercambiadores de calor de la planta de Olefinas I, son parte importante para

tener una eficiente producción de olefinas, cuyo costo aproximado puede estar

entre 1500 a 2000$/ tonelada métrica. Desde el año 2008, se han reportado fallas

en algunos de estos intercambiadores; debido a problemas de corrosión localizadade los tubos por donde circula el agua de enfriamiento, cuya velocidad de

corrosión ha sido calculada en esta investigación, con los datos reportados por

pequiven, en aproximadamente 40 mpy. Esto ha causado reentubados frecuentes

de cada 2 a 3 años y pérdidas económicas importantes por parada no

programadas, compra de tubos en el orden de 24 US$/tubo y la utilización de

mano de obra calificada en el trabajo de re-entubado y pruebas de fuga.

Adicionalmente, a un costo de tratamiento químico el cual aparentemente no

funciona en estos intercambiadores.

Con base a lo mencionado, esta investigación se justifica por la necesidad de

evaluar, tanto a nivel de campo como de laboratorio, el tratamiento químico

anticorrosivo aplicado actualmente por la empresa LIPESA en el agua de

enfriamiento; con la finalidad de determinar su eficiencia a las condiciones

operacionales de los intercambiadores con problemas y así disminuir la frecuencia

de falla de los mismos, disminuir costos y mantener la operación de la planta.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


24/192

24

1.4. Delimitación de la investigación

1.4.1. Delimitación espacial

El estudio se llevó a cabo, en la empresa PEQUIVEN, costa oriental de lago de

Maracaibo a pocos kilómetros de la población de los Puertos de Altagracia

Complejo Ana María Campos Edo. Zulia y en el Laboratorio de Corrosión

Microbiana del Centro de Estudios de Corrosión de la Universidad del Zulia.

1.4.2. Delimitación Temporal

El estudio fue realizado en un periodo de tiempo comprendido de 7 meses, entre

junio 2014 y diciembre 2014.

1.4.3. Delimitación científica

El trabajo de grado se encuentra ubicado en el área de ingeniería Química,

específicamente en el área del conocimiento de ingeniería de la corrosión. Las

herramientas de Ingeniería Química utilizadas fueron:

A nivel de laboratorio:

Potenciostato- Galvanostato, electrodos de referencia de calomelano, electrodo

auxiliar de grafito, electrodo de trabajo de acero al carbono AISI 1010, agua de

reposición y recirculación proveniente de la torre de enfriamiento de la planta de

Olefinas I, balanza analítica, incubadora, cámara de anaerobiosis, autoclave,

estufa y en general equipos auxiliares del laboratorio de Corrosión Microbiológica

del Centro de Estudios de Corrosión de la Universidad del Zulia.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


25/192

25

A nivel de campo:

Los registros históricos de PEQUIVEN, los equipos de planta en operación,

sistemas de monitoreo actualmente instalados con cupones y probetas y el

Laboratorio Central de PEQUIVEN.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


26/192

26

CAPITULO II

MARCO TEORICO

En este capítulo se presenta la descripción de la industria donde se efectuó la

evaluación, algunos antecedentes relacionados con la investigación y la

información teórica necesaria para el desarrollo de los objetivos planteados e

interpretar los resultados obtenidos.

2.1. Descripción de la empresa

PEQUIVEN, Petroquímica de Venezuela, S.A.

Es la corporación del estado venezolano encargada de producir y comercializar

productos petroquímicos fundamentales, con prioridad hacia el mercado nacional y

con capacidad de exportación.

Esta organización está constituida por los siguientes complejos:

• Ana María Campos (Estado Zulia). Su operación básica está destinada a la

producción de Etileno, Propileno, Amoníaco, Urea, Cloro, Soda cáustica y

Policloruro de vinilo.

• José (Estado Anzoátegui), destinada básicamente a la producción de

Propano, Iso-Butano, Metanol y MTB.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


27/192

27

• Morón (Estado Carabobo), orientado básicamente a la producción deFertilizantes.

• Una sede corporativa situada en Valencia, estado Carabobo.

• Una planta de BTX en la Refinería El Palito, PDVSA.

• Una mina de Roca Fosfática en el estado Falcón.

• Dos terminales marinos dentro de los complejos Ana María Campos y José

Antonio Anzoátegui.

•

Un terminal marino dentro de la compañía anónima Productos de AlcoholesHidratados (Pralca) empresa mixta de Pequiven, ubicada en la Costa

Oriental del Lago, en el estado Zulia.

• Un Terminal en Borburata, estado Carabobo.

• Tres Unidades de Comercialización: Fertilizantes, Productos Industriales y

Olefinas y Plásticos.

• 22 Empresas Mixtas

• Nueve Empresas Filiales

• Una Consultoría Ambiental

• Una empresa de Investigación y Desarrollo (Indesca).

El Complejo Petroquímico Ana María Campos está ubicado al norte de los

Puertos de Altagracia, Costa Oriental del Lago de Maracaibo, estado Zulia y fue

concebido en 1965. La construcción de la Planta se inició en 1969 y ya para

1976 estaba concluida su Mayor parte. En el año 2005 el Presidente de la

República Bolivariana de Venezuela Hugo Rafael Chávez Frías decreta la

creación de Pequiven como Corporación Petroquímica de Venezuela

independiente de PDVSA y adscrita al ministerio de Energía y Petróleo. Para el

2007 El Complejo Petroquímico EL TABLAZO es cambiado de nombre por

Complejo Petroquímico Ana María Campos, en honor a una mujer luchadora

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


28/192

oriunda del Municipio

Petroquímico está consti

Cloro Soda, Olefinas II,

LGN I y II, Amoniaco,

Polinter de baja densi

Venoco (Figura 2.1).

Figura 2.1. Diagrama de2010).

Misión de Pequiven

Producir y comerciali

petroquímicos alcanzan

los productos y servicio

el cumplimiento de las

con la rentabilidad de l

económico y social de

cliente.

