Biocorrosiónmmm.ppt

Biocorrosión
Narváez Lexys
Moreno Lismar
Universidad Nacional Experimental Politécnica
“Antonio José de Sucre”
UNEXPO / Vice-Rectorado Puerto Ordaz
Departamento de Ingeniería Metalúrgica

Biocorrosión
• Involucra especies o microorganismos biológicos
que generan un biofilm sobre la superficie del
sustrato.
• Los biofilm son los causantes del retardo o del
aumento de la corrosión.

Importancia del estudio de la BC
• Genera grandes perdidas Económicas en todas las
industrias por el deterioro en los metales.
• El uso de Biocidas e inhibidores puede ser una amenaza
para la salud publica.

Factores que intervienen
• Temperatura.
Temperatura optima de desarrollo: (25, 30ºC)
• pH.
Limite de crecimiento de las bacterias entre un pH 6 y 9
• Composición química del agua o medio
N, P, S, Fe, Mn, Ca, así como nitratos, fosfatos, sulfatos, carbonatos o sulfuros y
otros iones minerales
• Característica física del material
Las imperfecciones o irregularidades en el material inciden en el inicio de la
corrosión y son condicionantes para que se desarrolle la corrosión biótica

Efecto del ambiente
Uno de los medios de
corrosión más importantes y
por los que se han dado al
estudio de este tipo de
corrosión es el agua de mar.
Esta, en la proximidad de las
costas, puertos y lagunas
costeras puede estar muy
contaminada. En el cuadro 1
se presentan algunos
resultados obtenidos de la
composición química de las
aguas de mar “tipo”.
Composición química del agua de mar

Contaminación del agua de mar
En el cuadro 2, se
presenta el grado de
corrosividad de diferentes
aguas de mares en
diferentes puertos del
mundo frente a varios
metales. Hay que señalar
que la velocidad media de
corrosión en un agua de
mar no contaminada es de
0.12 µm/año.

Biocorrosión
• Tipo de Corrosión Electroquímica

Los Responsables de este tipo de corrosión
• Desulfovibrio
Bacteria Sulfato
Reductora
(SO4-2 H2S )
Despolizarizante
Catódico Corrosión Anaeróbica
(la bacteria no requieren de
oxigeno para vivir)
Habitan en suelos y aguas dulces y
marinas
Sulfato bacterias

Las sulfatobacterias incrementan la corrosión del metal a
través de un efecto directo (retiran hidrógeno) y otro
indirecto (la producción de sulfuro de hidrógeno y de
sulfuro de hierro)
Las sulfatobacterias aumentan significativamente la
corrosión cuando se desarrollan bajo un biofilm
aeróbico/anaeróbico que cuando el biofilm es totalmente
anaeróbico, debido a que en el proceso aeróbico se
acumulan hidróxidos de hierro (principales productos de la
corrosión) que son fácilmente transformados en sulfuros de
hierro y que causan una mayor corrosión del metal gracias a
la actividad sulfatorreductora.

Los Responsables de este tipo de corrosión
Bacterias ferruginosas Abundan en aguas que
contienen sales ferrosas
disueltas. Van siempre
asociadas a depósitos de
hidróxido férrico.
La Gallionella
Producen ácidos,
disminuyen el pH
y aumentan la
corrosión del
acero
Thiobacillus
Fe++ Fe+++
CORROSION AEROBICA

Mecanismos Operantes
Corrosión Anaeróbica (Sulfato reductoras)
Cuando el hierro se introduce en un medio acuoso o ambiente húmedo, se
produce una rápida reacción
1. Fe---------------->Fe+2 +2e- (región anódica)
Cuando el oxígeno está ausente, su papel como aceptor de electrones es
realizado por los protones, y como resultado se genera hidrógeno.
2. 2H+ +2e-<-------------->H2

a) 4Fe--------------->4Fe+2 +8e- (reacción anódica)
b) 8H2O--------------->8H+ +8OH-
c) 8e- +8H+---------------->8[H] (reacción catódica)
d)SO4-2 +8[H]----------------->S-2 +4H2O (despolarización
catódica producida por las sulfato-bacterias)
Las bacterias sulfato reductoras actúan como
despolarizante catódico

e) Fe+2 +S-2----------------->FeS (producto de la
corrosión)
f) 3Fe+2 +6OH- -----------------> 3Fe(OH)2 (producto de
la corrosión)
4Fe +SO4-2 +4H2O ------------->3Fe(OH)2+FeS+2OH-
REACCIÓN TOTAL

Esquema representativo de la corrosión bacteriana del hierro por el desulfovibrio, de la cual se
obtiene, como producto de corrosión, el sulfuroso ferroso (FeS).
Reacción global: 4Fe + SO42- + 4 H2O ---FeS + 3Fe (OH)2 + 2OH-.

