portada

Joan Genescá Llongueras


MÁS ALLÁ DE LA HERRUMBRE

III. Corrosión y medio ambiente

logotipo

La Ciencia para Todos / 121

La Ciencia para Todos es proyecto y propiedad del Fondo de Cultura Económica, al que pertenecen también sus derechos. Se publica con los auspicios de la Secretaría de Educación Pública y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.

Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta obra, sea cual fuere el medio. Todos los contenidos que se incluyen tales como características tipográficas y de diagramación, textos, gráficos, logotipos, iconos, imágenes, etc. son propiedad exclusiva del Fondo de Cultura Económica y están protegidos por las leyes mexicana e internacionales del copyright o derecho de autor.

La Ciencia para Todos

Desde el nacimiento de la colección de divulgación científica del Fondo de Cultura Económica en 1986, ésta ha mantenido un ritmo siempre ascendente que ha superado las aspiraciones de las personas e instituciones que la hicieron posible. Los científicos siempre han aportado material, con lo que han sumado a su trabajo la incursión en un campo nuevo: escribir de modo que los temas más complejos y casi inaccesibles puedan ser entendidos por los estudiantes y los lectores sin formación científica.

A los diez años de este fructífero trabajo se dio un paso adelante, que consistió en abrir la colección a los creadores de la ciencia que se piensa y crea en todos los ámbitos de la lengua española —y ahora también del portugués—, razón por la cual tomó el nombre de La Ciencia para Todos.

Del Río Bravo al Cabo de Hornos y, a través de la mar Océano, a la Península Ibérica, está en marcha un ejército integrado por un vasto número de investigadores, científicos y técnicos, que extienden sus actividades por todos los campos de la ciencia moderna, la cual se encuentra en plena revolución y continuamente va cambiando nuestra forma de pensar y observar cuanto nos rodea.

La internacionalización de La Ciencia para Todos no es sólo en extensión sino en profundidad. Es necesario pensar una ciencia en nuestros idiomas que, de acuerdo con nuestra tradición humanista, crezca sin olvidar al hombre, que es, en última instancia, su fin. Y, en consecuencia, su propósito principal es poner el pensamiento científico en manos de nuestros jóvenes, quienes, al llegar su turno, crearán una ciencia que, sin desdeñar a ninguna otra, lleve la impronta de nuestros pueblos.

Comité de Selección:

Dr. Antonio Alonso

Dr. Juan Ramón de la Fuente

Dr. Jorge Flores

Dr. Leopoldo García-Colín

Dr. Tomás Garza

Dr. Gonzalo Halffter

Dr. Guillermo Haro †

Dr. Jaime Martuscelli

Dr. Héctor Nava Jaimes

Dr. Manuel Peimbert

Dr. Juan José Rivaud

Dr. Emilio Rosenblueth

Dr. José Sarukhán

Dr. Guillermo Soberón

Coordinadora Fundadora:

Física Alejandra Jaidar †

Coordinadora:

María del Carmen Farías

Dentro de esta misma colección, la problemática de la corrosión ha sido tratada en dos libros precedentes. En el primero se presentaron las bases y conocimientos fundamentales necesarios para la buena comprensión de los procesos de corrosión. El segundo estaba dedicado al método más empleado en la práctica ingenieril de lucha contra la corrosión, la protección catódica.

El tercer libro de esta serie, Más allá de la herrumbre. III. Corrosión y medio ambiente, como su título lo indica, trata el binomio corrosión y medio ambiente y los efectos de uno sobre el otro, siendo la atmósfera el medio cuyos efectos van a ser considerados principalmente.

Se denomina con el término general de corrosión la alteración de los materiales provocada por el medio que los rodea. Cuando se trata de metales, se habla de corrosión metálica. De acuerdo con la naturaleza del medio corrosivo, la corrosión metálica comprende la corrosión química y la corrosión electroquímica.

La corrosión química comprende el ataque por sistemas no electrolíticos, tales como gases y vapores a temperaturas que impiden su condensación sobre la superficie metálica o por líquidos no conductores de la corriente eléctrica.

La corrosión electroquímica comprende la corrosión atmosférica en aire húmedo, la producida en suelos, y la provocada por medios electrolíticos (agua de mar, soluciones ácidas, sales y álcalis) y por sales fundidas.