Miranda, de los Puertos de Altagraci

tuido por las siguiente plantas:

Olefinas I (donde se realizó este trabajo

rea, MVC, PVC I y II, Propilven, Late

ad, Polinter de alta densidad, Polies

l Complejo Petroquímico Ana María Ca

ar con eficiencia y calidad produ

o las metas de producción y garantiza

. La empresa está en mejora continua

normas de seguridad, higiene y ambie

demanda nacional, con el fin de imp

enezuela, generando valor agregado

28

a. Este complejo

de investigación),

x, Polinter Lineal,

tireno y Química

pos (PEQUIVEN,

tos químicos y

ndo la calidad de

e sus procesos y

te para contribuir

lsar el desarrollo

los procesos del

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


29/192

29

Visión de Pequiven

Ser un Complejo Petroquímico capaz de transformar a Venezuela en una potencia

petroquímica de clase mundial reconocido por su confiabilidad operacional,

fortaleza técnica y eficiencia, donde cada persona contribuya a estos objetivos en

un ambiente de reto y satisfacción.

Descripción del sistema de enfriamiento de la Planta de Olefinas I

El agua de enfriamiento utilizada en la planta de olefinas I proviene de la torre de

enfriamiento 2201-U, formada por 5 celdas. Cada una de ellas tiene forma de

pirámide truncada invertida y posee rejas dispersantes. Con la finalidad de

aumentar el área de contacto entre el agua y el aire y en consecuencia aumentar

el grado de enfriamiento.

El agua baja por gravedad desde el tope y se enfría al intercambiar calor con elaire que succiona de la atmosfera, a través de un ventilador de tiro inducido

instalado en la parte superior de cada celda de la torre.

El líquido una vez enfriado cae a una fosa común, de donde succionan las bombas

2210-A/B/C/D, las cuales descargan hacia los sistemas de agua de enfriamiento

de las planta de Olefinas I y cloro soda; así como también, hacia las instalaciones

de la planta de LGN. La primera de estas bombas, la 2210-A, esta acoplada a una

turbina y las otras están acopladas a motores eléctricos.

En el sistema de agua de enfriamiento de la planta de Olefinas I se pueden

considerar tres cabezales (Figura 2.1):

• Cabezal de agua fría

• Cabezal de agua temperada

• Cabezal de agua caliente

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


30/192

30

Cabezal de agua fría:

El agua de enfriamiento entra a la planta a 33°C y 4,9 Kg/cm2 por una tubería de

42” que se divide en dos ramales:

El primer ramal de 30”se ramifica en:

• Una línea de 16” que sirve a los 143-C1A/B/C. En estas líneas están

situadas las tomas de cuatro alarmas de baja presión, la LPA-48 que avisa

cuando la presión llega a 2,81 Kg/cm2. Si dos de estos tres últimos

dispositivos detectan que la presión ha bajado a 2,11 Kg/ cm2 se pararan

los compresores 101-J, 102-J y 103-J. El paro de los compresores lo

indicara la alarma LPA-287

• Un ramal de 24’’ que suministra agua a los intercambiadores 204C

• Una línea de 18” que eventualmente sirve para controlar las condiciones del

agua temperada.

• Una línea de 16” que se subdivide en tres ramales:

• Un ramal de 4” que va a servir a tres grupos de bombas:

a) 104-JA, 104-JB, 122-JA/JB y 123-J

b) 104-JC, 122-JC y 123-JA

c) 115-J, 117-J, 119-J, 125-J, 126-J, 130-J y al 123-C por una línea de

2.1/2”

• Un ramal de 12” que sirve a los 106-CA/CB

• Una línea de 10” que sirva al 110-C

• Una línea de 24” que subdivide en:

♦ Un ramal de 8”que sirve al 154-C

♦ Un ramal de 18” que sirve al 108-C

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


31/192

31

♦ Un ramal de 4”que sirve a las bombas de aceite lubricante y de sello

del compresor 101-J♦ Un ramal de 10” que sirve al 109-C y 111-C

♦ Un ramal de 3” que sirve al sistema de aire acondicionado de la sala

de control

♦ Un ramal de 10” que sirve al 118-C

• Una línea de 1” que sirve a las toma muestra de los hornos y calderas

•

Una línea de 3” que sirve al 151-C. De esta línea sale una conexión de1.1/2” que sirve a los ventiladores de tiro inducido de la torre de agua de

enfriamiento

El segundo ramal de 24” se ramifica en alguna de las siguientes lineas:

• Una línea de 6” que sirve al 117-C

• Una línea de 4” que sirve a las bombas de aceite lubricante y de sello de

los compresores 102-J y103-J• Una línea de 6” que sirve al 135-C



Los intercambiadores 105C se encuentra en un ramal denominado ‘’Cangreja’’ a la

descarga de los intercambiadores ubicados en el 2do ramal Figura 2.1

El sistema de agua de enfriamiento es un circuito abierto de recirculación, donde

se calcula que existe una pérdida del 2% por concepto de evaporación y fugas;

por lo tanto, a la fosa común llega una línea de agua de reposición proveniente del

sistema de agua de servicios; la cual es una mezcla tratada proveniente de la

planta RAS y agua suministrada por Hidrolago (30% agua RAS y 70% agua

suministrada por Hidrolago) utilizada como reposición al sistema de enfriamiento.

En la Tabla 2.1 se muestra la especificación de los parámetros quimcos de control

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


32/192

32

del agua de reposición a los sistemas de enfriamiento abiertos, considerando el

mejor escenario de comportamiento del parámetro de calidad como valor mínimo yel peor escenario como el valor máximo. (Lipesa, 2013).

Tabla 2.1. Especificación del agua de reposición a los sistemas de enfriamiento

abiertos.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


33/192

Figura 2.2. Distribución de flujo de Olefinas I (PEQUIVEN, 2014)

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O


34/192

34

2.2. Antecedentes.

Caballero, Armando “Caracterización de la capa superficial de un tubo fallado

de un intercambiador de calor de Olefinas I”. (2011)

Este trabajo está relacionado directamente con la investigación aquí realizada y

aunque sirvió para conocer la caracterización de la película formada, la conclusión

no estuvo completamente errada.

