INSTITUTO DE ESTUDIOS UNIVERSITARIOS
SEMINARIO DE TESIS II
NOMBRE DEL PROYECTO:“APLICACIÓN DE INHIBIDORES DE
CORROSIÓN PARA MITIGAR LA CORROSIÓN EN DUCTOS DE PEMEX
QUE TRANSPORTAN HIDROCARBUROS”
PROGRAMA DE MAESTRÍA:SEMINARIO DE TESIS II
ALUMNO:TRINIDAD VELAZQUEZ GÓMEZ
PLANTEL: 59, VILLAHERMOSAGRUPO: I008
MATRÍCULA: 34729
VILLAHERMOSA, TABASCO A 18 DE FEBRERO DE 2011
“APLICACIÓN DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN PARA MITIGAR LA CORROSIÓN
EN DUCTOS DE PEMEX QUE TRANSPORTAN HIDROCARBUROS”
1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Debido a las características del medio corrosivo (mar y tierra) en que se instalan los
ductos (tubos fabricados en acero al carbono) que trasportan combustibles, así como a
las características fisicoquímicas de los fluidos transportados; es necesario proteger los
materiales de construcción de los ductos tanto por las superficies externas como por las
internas. Con respecto a la parte interna, que es en la que nos enfocaremos en este
tema de investigación; la corrosión interna es generalmente provocada por los
contaminantes presentes en los combustibles (hidrocarburos y gas combustible) tales
como agua, ácidos orgánicos, compuestos orgánicos pesados, bacterias sulfato
reductoras (BSR) y sales inorgánicas. Las formas comunes de mitigar los daños
corrosivos incluyen la limpieza mecánica y el uso de inhibidores de corrosión.
El principal tipo de corrosión que se presenta en los ductos que transportan
combustibles de PEMEX es la corrosión uniforme y localizada, observándose como
productos de corrosión sulfuros y óxidos de hierro.
2. JUSTIFICACIÓN
Con el fin de controlar los problemas de corrosión interna que se presentan en los
ductos, se plantea utilizar un inhibidor de corrosión que cuente con la característica de
funcionar adecuadamente en ambientes donde los principales productos de corrosión
sean óxidos de hierro y en ambientes donde se tenga la presencia de sulfuros. La mejor
forma de mitigar este problema será mediante la aplicación de un inhibidor de corrosión
orgánico del tipo amina que cumpla con criterios ambientales establecidos a nivel
nacional y mundial. Los inhibidores de corrosión orgánicos son productos químicos
base Carbono con grupos que contienen Nitrógeno, sulfuros o Fósforo.
Reducen la corrosión generando una película que actúa como barrera protectora sobre
la superficie interna del metal. Éste tipo de inhibidor de corrosión cuentan con la
característica de controlar de forma eficiente problemas de corrosión que se presentan
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en los ductos de PEMEX y son amigables con el ambiente. Además, técnica y
económicamente son viables para PEMEX.
3. OBJETIVOS
Aplicar inhibidores de corrosión que permitan controlar los problemas de corrosión
uniforme y localizada que se presentan en el interior de ductos que transportan
combustibles de PEMEX.
Maximizar la expectativa de vida de los ductos, así como brindar confiabilidad a las
operaciones.
4. HIPÓTESIS
Se plantea que con la aplicación del inhibidor se pueda controlar la corrosión a bajas
concentraciones, minimizando los problemas de corrosión uniforme y localizada que se
presentan en ductos que transportan hidrocarburos y se demuestre que el inhibidor
funcione en condiciones de flujo laminar y de alta turbulencia.
La aplicación de un inhibidor de corrosión mitiga la velocidad de corrosión en los ductos
que transportan hidrocarburos, los cuales por naturaleza vienen acompañados de
gases y metales pesados corrosivos. Para seleccionar y aplicar un inhibidor de
corrosión es necesario conocer las características del medio corrosivo, así como los
parámetros físicos y químicos del fluido transportado.
5. VARIABLES
Las variables involucradas en un medio corrosivo para la aplicación de un inhibidor de
corrosión son:
Variables físicas:
1. Diámetro del ducto
2. Longitud del ducto
3. Presión del ducto
4. Temperatura del ducto
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Variables Químicas:
1. Densidad y viscosidad de fluido transportado
2. Grados API
3. Potencial de hidrógeno (pH)
6. MARCO DE REFERENCIA
Se realizará un análisis de las medidas de corrosión analizando las propiedades
fisicoquímicas del medio corrosivo y mediante la instalación de un cupón gravimétrico
verificar de manera general el tipo de corrosión obtenida en el sistema; además la
posible caracterización de los productos de corrosión formados en películas sobre el
cupón.
