UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIN DE INGENIERA DE MATERIALES
BASE DE CONOCIMIENTOS DE SELECCIN DE MATERIALES:
Consideraciones de Corrosin en Planta de Deshidratacin de Gas
Realizado por:
Emilio Abel Bello Gonzlez
INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIN
Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar
al ttulo de Ingeniero de Materiales, mencin Metalurgia
Sartenejas, Marzo 2007
UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIN DE INGENIERA DE MATERIALES
BASE DE CONOCIMIENTOS DE SELECCIN DE MATERIALES:
Consideraciones de Corrosin en Planta de Deshidratacin de Gas
Realizado por:
Emilio Abel Bello Gonzlez
con la Asesora de:
Ing. Adalberto Rosales (Tutor Acadmico)
Ing. Thais Mesones (Tutor Industrial)
Sartenejas, Marzo 2007
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. iii Marzo 2007
BASE DE CONOCIMIENTOS DE SELECCIN DE MATERIALES:
Consideraciones de Corrosin en Planta de Deshidratacin de Gas
Realizado por:
Emilio Abel Bello Gonzlez
RESUMEN
En la presente pasanta se realiz la elaboracin de la base de conocimiento para la seleccin
de materiales de las Empresas Y&V. La metodologa est enmarcada en el concepto de mapa
de proceso, con la finalidad de obtener procedimientos prcticos y estandarizados, aplicados a
la ejecucin del diseo de tuberas y equipos en proyectos de ingeniera, durante la fase de
definicin. Todas las actividades exigieron la continua revisin bibliogrfica desde el inicio
del desarrollo del estudio. Los diagramas de flujo y diagramas IDEF0 fueron las herramientas
utilizadas para la creacin de una metodologa general, que permita al ingeniero de proyectos
realizar la seleccin de materiales en base al proceso que se maneja.
La estrategia para el desarrollo de esta metodologa de trabajo se realiz a partir de un caso de
estudio, donde se llev a cabo la prediccin de los riesgos de corrosin de una planta de
deshidratacin de gas natural, para la validacin de materiales preseleccionados de tuberas y
equipos, durante la ingeniera bsica. El primer paso para la ejecucin de la evaluacin del
caso de estudio consisti en la identificacin del proceso de deshidratacin del gas, as como
las variables y mecanismos de corrosin asociados. Luego se procedi a revisar los modelos
de prediccin de corrosin disponibles y su comparacin, para utilizar finalmente el software
PredictTM, versin 4.0. Se calcularon las velocidades de corrosin en las lneas principales del
proceso con el software comercial seleccionado. Las velocidades de corrosin de los equipos
fueron extrapolados a partir de los resultados de las lneas de entrada y salida de los mismos.
Las velocidades de corrosin calculadas, permiti la validacin de los materiales utilizados
para tuberas y equipos, y la generacin de las recomendaciones para el control de corrosin a
travs de mtodos alternativos a la metalurgia. Finalmente, se realizaron los diagramas
metalrgicos a partir de los diagramas de flujo del proceso, donde se reflejaron los resultados
arrojados durante el estudio y las recomendaciones.
Palabras clave: corrosin, gas natural, CO2, H2S.
Sartenejas, Marzo 2007
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. iv Marzo 2007
DEDICATORIA
Dedicado a Emilio Bello Rondn
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. v Marzo 2007
AGRADECIMIENTOS
A mis Padres, Isbelia y Emilio, por aos de sacrificio, dedicacin y confianza depositados en Vernica, Andrs y en m, y por hacernos crecer con su amor, consejos y valores. A ellos, que siempre han estado y estarn por nosotros, Gracias.
A mis hermanos Vernica y Andrs, por estar conmigo siempre que los necesito. A toda mi familia, en especial a Lola, Samaria, Raquel, Juvenal y Pablo, quienes siempre me apoyaron durante la carrera, y a quienes considero mis padres tambin. A Virginia Fernndez por su amor y apoyo en los buenos y malos momentos. A Gladys Navas y Adalberto Rosales, por hacer posible el logro exitoso de esta pasanta a travs de su orientacin y experiencia, y a quienes estimo y considero amistades muy valiosas. A Carlos Graciano por recomendarme para este proyecto de pasanta, y sus consejos durante el desarrollo de la misma. A Thais Mesones por brindarme la oportunidad de realizar el trabajo que define, hasta los momentos, mi camino en la ingeniera. A todos los que en la empresa me brindaron su apoyo, confianza y tiempo, y que de alguna u otra manera aportaron para el desarrollo de este trabajo: Miguel Sarmiento, Freddy Villalobos, Mara Dolores Len, Desiree Quintero, Anmary Alemn, Wendy Montano, Fernando Aponte, y a los que dejo de nombrar y que tambin contribuyeron. A Beatriz Luciani por su ayuda y buenos consejos durante el desarrollo de este trabajo. A ST3I por recibirme y hacerme sentir como en casa. Finalmente pero no menos importante, a Dios, por darme las oportunidades que he necesitado y ponerme en el camino adecuado.