“Aplicando Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) y Dispersión de Energía de

rayos (EDX), determinaron que el compuesto formado sobre el tubo del

intercambiador es fosfato de zinc (Zn3(PO4))2 el cual es un componente químico

inorgánico utilizado como revestimiento protector contra la corrosión de las

superficies metálicas de acero bien como parte de un proceso de electroplateado

o como pigmento de un revestimiento de fondo (primer pigment)”.

Boca, María ‘’Análisis de análisis de falla de los tubos del enfriador 204-CC

planta Olefina 1’’ (2012)

Este trabajo al igual que el anterior está muy relacionado con la investigación aquí

realizada; no obstante, concluyeron que la causa más probable fue oxigeno; lo

cual en todo caso que así fuera, debe ser corrosión por celdas de aireación

diferencial y recomendaron un secuestrante de oxígeno, lo cual no es factible en

un sistema de enfriamiento abierto.

“El presente análisis se realizó con la finalidad de determinar las causas que

generaron el deterioro externo de los tubos del enfriador 204-CC los cuales

presentan picaduras generalizadas en su área externa, se realizó inspección

visual, análisis macrofractográfico, se realizó revisión del histórico de falla ,

también se revisaron los datos del análisis químicos del agua. En base a todo lo

anterior se determinó que la causa más probable de falla es ataque corrosivo por

el oxigeno disuelto en el agua, se recomienda monitorear y controlar esta

condición ya que está generando problemas en algunos equipos de la planta, ya

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


35/192

35

sea utilizando secuestrantes de oxígeno en los sistemas de tratamiento de agua;

en caso de que esto no sea posible, es necesario implementar un sistema de

inhibidor de corrosión y/o cambio de la metalurgia en algunos equipos.

Adicionalmente es necesario implementar un sistema adicional de control de la

corrosión en línea al menos en el sistema de agua de enfriamiento de la planta en

paralelo a el monitoreo de cupones de corrosión, esto dará mayor exactitud en la

evaluación de la corrosión y permitirá predecir de una forma más confiable las

condiciones de los equipos de la planta”.

García (2012). “Evaluación de un Tratamiento Fosfonato-Polímero para el

Control de Corrosión e Incrustación en un Sistema de Enfriamiento con

Altos Ciclos de Concentración”. Trabajo de Grado. Universidad del Zulia.

División de Postgrado. Facultad de Ingeniería. Maracaibo, República Bolivariana

de Venezuela,

En este trabajo se evaluó un sistema de enfriamiento y los efectos de un

tratamiento químico a base de fosfonato-polimero lo que es base fundamental de

este estudio.

El diseño experimental consistió en la evaluación de la eficiencia de un producto

multifuncional a base de Fosfonato-Polímero, frente a los productos usados por

separado. Para ello se instaló un sistema de monitoreo por cupones de corrosión e

incrustación, expuestos por períodos de 1 mes para cada programa, en 3

condensadores evaporativos con alto contenido de sólidos y altos ciclos de

concentración, cada uno con características distintas. Se determinó que la unión

de un fosfonato y un polímero como tratamiento químico de un sistema con las

características mencionadas, ofrece un comportamiento sinérgico en el control de

la corrosión e incrustación, mientras sea mantenido un residual de fosfato orgánico

en un rango de 4 a 6 mg/L. Por encima de este, una mayor dispersión de

minerales los hace ineficientes, al igual que el mantenimiento de ciclos de

concentración por encima de los 125 ciclos (por cloruros). Se estima que con esta

dosis se pueda controlar efectivamente la velocidad de corrosión y disminuir la

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


36/192

36

formación de incrustaciones del sistema, dosificando un producto multifuncional

con residuales de Fosfato Orgánico de 4 a 6 mg/L.

Jeffrey, Yazdanfar (2013) ‘’ Corrosion of a Shell-and-Tube Heat Exchanger’’

NOVA Chemicals Research & Technology Center, NACE INTERNATIONAL

Este artículo de investigación es una base fundamental para esta investigación

debido a que los autores evalúan intercambiadores de calor con características

similares.

La inspección realizada por el autor reveló que los tubos de acero al carbono de

un intercambiador de calor de tipo Tubo-Carcasa sufrieron pérdida de espesor a

tal grado de amenazar la confiabilidad de funcionamiento del intercambiador de

calor, lado carcasa por donde circulaba agua de enfriamiento. La corrosión fue por

picaduras muy profundas en la superficie del tubo; lo cual serían potencialmente

responsables de fuga en el intercambiador. Los análisis indicaron que la razón fue

la corrosión bajo depósitos y su severidad fue dependiente de la posición; es decir,

corrosión a la hora 03:00 y 09:00 fue más grave, mientras que la posición de la

hora 6:00 estuvo libre de la corrosión y la corrosión a la hora12:00 fue de

gravedad moderada. Estas observaciones fueron el resultado de la precipitación

en el agua de enfriamiento en la superficie lado de la carcasa, resultando en

acumulación excesiva de depósitos a las 3:00 y 9:00 horas. Para mitigar la

corrosión por lo tanto se recomienda aumentar el flujo del agua de enfriamiento,

controlar el especies que potencialmente pueden precipitar; si es posible, separar

los tubos a una distancia relativamente amplia; o sustituir los tubos de acero alcarbono con tubos de acero inoxidable dúplex”.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


37/192

37

2.3. Bases teóricas

2.3.1. Sistemas de enfriamiento

La transferencia de calor es una operación común en la mayoría de los procesos

industriales. En los sistemas de enfriamiento y refrigeración, el fluido más utilizado

para realizar la transferencia es el agua, la cual, debido a sus características

requiere un acondicionamiento o tratamiento especial para controlar y minimizar

los problemas de corrosión, incrustaciones, ensuciamiento y microbiológicos que

se presentan en estos sistemas, a fin de mantenerlos en condiciones operativasconfiables, preservar los equipos e incrementar su eficiencia. (Lipesa,1998).