Este libro trata fundamentalmente de problemas de corrosión electroquímica y dentro de ésta, por su creciente importancia e incidencia, de corrosión atmosférica. La corrosión atmosférica de metales incluye su ataque a la intemperie y en el interior tanto de edificios como de equipos y maquinarias. El proceso de corrosión depende de los contaminantes presentes en el aire y de la humedad relativa del ambiente. Entre los contaminantes, se presenta principalmente el efecto del dióxido de azufre, SO2, típico de las atmósferas industriales y urbanas, y el efecto de los iones cloruro, Cl, característico de las atmósferas marinas. Aunque los contaminantes presentes en el aire son más numerosos, se limita el presente libro a los dos citados, ya que contamos con amplias muestras de su efecto sobre los materiales metálicos más comúnmente empleados por el hombre.

En las páginas que siguen se refleja el trabajo realizado dentro del proyecto “Corrosión Atmosférica”, en el cual participaron muchos estudiantes, realizando su servicio social y su tesis de licenciatura, en el Laboratorio de Corrosión de la Facultad de Química. A todos ellos mi agradecimiento por su dedicación y por contribuir tan decisivamente y con tan pocos medios a su alcance en la buena marcha del proyecto.

Por último, este libro es un pequeño homenaje a uno de los investigadores que más ha contribuido con sus trabajos al conocimiento de los mecanismos que controlan los procesos de corrosión atmosférica, el doctor Sebastián Felíu Matas. Su enorme generosidad, su humildad, fruto de largos años de estudio, su paciencia con los jóvenes que se inician en la investigación, su disposición constante de ayudar, su ánimo abierto a la discusión y su enorme experiencia serán siempre un ejemplo y muestra de lo que debe ser un maestro universitario. Con motivo de su jubilación quiero dejar testimonio del sincero respeto y admiración de uno de sus discípulos.

De forma directa o indirecta han participado y participan en el proyecto “Corrosión Atmosférica” las siguientes personas: doctor Jorge Uruchurtu, doctor Luis S. Hernández, doctor Javier Ávila, ingeniera química Patricia Rodríguez, ingeniera química Martha Vásquez, ingeniero químico metalúrgico Carlos Rodríguez, ingeniero químico Francisco J. Rodríguez, ingeniero químico metalúrgico Saúl Ortiz, ingeniera química metalúrgica Andrea Jiménez.

Ciudad Universitaria, D. F, noviembre de 1990

I. Incidencia de la corrosión
sobre el medio ambiente

EN LOS últimos años se ha dado gran atención a los cada vez mayores problemas que presenta la corrosión metálica, provocados por el progresivo deterioro del medio ambiente. Numerosos trabajos han puesto de relieve la influencia de la contaminación atmosférica, especialmente en zonas urbanas e industriales, sobre la velocidad de corrosión de diferentes materiales. Los estudios han incidido en la relación que la contaminación del medio ambiente ejerce sobre la corrosión. En cambio, se ha dedicado mucha menos atención a la relación inversa, el efecto que la corrosión tiene sobre el medio ambiente. Esto podría ser debido a que la acción de la corrosión sobre el medio ambiente suele presentarse de una manera menos general, con efectos más puntuales, tanto en su localización como en el tiempo, si bien casi siempre revestidos de gravedad. Por otra parte, la misma naturaleza de este tipo de problemas hace que en ellos se encuentren comprometidos técnicos como ingenieros de proceso o jefes de seguridad, la mayoría de las veces poco interesados en los fenómenos de corrosión. Cabe señalar aquí las propuestas realizadas con anterioridad [1] con el objeto de mejorar la formación de recursos humanos en corrosión.

En este capítulo se hace una breve revisión de los caminos a través de los cuales la corrosión actúa sobre el medio ambiente, así como de los efectos provocados por esta acción. Al final se presenta una breve descripción de dos casos significativos, la fuga de gas tóxico que tuvo lugar en Bhopal, India, y de un problema de corrosión que afecta a las centrales nucleares del tipo BWR, como ejemplo de lo tratado en el capítulo.

LAS MODALIDADES Y CAUSAS
MÁS FRECUENTES DE CORROSIÓN

Analizando aquellos sectores en los cuales pueda tener más repercusión la corrosión sobre el medio ambiente, se pueden seleccionar los correspondientes a las centrales nucleares, la extracción de petróleo y la industria química.

En relación con los dos primeros, existe muy poca información publicada sobre casos en los cuales la corrosión haya sido la causa directa de la fuga de radiactividad o de hidrocarburos, respectivamente.