Mecanismo operante de este tipo de
corrosión (video)

Corrosión aeróbica
Al igual que las bacterias anaerobias,
las aerobias pueden ser también el origen
de fuertes corrosiones. Por un lado,
ocasionan la formación de ácido sulfúrico
y, por otro, forman sobre el metal
precipitados que, al quedar adheridos en
forma aislada, originan procesos de
aireación diferencial y, por lo tanto, de
formación de picaduras.

Se caracterizan por acumular hidróxido férrico alrededor de sus células,
lo que origina que en sus proximidades aparezcan zonas manchadas
con el conocido color de la herrumbre. La más conocida es la
Gallionella. La clásica reacción de su metabolismo es la siguiente:
Estas bacterias son el origen de la formación de incrustaciones sobre
la superficie metálica y, por lo tanto, de procesos de aireación
diferencial que desembocan en la formación de picaduras.
4 Fe (HCO3)2 + 2 H2O + O2 4 Fe (OH)3 + 8 Co2 + energía

Aspecto Macro y micrográficos de la superficie de
falla característica del tipo de corrosión
Micrografía del sustrato y el Biofilm
Biofilm formado por bacterias reductoras de sulfato en la superficie de un acero blando,
visualizado mediante SEM

Micrográfico SEM de superficie de acero blando, mostrando ataque localizado,
siguiendo una exposición de población mixta de Pseudomonas sp y bacterias
reductoras de sulfato.
Las Bacterias sulfato reductoras generan picaduras

Picadura en Ia superficie de un tubo de Carpenter 20 en un
intercambiador de calor, causado por las suIfatorreductoras
En circunstancias especiales, ciertas bacterias anaeróbicas
que son capaces de producir hidrogeno pueden contribuir a
la fragilizacion de las aleaciones por hidrogeno.

BIOCORROSIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA
El petróleo es un recurso no renovable cuya explotación requiere, en los
casos cuando al yacimiento se le agota su energía natural, de la utilización
de sistemas de recuperación secundaria o mejorada. Algunos de estos
sistemas están sustentados en la inyección de agua dulce o de mar. Por
otro lado, los problemas de corrosión en los sistemas de recuperación
secundaria generan paros de planta, mantenimiento de ductos y de
tuberías, cambios de tramos específicos de tubería, discontinuidad en las
cuotas de producción y contaminación ambiental. La corrosión que se
genera en los sistemas de inyección es de tipo microbiológica, y se
caracteriza por generar puntos o picaduras localizadas en la superficie
interna de los acueductos, equipos y superficies metálicas en general.

BIOCORROSIÓN EN LA INDUSTRIA
PETROLERA
Las múltiples capacidades metabólicas permiten el establecimiento de
microorganismos pioneros y el desarrollo posterior de los demás
gremios metabólicos, es entonces cuando el sistema microbiano
establecido en equilibrio dinámico puede inducir corrosión.
Las biopelículas están constituidas por comunidades complejas,
especializadas y heterogéneas de microorganismos, agregadas de tal
forma que dan estructura a nichos fisiológicos específicos.
Son potencialmente más agresivos a las superficies metálicas que las
células libres o planctónicas.
Una biopelícula posee capacidades metabólicas diversas cuyos
metabolitos afectan de manera directa la superficie metálica.

BIOCORROSIÓN EN LA INDUSTRIA
PETROLERA
Las bacterias reductoras de sulfato (BRS) son de especial
interés en el control microbiológico de la corrosión debido
a que producen ácido sulfhídrico, compuesto que es
altamente dañino para las superficies metálicas.
Los esfuerzos para el cultivo de bacterias a partir de muestras de
campo van encaminados, en mayor proporción, a obtener este
grupo, sin embargo se sabe que existen otros grupos metabólicos
involucrados en el proceso de biocorrosión, como los
microorganismos reductores de Fe y Mn, los oxidadores de
azufre, los fermentadores y los productores de exopolímeros.