Un conocimiento de la relación existente entre el agua de enfriamiento y la

formación de depósitos y corrosión de las superficies de transferencia de calor,

requiere un entendimiento básico de las características de un sistema de

enfriamiento. (Boffardi, 1988).

Existen básicamente tres tipos de sistemas de agua de enfriamiento: recirculante

abierto, recirculante cerrado y de un solo paso. Estos sistemas, de acuerdo a sus

características y con la calidad del agua, pueden ser más o menos problemáticos

desde el punto de vista del tratamiento químico del agua. (Lipesa, 1998).

El sistema recirculante abierto es el más usado a nivel industrial y está constituido

por bombas de recirculación, equipos intercambiadores de calor y la torre de

enfriamiento.

Las bombas de recirculación, como su nombre lo indica, envían el agua fría desde

la piscina de la torre de enfriamiento hacia los diferentes equipos donde ocurre la

transferencia de calor. El agua se calienta y retorna a la torre de enfriamiento para

ser enfriada nuevamente, repitiéndose el ciclo. (Lipesa, 1998).

El diagrama de los componentes que conforman un sistema de enfriamiento

recirculante abierto, se muestra en la Figura 2.3.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


38/192

38

Figura 2.3. Sistema de agua de enfriamiento recirculante abierto (LIPESA, 1998)

La torre de enfriamiento es el quipo principal de este tipo de sistemas y tiene por

objeto enfriar cierta cantidad de agua caliente que retorna del proceso,aprovechando el proceso de humidificación del aire para llevarla nuevamente a la

temperatura adecuada antes de ser retornada otra vez a los equipos. En una torre

de enfriamiento ocurren dos formas de transferencia de calor entre el agua

caliente y el aire. La primera ocurre cuando el aire entra en íntimo contacto con el

agua, saturándose de humedad e incrementando su calor latente de vaporización,

el cual finalmente es absorbido por el agua, disminuyendo su temperatura.

(Hernández, Goríbar, 1984).

La otra transferencia de calor ocurre cuando la temperatura del aire es menor a la

temperatura del agua; caso en el cual, se transfiere calor del agua al aire,

aumentando éste su temperatura y bajando la del agua. Esto se conoce como

calor sensible. En resumen, el enfriamiento del agua en una torre de enfriamiento

se produce por la transferencia de calor de vaporización y calor sensible entre el

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


39/192

39

aire y el agua.Luego de esto, dicha vaporización ocasiona cambios en el agua que

ameritan su tratamiento químico. (Lipesa, 1998).

Se tiene entonces que en un sistema de recirculación abierto, el principio de

funcionamiento de una torre de enfriamiento se basa en la evaporación, el equipo

produce una nube de gotas de agua, bien sea por pulverización o por caída libre,

que se pone en contacto con una corriente de aire. La evaporación superficial de

una pequeña parte del agua, inducida por el contacto con el aire, da lugar al

enfriamiento del resto del agua que cae en la piscina a una temperatura inferior a

la de pulverización. (Varó, Seguí y Segura, 2003).

Los diseños y los equipos de los sistemas de enfriamiento por agua varian

ampliamente dependiendo de la aplicación. Se incluyen intercambiadores de calor,

tuberías de transferencia, bombas, componentes para torres de enfriamiento y

válvulas.

Los intercambiadores de calor se clasifican en: tubo-carcasa y placas-armazón.

Los intercambiadores de tubo y carcaza son muy comunes. Se muestra un diseño

muy común del arreglo tubo y carcaza en la Figura 2.4.

Figura 2.4. Intercambiador Tubo-Carcasa

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


40/192

2.3.2. Aguas de enfria

2.3.2.1. Influencia de la

Como ya se comentó, l

debería sorprender que

en la velocidad de cor

juega un doble papel en

En sistemas de enfria

aumenta linealmente co

máximo; luego de este

oxígeno se ve reducida

cuales el oxígeno no

paulatinamente con la te

Figura 2.5. Efecto de la

abiertos y ce

Si bien no está relacio

temperatura tiene otro e

aumento de la temperat

iento

Temperatura

a corrosión es un fenómeno electroquí

un aumento de la temperatura pueda c

osión. Boffardi,(1988), Garverick,(1994

la corrosión por oxígeno como se indic

iento recirculante abiertos, la veloci

n el aumento de la temperatura hasta

punto la velocidad disminuye, ya que

a mayores temperaturas. En sistemas

ueda escapar, las velocidades de co

mperatura.

temperatura sobre la velocidad de corro

rados (A: Sistema cerrado; B: Sistema a

nado con la corrosión, es importante

ecto sobre estos sistemas; éste tiene q

ura puede disminuir la solubilidad de m

40

ico, por esto no

usar un aumento

. La temperatura

en la Figura 2.5.

ad de corrosión

lcanzar un punto

la solubilidad del

cerrados, en los

rrosión aumentan

sión en sistemas

bierto)

encionar que la

e ver con que un

uchas sales poco

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


41/192

41

solubles, como el carbonato de calcio y del sulfato de calcio. En las áreas más

calientes, estas dos sales pueden precipitar y formar un depósito de gran espesor.

2.3.2.2. Influencia de sólidos suspendidos

El material suspendido, como el barro, lodo y productos de corrosión, están

siempre presentes en los sistemas de agua de enfriamiento recirculante abiertos.

Las partículas que provienen del aire, aumentan la cantidad de sólidos

suspendidos. Este material es usualmente suave y nada abrasivo, pero es capaz

de depositarse en las áreas de bajo flujo, donde pueden formar una barrera físicae impedir la difusión del oxígeno que es producido por las reacciones que ocurren

en la interface metal/solución. Esta acumulación de oxígeno, puede contribuir a la

formación de una celda de aireación diferencial y promover un ataque localizado.

2.3.2.3. Efecto del pH

El rango de pH de un sistema de agua de enfriamiento recirculante abierto, es

normalmente de 7 a 8,5. (Boffardi,1988). En sistemas cerrados se trabaja

generalmente con un pH de 8,5 a 9. (Boffardi, 1988), (Garverick, 1994). Estos

valores de pH son comunes en el agua, pero se ha visto que el pH en la superficie

del metal puede ser diferente, dependiendo de las reacciones que prevalezcan en

dicha superficie. La reducción de oxígeno puede producir iones y elevar el

pH; bajo depósitos, los productos de corrosión pueden disminuir el pH.

