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

Página 2

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

Página 3

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.

Página 6

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.

Página 7

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.

Página 8

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. .

Página 9

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_DWFSOM144.pdf

[6] www.conacyt.gob.mx/.../DesarrollodeInhibidoresCorrosionII-OleoductosExpres.doc

Página 10

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.

Página 11

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.

Página 12

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 MEDIDA

1 Diámetro del ducto (Φ) Pulgada

2 Longitud del ducto Metro

3 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 MEDIDA

1 Potencial de Hidrógeno Cantidad de iones Hidronios

2 Desgaste del metal Milésimas de pulgadas

3 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.

Página 13

Métodos electroquímicos (Resistencia Eléctrica)

1. Probeta de Resistencia Eléctrica tipo tubo.

2. Unidad de Transferencia de datos Mate II de Medición instantánea.

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.

Página 14

DateTime Excel Time Metal Loss Temp. Check

Página 15

16/07/2010 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 79.565420/07/2010 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 16

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:

Pendiente Velocidad 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 17

m

i

m

ii

x

xySlope

1

2

1

)(

)(

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.

Página 18