6.1 MARCO HISTÓRICO.
El estudio de los mecanismos de la corrosión mediante la medición de las velocidades
de corrosión aplicando técnicas gravimétricas es aplicado en gran medida en la
industria petrolera a nivel mundial. En México, ésta aplicación ha permitiendo
desarrollar una gran variedad de estudios sobre la aplicación de inhibidores de
corrosión en ductos que presentan diversos fenómenos de corrosión.
Las líneas de transporte de hidrocarburos mantienen condiciones de flujo complejas, las
cuales ocasionan corrosión interna y por lo tanto son difíciles de simular a nivel de
laboratorio ya que generalmente la corrosión en la industria es sensible a la velocidad y
tipo de fluido transportado.
6.2 MARCO TEÓRICO.
La importancia práctica de la corrosión no sólo reside en la perdida de una cantidad
considerable de metales. Es frecuente que con perdidas relativamente pequeñas de
metal se produzcan daños cuantiosos como: contaminaciones, pérdidas de vidas
humanas, suspensiones de producción, etc. Es decir que la cantidad de material
afectado no guarda relación con los daños industriales y ambientales que puede
producir la corrosión.
Dependiendo del material y ambiente específicos, la velocidad de corrosión puede ser:Página 4
• Lineal.
• Decrece con el tiempo.
• Se incrementa con el tiempo.
6.2.1 MONITOREO DE LA CORROSIÓN MEDIANTE CUPONES GRAVIMÉTRIVOS.
Los cupones son piezas simples de metal elaborados a partir del material del sistema
que va a ser evaluado, y que presenta por tanto las mismas características de
corrosividad. Estos permiten evaluar la corrosión uniforme y localizada del sistema.
Preliminarmente se realiza un registro de las propiedades de los cupones, para que
luego del ensayo sean analizados y permitan evaluar la tasa de corrosión debido a la
pérdida de peso.
Requerimientos generales para pruebas de cupones.
Hay un número de requerimientos para una buena práctica que aplican a las pruebas
con cupones:
• Los historiales químicos y del proceso del material en el cupón deben ser
conocidos.
• El cupón debe estar positivamente identificado, usualmente por números
codificados grabados en el mismo.
• Los datos que deben ser registrados son la información detallada en el cupón
(composición química y propiedades mecánicas, e historia del proceso),
dimensiones del cupón, peso inicial del mismo, condición inicial de la superficie y
tiempo de exposición.Página 5
Ventajas.
Las ventajas de los cupones de pérdida de espesor son:
• La técnica es aplicable a todos los ambientes (gases, líquidos y flujos con
partículas sólidas).
• Puede realizarse inspección visual e identificar el tipo de corrosión.
• Los depósitos de incrustación pueden ser observados y analizados.
• La pérdida de peso puede ser fácilmente determinada y la velocidad de corrosión
puede ser fácilmente calculada.
• La corrosión localizada puede ser identificada y medida.
• La eficiencia de los inhibidores puede ser fácilmente determinada.
6.3 MARCO METODOLÓGICO
6.3.1 Testigos gravimétricos.
Para determinar la velocidad de corrosión en un ducto, se colocan testigos
gravimétricos a ciertas distancias en puntos críticos para obtener un resultado
aceptable.
La velocidad de corrosión uniforme máxima, medida en los testigos gravimétricos
colocados en puntos críticos, deberá ser de 0,05 mm/año (2.0 mpa).
El uso del cupón gravimétrico es el más común para la determinación de la velocidad
de corrosión, esta prueba es muy práctica y muy sencilla de realizar. Consiste en pesar
una muestra del material a evaluar con un área previamente calculada y luego
exponerla bajo estudio en un ambiente agresivo (electrolito), por un periodo de tiempo
específico y continuo. Hay que aclarar que el tiempo es relativo pero entre mayor
tiempo se someta la muestra al contacto con el electrolito, el resultado a obtener será
mucho más confiable. Como resultado del ataque corrosivo, el cupón pierde una
fracción del material metálico mediante un proceso de disolución o a través de la
formación de productos de oxidación que pueden eliminarse de la superficie mediante
la limpieza cuidadosa de la pieza después de la prueba con bastante cuidado con un
material muy suave para no retirar metal de interés produciendo que la medida sea
errónea.