Gracias..
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. vi Marzo 2007
INDICE GENERAL
CAPTULO 1: INTRODUCCIN.............................................................................................1
CAPTULO 2: OBJETIVOS......................................................................................................2
CAPTULO 3: EMPRESAS Y&V.............................................................................................3
3.4 Marco Organizacional ......................................................................................................3
3.5 Principios de la Corporacin ............................................................................................5
3.6 Organigrama de Y&V Ingeniera y Construccin............................................................6
3.7 Departamento de Ingeniera Mecnica .............................................................................7
CAPTULO 4: MARCO TERICO ..........................................................................................9
4.1 Desarrollo de un Proyecto ................................................................................................9
4.1.1 Visualizar...................................................................................................................9
4.1.2 Conceptualizar...........................................................................................................9
4.1.3 Definir......................................................................................................................10
4.1.4 Implantar..................................................................................................................10
4.1.5 Operar ......................................................................................................................10
4.2 Gestin del Conocimiento ..............................................................................................11
4.2.1 Mapas de Procesos ..................................................................................................12
4.3 Seleccin de Materiales ..................................................................................................14
4.4 Corrosin y Seleccin de Materiales ..............................................................................16
4.5 Mtodos de Proteccin ...................................................................................................19
4.6 Modelos de Prediccin de Corrosin..............................................................................20
CAPTULO 5: METODOLOGA............................................................................................26
5.1.1 Identificacin del Proceso a Evaluar .......................................................................26
5.1.2 Recoleccin de Datos ..............................................................................................28
5.1.3 Anlisis de las Condiciones de Operacin ..............................................................28
5.1.4 Elaboracin de los Diagramas Metalrgicos ...........................................................30
CAPTULO 6: CASO DE ESTUDIO ......................................................................................32
6.1 Descripcin del Proceso .................................................................................................32
6.2 Corrosin en la Produccin de Gas ................................................................................36
6.3 Mecanismos de Degradacin en la Produccin de Gas..................................................37
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. vii Marzo 2007
6.3.1 Corrosin por Dixido de Carbono .........................................................................37
6.3.2 Corrosin por Sulfuro de Hidrgeno.......................................................................39
6.3.3 Corrosin por efecto combinado de CO2 y H2S ......................................................41
6.3.4 Corrosin por Ataque Microbiolgico (MIC) .........................................................42
6.3.5 Corrosin-Erosin ...................................................................................................43
6.4 Efecto de las Variables del Medio Corrosivo.................................................................43
6.4.1 Rol del Agua............................................................................................................43
6.4.2 Rol del pH................................................................................................................44
6.4.3 Efecto de la Temperatura.........................................................................................45
6.4.4 Velocidad del Fluido y Patrones de Flujo ...............................................................46
6.5 Mtodos de Proteccin ...................................................................................................49
6.6 Metodologa de Evaluacin ............................................................................................49
6.6.1 Procedimiento de Evaluacin ..................................................................................49
6.6.2 Identificacin del Proceso .......................................................................................50
6.6.3 Identificacin de los Mecanismos Potenciales de Corrosin ..................................53
6.6.4 Alcance ....................................................................................................................53
6.6.5 Modelo Predictivo Utilizado para la Evaluacin.....................................................53
6.6.6 Conectividad............................................................................................................54
6.6.7 Criterios de Evaluacin ...........................................................................................55
6.6.8 Validacin y Seleccin de Materiales .....................................................................58
6.6.9 Elaboracin de los Diagramas Metalrgicos ...........................................................58
CAPTULO 7: PRESENTACIN Y ANLISIS RESULTADOS .........................................59
