CAPITULO Nº6CAPITULO Nº6

AGRESIVIDAD AGRESIVIDAD DE SUELOSDE SUELOS

AGRESIVIDAD DE SUELOS A AGRESIVIDAD DE SUELOS A TUBERÍAS DE ACEROTUBERÍAS DE ACERO

La agresividad de los suelos se manifiesta por el deterioro La agresividad de los suelos se manifiesta por el deterioro que experimenta el acero enterradoque experimenta el acero enterrado..

El suelo será corrosivo si se comporta como un electrolito El suelo será corrosivo si se comporta como un electrolito activo, para ello es indispensable que esté presente la activo, para ello es indispensable que esté presente la humedad, de lo contrario aunque tenga sales solubles la humedad, de lo contrario aunque tenga sales solubles la corrosión no sucederá , solo que el acero estará alojada en corrosión no sucederá , solo que el acero estará alojada en un suelo potencialmente agresivo. un suelo potencialmente agresivo.

Sobre un trozo de acero puesto en contacto con el suelo Sobre un trozo de acero puesto en contacto con el suelo húmedo, se forman rápidamente zonas anódicas y catódicas, húmedo, se forman rápidamente zonas anódicas y catódicas, las cuales constituyen el mecanismo electroquímico que las cuales constituyen el mecanismo electroquímico que favorece el paso del hierro metálico termodinámicamente favorece el paso del hierro metálico termodinámicamente inestable al estado iónico o de combinación más estable inestable al estado iónico o de combinación más estable constituyendo así el proceso de corrosión. En las zonas constituyendo así el proceso de corrosión. En las zonas anódicas el metal pasa al estado iónico según la siguiente anódicas el metal pasa al estado iónico según la siguiente reacción:reacción:

Fe = FeFe = Fe++ ++ + 2 e+ 2 e

La reacción catódica más usual y la más importante es la La reacción catódica más usual y la más importante es la reducción del oxígeno para suelos neutros y levemente reducción del oxígeno para suelos neutros y levemente alcalinos, es la siguiente:alcalinos, es la siguiente:

HH22O + ½OO + ½O22 + 2e = 2(OH) + 2e = 2(OH)--

Entretanto, el proceso catódico en suelos ácidos débilmente Entretanto, el proceso catódico en suelos ácidos débilmente aireados se da por descargas de iones hidrógenos según la aireados se da por descargas de iones hidrógenos según la siguiente reacción:siguiente reacción:

2H2H++ + 2e = H + 2e = H22

En los suelos fuertemente aireados la corrosión se presenta En los suelos fuertemente aireados la corrosión se presenta en forma de un ataque fuertemente localizado (pitting), en forma de un ataque fuertemente localizado (pitting), mientras en suelos débilmente aireados la corrosión es más mientras en suelos débilmente aireados la corrosión es más uniforme.uniforme.

Una vez que comienza la reacción anódica, los iones ferrosos Una vez que comienza la reacción anódica, los iones ferrosos pasan a combinarse con iones (OH)pasan a combinarse con iones (OH)-- ; Cl-; SO ; Cl-; SO44

==; HCO3 y CO; HCO3 y CO33==. .

Los compuestos formados si son solubles difunden en el Los compuestos formados si son solubles difunden en el suelo. En combinaciones con el oxígeno disuelto y los iones suelo. En combinaciones con el oxígeno disuelto y los iones (OH)=, los iones ferrosos forman los depósitos. El hidróxido (OH)=, los iones ferrosos forman los depósitos. El hidróxido férrico Fe(OH)férrico Fe(OH)33 se combina fuertemente con el hidróxido se combina fuertemente con el hidróxido

ferroso Fe(OH)ferroso Fe(OH)2 2 ambos productos de corrosión, para formar el ambos productos de corrosión, para formar el

óxido magnético de hierro Feóxido magnético de hierro Fe33OO44. Formando así montones de . Formando así montones de

herrumbre en las proximidades de las regiones anódicas.herrumbre en las proximidades de las regiones anódicas.

En los suelos de escasa concentración de sales, el hidróxido En los suelos de escasa concentración de sales, el hidróxido férrico se deposita frecuentemente bajo la forma de un depósito férrico se deposita frecuentemente bajo la forma de un depósito compacto, fuertemente adherido al metal en las regiones compacto, fuertemente adherido al metal en las regiones anódicas del metal. Si la concentración en sales es más elevada anódicas del metal. Si la concentración en sales es más elevada y la entrada del oxígeno es más difícil, las sales ferrosas tienen y la entrada del oxígeno es más difícil, las sales ferrosas tienen la posibilidad de difundir y dan origen a las causas más la posibilidad de difundir y dan origen a las causas más importantes de herrumbres.importantes de herrumbres.