En campo, en condiciones reales, los programas para
el control de la corrosión microbiológica de los
sistemas de inyección de agua, incluyen la
identificación de los entes biológicos a través de la
aplicación de metodologías microbiológicas
tradicionales, cuyo basamento es la identificación de
características morfológicas específicas a nivel
colonial y celular de los microorganismos aislados de
las muestras.
BIOCORROSIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA

BIOCORROSION EN LA INDUSTRIA
PETROLERA
Se sabe que las técnicas microbiológicas convencionales o
clásicas basadas en medios de cultivo selectivos, ofrecen un
marco limitado de resultados en cuanto a la cuantificación y
caracterización de las poblaciones de microorganismos que se
encuentran en el ambiente, y muy especialmente en aquellos
ambientes relacionados con las actividades de la industria
petrolera, como el que se presenta en el agua de inyección
para la recuperación secundaria de petróleo en yacimientos
profundos. Por lo que el uso de herramientas moleculares
permite apuntalar las metodologías convencionales para la
identificación de microorganismos que inducen corrosión.

MÉTODOS DE PREVENCIÓN
La regla para prevenir y controlar la Biocorrosión y Bioensuciamiento en
los sistemas industriales es mantener limpio el sistema. Una planta
industrial por ejemplo puede sufrir diversos problemas. Los mas
frecuentes:
1. Sistema de enfriamiento industrial (de
recirculación abierto o cerrado).
2. Líneas de inyección de agua.
3. Tanques de almacenamiento.
4. Sistemas de tratamiento de aguas
negras
5. Sistemas de filtración
6. Tuberías de uso diversos.
7. Sistema de distribución de agua potable

Métodos de prevención
En la prevención control de
la Biocorrosión y
Bioensuciamiento en
sistemas industriales, es
primordial, un adecuado
seguimiento de las
condicione de operación del
sistema. Por ello una
variación de las variables de
origen biológico e inorgánico
de la Biocorrosión.
Como en la mayoría de los
sistemas industriales los
depósitos de Bioensuciamiento
están relacionados por diversos
tipos de ensuciamiento
abiótico, para su prevención y
control se debe considerar no
solo la actividad y crecimiento
microbiano, sino también las
condiciones fisicoquímicas de la
interfase metal-solución, y las
relaciones químicas en el fluido
circundantes.
Sistema de distribución de agua
potable

Métodos usados para prevenir
y controlar la Biocorrosión
Se considera que la limpieza en general esta originada a la remoción de
depósitos en la superficie metálica de un sistema, en base a dos criterios:
1. Incrustaciones (depósitos o scaling)
2. Sedimentos o limo (slime).
Aunque los sistemas mas empleados para prevenir la BC considera mas el
aspecto electroquímico del proceso microbiológico.
Los métodos convencionales, como las cubiertas protectoras o la protección
catódica, son comunes. La eliminación de microorganismos causantes es
difícil en suelos o sistemas abiertos, mientras que en taques o sistemas
cerrados la eliminación es más sencilla con bactericidas.

Modificando las características biológicas (aeración para
inhibir las bacterias anaeróbicas, pH fuera del adecuado
para el crecimiento, etc).
Métodos usados para prevenir y
controlar la Biocorrosión
Desde el punto de vista microbiológico, se puede atacar el problema en dos
aspectos fundamentales:
Destruyen o inhiben crecimiento y/o actividad metabolismo
de los microorganismos con agentes bacteriostáticos y
bactericidas.

En el caso de los agentes bacteriostáticos y bactericidas deben reunirse
ciertos requisitos:
1) Especificidad sobre la clase de BioCorrosion.
2) Capacidad para mantener su acción inhibitoria frente a otras sustancias
en similares condiciones de temperatura, pH, sin inducir resistencia.
3) No causar corrosión en el sistema donde se aplica.
En el caso de las BRS los cromatos se emplearon con éxito par evitar la
CCM así como las sales cuaternarias de amonio y el naranja de acridina, de
igual manera los clorofenoles, poliamidas y otros.
En los tanques de aviación, el etilenglicol monometileter (EGME),
compuestos orgánicos de Boro son efectivos.
Métodos usados para prevenir y
controlar la Biocorrosión

a) Eliminación de las fuentes de azufre para los tiobacilos,
b) Cambios en la concentración de oxigeno, en el caso de las bacterias
anaeróbicas la aeración puede ser efectiva y economía, la forma de conseguirlo,
puede ser desde la aeración forzada (en tanques y aguas estancadas) , hasta el
diseño de estructuras de grava con drenaje y aeración para el lecho de redes de
cañería en suelo bajos.
c) El pH influye en el crecimiento máximo de cada especie bacteriana. Un pH
igual o menor que 5 inhibe el crecimiento de BRS, pero es muy corrosivo. Las
condiciones de ligera alcalinidad pueden ser más útiles en el hierro y acero,
mediante la aplicación de carbonato de calcio o cal.
PODEMOS DISMINUIR EL EFECTO DE LA BC DE LA
SIGUIENTE MANERA

