Fundamentos de Control de Corrosion en Systemas de DIstribucion de Agua

La corrosión de los sistemas de distribución de agua hace miles de millones de dólares cada año. Los daños causados ​​por la corrosión afecta a la fiabilidad y la vida útil de los edificios residenciales y comerciales, procesos industriales y sistemas de agua de alta pureza; Sólo para nombrar unos pocos.

Los subproductos de la corrosión, que se describen habitualmente como un mal sabor, olor o apariencia, afecta negativamente a la calidad del agua a medida que fluye a través del sistema de tuberías. Esto puede tener algunos efectos adversos en el sabor y la calidad de alimentos procesados ​​y bebidas. Además, provoca efectos indeseables en muchos procesos industriales y productos terminados.

Hay quien ve la corrosión de las tuberías como el causado por el agua "atacar" a la tubería. Otros experimentan la corrosión como resultado directo del uso de materiales de construcción que no sean aptos para el medio acuático. En verdad, el control de la corrosión eficaz comienza por asegurarse de que los materiales de construcción y la calidad del agua son compatibles entre sí. En esencia, la calidad y materiales de construcción agua son las dos caras de la misma moneda.

Hay varios factores que deben tenerse en cuenta al diseñar un sistema de distribución de agua. Esto incluye los códigos y normas que debe cumplir el ingeniero federales, estatales y locales. Además, cada esfuerzo debe ser hecho para mantener los costos dentro del presupuesto en la cara de material y mano de aumento de los costos. Lograr esto requiere un conocimiento básico de:

  • Problemas de corrosión puede causar
  • Formas de corrosión en los sistemas de distribución de agua
  • Los factores que afectan a la corrosión de tuberías
  • La selección de materiales de construcciónLos subproductos de la corrosión pueden ser perjudiciales para la salud de seres. Por ejemplo, la USEPA limita los niveles permisibles de plomo y cobre en el agua potable. La exposición a altos niveles de estos metales se han relacionado con trastornos de estómago y el cerebro. Si la concentración de plomo es superior a 15 partes por mil millones y / o el nivel de cobre es superior a 1,3 ppm en el 10% de los grifos de la muestra, la utilidad debe tomar medidas para mitigar la corrosión y reducir los niveles de estos metales.Los suministros de agua que tienen niveles elevados de corrosión subproductos son estéticamente poco atractiva. Los niveles de hierro por encima de 0,3 ppm causan manchas de color rojo óxido de accesorios de baño. Del mismo modo, las manchas negras son causadas por manganeso. Los subproductos de la corrosión del cobre producen una mancha de color verde azulado delator. Estos metales también decolorar la ropa de color claro durante el lavado.Los subproductos de la corrosión a menudo establecen depósitos que reducen el flujo de agua. Esto se ve comúnmente en hierro negro mayores y los sistemas de tuberías de acero galvanizado, donde los óxidos de hierro (óxido) y tuberculación severa reducir el diámetro interior de la tubería resulta en el flujo de agua reducida y un aumento correspondiente en la potencia de la bomba. Estos materiales insolubles pueden ser transportados por el agua a los puntos distantes del lugar de corrosión reales en los que ensucian intercambiadores de válvulas, accesorios, y el calor.mecanismos de corrosión son complejas y dependen de un número de variables interrelacionadas. Estos incluyen el tipo y la concentración de los minerales disueltos en el agua (o la falta del mismo en el caso de agua de alta pureza), los materiales de construcción, el tipo y concentración de gases disueltos, la temperatura del agua y la velocidad del agua. Estos factores se combinan de manera complicada para producir diversas formas de corrosión.Corrosión galvánica:Cuando dos metales diferentes se acoplan directamente entre sí en un ambiente de agua, la menos noble de metal corroe electroquímicamente con preferencia a la del metal más noble. accesorios de acero que se acoplan directamente a la tubería de cobre, por ejemplo, se corroen ya que el acero es menos noble que el cobre.Picaduras de ataque:Esta es una que ocurre al azar, forma localizada de la corrosión que se produce cuando el oxígeno disuelto y sales disueltas iniciar la formación de pozo en la superficie metálica. Estos se propagan rápidamente a través de la pared del tubo que resulta en pérdidas por pequeñas perforaciones. Esta forma de corrosión se sabe que afecta acero, acero galvanizado, cobre y acero inoxidable. El aluminio también es susceptible al ataque por picaduras, por lo que se considera un material inaceptable para los sistemas de tuberías.La lixiviación selectiva: Muchas aleaciones de cobre Dependiendo del tipo de aleación, esto puede ocurrir tanto en ambientes ácidos y neutros / alcalinas. puede ocurrir tanto la pérdida de zinc uniforme y de enchufe.La calidad del agua para ser transportado por el sistema de tuberías juega un papel en la selección de los materiales adecuados de construcción. El agua blanda desmineralizada y se ve a menudo como "corrosivo" y por lo tanto requieren materiales de las tuberías que son más resistentes a la corrosión como el acero inoxidable y plástico. Sin embargo, el agua blanda desaireada caliente es adecuado para su distribución en tubería de hierro negro. Pero el agua con alto contenido de cloruros y bajo contenido de oxígeno promueve la corrosión por picadura en acero inoxidable.formas de gas de dióxido de carbono de ácido carbónico cuando se disuelve en agua. Esto reduce el pH y por lo tanto promueve la corrosión general de los sistemas de tuberías.La temperatura del agua juega un papel en la determinación de la velocidad de corrosión. Una regla general es que la velocidad de corrosión del hierro se duplica con cada aumento de 50 M de la temperatura. En igualdad de condiciones, el agua caliente es más corrosivo que el agua fría.pH, mientras que en relación con los otros factores de corrosión, no es la única causa determinante de la corrosión. pH mide la acidez relativa de agua. Un pH bajo por debajo de 7 es ácido, mientras que un alto pH por encima de 7 es básico o alcalino. las tasas de hierro y de la corrosión de acero son estables dentro del intervalo de pH de 4.5 a 8.5. Tuberculación (la acumulación de la corrosión de hierro subproductos) se produce generalmente dentro de un pH de 7,5 a 8,5. Para tubo galvanizado, la capa protectora de zinc es estable dentro de pH 6,5 a 12. Sin embargo, el zinc se corroe rápidamente a valores de pH de menos de 6,5.La selección de los materiales de construcciónAntes de la Segunda Guerra Mundial, la tubería de hierro negro se utiliza comúnmente en los sistemas de agua. tubo de acero galvanizado más tarde fue sustituido ya que el recubrimiento de zinc produjo una protección de barrera, de sacrificio que inhibe la corrosión del acero subyacente y por lo tanto prolonga la vida útil del sistema de tuberías.tubo de plomo se ha utilizado durante muchos años para hacer las conexiones de servicio de las líneas de suministro de agua municipal a los sistemas de plomería residenciales. El plomo también puede encontrarse en la soldadura utilizada para hacer las conexiones mixtas en las tuberías de cobre. Cuando el agua fluye a través de la tubería de metal, el plomo puede ser lixiviado en el agua potable. Como resultado, la soldadura de plomo ya no se utiliza para la fabricación de juntas de cobre. En muchos casos, tubo de plomo se debe quitar de las conexiones de servicio y se reemplaza con una alternativa que es menos propenso a la corrosión, para reducir las concentraciones de plomo en el agua potable.tubo de metal tal como hierro negro, plomo y cobre han sido el pilar de los sistemas de distribución de agua durante muchos años. Más recientemente, tubo de plástico está encontrando aplicaciones como una alternativa a la tubería de metal. El uso de tubos de plástico y tubos puede estar limitado por los códigos de plomería locales, sin embargo, lo que es mejor para identificar cualquier restricción de su uso antes de tiempo.CPVC (cloruro de polivinilo clorado) tubería tiene una capacidad de hasta 100 psi y servicio 180 F. La principal ventaja de CPVC sobre el PVC es que es más dúctil y tiene una mayor flexión y resistencia al aplastamiento.HDPE (polietileno de alta densidad) está ganando popularidad para su uso en sistemas de distribución de agua, ya que es con una vida útil de 50 a 100 años libres de corrosión. Al igual que los otros tipos de tubos de plástico, no se corroe, el crecimiento de tubérculos ni apoya bacterias como la pipa de metal.