Bajo el montón de herrumbre, el pitting se desarrollará hasta que la Bajo el montón de herrumbre, el pitting se desarrollará hasta que la membrana del depósito de Fe(OH)membrana del depósito de Fe(OH)33 sea suficiente como para impedir sea suficiente como para impedir

el paso del oxígeno y el paso de las sales ferrosas.el paso del oxígeno y el paso de las sales ferrosas.

Los productos de corrosión que se depositan bajo la forma de Los productos de corrosión que se depositan bajo la forma de películas o capas sobre las regiones catódicas, oponiendo películas o capas sobre las regiones catódicas, oponiendo resistencia a la entrada del oxígeno hacia el cátodo producen una resistencia a la entrada del oxígeno hacia el cátodo producen una disminución en la velocidad de corrosión. Estas películas están disminución en la velocidad de corrosión. Estas películas están constituidas por algunos hidróxido o bien, por óxidos de fierro, constituidas por algunos hidróxido o bien, por óxidos de fierro, carbonato de calcio o de magnesio débilmente solubles llegando a carbonato de calcio o de magnesio débilmente solubles llegando a concentrarse en la proximidad de la región catódica bajo la influencia concentrarse en la proximidad de la región catódica bajo la influencia de la corriente de corrosión.de la corriente de corrosión.

La formación de las películas protectoras está favorecida por la La formación de las películas protectoras está favorecida por la aireación del suelo. Su formación es más difícil si la acidez es aireación del suelo. Su formación es más difícil si la acidez es elevada y la concentración de iones cloruros y sulfatos en el elevada y la concentración de iones cloruros y sulfatos en el suelo también es elevada, pues en estas condiciones los suelo también es elevada, pues en estas condiciones los carbonatos de calcio y magnesio son fácilmente solubles.carbonatos de calcio y magnesio son fácilmente solubles.

La protección de una tubería de acero enterrado se elige La protección de una tubería de acero enterrado se elige normalmente en base a un dictamen del suelo. Para ello se normalmente en base a un dictamen del suelo. Para ello se toman muestras de suelo, las que son sometidas a análisis toman muestras de suelo, las que son sometidas a análisis químicos y físico-químicos. químicos y físico-químicos.

AGRESIVIDAD DE SUELOS A AGRESIVIDAD DE SUELOS A TUBERIAS DE ACEROTUBERIAS DE ACERO

Corrosión galvánica debido a cenizas.Corrosión galvánica debido a cenizas. Corrosión galvánica debido a metales diferentes.Corrosión galvánica debido a metales diferentes. Corrosión galvánica entre tubería nueva y antigua.Corrosión galvánica entre tubería nueva y antigua. Corrosión galvánica por suelos heterogéneos.Corrosión galvánica por suelos heterogéneos. Corrosión galvánica por suelos con diferente aireación.Corrosión galvánica por suelos con diferente aireación. Corrosión galvánica por corrientes de fuga.Corrosión galvánica por corrientes de fuga.

RESISTIVIDAD DE UN SUELO VERSUS RESISTIVIDAD DE UN SUELO VERSUS CORROSIONCORROSION

Método de Wenner o de 4 electrodoMétodo de Wenner o de 4 electrodo

Medición de la resistividad del suelo por el método de Wenner o de Medición de la resistividad del suelo por el método de Wenner o de los cuatro electrodos. La distancia (b) o sea la profundidad a la que los cuatro electrodos. La distancia (b) o sea la profundidad a la que está enterrada el electrodo (barra de cobre o acero) debe ser pequeña está enterrada el electrodo (barra de cobre o acero) debe ser pequeña comparada con la distancia (a) entre los electrodos.comparada con la distancia (a) entre los electrodos.

Determinación de la agresividad de suelosDeterminación de la agresividad de suelos

MÉTODO DE SCHLUMBERGERMÉTODO DE SCHLUMBERGER

0

b

L

Iv

bbL

4

222

Aplicación de Aplicación de

Exploración vertical de suelos : Napas, CapasExploración vertical de suelos : Napas, Capas

Exploración horizontal : Curvas isorresistividadesExploración horizontal : Curvas isorresistividades

Estudio Hidrológico : Ubicación de Aguas Saladas,Estudio Hidrológico : Ubicación de Aguas Saladas, dulce, zonas de transición, etc.dulce, zonas de transición, etc.