La brea y el asfalto son convenientes para tuberías enterradas. Así las camisas de
polietileno como capas protectoras en cañerías, siempre es necesaria una
adherencia de la cubierta protectora al metal, que impida la humedad.
En el caso de que se produzca corrosión por bacterias sulfato
reductoras pueden realizarse tratamientos de esterilización con cloro
libre, soluciones de hipoclorito o soluciones de sulfato de cobre.
Cualquier tratamiento de esterilización, para ser efectivo, debe
aplicarse durante las operaciones de perforación del pozo, así como
también periódicamente a lo largo de la vida del mismo para asegurar
su protección continua.
METODOS DE PREVENCION DE LA BC
La brea y el asfalto son convenientes para tuberías
enterradas. Así las camisas de polietileno como capas
protectoras en cañerías, siempre es necesaria una
adherencia de la cubierta protectora al metal, que impida
la humedad.

METODOS DE PREVENCION DE LA BC
•
El cloro y el hipoclorito tienen la desventaja de oxidar el ion ferroso que el
agua pueda contener, dando origen a la formación de compuestos férricos
insolubles que intensifiquen posibles problemas de incrustación. El sulfato
de cobre no tiene poder de oxidación, pero presenta tendencia a formar una
película de cobre sobre las superficies metálicas, y como esta película
normalmente no es uniforme, pueden formarse pilas electrolíticas
localizadas.
Control de microorganismos
Existe una amplia variedad de productos químicos usados para
controlar el crecimiento de bacterias en el agua. Se pueden
clasificar en bactericidas o bacteriostatos de acuerdo a si matan o
retardan el crecimiento de las bacterias. Puede ser inorgánicos,
corno el cloro, los cromatos y compuestos de mercurio y plata u
orgánicos corno aminas, clorofenoles, derivados cuaternarios del
amoniaco, etc

1.- Hormigón en un medio de aguas residuales que fallo en un tiempo de
20 anos. La tubería presenta una apariencia obstruida por grava. La causa
fue la formación de H2S en condiciones anaeróbicas. Se transforma en
H2SO4 en la superficie por la acción de las bacterias aeróbicas y para
evitar debe hacerse que los tiempos de residencia de las aguas residuales
sean mínimos.
EJEMPLO DE UN CASO
REAL DE BIOCORROSIÓN

Otro caso real
2.- Acero al Carbono en un
medio de agua potable. El
tiempo de falla es
desconocido y la apariencias
que se observan son
picaduras por debajo de los
depósitos. La causa de la
falla es la existencia de agua
estancada que favorecen la
existencias de las bacterias
sulfato reductoras

Conclusiones
• La colonización microbiana de metales y
aleaciones de uso industrial a través de la
formación de biopelículas modifican
drásticamente de la respuestas de los
materiales a la Biocorrosión.
• El medio marino, de pH próximos a 7.5-8, es
siempre favorable al crecimiento
microbiano.

Conclusiones
A modo de conclusión de todo lo anterior, es
importante señalar que si no existen las
condiciones para que haya corrosión en un
determinado medio, las bacterias pueden
crearlas, a condición de que exista en el medio,
materia orgánica. Cuanto mayor sea la cantidad
de materia orgánica contenida en un electrolito,
mayores serán los gérmenes y mayor y más
intensa la actividad bioquímica, y por lo tanto, la
corrosión.

Figura 1. Microfotografía de MEB de la superficie del acero inoxidable AISI 304
luego de exponerse a un cultivo de P. fluorescens durante 24 h. (Aumento x 3500).
Barra=10μ

Figura 2. Microfotografía de MEB de la superficie del acero al carbono SAE 1020 luego de
exponerse a un cultivo de P. fluorescens durante 24 h. (Aumento x 3500). Barra= 10μ

Imagen SEM de una superficie de acero blando después de
la remoción de la biopelícula bacteriana, revelando
cambios en las características de la superficie.

Biocorrosiónmmm.ppt

Más contenido relacionado

Similar a Biocorrosiónmmm.ppt (20)

Último (20)

Biocorrosiónmmm.ppt