En el caso de las centrales nucleares, el estricto control de los materiales y componentes, así como el relativamente pequeño número de instalaciones y una cierta tipificación en las mismas podrían explicar este hecho. Recientemente se ha efectuado una revisión de los problemas que afectan a las centrales nucleares del tipo BWR (agua en ebullición). [2]

En el caso de las plataformas marinas de explotación de petróleo, si bien los accidentes son más numerosos [3] y muchos de ellos ocasionan fugas de crudo, sus causas suelen ser ajenas a la corrosión (errores humanos, fallas estructurales debidas a tempestades, etcétera).

Es en el sector químico, pues, donde la corrosión ha tenido una mayor repercusión. Sin embargo, es difícil reunir datos estadísticos significativos sobre cuáles son los tipos o las formas de corrosión que con más frecuencia han intervenido en estos casos. No obstante, puede suponerse que la frecuencia es prácticamente la misma que la existente en los casos usuales de corrosión en las plantas químicas, la cual sí se conoce aunque de manera aproximada. Gavelli y colaboradores [4] han estudiado 1 115 casos del banco de datos sobre corrosión del Instituto Guido Donegani y han encontrado la siguiente distribución:

Image

En lo que se refiere a las causas por las cuales aparecen diferentes modalidades de corrosión es más difícil encontrar datos. Las más usuales, sin embargo, parecen ser:

—errores en la construcción y/o fabricación,

—especificación inadecuada de los materiales,

—diseño erróneo,

—funcionamiento incorrecto de la planta, y

—mantenimiento inadecuado.

Más concretamente, las razones que han causado accidentes con impacto ambiental originados por la corrosión han sido con mayor frecuencia:

—introducción de modificaciones en el diseño inicial de la planta,

—cambio en la composición de las materias primas,

—introducción de contaminantes en el proceso,

—existencia de sobrecalentamientos locales, y

—falta de seguimiento del manual de operaciones, sobre todo en el arranque y en las paradas.

FORMAS DE INCIDENCIA EN EL MEDIO AMBIENTE

Debido a la gran variedad de industrias presentes en el sector químico, el impacto ambiental puede tener diferentes grados y características. Ahora bien, es evidente que su primera manifestación es la fuga de un gas o de un líquido.

Las consecuencias de esta fuga dependerán de las propiedades del fluido. Si éste es combustible, ocasionará fácilmente un incendio o la formación de una nube inflamable, con posterior explosión. Si es tóxico, puede formar una nube o simplemente difundirse en el aire [5]. Las diferentes posibilidades han sido esquematizadas en la figura I.1, en forma simplificada.

Las consecuencias finales, así, consisten en la fuga al ambiente de calor o productos de diversa toxicidad. En ocasiones puede formarse una nube, dependiendo de las condiciones hidrodinámicas de la fuga, que si es inflamable producirá probablemente una explosión, y si es tóxica y de densidad parecida o superior a la del aire puede tener consecuencias graves para la población.

CONCLUSIÓN

En un cierto número de casos, y sobre todo en las plantas químicas, la corrosión puede provocar o contribuir a provocar accidentes que tengan una grave repercusión sobre el medio ambiente. Estos accidentes suelen ser de corta duración, pero de gran intensidad. Además de las pérdidas materiales, las consecuencias sobre la población pueden ser fatales o de larga duración.

Image

FIGURA I.1 Efectos de la corrosión sobre el ambiente.

Así, es evidente la necesidad de extremar la prevención de la corrosión en aquellas plantas que, por el grado de peligrosidad de los productos en ellas procesados o por el almacenamiento de los mismos, sean susceptibles de sufrir este tipo de accidentes. Esta prevención, presente muchas veces en el diseño inicial, se reduce cuando la planta experimenta modificaciones tanto estructurales como de operación que no son acordes con los requisitos de seguridad iniciales.

ANÁLISIS DEL CASO DE BHOPAL, INDIA

El 3 de diciembre de 1984 tuvo lugar en la India un accidente de triste memoria en la opinión pública mundial. Se presentan a continuación algunos detalles referentes al mismo, como un ejemplo de cómo un problema de corrosión puede tener un enorme impacto ambiental, en este caso al causar una fuga de gas tóxico.

El accidente tuvo lugar en un depósito enterrado, el cual disponía de protección catódica para evitar la corrosión externa, construido de acero inoxidable tipo 304, de acuerdo al código ASME (American Society of Mechanical Engineers) para productos letales. Su contenido eran 40 000 kg de metil isocianato (MIC[6]MICMICMIC