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Corrosion

Corrosion y Biodeterioro

CORROSION Y BIODETERIORO

Para determinar si existe un problema biológico en líquidos o emulsiones industriales es necesario conocer la población bacteriana.
Este conocimiento también es necesario para evaluar la efectividad de un tratamiento químico o de un desinfectante y para controlar el crecimiento de microorganismos.


Otros problemas, como el taponamiento de filtros, la formación de biofilms y la corrosión severa en tanques de combustible, aceites, lubricantes y sistenas de agua, también pueden ser atribuídos a contaminación microbiana.
Nuestros análisis de laboratorio determinan el tipo y el grado de contaminación microbiana en sustancias de uso industrial y en efluentes.

Otras áreas de aplicación de nuestros servicios de laboratorio incluyen:

- Cosméticos, jabones, detergentes, etc.

Nuestros medios de cultivo permiten también detectar microorganismos causantes de corrosión como:

  • Bacterias del hierro
  • Bacterias sulfato reductoras (BRS)
  • Bacterias formadas de limo


RELEVAMIENTO DE MICROORGANISMOS CAUSANTES DE CORROSION EN DEPOSITOS DE TIERRA ADYACENTES A TUBERIAS DE GAS


INTRODUCCION

Los procesos de Corrosión Microbiológica ( MIC) son reconocidos en la actualidad como la mayor fuente de problemas ,fallas estructurales y pérdidas económicas en una gran variedad de industrias y sistemas de distibución de agua y combustibles. Se estima que el 20-30 % de los casos de corrosión son causados por microorganismos y las pérdidas económicas han sido calculadas en 60 billones de dólares /año, solo en EEUU.

La corrosión influenciada microbiológicamente de cañerías y equipamientos es afectada por factores biológicos,químicos,metalúrgicos y operacionales.

La biocorrosión de las superficies metálicas ( MIC) es causada por procesos biológicos y electroquímicos que ocurren en la superficie de los metales mediante la participación de microorganismos adheridos a las superficies de los metales a traves de formaciones denominadas biofilms.Mediante este proceso de formación de biofilms las superficies metálicas son modificadas y condicionadas biológicamente . Y son los biofilms la causa de la aceleración o el retardo de la corrosión.

El conocimiento del origen de estos procesos y el estudio de sus características es necesario para implementar medidas de prevención y control adecuadas.Los inhibidores de corrosión anódicos y catódicos han demostrado no resultar suficientes para impedir la aparición de esos procesos.

Descripción del Proceso de Biodeterioro

1. La precipitación de sales inorgánicas en las superficies de las tuberías produce incrustaciones, que en general son el primer paso hacia el proceso de corrosión.

La velocidad de esta precipitación depende de variables como : la temperatura,la concentración de sales formadoras de depósitos, y el pH , entre las más importantes.

El biofilm tambien permite la concentración local de iones cloruros y la disminucion de pH.

2. A partir del efecto producido por el crecimiento y el metabolismo microbiano comienzan dos procesos :

Un proceso de disolución metálica, desde la superficie metálica hacia el exterior

Y otro de deposición de productos de corrosión (scaling) , que se depositan sobre el metal, con la formación de una interfase que condicionará el comportamiento del metal, llegando en ocasiones hasta su fisuración ,con pérdida del contenido de las tuberías al exterior y generación de accidentes industriales y hacia el medio ambiente.

3. La colonización bacteriana en las superficies forma celdas de aireación diferencial, con diferentes concentraciones de oxígeno disponible (zonas aerobias y anaerobias , por el consumo respiratorio de los microorganismos )

Es asi que aparece una zona anódica,con disolución de metales, y una reacción catódica de reducción del oxígeno

4. Las bacterias que ya han sido estudiadas e identificadas como causantes de la corrosión , como las Bacterias Sulfato Reductoras proliferan en ese medio ananerobio. despolarizando el cátodo por la utilización de hidrógeno,a traves de una enzima llamada hidrogenasa.

5. Los microorganismos que proliferan en ese ambiente forman comunidades mixtas , con efectos sinérgicos y crecimiento de bacterias que reducen compuestos férricos insolubles a ferrosos solubles , y disuelven las capas pasivantes del hierro constituída por óxidos e hidróxidos férricos.,facilitando el acceso de los sulfuros y los depósitos de sulfuro ferroso generados por las Bacterias Reductoras de Sulfatos.

MECANISMOS DE CORROSION


Las Bacterias Reductoras de Sulfato se desarrollan debajo del tubérculo y aparecen los severos fenómenos de corrosión (Pit corrosion).

En este caso,la débilmente aireada porción bajo el tubérculo tiene menor potencial que la porción aireada del tubo y actúa como un ánodo.En el ánodo el hierro va a la solución.

Fe ---> Fe++ + 2 e-

en el Cátodo, el Hidrógeno es oxidado y existe una reacción continua con hidrógeno en el cátodo,resultando en iones libres hidroxilos que reaccionan con el ferroso en solución en el ánodo

Fe++ + HOH ---> Fe2OH + H

Dependiendo del pH del medio, la disminución del pH acelera la corrosión aumentando la conductividad y removiendo carbonatos depositados.