RESISTIVIDAD DE AGUAS Y ROCASRESISTIVIDAD DE AGUAS Y ROCAS

1.1. Agua de Mar : 20 Ohm-cmAgua de Mar : 20 Ohm-cm

2.2. Agua de Fuentes: 5000 – 10000 Ohm-cmAgua de Fuentes: 5000 – 10000 Ohm-cm

3.3. Arena y Grava con agua salada : 50 – 500 Ohm-cmArena y Grava con agua salada : 50 – 500 Ohm-cm

4.4. Arcilla : 200 – 2000 cmArcilla : 200 – 2000 cm

5.5. Arenisca Arcillosa : 5000 – 30000 Ohm-cmArenisca Arcillosa : 5000 – 30000 Ohm-cm

RESISTIVIDAD V/S HUMEDADRESISTIVIDAD V/S HUMEDAD

T ºCT ºC

Ohm-cmOhm-cm

x10x1022 2626

2424

2222

2020

1818

1616

1414

1212

1010

88

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450 5 10 15 20 25 30 35 40 45

FACTORES DE LA AGRESIVIDADFACTORES DE LA AGRESIVIDAD

Muchos son los factores que influyen en caracterizar el grado de Muchos son los factores que influyen en caracterizar el grado de agresividad del suelo a aceros enterrados. Mientras que con agresividad del suelo a aceros enterrados. Mientras que con elementos pequeños son superficies del orden de cmelementos pequeños son superficies del orden de cm22, puede , puede suponerse que el terreno que rodea es homogéneo, en depósitos suponerse que el terreno que rodea es homogéneo, en depósitos mayores ya es discutible y en tuberías largas es absolutamente mayores ya es discutible y en tuberías largas es absolutamente seguro que no lo es. Las diferentes clases de terreno por las que seguro que no lo es. Las diferentes clases de terreno por las que pasa una trazada, con permeabilidad distinta al aire y al agua, con pasa una trazada, con permeabilidad distinta al aire y al agua, con diferente volumen de poros, contenido de humedad y dispersión diferente volumen de poros, contenido de humedad y dispersión (distribución de grano) producen una velocidad irregular de la (distribución de grano) producen una velocidad irregular de la difusión de los agentes oxidantes (oxígeno del aire) con respecto a difusión de los agentes oxidantes (oxígeno del aire) con respecto a la superficie del hierro. Debido a ello se obtienen zonas anódicas y la superficie del hierro. Debido a ello se obtienen zonas anódicas y catódicas separadas localmente, es decir, la formación de catódicas separadas localmente, es decir, la formación de elementos de concentración. Esto origina picaduras, siempre que elementos de concentración. Esto origina picaduras, siempre que las superficies anódicas sean pequeñas con respecto a las las superficies anódicas sean pequeñas con respecto a las superficies catódicas. La velocidad de corrosión en las picaduras superficies catódicas. La velocidad de corrosión en las picaduras es directamente proporcional a la reacción del suelo.es directamente proporcional a la reacción del suelo.

Los terrenos arcillosos totalmente homogéneos son en sí, poco Los terrenos arcillosos totalmente homogéneos son en sí, poco agresivos. Los suelos arcillosos con humus pueden contener agresivos. Los suelos arcillosos con humus pueden contener microorganismo que generen la reducción de los sulfatos, microorganismo que generen la reducción de los sulfatos, aumentando su capacidad corrosiva.aumentando su capacidad corrosiva.

Como suelos agresivos se consideran basándose en el Como suelos agresivos se consideran basándose en el resultado de su análisis químico, los suelos ricos en cloruros, resultado de su análisis químico, los suelos ricos en cloruros, sulfatos, sales solubles, los suelos de turba, y la marisma. sulfatos, sales solubles, los suelos de turba, y la marisma. También son agresivos los suelos con contenidos de sulfuros, También son agresivos los suelos con contenidos de sulfuros, los terrenos artificiales, los que contienen herbicidas, abono, los terrenos artificiales, los que contienen herbicidas, abono, aguas residuales de viviendas humanas o empresas agrícolas aguas residuales de viviendas humanas o empresas agrícolas o industriales.o industriales.

VALORACIÓN DE LA AGRESIVIDAD VALORACIÓN DE LA AGRESIVIDAD DE LOS SUELOSDE LOS SUELOS

Clase de suelo.Clase de suelo. Estados del terreno.Estados del terreno. Resistencia específica del suelo (Resistividad).Resistencia específica del suelo (Resistividad). Contenido de agua.Contenido de agua. Valor del pH.Valor del pH. Acidez total hasta pH 7Acidez total hasta pH 7.. Potencial Redox (mv).Potencial Redox (mv). Contenido de carbonato de calcio.Contenido de carbonato de calcio. Acido sulfhídrico o sulfuro.Acido sulfhídrico o sulfuro. Contenido de carbón de piedra o coke.Contenido de carbón de piedra o coke. ClorurosCloruros.. Contenido de sulfatosContenido de sulfatos..