Cuando el pH del agua es moderadamente ácido (pH = 5), la forma de ataque

predominante será la corrosión uniforme (la cual aumenta con la disminución del

pH). A pH < 4, la película de óxido protector se disuelve, exponiendo la superficie

del metal desnudo. Con una elevación del pH por encima de 4, los óxidos de

hierro formados, precipitan para formar depósitos; la corrosión uniforme va

disminuyendo gradualmente, pero el ataque bajo depósitos aumenta por la

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


42/192

42

formación de , el cual se adhiere sobre la superficie e impide la difusión de

oxígeno hacia la superficie del metal. Con el aumento del pH, la naturaleza de los

depósitos de óxido de hierro van cambiando, perdiendo su adherencia a un pH = 6

y haciéndose más fuertes y tenaces a un pH = 8. Si bien la corrosión del acero en

aguas aireadas, disminuye con la operación a un rango de pH de 6,5 a 9, su

velocidad es suficientemente alta, por lo que requiere la adición de tratamientos

químicos que disminuyan dicha velocidad a niveles más manejables, por debajo

de 5 milésimas por año (mpy).

Además del efecto que tiene el pH sobre la corrosión, aumentar el pH del agua

con niveles moderados de calcio y alcalinidad puede resultar en la precipitación de

incrustaciones de calcio. La formación de estas incrustaciones alcalinas puede

impedir la difusión de oxígeno hacia la superficie del metal, además de reducir la

transferencia de calor.

2.3.2.4 Influencia de sales disueltas

Los constituyentes disueltos en el agua pueden causar una variedad de efectos,

tanto de manera individual como por sus interacciones. Los efectos incluyen el

aumento de la corrosión y además la formación de depósitos e incrustaciones. Si

aumenta el contenido de sólidos disueltos en el agua, aumenta también su

conductividad. Los iones generados son conducidos a través el agua, aumentando

el contenido de sales en comparación con un agua de baja conductividad.

(Emerso, 2003)

2.3.2.5 Cloruros y sulfatos

Los iones cloruro y sulfato son conocidos por causar el deterioro del acero. La

naturaleza del comportamiento de los iones cloruro viene dada por su habilidad de

adsorberse sobre las superficies metálicas, interfiriendo con la formación de las

películas pasivas. Las picaduras son su forma más común de ataque. Las

pequeñas áreas expuestas donde los iones cloruro son adsorbidos constituyen el

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


43/192

43

ánodo y éstas son rodeadas por un gran área catódica cuya superficie está

cubierta de óxidos protectores. En estos puntos donde se adsorben los cloruros,

se genera una gran densidad de corriente. En el momento en que inicia la

corrosión, la hidrólisis de los iones metálicos, formados en la reacción anódica,

causan una disminución del pH que debilita la película y acelera el ataque.

El efecto de los iones sulfato sobre la corrosión son más difíciles de identificar.

Estos iones no parecen tener las propiedades penetrantes de película que si

poseen los iones cloruro; hay evidencia que muestra que los iones sulfato podrían

inhibir la corrosión de algunos aceros inoxidables (Burstein y Davies,1980). Con

respecto a la corrosión microbiológica los iones sulfato si juegan un rol importante,

ya que existen bacterias como la BSR que lo reducen en usencia de oxigeno y

forman sulfuro. Mínima concentración de sulfato se requiere para que las BSR

puedan metabolizarlo (Romero, 2003)

Otros iones presentes en las aguas de enfriamiento, que tienen un efecto sobre la

corrosión son el manganeso, sulfito, fosfato y nitrato. Los iones sodio y potasio son

considerados especies neutras y no tienen un efecto representativo sobre la

corrosión. El manganeso está presente tanto en aguas de pozo como superficiales

y puede depositarse sobre el acero inoxidable y las aleaciones base cobre, siendo

bajo estos depósitos donde ocurre generalmente el ataque.

Los iones sulfito, provenientes de la putrefacción de la materia orgánica, bacterias

reductoras de sulfato o procesos de contaminación, pueden atacar las aleaciones

base cobre y el acero, en este caso la corrosión del acero es causada por la

formación de sulfito ferroso, pudiendo ocurrir profundas picaduras. Los iones

fosfato, dependiendo de su concentración, pueden actuar como un acelerador o

como un inhibidor de corrosión para el acero; a bajas concentraciones, estos iones

pueden causar picaduras sobre la superficie metálica; mientras que a mayores

concentraciones invierten su rol, contribuyendo a la estabilización del oxido

− . Los iones nitrato pueden ser reducidos sobre la superficie del

acero, produciendo nitritos, amoníaco e iones hidroxilos. Los iones nitrito son

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


44/192

44

inhibidores para las aleaciones de cobre y acero, pero el amoníaco puede atacar

al cobre.

2.3.2.6 Índice de saturación de Langelier (LSI). ( Emerso ,2003)

El índice de Langelier es definido como:

− Ec. (2.1)

Donde pH es una medición puntual en el agua, y pHs es el pH de saturación

calculado a partir de la siguiente expresión:

′ − ′ Ec. (2.2)

Donde ′ es la segunda constante de disociación aparente del ácido carbónico,

′ es el producto de solubilidad aparente del carbonato de calcio, pCa es

−

en mol/L, −

en eq/L.

