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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 |
Bacterias del
hierro