7.1 Mecanismos de Corrosin ..............................................................................................59
7.2 Descripcin y caractersticas de las Lneas y Equipos Evaluados..................................62
7.3 Propiedades de las Corrientes Consideradas en la Evaluacin.......................................63
7.4 Velocidades de Corrosin...............................................................................................63
7.5 Diagramas Metalrgicos.................................................................................................68
CAPTULO 8: CONCLUSIONES...........................................................................................71
CAPTULO 9: RECOMENDACIONES .................................................................................72
CAPTULO 10: REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ..........................................................74
CAPTULO 11: APNDICES .................................................................................................75
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. viii Marzo 2007
APNDICE A ..........................................................................................................................76
APNDICE B...........................................................................................................................77
APNDICE C...........................................................................................................................81
APNDICE D ..........................................................................................................................85
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Emilio A. Bello G. ix Marzo 2007
INDICE DE TABLAS Y FIGURAS
Figura 1. Organigrama de Y&V Ingeniera y Construccin. .....................................................7
Figura 2. Disciplinas del Departamento de Ingeniera Mecnica de Y&V Ingeniera y
Construccin...............................................................................................................................8
Figura 3. Diagrama de flujo o flujograma. ...............................................................................14
Figura 4. Diagrama IDEF0. ......................................................................................................14
Figura 5. Seleccin de materiales en el proceso de diseo ingenieril. .....................................15
Figura 6. Metodologa para la Seleccin de Materiales. ..........................................................27
Figura 7. Diagrama IDEF0, estudio de seleccin de materiales..............................................29
Figura 8. Diagrama IDEF0, elaborar diagramas metalrgicos.................................................30
Figura 9. Diagrama metalrgico...............................................................................................31
Tabla 1. Criterio General de Corrosividad del Gas en Funcin de la Presin Parcial del CO2.
..................................................................................................................................................37
Tabla 2. Caractersticas de la capa de carbonato de hierro en la superficie del metal
vs.temperatura a la cual se forma .............................................................................................39
Tabla 3. Criterio General de Corrosividad del Gas en Funcin de la Presin Parcial del CO2.
..................................................................................................................................................41
Tabla 4. Corrosividad relativa vs. pH del Agua. ......................................................................45
Figura 8. Patrn de flujo generado a diferentes velocidades de flujo.......................................48
Tabla 5. Mecanismos de corrosin tpicos presentes en el rea de produccin de gas. ...........50
Figura 9. Esquema de la metodologa aplicada. .......................................................................51
Tabla 6. Datos de entrada y salida para la estimacin de las velocidades de corrosin, de los
distintos modelos utilizados .....................................................................................................54
Tabla 7. Corrientes evaluadas y corrientes equivalentes en los resultados. .............................56
Tabla 8. Equipos evaluadas y equipos equivalentes en los resultados. ....................................57
Figura 10. Determinacin del mecanismo de corrosin predominante. ...................................59
Figura 11. Presiones parciales de CO2 en las corrientes evaluadas que manejan gas. .............60
Tabla 10. Composicin del gas natural para el caso rico en CO2.............................................60
Figura 12. Presiones parciales de H2S en las corrientes evaluadas que manejan gas...............61
Tabla 13. Materiales preseleccionados para tuberas y equipos...............................................62
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. x Marzo 2007
Tabla 15. Variables consideradas para la evaluacin simuladas en HYSYS. ..........................63
Figura 13. Velocidades de corrosin en las lneas de gas, para cada premisa considerada. ....65
Tabla 17. Velocidades de corrosin en las lneas de drenaje y aguas de tratamiento. .............65
Tabla 18. Velocidad de corrosin en la corriente 1 para pH de 4,9 y 3,7. ...............................66
Tabla 9. Relacin entre las presiones parciales de CO2 y H2S en las corrientes que manejan
gas hmedo. ..............................................................................................................................76
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Emilio A. Bello G. xi Marzo 2007
LISTA DE SIMBOLOS Y ABREVIATURAS
ANSI: American National Standards Institute (Norma Nacional Americana)
API: American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petrleo).
bbls/d: barriles por da.
CA: permisividad a la corrosin (corrosion allowance).
Clad: revestimiento interno con metal.
d: densidad en libras por pie cbico (lb/ft3) para gas, y kilogramos por metro cbico (Km/m3)
para el agua e hidrocarburos.
DI: dimetro interno en pulgadas (in).
ISO: Organizacin Internacional de Normalizacin.
LNG: Liquefied Natural Gas (Gas Natural Licuado).