2.3.2.7 Índice de estabilidad de Ryznar (RSI). ( Emerso, 2003)

El Índice de Estabilidad de Ryznar es una expresión empírica:

− Ec. (2.3)

Donde pH y pHs tienen el mismo significado descrito anteriormente. En la Tabla

2.2 se predice la tendencia del agua, dependiendo de los valores de LSI y RSI.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


45/192

45

Tabla 2.2. Predicción de la tendencia del agua por LSI y RSI

Índice Tendencia del aguaLSI RSI

2,0 < 4Formación de depósitos duros

No corrosiva

0,5 5 a 6Poco formadora de incrustaciones

Ligeramente corrosiva

0,0 6 a 6,5Balanceada

Saturada de CaCO3

-0,5 6,5 a 7No incrustante

Ligeramente corrosiva

-2,0 > 8 Muy corrosiva

( Emerso, 2003)

Estos índices son recomendados para determinar la tendencia hacia la

precipitación del carbonato de calcio, y no para conocer la velocidad y capacidad

de formación de las incrustaciones. Además, este valor no toma en consideración

la tendencia del carbonato de calcio a la sobresaturación, su velocidad de

formación, ni si el agua contiene algún inhibidor que prevenga las incrustaciones.

2.3.3. Corrosión producida por agua de enfriamiento

2.3.3.1. Corrosión microbiológica (MIC)

La Corrosión Microbiológica (MIC) puede definirse como un fenómeno de

destrucción en el cual los microorganismos, actúan directamente o indirectamente

por medio de sustancias provenientes de su metabolismo. Los microorganismos

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


46/192

46

desempeñan un papel importante al acelerar el proceso de corrosión establecido o

al crear condiciones favorables para que ésta se produzca.

La corrosión microbiológica está directamente relacionada con el proceso de

corrosión electroquímico, interviniendo en el proceso un tercer elemento: los

microorganismos. La acción de los microorganismos, se hará presente en

cualquier lugar donde existan las condiciones ambientales adecuadas y el

elemento necesario para obtener energía y reproducirse. La presencia de iones

como Fe+2 Mn+2,SO4-, o derivados azufrados en medios acuosos,

independientemente de que el agua sea dulce o salada, favorece la proliferación

de microorganismos como las bacterias; ya que son iones que ellas utilizan para

obtener la energía necesaria para su crecimiento.

La investigación de un proceso de MIC envuelve el estudio de la adhesión de los

microorganismos al sustrato metálico, el metabolismo de las colonias en la

superficie del metal y las interacciones bacteria-metal. En todos los casos se

encuentra una zona anódica donde se produce la disolución del metal, mientras

ocurre simultáneamente la reducción de algún componente del medio a través de

la correspondiente reacción catódica.

Algunas de las condiciones que dan lugar a la corrosión microbiana son:

• Aparición de celdas de aireación diferencial por un desigual consumo de

oxígeno en zonas localizadas, lo cual propicia las condiciones necesarias

para que los microorganismos proliferen.

• Producción de sustancias corrosivas generadas por el crecimiento o

metabolismo de los microorganismos, transformando un mediooriginalmente inerte en agresivo.

• Alteración microbiana de películas protectoras, productos de corrosión o

revestimientos, formados natural o artificialmente.

• Consumo, por acción de los microorganismos, de sustancias inhibidoras de

corrosión, facilitando de esta forma la acción de iones agresivos presentes

en el medio o producidos por el metabolismo bacteriano.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


47/192

47

• Despolarización de los procesos catódicos y/o anódicos, provocando un

aumento de la velocidad de corrosión.

A continuación se describe el mecanismo de acción de la corrosión inducida

microbiológicamente desarrollado por Romero (2003), para la acción de las

bacterias sulfato reductoras (BSR) en la corrosión del acero al carbono, utilizando

técnicas de permeación de hidrógeno y polarización catódica.

El mecanismo de acción bacteriana con iones ferrosos se puede establecer en

varias etapas (Figura 2.6), el cual muy probablemente se presente en un sistema

construido de acero al carbono y expuesto a un medio contaminado con bacterias

y con iones ferroso, siendo esto lo mas común en las aguas de inyección para la

recuperación secundaria de crudo. De hecho, existen kilómetros de tuberías

sumergidas en el Lago que nunca han sido sometidas a un proceso de

Mantenimiento de limpieza, con acumulación de lodo, depósitos y productos de

corrosión donde las bacterias se desarrollan sin ningún tipo de limitación a nivel de

interfase.

Etapa I (3-9 h):

En la primera etapa hay una disminución progresiva del potencial en circuito

abierto a valores más negativos, indicativos de la activación del metal por la

adsorción de la Mackinawita (FeS) proveniente del medio y su transformación a

Pirita, Esmitita y Greigita mediante un proceso de sulfidación vía electroquímica

con formación de átomos de hidrógenos que permean. En esta etapa el proceso

está controlado principalmente por una corrosión por picaduras muy pequeñasgeneradas galvánicamente, pero generalizadas en toda la superficie; ya que la

corrosión bacteriana es mínima, tal y como se observa en las morfologías de

ataque. Los efectos galvánicos entre los productos de sulfuro de hierro y el metal

al igual que la sulfidación predominan. Así, las reacciones químicas y

electroquímicas que controlan el proceso corrosivo en esta primera etapa son las

siguientes:

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


48/192

48

H2S → HS- + H+ ( a pH: 7,5 predomina el HS-) Ec. (2.4)

Fe++ + HS- → FeS + H+ (reaccion quimica en el medio) Ec. (2.5)

FeS(ads) + HS- → FeS2 + H+ +2e- Ec. (2.6)

3FeS(ads) + HS- → Fe3S2 + H+ +2e- Ec. (2.7)

2H+2e→ H2 (hay permiacion) Ec. (2.8)

Fe→ Fe++ + 2e- (Galvanico- predomina) Ec. (2.9)

Fe + HS

-

→ FeS + H+ + 2e- (bacteriano) Ec. (2.10)

2da Etapa (9-15 h):

En la segunda etapa, el potencial comienza a aumentar hacia valores más

positivos, reflejando un cambio de mecanismo por la formación de una película

que ennoblece ligeramente el material conformada por: Mackinawita, Pirita,

Marcasita y Griegita entremezclados con el exopolímero generadoplanctónicamente, predominando la Pirita. En esta etapa la adhesión de células

bacterianas se mantiene constante, la velocidad de corrosión general disminuye y

la corriente de permeación a las 9 horas también disminuye rápidamente a su

línea base, debido probablemente al efecto barrera o antidifusional del

exopolímero. En esta etapa lo que mayormente sucede es la corrosión bacteriana

y la estabilización de la película. Así, esta etapa podría estar controlada por las

siguientes reacciones:

