Corrosion Industria Quimica

CORROSIÓN EN LA INDUSTRIA QUÍMICA

11-1. Transcendencia económica

Según el Informe Hoar, publicado en Gran Bretaña en 1971, las pérdidas

anuales causadas por la corrosión están comprendidas entre el 2 y el 4% del P.I.B.

Estos resultados, que han sido refrendados posteriormente en otros estudios, se

refieren únicamente a costes directos. Pero como ya sabemos, los costes indirectos

exceden a los directos (pueden llegar a ser 4 ó 5 veces los costes directos), lo que

supone un despilfarro intolerable de recursos.

La figura 1 ofrece las contribuciones relativas de distintos sectores al coste

global. Se observa que la industria química es responsable del 13% de las pérdidas

globales. Puede parecer raro que la industria química no ocupe el primer lugar en la

lista de pérdidas por corrosión, ya que implica medios mucho más corrosivos que los

otros sectores productivos. La explicación es sencilla: hay mucha más superficie

metálica en contacto con la atmósfera (el 80% del total) que en contacto con

disoluciones químicas.

FIGURA 1.

“CORROSIÓN Y PROTECCIÓN METÁLICAS” (vol. I)

S.Feliu, M.C. Andrade,

CSIC, Madrid, 1991

p.157

En todo caso, ese modesto 13% resulta una carga demasiado pesada, si se

considera que muchas industrias químicas son como pequeñas ciudades de metal, de

gran actividad económica y con una elevadísima tasa de pérdidas por corrosión.

11.2-Problemas de corrosión en las plantas químicas

“¿Qué haría usted, querido lector, si hubiera recibido el encargo de informar en

un pequeño capítulo de los problemas de corrosión en la industria química, cuando

cada tipo de industria química requeriría un libro?” [1]

La respuesta no es evidente, pero un planteamiento inicial como el que

pretendemos, exigiría abordar las siguientes cuestiones:

1. Medios agresivos habituales en la industria química.

1.1. Agua y disoluciones acuosas.

1.1.1. Efecto del pH.

1.1.2. Oxígeno y otros gases disueltos.

1.1.3. Dureza.

1.1.4. Efecto de la temperatura.

1.1.5. Cloruro sódico.

1.1.6. Otras sales disueltas.

CORROSIÓN (Ingeniería Química) TEMA 11

Universidad de Alicante Departamento de Química Física 2

1.2. Ácidos.

1.2.1. Ácido sulfúrico.

1.2.2. Ácido nítrico.

1.2.3. Ácido clorhídrico.

1.2.4. Ácido fluorhídrico.

1.2.5. Ácidos orgánicos.

1.3. Álcalis.

1.3.1. Hidróxidos cáusticos.

1.3.2. Hipocloritos.

2. Selección de materiales. “Combinaciones naturales”.

3. Tipos más frecuentes de fallos por corrosión.

4. Medidas protectoras contra la corrosión

4.1. Inhibidores.

4.2. Protección anódica.

4.3. Decisiones económicas.

4.3.1. Flujo de caja rebajado.

4.3.2. Ecuaciones generalizadas.

4.3.3. Ejemplos.

1. Medios agresivos habituales en la industria química

El fallo de los materiales metálicos en la industria química puede ocurrir en muy

diferentes maneras debido a la amplia gama de materiales utilizados, a la diversidad de

productos químicos (y mezclas) que se manejan y al amplio espectro de condiciones

experimentales que nos podemos encontrar.

A continuación pasamos a estudiar algunos de estos medios corrosivos. El

propósito de esta sección es dar unas guías mínimas útiles para la selección de

materiales. El ejemplo más común a lo largo de la misma, será el del acero al carbono,

ya que es el material más usado en ambientes poco o moderadamente corrosivos. Se

hace mención de otras aleaciones en medios más agresivos.

1.1. Agua y disoluciones acuosas

1.1.1. Efecto del pH

La figura 2 puede considerarse como una de las más representativas de todo

este tema. Muestra el comportamiento del acero al carbono frente al pH. Puede

observarse que la corrosión en medios ácidos es

incomparablemente más rápida que en medios

neutros o alcalinos. Esto hace que sea

inadmisible el empleo de acero desnudo para

estar en contacto con medios ácidos.

La reacción anódica es en todo el rango:

Fe ® Fe2++2epero

la velocidad de corrosión varía por cambios en la reacción catódica.

Para pH<4; los óxidos de hierro son solubles y la corrosión se incrementa debido

FIGURA 2.

“CORROSIÓN Y PROTECCIÓN

METÁLICAS” (vol. I)

S.Feliu, M.C. Andrade,

CSIC, Madrid, 1991

p. 159

CORROSIÓN (Ingeniería Química) TEMA 11

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a la disponibilidad de H+ para mantener la reacción catódica:

2H++2e- ® H2

Si además hay oxígeno disponible:

O2+4H++4e- ® 2H2O

Entre pH 4 y 10, un depósito poroso de óxido ferroso débilmente adherido

protege la superficie, manteniendo el pH de la disolución debajo del depósito en un

valor 9,5. La corrosión está controlada por la difusión del oxígeno a través del depósito

y es prácticamente constante. La reacción catódica es:

O2+2H2O+4e- ® 4OHPara

valores de pH por encima de 10 se observa una disminución en la

velocidad de corrosión, debido a la formación de una capa pasiva de óxido férrico en

presencia de oxígeno. Si no hay oxígeno presente la corrosión se incrementa para

pH>14, debido a la formación de HFeO2

-.

La corrosión del hierro y de los diferentes aceros es muy parecida, salvo para

pH<4, donde la reacción está controlada por activación, mostrando las fases carburo

un sobrevoltaje más pequeño para la descarga de hidrógeno. Por ello, los acero altos

en carbono experimentan una velocidad de corrosión mayor que los pobres en carbono

en medio ácido.

Casi todos los demás metales de construcción (Al, Cu, Ni,...) experimentan una

corrosión acelerada en medios ácidos por las causas descritas anteriormente. A pHs

neutros también muestran una

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