NACE: National Association of Corrosion Engineers (Asociacin Nacional de Ingenieros de
Corrosin).
NGL: Natural Gas Liquids (Lquidos del Gas Natural).
: viscosidad en centipoise (cP). mils: milsimas de pulgada.
MMSCFD: Million Standar Cubic Feet per Day (Millones de Pies Cbicos Estndar por Da)
mpy: milsimas de pulgada por ao.
P: presin en psia (libras por pie cbico)
P&ID o DTI: Piping and Instrumentation Diagram o Diagrama de Tuberas e
Instrumentacin.
PDF o DFP: Process Flow Diagram o Diagrama de flujo de procesos.
PDVSA: Petrleos de Venezuela Sociedad Annima.
PpXn: Presin Parcial del Compuesto Xn.
Q: flujo volumtrico de gas en MMSCFD para el gas, y bbls/d para el agua e hidrocarburos.
Sagua: tensin superficial del agua en dinas por centmetros (DINA/cm).
Sgas: gravedad especfica del gas.
T: temperatura en grados Fahrenheit.
Usl: velocidad superficial de lquido en pies por metro (ft/m).
Usg: velocidad superficial del gas en pies por metro (ft/m).
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. xii Marzo 2007
Umez: velocidad superficial de la mezcla en pies por metro (ft/m).
Vcorr: veloocidad de corrosin en mpy.
Vcorr mx: velocidad de corrosin mxima permisible en mpy.
Z: factor de compresibilidad del gas.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 1 Marzo 2007
CAPTULO 1: INTRODUCCIN
La corrosin por CO2 y H2S en los medios de produccin de crudo y gas representa una de
las reas ms importantes de estudio e investigacin en la industria del petrleo. Esto se debe
a la necesidad de evaluar la severidad de la corrosin en un medio con la finalidad de asegurar
la utilizacin acertada de los aceros, aleaciones que tienen una amplia aplicacin en casi todo
lo que engloba produccin y refinacin de petrleo y gas. La definicin de los lmites de uso
para los aceros al carbono, requiere de la precisa prediccin de la corrosividad de los medios a
los que estn expuestos y los mecanismos de degradacin asociados, de manera de garantizar
la seguridad operacional, y el tiempo de vida requerido para las instalaciones.
La industria de crudo y gas, e institutos de investigacin, se han visto obligados por tanto
al desarrollo de modelos de prediccin de corrosin basados en la utilizacin de datos de
laboratorio, datos de campo y modelos tericos para obtener una evaluacin real (o muy
aproximada) de la corrosividad del medio y las velocidades de corrosin. Muchos de estos
modelos tienden a ser muy conservadores en la interpretacin de los resultados o se enfocan
en pequeos efectos paramtricos, limitando el alcance de la aplicacin. Del mismo modo, la
accesibilidad de los datos requeridos por algunos de los modelos para su desarrollo, no se
encuentra fcilmente disponible en muchos casos, reduciendo la importancia prctica de su
uso.
La evaluacin de la corrosin interna en equipos y tuberas requiere de la seleccin del
modelo que se ajuste a las necesidades del Ingeniero, y le permita desarrollar la metodologa
adecuada para la estimacin de la corrosin y anlisis de las acciones a tomar a partir del
estudio realizado. La versatilidad de esta evaluacin permite la prediccin de escenarios
durante el diseo de las instalaciones, as como en operacin, con la finalidad de generar
requerimientos de materiales, control y planes de inspeccin de corrosin que optimicen las
relaciones de costo, durabilidad y seguridad del proceso evaluado.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 2 Marzo 2007
CAPTULO 2: OBJETIVOS
El objetivo general de este proyecto de pasanta es la seleccin efectiva de los materiales
para tuberas y equipos, mediante el desarrollo de una metodologa que permita la evaluacin
de riesgos de corrosin e identificacin de los mecanismos potenciales de corrosin, con base
en el proceso que se maneja, durante la etapa de ingeniera bsica. Esto permitir la
generacin de procedimientos prcticos y estandarizados para la seleccin de materiales y
elaboracin de diagramas metalrgicos, a ser implantados en el marco del concepto de mapa
de proceso.
El cumplimiento de este objetivo general fue realizado a travs de los siguientes objetivos
especficos:
Reconocimiento del objetivo principal de la planta en diseo. Revisin y anlisis de la data correspondiente a la etapa de ingeniera bsica
disponible.