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Como producto de la prueba se obtiene un peso final menor que el inicial y esta
diferencia puede expresarse en términos de masa perdida por unidad de área expuesta
y por unidad de tiempo o bien, utilizando la densidad del metal, en unidades de longitud
de ataque por unidad de tiempo.
Para obtener la velocidad de corrosión por pérdida de peso se realizan los siguientes
pasos:
• Corte de la muestra y cálculo del área de exposición.
• Limpieza del Cupón (mecánica y/o química)
• Pesar el cupón (w1)
• Introducir el cupón en el sistema y someterlo a un electrolito por un tiempo
determinado.
• Sacar el cupón después de un tiempo de exposición al medio corrosivo.
• Limpieza del cupón (mecánica y/o química)
• Pesar el cupón (w2)
• Aplicar la ecuación siguiente para la obtención de la velocidad de corrosión.
La velocidad de corrosión se calcula con la siguiente ecuación:
mpa= 22300 * W(w1-w2)
DAT
Dónde.
mpa= milésimas de pulgadas por año
W= w1 – w2 (gramos).
W1= peso inicial de la muestra (gramos),
W2= peso final de la muestra (gramos).
D= densidad del metal (gramos/cm3)
A= área expuesta (pulg2)
T= tiempo de exposición (días)
Ésta fórmula es aplicable cuando se realiza la siguiente suposición: la corrosión
generada en toda la superficie del cupón es uniforme.
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Con esta técnica se puede obtener información cuantitativa y nos permite obtener una
identificación del tipo de corrosión que se está presentando (localizada o uniforme) para
así seleccionar el tipo de inhibidor de corrosión a aplicar en el medio corrosivo
6.3.4 Método de Resistencia Eléctrica.
Éste método de Resistencia Eléctrica consiste en colocar una probeta en el interior del
ducto, la cual nos permite guardar mediante una unidad de transferencia de datos
conocida como Mate II, hasta 2,000 lecturas tomando cada una en periodos cortos de
tiempo que van desde horas hasta días. El método incluye reporte grafico y el valor de
la velocidad de corrosión en mpa, los datos no pueden ser manipulados y la información
puede ser importada del software original para editarse en Windows.
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7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.
TIEMPO ESTIMADO. AÑO 2010-2011
ACTIVIDADES Ago. Sept. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago.
Reunión on line 23-276-10
20-2411-15
8-1229-3
13-17 17-21
Chat Messenger 25 8-22 13 10-1 15 19
Presentación del Anteproyecto .Capítulo IMarco de referencia . .Capítulo IIInvestigación de campo . . .Capítulo IIIRecolección e interpretación de los resultados obtenidos.
. . .
Capítulo IVAnálisis e interpretación de los datos.
. .Conclusiones y recomendaciones. .Entrega de borrador de la tesis para revisión. .
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8. FUENTES
BIBLIOGRAFIA:
[1] EUTECTIC, C. La Corrosión: el desgaste siempre presente. México: Número 20,
1981.
[2] NACE International. Preparación, instalación, análisis e interpretación de cupones de
corrosión en operaciones de campo. Houston. 2005.
[3] MetAs, S.A. de C.V. Metrólogos Asociados, Ing. Silvia Medrano Guerrero. Junio-
2002.
[4] Corrosion por CO2. www.waterquality-corrosion-CO2.htm, 2007-11-12.
[5]http://www.nesc.wvu.edu/pdf/dw/publications/ontap/2009_tb/spanish/corrosion_DWF
SOM144.pdf
[6] www.conacyt.gob.mx/.../DesarrollodeInhibidoresCorrosionII-OleoductosExpres.doc
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9. CONTENIDOS TENTATIVOS
ÍNDICE
Introducción.
Nombre del Tema.
Planteamiento del problema.
Justificación.
Hipótesis.
Objetivo General.
Objetivos Específicos.
Capítulo I.
Marco Teórico.
Generalidades de la corrosión
¿Qué es la corrosión?
Clasificación de la corrosión.
Características de la corrosión.
Factores del medio corrosivo.
Capítulo II.
Selección del inhibidor de corrosión
Eficiencia de inhibidores de corrosión
Capítulo III
Técnicas de evaluación de la corrosión
Evaluación de velocidad de corrosión mediante la instalación de cupones gravimétricos.
Capítulo IV.
Conclusión.
Propuestas.
Anexos.
Fuentes de consulta.
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2. DESARROLLO DE VARIABLES.