FeS2 (C) →FeS2 (O) Ec. (2.11)

Fe3S4 (R) →Fe3S4 (C) Ec. (2.12)

Fe + HS-→ FeS + H+ 2e- (Bacteriano) Ec. (2.13)

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


49/192

49

2H+ +2e-→ H2 (sin permear) Ec.(2.14)

3ra Etapa (>15 h):

En la tercera etapa, el potencial comienza a disminuir nuevamente, pero muy

levemente; debido a una disminución local del pH, producto de la corrosión

bacteriana del acero en presencia del HS-; lo cual hace que la Pirita localmente se

reduzca a Mackinawita y el metal sea corroido severamente mostrando una

morfología de ataque localizada severa en forma de hoyuelos, magnificado por el

desprendimiento o agrietamiento de la Mackinawita y la subsecuente corrosión

galvánica generada entre el metal anódico y los productos de sulfuro de hierro

catódicos, conformado por: Mackinawita, Pirita, Esmitita, Marcasita, Greigita,

Troilita y Pirrotita. En esta etapa las bacterias crecen exponencialmente en el

orden de 108 UFC/cm2 generando suficiente H2S para que la corrosión se acelere

sin ocurrir la absorción de hidrógeno atómico.

Localmente las siguientes reacciones pueden estar ocurriendo:

Fe + HS- → FeS + H+ +2e- (Bacteriano) Ec. (2.15)

H2S + e- → HS +1/2 H2 (Sin permear) Ec. (2.16)

FeS2 + H+ + 2e- → FeS + SH- Ec. (2.17)

7FeS + HS- → Fe7S8 + H+ Ec. (2.18)

Según lo planteado por Romero (2004), queda demostrado que las BSR pueden

actuar independientemente de una superficie polarizada, siendo la acidez local

generada por la corrosión del hierro en presencia del HS- biótico, la reducción de

la Pirita y los efectos galvánicos generados por el desprendimiento de la

Mackinawita localmente en un cátodo muy grande de productos de sulfuro de

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


50/192

50

hierro, los principales causantes de la severidad de la corrosión por BSR en un

medio contaminado con iones ferrosos.

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


51/192


52/192

52

Estos resultados permiten orientar los esfuerzos de la industria para el control de

corrosión microbiológica en planta, hacia el uso no solamente de biocidas para elcontrol de las bacterias; sino también, de inhibidores de corrosión y limpiezas

periódicas para mantener el sistema protegido contra la corrosión inorgánica y

libre de iones ferrosos.

• Bacterias Sulfato Reductoras (BSR)

El nombre de Bacterias Sulfato Reductoras (BSR) es convencionalmente

reservado para una clase de microbios que conducen a la reducción

desasimilativa del sulfato. En este proceso el ión sulfato actúa como un agente de

oxidación para la desasimilación de la materia orgánica, como hace el oxígeno en

la respiración convencional. Una cantidad pequeña de azufre reducido es

asimilada por el organismo, pero virtualmente todo se libera al medio ambiente

como ión sulfuro, el cual es hidrolizado como H2S. (Romero, 2013) Para entender

la manera como los microorganismos están relacionados con el proceso corrosivo,

su constante desarrollo en una extensa variedad de ambientes y cómo su

actividad puede ser controlada o prevenida, es necesario conocer acerca de su

ecología y sus requerimientos fisiológicos y nutricionales.(Romero, 2013)

Las BSR pueden considerarse un grupo heterótrofo unificado fisiológicamente, es

decir, que obtienen el carbono de la materia orgánica, presentando una morfología

diversa; siendo anaerobios estrictos que para respirar utilizan el sulfato como

aceptor terminal de electrones, generando sulfuro en la reducción desasimilatoria

del sulfato, y diferentes compuestos orgánicos de cadenas cortas e inclusive CO2,en la oxidación de la materia orgánica para la obtención de energía (ATP). Son

frecuentemente encontradas en suelos húmedos con valores de pH cercanos a la

neutralidad, en agua de mar, agua salobre, aguas de ríos, etc., especialmente en

ambientes polutos como los encontrados normalmente en los alrededores de las

zonas industriales. (Romero, 2013)

Se reconocen varios géneros de bacterias reductoras de sulfato, divididos en dos

subgrupos fisiológicos (Tabla 2.3). Los géneros del grupo I utilizan lactato,

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


53/192

53

piruvato, etanol o ciertos ácidos grasos como fuentes de carbono y energía,

reduciendo el sulfato a sulfuro. Los géneros del grupo II se especializan en laoxidación de ácidos grasos, en particular el acetato, reduciendo el sulfato a sulfuro

Tabla 2.3. Géneros conocidos de BSR. Características principales

Características de las bacterias sulfato

Reductoras

Genero Rango de desarrollo Valor

optimo

pH T(°C) pH T(°C)

Grupo I: No oxidantes de acetato

Desulfobrivio - 0-44 7,5 25-37

Desulfotomaculum 6,6-7,6 20-70 7,1 37-55

Desulfobulbus 6,8-8,6 10-43 7,2 28-39

GrupoII: Oxidantes de Acetato

Desulfobacter 6,2-8,5 10 – 37 7,3 28-32

Desulfococus 3,-36

Desulfonema 6,7-8,8 10 - 37 7 32

Desulfosarcina 6,7-9,0 15-38 7,4 28-33

(Romero, 2003)

Las BSR se encuentran ampliamente distribuidas en ambientes acuáticos y

terrestres que se convierten en anaerobios por los procesos microbianos de

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


54/192

54

descomposición. El género mejor conocido es Desulfovibrio, perteneciendo al

grupo I, encontrado comúnmente en estuarios naturales o ambientes terrestresque presenten las condiciones adecuadas para su desarrollo, como lo es la

anaerobiosis y presencia de niveles satisfactorios de sulfatos.