Evaluacin de los modelos de prediccin de corrosin existentes. Seleccin del modelo adecuado a las necesidades del proyecto. Desarrollo de la metodologa de evaluacin acorde al modelo seleccionado Identificacin de los mecanismos de degradacin potenciales asociados a las lneas de
gas. Cuantificacin de la velocidad de corrosin.
Seleccin de materiales a travs de estudio de validacin basado en la estimacin de velocidades de corrosin.
Elaboracin de los diagramas metalrgicos. Desarrollo y documentacin de la metodologa general y aplicada al caso, generando
la base de conocimiento de seleccin de materiales.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 3 Marzo 2007
CAPTULO 3: EMPRESAS Y&V
3.4 Marco Organizacional
Es una corporacin de servicios venezolana, orientada al desarrollo de proyectos de
inversin en las reas de: ingeniera, construccin, operacin, mantenimiento y gestin
ambiental para los sectores pblicos y privados.
Fue creada en 1985, ante la necesidad del mercado de encontrar integradas las diferentes
reas de servicio en un solo ente. Para mantenerse como una organizacin flexible y slida,
Empresas Y&V permite la autonoma en las decisiones y estructuras de costo de sus
compaas, a la vez que comparten las mismas polticas en las reas de recursos humanos,
administrativa y financiera, permitiendo la interaccin del personal en las distintas reas.
La corporacin est formada por cuatro empresas, cada una con cierta especializacin
hacia un rea de la gestin de proyectos de ingeniera [1]:
Y&V Construccin y Montaje: nace con el nombre de DRV Construcciones con el
propsito de ofrecer soluciones integrales en el rea de la construccin, asegurando costos,
calidad, tiempo de ejecucin y seguridad. En mayo de 2005, DRV Construcciones da paso a
Y&V Construccin y Montaje, en una reorganizacin corporativa asumida por Empresas
Y&V. Y&V Construccin y Montaje acta como contratista general en la ejecucin de obras
de ingeniera, y cuenta con una capacidad tcnico-financiera para acometer obras mayor a
1.500.000 horas hombre/ao.
Y&V Operacin y Mantenimiento: nace con el nombre de Vectra en 1968 y en este ao
2005 cambia a Y&V Operacin y Mantenimiento. Presta servicio tcnico y gerencial,
especialmente en la operacin y mantenimiento de plantas en los sectores de petrleo y gas,
petroqumico e industrial.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 4 Marzo 2007
Desde 1968, la compaa ha prestado servicios profesionales en forma continua en
Venezuela, tanto a clientes del sector privado como del sector pblico, a lo largo de las
diferentes fases de un proyecto de inversin: investigacin de mercados, evaluacin
econmica, arranque y puesta en marcha, operacin y mantenimiento.
Y&V Ecoproyectos: viene de la compaa Ecoproyectos, creada en 1989. Y&V
Ecoproyectos disea y desarrolla soluciones en el rea de ambiente, fundamentalmente para
los sectores de petrleo y gas, petroqumico e industrial. Surge por iniciativa de un grupo de
profesionales de las reas de Ecologa en Ingeniera Ambiental, con el objetivo de desarrollar
soluciones orientadas al crecimiento de las empresas industriales y de servicios, debido a las
necesidades existentes en materia ambiental.
Actualmente Ecoproyectos posee la certificacin RASDA, otorgada por el Ministerio de
Ambiente y de los Recursos Naturales, que permite el manejo de desechos susceptibles de
degradar el ambiente.
Y&V Ingeniera y Construccin: asume darle continuidad a la labor de Yanes & Asociados,
para ofrecer sus servicios en diseo y desarrollo de soluciones en el rea de ingeniera de
consulta y construccin para los sectores de petrleo y gas, petroqumica, industrial e
infraestructura.
Yanes & Asociados, a su vez, se haba constituido como Empresa de Servicios de
Ingeniera de Consulta en 1985, siguiendo el camino dejado por la Oficina Tcnica de
Ingeniera Adolfo Yanes, cuyas actividades comprendieron el perodo 1954-1985. As, Y&V
Ingeniera y Construccin, a travs de Yanes & Asociados acumula ms de 40 aos de
experiencia como consultora de proyectos de ingeniera, prestando servicios en los sectores de
petrleo y gas, petroqumica, industrial e infraestructura, lo que le ha permitido adquirir una
slida experiencia que pone a disposicin de sus clientes.