2.1 MÉTODOS DE CAMPO PARA OBTENER RESULTADOS DE CORROSIÓN.
Para seleccionar un buen inhibidor de corrosión, necesitamos monitorear y obtener
valores de las características físicas y químicas del medio corrosivo.
Una vez que se estableció que la solución idónea al problema de la corrosión es el
empleo de un inhibidor de corrosión el cual fue seleccionado tomando en cuenta las
características del medio corrosivo y las condiciones de operación del sistema, se
recomienda aplicar algunas pruebas de campo en las que se verifican las condiciones
de operación y se obtienen datos y parámetros para establecer la eficiencia del
inhibidor.
Existen métodos de campo para obtener resultados de la corrosión, los más utilizados
son los siguientes:
2.1.1 Cupones o testigos gravimétricos. Éste método es el más difundido en la
industria petrolera y consiste en pequeñas placas de metal (acero al carbono)
que se colocan en el interior de la tubería por periodos de 20 a 30 días, los
testigos se limpian y se pesan, la pérdida de peso al final de la prueba se utiliza
para cuantificar la corrosión expresada en mpa.
2.1.2 Métodos electroquímicos. Otro método de evaluación de campo que se aplica
es el método de Resistencia Eléctrica (RE), el cual se basa en el principio de que
la resistencia eléctrica aumenta mientras el área transversal de un conductor
metálico disminuye (se corroe). El elemento principal de este sistema es una
sonda diseñada para funcionar como un sensor in-situ que mide la pérdida de
metal, esta se acopla directamente a un colector de datos que posteriormente
son procesados en una computadora que despliega una grafica de la tendencia
de la corrosión y su valor en mpa.
Para obtener resultados del monitoreo de la velocidad de corrosión, en éste trabajo se
utilizaran los métodos de campo mediante técnicas gravimétricas y el método de
Resistencia Eléctrica ya que son los técnicas más confiables debido a su aplicación
directa en campo.
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2.2 VARIABLES INDEPENDIENTES
En base a los métodos antes mencionados, las variables independientes para
seleccionar y monitorear la velocidad de corrosión son:
NÚMERO VARIABLE UNIDAD DE MEDIDA1 Diámetro del ducto (Φ) Pulgada2 Longitud del ducto Metro3 Presión total de operación del ducto Libra/Pulgada2
4 Temperatura del fluido en el ducto ° C (Grados Celsius)5 Tiempo de exposición del cupón gravimétrico y /o
Probeta de Resistencia Eléctrica
Día
6 Densidad del metal Gramos/Cm3
7 Área expuesta Pulgada2
2.3 VARIABLES DEPENDIENTES
Las variables dependientes a determinar para valorar si el inhibidor seleccionado y
aplicado en campo es eficiente son las siguientes:
NÚMERO VARIABLE UNIDAD DE MEDIDA1 Potencial de Hidrógeno Cantidad de iones Hidronios2 Desgaste del metal Milésimas de pulgadas3 Velocidad de corrosión Milésimas de pulgadas por año (mpa)
2.4 INSTRUMENTOS
Los instrumentos de medición que se utilizaran en los dos métodos de campo son los siguientes:
• Cupones o testigos gravimétricos (Técnica gravimétrica)
1. pH Metro portátil.
2. Calibrador pie de rey o Vernier.
3. Balanza analítica electrónica.
• Métodos electroquímicos (Resistencia Eléctrica)
1. Probeta de Resistencia Eléctrica tipo tubo.
2. Unidad de Transferencia de datos Mate II de Medición instantánea.
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2.5 MUESTRAS
Se obtendrá sólo una muestra de 1 litro del fluido transportado en el ducto para
determinar la alcalinidad o la acidez, la cual se analiza inmediatamente en campo
con un pH metro portátil.
El valor del pH se necesita para predecir si en el fluido existe la presencia de sólidos
y gases ácidos sulfurados.
2.6 FORMATOS Y GRÁFICAS PARA REGISTRAR Y REPORTAR DESGASTE DE
METAL Y VELOCIDAD DE CORROSIÓN MEDIANTE PROBETAS
CORROSIMÉTRICAS.
Si queremos obtener resultados confiables a través del tiempo debemos utilizar
probetas de Resistencia Eléctrica tipo tubo. Con éste mecanismo y mediante la
herramienta de Mejora Continua de Regresión Lineal utilizando como base la Ecuación
de la Recta, se logran obtener valores de desgaste de metal con respecto al tiempo de
manera sencilla y visual, los cuales se interpretan estadísticamente para obtener
resultados de velocidad de corrosión de manera generalizada en un tramo considerable
de tubería de transporte de Hidrocarburo.
