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La red de oleoductos en España es extensa. Hay en España más de 4000 kilometros de oleoductos que transportan petróleo crudo a las refinerías. Por lo general, estas tuberías se ejecutan estratégicamente bajo tierra en largas distancias con poca interrupción para las comunidades circundantes. Sin embargo, esta forma segura y ecológica de transportar petróleo crudo puede generar problemas debido al entorno corrosivo al que están expuestos los oleoductos subterráneos.

Las tuberías subterráneas generalmente se fabrican con acero al carbono porque es una aleación rentable con propiedades mecánicas deseables. Sin embargo, el principal inconveniente del acero al carbono en entornos de suelo es su limitada resistencia a la corrosión. Según los datos recopilados por el sistema de seguimiento del rendimiento de tuberías (PPTS) del Instituto Americano del Petróleo (API) durante los últimos 14 años, la corrosión ha causado el 24% de todos los incidentes en tuberías de líquidos peligrosos enterradas.

Tuberías subterráneas

Corrosión del suelo

La composición del suelo difiere geográficamente, pero es esencialmente un agregado de minerales, materia orgánica, agua y gases. Estos constituyentes básicos del suelo explican sus propiedades, incluida la corrosividad. La variación en la corrosividad del suelo a lo largo de la trayectoria de la tubería puede conducir a la corrosión celular diferencial, uno de los principales contribuyentes a la corrosión externa de las tuberías enterradas.

Algunas de las fuerzas impulsoras de la corrosividad del suelo incluyen los niveles de oxígeno, la concentración de electrolitos, el contenido de humedad y las poblaciones microbianas, entre otras. El agua, en combinación con diferentes especies iónicas presentes en el suelo, puede dar lugar a la formación de soluciones acuosas electrolíticas fuertes, que reducen la resistividad del suelo y aceleran la tasa de corrosión. La capacidad de retención de agua del suelo depende en gran medida de su textura y tamaño de partícula. Los suelos que contienen arena gruesa de partículas de diámetro relativamente grande, por ejemplo, tienen una capacidad de almacenamiento de agua más limitada que los suelos con una alta proporción de partículas más finas, como arena fina o arcilla. Como las partículas más finas tienden a estar más saturadas de agua que la arena gruesa, las tuberías rodeadas de partículas más finas normalmente estarán expuestas a un entorno más saturado de agua.

Debido al papel del oxígeno como agente oxidante, el grado de aireación es otro parámetro que afecta la corrosividad del suelo. Aunque las arenas gruesas tienen una capacidad limitada para almacenar agua, son más eficaces en el transporte de oxígeno que las partículas más finas. Esto aumenta el grado de aireación, lo que resulta en una tasa de corrosión más rápida. Las excavaciones para inspecciones o reparaciones también aumentarán los niveles de oxígeno. A medida que la tubería viaja a través de suelos con diferentes concentraciones de oxígeno, la formación de celdas de aireación diferencial es casi inevitable. Las áreas de la tubería expuestas a suelos con deficiencia de oxígeno se vuelven anódicas, mientras que las que están en contacto con suelos muy aireados se vuelven catódicas.

La presencia de poblaciones microbianas en el suelo puede influir en la corrosión y en un mayor deterioro de las tuberías subterráneas intermedias. Este tipo de corrosión, ampliamente conocida como corrosión influenciada microbiológicamente (MIC), está relacionado con la actividad de varios microorganismos en el suelo. Los suelos pueden albergar muchos tipos diferentes de bacterias, que pueden adaptarse a una variedad de niveles de pH, concentraciones de oxígeno y temperaturas. Las bacterias pueden influir en el proceso de corrosión al formar biopelículas en la superficie de la tubería y crear celdas de concentración diferencial. Dentro de la biopelícula, las bacterias aeróbicas agotan el oxígeno y las bacterias productoras de ácido reducen los niveles de pH. Esta actividad microbiana crea ánodos y da como resultado una corrosión localizada que se asemeja a las picaduras. 

Tubería dañada por corrosión externa

Existe una gran variedad de recubrimientos utilizados actualmente para proteger tuberías de acero al carbono enterradas, cada uno con sus propios beneficios y limitaciones. Algunos de los inconvenientes que se observan con los recubrimientos están relacionados con un rango de temperatura limitado, poca resistencia al esfuerzo cortante y de compresión, desprendimiento catódico y limitaciones de aplicación, entre otros.