Si no hay Sulfhídrico disuelto , los tubérculos sobre las canerías son marrones claros a rojos,antes que negros.

El género de Bacterias Reductoras de Sulfato que ha sido identificado como el causante de corrosión microbiológicamente inducida es el género Desulfovibrio, pero no se encuentra en muestras de campo como cultivo puro.

Es el único organismo que puede obtener su energía de la reduccion aneróbica de sulfatos.Esta capacidad es utilizada para su detección e identificación .La especie mas común es Desulfovibrio desulfuricans

Se puede determinar el nivel mínimo de sulfatos necesarios para el crecimiento de esas bacterias,lo que ya se conoce en aguas de lago, y es de 10 ppm . Soporta hasta 50 ° C

la s dificultades causadas por las bacterias del hierro como gallionella y sphaerotilus son la cantidad de hierro precipitada sobre el tubo,la pit corrosion,existen dos mecanismos propuestos de corrosion:

Uno involucra la oxidacion de iones ferrosos a ferrico por las bacterias del hierro y su oxidacion a hidroxido ferrico

4feco3 + o2 + 6 h2o -> 4fe (oh)3 + 4 co3

Este tipo de corrosion forma tuberculos o pit en la linea.

cuando el grosor del tuberculo aumenta, la difusion de oxigeno disminuye hasta desarrollar condiciones anaeróbicas en la superficie del tubérculo,permitiendo la corrosión anaeróbica por bacterias reductoras de sulfato.

Simultáneamente,aumenta el tamaño del tubérculo ,se libera más ion ferroso,lo que permite mayor crecimiento de bacterias del hierro.

OBJETIVOS

Realizar un relevamiento de la presencia de bacterias del hierro y bacterias sulfato reductoras , determinar el nivel de contaminación y los factores físico-químicos que intervienen en los procesos de Biocorrosión , con el fin de obtener parámetros que puedan ser utilizados para implementar sistemas de monitoreo y control adecuados que permitan desarrollar un sistema de corrección de la corrosión, junto con el control de depósitos inorgánicos.

DIAGNOSTICO

Corroborar en el laboratorio la presencia de microorganismos viables causantes de corrosión, identificando las diferentes especies microbianas , tanto de las de tipo aerobio, como las Bacterias del Hierro: género Gallionella,etc, como las de tipo anaerobio de Bacterias Reductoras de Sulfato, con el género más importante Desulfovibrio,descripto por Postgate.

VARIABLES A CONSIDERAR

1. TEMPERATURA: entre 20 y 50 C ,

2. pH : entre 4,5 y 9

3. Presencia de Carbono,Nitrógeno ,fósforo y otros nutrientes.

4. Nivel de iones específicos como el sulfato

5. Niveles de oxígeno

6. Zonas de menor velocidad de flujo, que favorecen los depósitos y las áreas anaeróbicas.

PREVENCION Y CONTROL

Una vez realizado el estudio de Evaluación de Riesgos e identificados los puntos de mayor riesgo , a través de dispositivos incorporados al sistema se podría cuantificar y seguir el avance del problema , con el fin de diseñar una estrategia para mitigar y prevenir los efectos de los MIC
(GRI TECHNICAL REPORT)(American Gas Association,Arlington,1992)(GRI/92/0382)

MUESTREO

Se debe tener en cuenta para el correcto muestreo, el tipo de recipiente a utilizar, que este sea estéril, según lo indica la norma API 38 , la presencia de aire en él, y la temperatura y tiempo a la que va a ser mantenida la muestra hasta su análisis,así como el índice de permeabilidad de los suelos.

MEDIOS DE CULTIVO PARA BACTERIAS DE LA CORROSIONPARA CULTIVAR LAS BACTERIAS CAUSANTES DE CORROSIÓN ES NECESARIO CUMPLIR CON LOS REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE ESAS BACTERIAS

Es por ello que se utilizan medios de cultivo especialmente desarrollados,selectivos,y condiciones ambientales que satisfagan los requerimientos metabólicos.No existe un solo medio que cumpla con los requerimientos de todos los microorganismos presentes en una muestra.

El metodo del API,Standard ROP 38 es usado,y deriva de los formulados por Postgate (Manual de Bergey’s of Determinative Bacteriology).

Están basados en la utilización de lactato en medio anaerobio y la reducción de sulfatos con la precipitación de sulfuro de hierro como método de observación,lo que permite distinguir a Desulfovibrio de otros microorganismos que no son causantes de corrosión y pueden estar presentes en las muestras.,Es decir que es un método tanto selectivo como de diagnóstico,y además permite el enriquecimiento,es decir que a partir de la sola presencia de una célula por gramo es posible detectar el microorganismo. Tambien es importante que la concentracion salina del medio sea semejante a la de la muestra a analizar,asi como la composición del diluyente a utilizar.

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