Y&V Ingeniera y Construccin, como empresa de ingeniera y construccin, tiene un alto
grado de especializacin y experiencia en el desarrollo de proyectos en cada una de sus fases:
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 5 Marzo 2007
Estudios de factibilidad. Ingeniera conceptual, bsica y de proyectos. Gerencia integral de proyectos. Proyectos llave en mano (IPC). Planificacin y control de proyectos. Gerencia de construccin. Inspeccin de obras. Arranque y puesta en marcha. Gestin y procura. Estimacin y control de costos. Asesoras y consultas. Operacin y mantenimiento.
Adems, Y&V Ingeniera y Construccin cuenta con un destacado equipo
multidisciplinario calificado para ofrecer un servicio de primera, acorde a las necesidades del
cliente. ste se encuentra integrado por las siguientes disciplinas: Mecnica, Procesos,
Electricidad, Instrumentacin y Control, Civil, Industrial, Arquitectura, Urbanismo, Sistemas
y Estructuras, entre otros.
3.5 Principios de la Corporacin
Empresas Y&V posee una serie de principios que han sido el motor de su desarrollo. Uno
de los ms fundamentales, y que determina su esencia como organizacin, es que la empresa
est concebida para ser conducida por sus empleados, lo cual se evidencia en el hecho de que
para ser uno de sus accionistas es indispensable ser parte de su personal; es decir, trabajar en
ella. Esto, aunado a la Misin, Visin y Valores, ha sido decisivo en el crecimiento de la
organizacin y de los individuos que la conforman [1].
Visin: Ser una organizacin de servicios de Clase Mundial que promueva el desarrollo de
su personal y de la sociedad.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 6 Marzo 2007
Misin: Prestar servicios de excelencia que excedan las expectativas de nuestros clientes y
maximicen la satisfaccin de trabajadores y accionistas dentro de un entorno tico y moral,
orientado al servicio del individuo, la sociedad y la conservacin del ambiente.
Valores:
Reconocimiento y respeto al individuo. Proactividad, pasin y compromiso. Integridad. Disposicin al logro y espritu competitivo. Mejoramiento continuo en la bsqueda del desarrollo personal y profesional del
capital humano.
Trabajo en equipo.
Objetivos:
Ser empresa lder en Venezuela. Ser una organizacin de Clase Mundial. Poseer un personal satisfecho, auto-realizado y orgulloso. Ser un importante jugador internacional.
Poltica de Calidad: Satisfacer los requerimientos y expectativas de nuestros clientes,
mediante un servicio adecuado, confiable y oportuno, basado en:
Procesos normalizados. Un sistema de mejoramiento continuo. Compromiso de su personal con la calidad.
3.6 Organigrama de Y&V Ingeniera y Construccin
En la figura 1 se muestra la estructura organizacional de la empresa. En ella se resalta la
gerencia del departamento de mecnica, donde se llev a cabo el desarrollo de la pasanta.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 7 Marzo 2007
VP SERVICIOS CORPORATIVOS
JUNTA DIRECTIVA
EMPRESAS Y&V
VP SERVICIOS TECNICOS
VP DESARROLLODE NEGOCIOS
GERENCIA DE ADMINISTRACIN
GERENCIA CONTABILIDAD
GERENCIA CTRL. GESTIN
GERENCIA DEFINANZAS
GERENCIA LEGAL
GERENCIA DE RECURSOSHUMANOS
GERENCIA DES. GERENCIALES
GERENCIA DE CALIDAD Y S.H.A.
GERENCIA ADMINISTRACINDE CONTRATOS
GERENCIA PLANIFICACIN
Y CONTROL
GERENCIA DE PROCURA
VP COMERCIAL
VP MERCADO INTERNACIONAL
VP MERCADO NACIONAL
GERENCIA DE DPTO. DE CIVIL
GERENCIA DE DPTO. DE
ELECTRICIDAD
GERENCIA DE DPTO. DE
INSTRUMENTACIN
GERENCIA DE DPTO. DE
MECNICA
GERENCIA DE DPTO. DE PROCESOS
GERENCIA DE DPTO. DE
ESTRUCTURAS
GERENCIA DE DPTO. DE
PROD. GRFICA
GERENCIA DE DPTO.