Este género Desulfovibrio es uno de los encontrados con mayor frecuencia en los

casos de Corrosión Inducida Microbiológicamente (MIC) y por ende, uno de los

más estudiados. Presenta una morfología de bastoncillos ligeramente curvos de

0.5 a 1.5 m de espesor y de 3 a 5 m de longitud, pueden encontrarse aislados o

en pequeñas cadenas. Son móviles gracias a un flagelo polar. Existe un amplio

rango de temperaturas donde se pueden desarrollar (0-44 °C), encontrándose su

temperatura óptima de crecimiento entre los 25 y 37 °C, y un pH óptimo de 7.5.

Son gramnegativas y no forman esporas.

Como ya se ha indicado las BSR son anaeróbicas estrictas, sin embargo, ellas

pueden existir de una forma inactiva en la mayoría de los ambientes acuosos

aeróbicos y se vuelven activas cuando las condiciones son favorables. Las BSR

se han vuelto particularmente importantes en la industria del crudo, sobre todo

donde se utilizan cantidades grandes de agua de mar o agua salobre; como lo es

el agua del Lago de Maracaibo utilizada, para la recuperación secundaria de

crudo, donde se han reportado una gran cantidad de fallas asociadas a este

fenómeno de corrosión.

• Dilución (Romero,2003)

Es un método utilizado para obtener el número de células bacterianas en un

sistema. La muestra casi siempre debe ser diluida. Ya que casi nunca se conoce

el número de viables a priori, normalmente es necesario hacer más de una

dilución, generalmente seriadas en base 10. En la mayoría de los casos hay que

hacer las diluciones seriadas para obtener el número de colonias deseadas.

• Formación y función de la biopelicula (Romero,2013)

Generalmente el nivel nutricional de muchos “hábitats” microbianos es demasiado

bajo para sustentar un crecimiento activo de microorganismos, siendo esto uno de

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


55/192

55

los factores que determina la orientación selectiva de los microorganismos hacia

superficies donde materiales nutritivos (iones, macromoléculas y coloides) estánconcentrados. En ecosistemas naturales, la población microbiana es controlada,

en gran medida, por la naturaleza del sustrato y los nutrientes disponibles en el

medio. En superficies metálicas, ésta depende de la naturaleza química del sólido

y de la fase líquida con la cual está en contacto. Entonces, en “hábitats” naturales

muy deficientes de nutrientes, como los suelos y el agua, las superficies metálicas

ofrecen una condición adecuada, al actuar como depósitos donde se encuentran

los niveles de nutrientes adecuados para sustentar el crecimiento bacteriano

mediante la formación de una biopelícula; la cual no es mas que una interfase

bioorgánica entre el metal y la solución constituida por un material polimérico que

sirve de adhesivo de poblaciones bacteriana.

La biopelícula contiene un exopolímero (Estructura celular polimérica-EPS) que

cumple con una serie de funciones de importancia vital para los microorganismos

que habitan en ella. Además de servir como anclaje, ésta atrapa los nutrientes

suspendidos en el cuerpo de la solución y los hace accesible a las bacterias;

protege a los microorganismos de moléculas antagónicas (biocidas, surfactantes,

antibióticos, etc.) las cuales son capturadas por los exopolisacáridos retardando o

eliminando su acción, así como también la de los predadores y bacteriófagos. El

exopolímero ha sido caracterizado como una cadena larga de polisacáridos

(Glycocalix) formada por una enzima bacteriana llamada polimerasa.

En ambientes acuáticos, los microorganismos pueden encontrarse suspendidos

libremente en el cuerpo de agua (existencia planctónica) o adheridos a un sustratoo superficie inmóvil (existencia sésil), siendo las condiciones ambientales las que

determinan el estado de existencia de estos microorganismos. Sobre la superficie

metálica, específicamente en la interfase sólido-líquido ocurre una modificación de

la energía libre por la adsorción espontánea de películas macromoleculares que

adecuan la superficie a una colonización microbiana posterior; ocurriendo el

transporte de estas macromoléculas y materiales orgánicos desde el volumen del

fluido hacia la superficie metálica. Luego, ocurre la colonización de la superficie,

D E R E C H O S R E

S E R VA D

O S


56/192

56

interviniendo fuerzas de corto alcance (hidrofóbicas y de van der Waals) capaces

de retener los microorganismos en la superficie metálica.

Durante la primera etapa del desarrollo de la biopelícula las bacterias colonizadora

se encuentran distribuidas como células individuales de manera heterogénea

sobre la superficie. Luego de un tiempo, que pueden ser minutos, algunas de las

especies que se encuentran sobre la superficie producen exopolímeros adhesivos

que recubren la célula y se extienden desde la superficie de la célula hacia el

sustrato y hacia el fluido. En esta etapa, la biocapa posee menos de 10 µm de

espesor, existiendo una matriz discontinua de exopolímeros y células. En esta

etapa de la formación de la biopelícula, los microorganismos son fácilmente

removidos por lo que es denominada Etapa de Adsorción Reversible. En este

momento las células inmóviles excretan más material exopolimérico

incrementando el grosor y la extensión de la biopelícula sobre la superficie. Al

mismo tiempo, especies bacterianas planctónicas y partículas suspendidas se

unen a la biopelícula contribuyendo al incremento de la población. Este proceso

puede tomar desde unos pocos días hasta semanas, dependiendo de la

morfología y la consistencia observada de los tipos de microorganismos presentes

y de las condiciones del medio ambiente. (Romero, 2010)

Paulatinamente, con el incremento del espesor de la biopelícula, la difusión de

gases disueltos y otros nutrientes desde el volumen del líquido hacia ella se

dificulta, provocando condiciones poco apropiadas para algunos de los

microorganismos, acentuándose esta condición en la base de la biopelícula, en la

interfase sólido-líquido, y eventualmente estos organismos mueren, debilitando lafijación de la biopelícula, lo que causa su desprendimiento en ciertas zonas,

exponiendo la superficie al líquido nuevamente. Estas áreas son colonizadas

nuevamente, por lo que si la

TESIS CONVERTIR

Documents

Transcript of TESIS CONVERTIR