Una tubería subterránea protegida con un revestimiento a base de epoxi

Pruebas de materiales

Resistencia del recubrimiento a la inmersión en líquidos

Dado que las tuberías subterráneas están expuestas al agua y a las sales disueltas, el revestimiento elegido debe poder resistir la exposición continua a soluciones salinas acuosas. ISO 2812-2 especifica un método para determinar los efectos de la inmersión total o parcial en agua sobre el recubrimiento. Se trata de sumergir paneles de acero al carbono revestidos en un baño de agua de mar a 40˚C (104 ˚F) durante seis meses. Una vez finalizada la prueba, una inspección visual de grietas, ampollas o deslaminación determina si el recubrimiento pasa o no. 

Resistencia a la inmersión en calor

Se ha informado que el exterior de algunas tuberías puede alcanzar temperaturas superiores a 50˚C (120 ˚F). Esto es especialmente cierto en los meses de verano cuando los niveles de temperatura del aire y del suelo son más altos. Por lo tanto, el revestimiento debe poder soportar temperaturas elevadas sin mostrar signos significativos de deterioro.

Pruebas de laboratorio de células atlas

La resistencia al calor y la permeabilidad de un recubrimiento se pueden determinar mediante pruebas de celda Atlas de acuerdo con NACE TM0174. Esta técnica se utiliza para obtener la temperatura máxima a la que el recubrimiento puede ofrecer una barrera de protección adecuada en condiciones de inmersión.

La prueba consiste en sumergir un panel revestido en una solución química de naturaleza y temperatura comparables a las del entorno de servicio previsto.

Normalmente se utiliza agua desionizada como solución de prueba, ya que proporciona el gradiente de concentración más grande posible, lo que promueve la penetración del agua a través del revestimiento. La prueba se ejecuta durante seis meses. Los revestimientos se inspeccionan después del primer, tercer y sexto mes de prueba. La prueba se considera aprobada si no se detectan grietas, ampollas u oxidación.  

La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es un método para probar la impedancia o la resistencia al flujo de corriente eléctrica a través del recubrimiento de acuerdo con la norma ISO 16773-2. Esta técnica se puede utilizar junto con las pruebas de células Atlas. Cualquier agua capaz de penetrar el revestimiento disminuiría la impedancia del revestimiento. Al comparar los valores antes y después de la prueba de la celda Atlas, se pueden determinar las mediciones cuantitativas de la permeación del agua.  

Resistencia a la compresión

Las tuberías subterráneas están expuestas a importantes esfuerzos de compresión asociados con la carga ejercida por el peso del suelo, la tubería y el contenido de la tubería. Las pruebas de acuerdo con la norma ASTM D695 indican la capacidad de un recubrimiento para resistir fallas cuando se somete a esfuerzos axiales bajo compresión. Este proceso consiste en usar un tensiómetro de 25 kN (5620 lb-f) para ejercer una carga sobre una muestra fundida hasta que se observe fallo.

Resistencia al esfuerzo cortante

Los cambios de temperatura y presión debidos a las distintas condiciones de operación dan como resultado expansiones y contracciones de la tubería de acero al carbono. El movimiento relativo entre la tubería y el suelo someterá el revestimiento a esfuerzos cortantes. Si la adherencia de la capa traslapada no puede superar los esfuerzos de corte ejercidos por la tubería, puede ocurrir un desprendimiento.

Se pueden emplear pruebas a través de ASTM D1002 para determinar la fuerza adhesiva de un material. En este método, el material adhesivo se une entre dos sustratos metálicos rígidos. Una vez que el material adhesivo está completamente curado, un tensiómetro de 25 kN (5620 lb-f) aplica una carga de tracción a ambas placas en direcciones opuestas hasta que falla la unión.  

Flexibilidad y resistencia al agrietamiento

Los revestimientos aplicados a las tuberías subterráneas pueden alargarse cuando el sustrato se dobla o se deforma debido a cargas inesperadas. Esta es la razón por la que los revestimientos de tuberías se prueban comúnmente para determinar su capacidad para resistir el agrietamiento cuando el sustrato se somete a tensiones. Se dobla 180˚ a una velocidad fija y se inspecciona inmediatamente para detectar signos de grietas, delaminación o cualquier otro modo de fallo. 

Por todo esto, los revestimientos para la protección de tuberías subterráneas Belzona son una apuesta segura. No lo dudes, contacta con nosotros y resolveremos tus dudas.