  • HDPE tiene ventajas adicionales en que las juntas a tope son fusionados mediante un "soldador de fusión", que produce una fuerte unión fundida por el calor que ofrece la flexibilidad y la resistencia a la fatiga.
  • PEX tubo (polietileno reticulado) se utiliza para los bucles de calefacción central y servicio de agua en general. Es conveniente para las temperaturas del agua entre la congelación y 200 F.
  • PVC (cloruro de polivinilo) tubería está disponible en el grado familiarizado cédula 40 (blanco) y la Lista menos común 80 (gris). SCH40 PVC tiene una clasificación de hasta 140 psi y se utiliza comúnmente para las líneas de drenaje y alcantarillado. Sch80, siendo más grueso de pared, se nominal de hasta 200 psi y se utiliza con frecuencia en la presión más alta, aplicaciones de agua de mayor pureza. PVC es adecuado para uso en aplicaciones no de presión entre 0 y 150 F.
  • Cuando los ingenieros buscan un material resistente a la corrosión para conducir el agua de alta pureza por lo general a su vez a acero inoxidable. Sin embargo, el acero inoxidable no es inmune a la corrosión. Como su nombre indica, sólo manchas "menos". Los cloruros promueven picaduras de acero inoxidable. El acero inoxidable también sufre de decoloración rouge sobre la superficie metálica. Inoxidable es más difíciles de soldar y tiende a corroerse en la zona afectada por el calor.
  • Más recientemente, millones de millas de tubería de cobre y tubería se han instalado para el servicio de agua. El cobre es muy resistente y es adecuado para el servicio de agua caliente y fría. Sin embargo los gases, aguas bajas y altas de la dureza se disuelve (oxígeno y dióxido de carbono) se han relacionado con una racha de fugas del agujero de alfiler. Sin embargo, el mecanismo de este tipo de fallo corrosión del cobre es poco conocida y recién ahora está siendo identificado. Debido a que el cobre es un metal blando, no es adecuado para su uso en aplicaciones de alto flujo, donde la velocidad es mayor de 4 pies por segundo.
  • Control de la corrosión comienza con la selección de los materiales de construcción que se utiliza en el sistema de distribución de agua. Como se suele decir, el ingeniero debe "diseñar con la corrosión en mente." Por supuesto, se debe prestar atención al costo ya que los materiales que son más resistentes a la corrosión son a menudo más costosos de adquirir, fabricar e instalar.
  • Se requieren muchas plantas de tratamiento de aguas municipales para ajustar la calidad del agua para minimizar la corrosión en el sistema de distribución. En general, la adición de bicarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) para aumentar la alcalinidad y pH ayuda para pasivar superficies de las tuberías de metal para reducir la corrosión. Fosfato y / o sílice también se utiliza para formar una película protectora inhibidor en las superficies metálicas. Es difícil predecir la eficacia de aditivos químicos como agentes de control de la corrosión, sin embargo, sin muestreo de rutina y los ensayos para medir plomo, cobre, hierro y los niveles de zinc.
  • La velocidad del agua da lugar a una forma física de la corrosión. El flujo en más de 4 pies por segundo promueve la erosión de los metales más blandos como el cobre, por ejemplo. Los sistemas de tuberías deben ser diseñados para fluir a una velocidad que es compatible con la calidad del agua y materiales de construcción. condiciones de agua estancada promueven el crecimiento de bacterias y crean un entorno para la corrosión de micro
  • sulfuro de hidrógeno gaseoso se genera como subproducto de las bacterias reductoras de sulfato que prosperan en ambientes libres de oxígeno. Este gas es muy corrosivo, ya que deprime el pH resultante en un entorno localizado, ácido que ataca el hierro y el tubo de hormigón. La reacción química produce sulfuro de hierro, un depósito negro que se acumula en condiciones de agua estancada. Esto se ve comúnmente en los sistemas de protección contra incendios y es la razón principal para el lavado boca de riego periódico. También es muy común en las líneas de alcantarillado.
  • Uno de los factores primarios determinantes en la predicción de la tendencia del tubo a corroer es la concentración de gases disueltos en el agua. El oxígeno disuelto juega un papel crítico en la corrosión de la mayoría de los metales. Hierro y acero velocidades de corrosión aumenta con un aumento en la concentración de oxígeno disuelto. Oxígeno Sin embargo, el oxígeno es necesario para establecer y mantener una barrera contra la corrosión pasiva, de protección en acero inoxidable y aluminio.
  • Factores que afectan a la corrosión
  • La concentración de células:Esta forma de corrosión es causada por ataque electroquímico debido a diferencias en el medio acuático. Esto suele ocurrir en condiciones de agua estancada que existen en las grietas de la brida, acoplamientos y juntas roscadas.
  • La erosión corrosión:Se trata de un mecanismo físico (mecánico) la corrosión mediante el cual las películas de inhibidor de protección se descomponen por el rápido movimiento del agua sobre la superficie del metal. Si el agua lleva los sólidos en suspensión, la erosión se hace peor debido a la naturaleza abrasiva de la materia en partículas.
  • La corrosión general:Este se caracteriza como una disolución uniforme de metal sobre toda la superficie. Es un problema menor que las formas más localizadas de corrosión que promueven la avería en la conducción rápida. condiciones de pH ácido o bajas suelen conducir a la ataque corrosivo general.
  • Formas de corrosión
  • corrosión de tuberías eventualmente resulta en fugas y fallas de unión. Este problema se ha documentado en los nuevos sistemas sanitarios de cobre que experimentan una erupción de fugas por picaduras a los pocos meses de la instalación. Otros sistemas, tales como las redes de protección contra incendios, fallan debido al crecimiento de las bacterias reductoras de sulfato que corroen el tubo ya que el agua estancada se sienta bajo condiciones anaeróbicas (falta de oxigeno). Estos problemas potenciales no se detectan hasta que la tubería no ocasionar daños costosos a los alrededores.
  • Los bajos niveles de metales también pueden afectar adversamente el sabor y la calidad de los productos fabricados. Los niveles de zinc mayor que 2,5 ppm y el hierro en exceso de 0,3 ppm dan una amarga, mal sabor al agua potable. Estos contaminantes también pueden afectar el sabor de los alimentos procesados ​​y bebidas.
  • La corrosión puede causar problemas

 


Aldo Zaffalon
Aldo Zaffalon

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