En la siguiente tabla se muestran ejemplos de valores y obtenidos por el método
Electroquímico utilizando una Probeta de Resistencia Eléctrica.
DateTime Excel Time Metal Loss Temp. Check16/07/2010 14:13 40375.59292 0.3013 0 79.687517/07/2010 14:13 40376.41916 0.2993 0 79.711918/07/2010 14:13 40377.72064 0.3221 0 79.663119/07/2010 14:13 40378.52168 0.3221 0 79.5654
Página 14
20/07/2010 14:13 40379.45116 0.3117 0 79.589821/07/2010 14:13 40380.55488 0.3241 0 79.687522/07/2010 14:13 40381.46977 0.3055 0 79.687523/07/2010 14:13 40382.64569 0.2932 0 79.638724/07/2010 14:13 40383.67069 0.3096 0 79.638725/07/2010 14:13 40384.68612 0.3117 0 79.663126/07/2010 14:13 40385.53399 0.3283 0 79.541027/07/2010 14:13 40386.44637 0.3553 0 79.516628/07/2010 14:13 40387.58606 0.3571 0 79.760729/07/2010 14:13 40388.42108 0.3795 0 79.565430/07/2010 14:13 40389.40797 0.3999 0 79.565431/07/2010 14:13 40390.61353 0.4422 0 79.589801/08/2010 14:13 40391.56034 0.4602 0 79.614302/08/2010 14:13 40392.6272 0.4781 0 79.809603/08/2010 14:13 40393.55858 0.5414 0 79.711904/08/2010 14:13 40394.47441 0.5624 0 79.663105/08/2010 14:13 40395.62919 0.5972 0 79.663106/08/2010 14:13 40396.41808 0.6639 0 79.541007/08/2010 14:13 40397.7770 0.7275 0 79.589808/08/2010 14:13 40398.75315 0.7827 0 79.541009/08/2010 14:13 40399.47806 0.8317 0 79.467810/08/2010 14:13 40400.73725 0.8712 0 79.736311/08/2010 14:13 40401.61328 0.9013 0 79.492212/08/2010 14:13 40402.42897 0.9084 0 79.589813/08/2010 14:13 40403.52661 0.9421 0 79.663114/08/2010 14:13 40404.77821 0.9614 0 79.736315/08/2010 14:13 40404.77821 0.9734 0 79.536116/08/2010 14:13 40404.77821 0.9811 0 79.7363
Tabla No. 1. Valores obtenidos utilizando una probeta de Resistencia Eléctrica tipo tubo instalada en campo en un ducto perteneciente a la Terminal Marítima Dos Bocas, Paraíso, Tabasco en donde se capta proveniente de Plataformas Marinas el 75 % de la producción de Hidrocarburos del País.
En la siguiente gráfica se interpretan los datos de la tabla, la cual muestra un incremento en la
pérdida de metal interno debido a que el inhibidor de corrosión no actúa de manera eficiente.
Gráfica de dispersión:
Página 15
Gráfica No. 1. Desgaste interno del ducto colectados con Equipo de Medición Instantánea
exportados del Software original a Windows.
La velocidad de corrosión en milésimas de pulgadas por año (mpa) se obtiene al multiplicar el
valor de la pendiente por 365 días:
PendienteVelocidad de
Corrosión
0.025919571 9.46064332
La ecuación que se usa para la regresión lineal y obtener los resultados interpretando los datos
anteriores es la siguiente:
1. CONCLUSIONES:
Donde:
X = Tempo
Y = Pérdida de metal y Página 16
∑
∑
−
−=
m
i
m
ii
x
xySlope
1
2
1
)(
)(
µ
µ
2. CONCLUSIONES.
Para obtener resultados aceptables, el inhibidor de corrosión seleccionado a aplicar
deberá considerar lo siguiente:
• Permitir controlar simultáneamente problemas de corrosión uniforme y localizada
así como los problemas de corrosión que se presentan en ductos de PEMEX.
• Cumplir con las propiedades y requisitos establecidos por PEMEX para
inhibidores de corrosión.
• Una caracterización gravimétrica a través de técnicas de vanguardia, así como la
determinación de la corrosión a través del tiempo utilizando Probetas de
Resistencia Eléctrica para predecir y tomar acciones de mejora en la selección y
aplicación de un inhibidor de corrosión de alta eficiencia en las cantidades
optimas para la protección e integridad de los ductos.
• No generar contaminantes que afecten la calidad del hidrocarburo transportado.
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