Infraestructura Expuesta a Medios de Alta Agresividad

"MECANISMO DE CORROSIÓN POR MICROORGANISMOS"

Las aguas de muchos puertos, fuertemente contaminadas por los desechos de las ciudades, las plantas de tratamiento de aguas residuales, etc., son origen de graves problemas para la infraestructura expuesta a este medio. Uno de estos problemas lo constituye la corrosión causadas por los microorganismos que en este medio se desarrollan. Combatir y reducir las grandes pérdidas que ocasionan, requiere conocer el mecanismo de desarrollo de estos organismos y su participación en el proceso corrosivo electroquímico de oxidación y reducción.

FOTO 1: Deterioro de Pilotes de Acero expuestos a inmersión: Corrosión por agua de mar y microorganismos

La corrosión microbiana, la podemos definir como el proceso metabólico de microorganismos que origina o acelera la destrucción de los metales. Los microorganismos constituyen un amplio mundo de seres unicelulares, muy rudimentarios, extendidos por toda la biosfera. A pesar de su talla extremadamente reducida, desempeñan un importante papel en la naturaleza: gran número de ellos en el suelo o en el seno de las aguas, descomponiendo el material orgánico y mineral, participando en los ciclos naturales del carbono, del nitrógeno y del azufre.

FOTO 2: Corrosión por microorganismos

Los microorganismos se alimentan de elementos del medio y generan productos que pueden tener influencias sobre la corrosión:

1.Modificando las reacciones catódicas o anódicas de la corrosión

2.Afectando la película protectora superficial

3.Modificando el PH del medio

4.Produciendo depósitos

5.Dando lugar a reactivos orgánicos agresivos desde el punto de vista de la corrosión

6.En ocasiones transforman medios no agresivos o muy poco agresivos en agresivos.

Cuanto mayor sea la proporción de materia orgánica en el medio, mayor será la proporción de gérmenes y más intensa la corrosión bioquímica.

Durante los procesos biológicos se forman numerosos productos de combustión: CO2, H2O, gases,: Hidrógeno (H2), Nitrógeno (N2), Oxígeno (O2), sustancias: Agua Oxigenada (H202), Amoniaco (NH3), Azufre (S), productos ácidos o alcalinos. Todos estos productos se acumulan en el medio, modificando su composición.

FOTO3: Estado de Oxidación del Substrato

A cada tipo de medio le corresponde una población microbiana más o menos específica. Ciertas especies bacterianas son capaces de efectuar su síntesis a partir del agua, del gas carbónico y de algunas sales minerales; a estas se les denomina "bacterias autótrofas" las cuales se puede decir que son muy raras. Por otro lado, se puede considerar como "bacterias heterótrofas" las especies incapaces de hacer solas las síntesis de todos sus factores de crecimiento.

Tal como lo hemos mencionado, la corrosión biológica es provocada por organismos vivos siendo los principales las algas, los hongos y las bacterias.

ALGAS

Las algas son plantas microscópicas que poseen clorofila y en consecuencia pueden vivir gracias al gas carbónico (CO2) del aire y a las radiaciones solares (fotosíntesis). Pueden descomponer el agua, liberando oxígeno que acelera la corrosión. Su desarrollo conduce a la formación de depósitos que disminuyen el intercambio iónico y provocan la corrosión.

FOTO 4: Delaminación de pintura por microorganismos marinos

HONGOS

Los hongos sin embargo son organismos sin clorofila; se desarrollan sobre organismos vivos o no, y se reproducen por esporas. Se alimentan del medio en que se encuentran por mecanismos de oxidación y fermentación. En los mecanismos de oxidación, se forman ácidos tales como el ácido cítrico, oxálico ó glucónico. Su presencia contribuye a la corrosión del metal.

Foto 5: Deterioro de la pintura por crecimiento de Hongos

BACTERIAS

Las bacterias son organismos unicelulares que se reproducen por escisión. Su desarrollo es muy variable de acuerdo a la especie de que se trate, siendo esto función de las condiciones del medio: ph, temperatura, presión parcial del oxígeno, etc.

Las bacterias intervienen en el proceso electroquímico de la corrosión de dos formas y siempre entre límites de ph restringidos: las bacterias pueden modificar el ph, bien hacia la alcalinidad o hacia la acidificación, dando lugar a condiciones electroquímicas favorables a la corrosión.

En otras palabras, si no existen condiciones para que haya corrosión, las bacterias pueden crearlas, a condición, para las heterótrofas, que haya en el medio materia orgánica. En condiciones especiales ciertas bacterias autótrofas pueden actuar a ph muy bajo.

FOTO 6: Fouling orgánico causa deterioro de tuberías

Existen bacterias que trabajan únicamente al aire, puesto que precisan oxígeno en su metabolismo, estas bacterias son denominadas "aerobias"; otras no soportan de forma alguna el oxígeno, ó viven con muy poco oxígeno, estas son las bacterias "anaerobias estrictas"; por último existe una tercera categoría que se aclimata a cualquier circunstancia, estas son las "acrobias-anacrobias facultativas".

Las bacterias más conocidas que intervienen en la corrosión, son por un lado las

bacterias ferruginosas o ferro bacterias y por otro lado aquellas que utilizan el azufre en su metabolismo.

Las bacterias ferruginosas son aerobias y obtienen la energía necesaria para su síntesis de la transformación de sales ferrosas en férricas, es decir de la oxidación del fierro. Esto último produce una disolución ininterrumpida del hierro, aumentado la corrosión.

Las bacterias que utilizan azufre en su metabolismo son las bacterias sulfato reductoras (anaerobias), sulfato bacterias (aerobias) y las pseudomonas.

Las bacterias sulfato reductoras transforman los sulfatos en ácido sulfhídrico que se combina con las sales ferrosas para dar un sulfuro de hierro.

Las sulfato bacterias oxidan al azufre así como a sus compuestos con formación de ácido sulfúrico, conduciendo a una acidificación del medio y a una corrosión ácida.

Las pseudomonas transforman los sulfatos en compuestos orgánicos (tipo mercaptano) que reaccionan con el hierro y lo corroen.

A continuación se describen las condiciones de los medios óptimos o favorables de Potencial Redox- PH, para el desarrollo de las bacterias, activando o acelerando el proceso corrosivo, en contacto con diferentes materiales industriales de uso común

FOTO 7: Pilotes en inmersión, expuestos a corrosión por microorganismos en zona de splash

Relación Óptima de potencial -PH, para el desarrollo de bacterias.

La posibilidad de la acción bacterial en la destrucción metálica es hoy por hoy una consideración importante al investigar las causas que provocan las fallas por corrosión y particularmente en aquella infraestructura que se encuentra enterrada y en inmersión en aguas con presencia de materia orgánica.

Ing. Abel De la Cruz PérezInstructor Autorizado por ASTM International en RecubrimientosColaborador principal de INFOCORROSIONhttp://infocorrosion.comhttp://recubrimientosdeproteccionastm.blogspot.com