DE AMBIENTE
JUNTA DIRECTIVAY&V Ingenieria y
Construccin
PRESIDENTE EJECUTIVO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIA DE PROYECTO
GERENCIADE SIST. Y
TECNOLOGA
VICE PRESIDENCIA DE INGENIERA
GERENCIA DE OFICINAS REGIONALESC I T
Figura 1. Organigrama de Y&V Ingeniera y Construccin [2].
3.7 Departamento de Ingeniera Mecnica
El proyecto de pasanta larga Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales se
desarroll bajo la tutela de la gerencia del Departamento de Ingeniera Mecnica de Y&V
Ingeniera y Construccin, en sus oficinas de la ciudad de Caracas, Venezuela. El
Departamento de Ingeniera Mecnica se encarga del desarrollo de proyectos en las reas que
se mencionan en el esquema de la figura 2:
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 8 Marzo 2007
Tuberas en Plantas Industriales
(MT)
Equipos Estacionarios(ME)
Equipos Rotativos(MR)
Instalaciones en Edificaciones
(MB)
Pipeline(MP)
Sistemas Contra Incendio en Plantas
(MI)
Equipos de Transferencia de Calor
(MH)
Unidades Paquetes(MQ)
Elevacin y Transporte(ML)
Manejo de Materiales(MM)
Mecnica General(MG)
Equipos Especiales(MS)
Departamento de Ingeniera Mecnica
Figura 2. Disciplinas del Departamento de Ingeniera Mecnica de Y&V Ingeniera y Construccin [2].
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 9 Marzo 2007
CAPTULO 4: MARCO TERICO
4.1 Desarrollo de un Proyecto
La ejecucin de un proyecto puede ser vista como un proceso que se desarrolla en fases;
desde que nace o se concibe la idea, hasta que se materializa y se pone en operacin el activo
o la instalacin, y este comienza a generar un valor al accionista o dueo. En algunos casos, el
proyecto podra no llegar a ejecutarse y ser cancelado durante su trayectoria hacia la
materializacin, porque en algn momento de sta se pudo determinar que no genera
suficiente valor.
La ejecucin de un proyecto se divide en cinco (5) fases, que van afinando el desarrollo
del mismo desde su visualizacin hasta la implantacin. Estas fases son brevemente descritas
a continuacin [3]:
4.1.1 Visualizar En esta primera fase se originan los proyectos de inversin. Las ideas que originan los
proyectos pueden provenir, en cualquier momento, de cualquier parte de la Organizacin del
cliente, pero son generalmente el producto de los anlisis del ambiente externo e interno a
ella, o del anlisis F.O.D.A (Fortalezas, Oportunidades, Debilidades, Amenazas) que se
realiza como parte de los ciclos de planificacin. Estos anlisis se efectan en equipo con la
participacin de todas las organizaciones de la Corporacin y bajo la responsabilidad
integradora de las unidades de Planificacin Corporativa.
4.1.2 Conceptualizar Los productos de la fase de visualizar constituyen el insumo de trabajo para continuar con
el desarrollo del proyecto y ejecutar la fase de conceptualizar. El propsito de esta fase es la
seleccin de la(s) mejor(es) opcin(es) y la mejora en la precisin de los estimados de costos
y tiempo de implantacin. Todo esto para lograr lo siguiente:
Reducir la incertidumbre y cuantificar los riesgos asociados. Determinar el valor esperado para la(s) opcin(es) seleccionada(s).
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 10 Marzo 2007
4.1.3 Definir Las decisiones tomadas en la fase de Conceptualizar constituyen el insumo de trabajo para
continuar con el desarrollo del proyecto y ejecutar la fase de Definir. El propsito de esta fase
es desarrollar en detalle el alcance y los planes de ejecucin de la opcin seleccionada para:
Permitir a la Corporacin comprometer los fondos u obtener el financiamiento requerido para ejecutar el proyecto.
Preparar la documentacin que sirva de base para la ingeniera de detalle y la contratacin de la ejecucin del proyecto.
Confirmar si el valor esperado del proyecto cumple con los objetivos del negocio.
La fase definir consiste en tres objetivos bsicos:
Desarrollar el paquete de definicin del proyecto. Establecer el proceso de contratacin y el documento de solicitud de ofertas. Preparar el paquete para la autorizacin del proyecto.
4.1.4 Implantar Una vez obtenida la aprobacin del proyecto al finalizar la fase de definir y, por
consiguiente, la autorizacin de apropiacin de fondos para continuar la ejecucin del
proyecto, entramos a la fase de Implantacin del proyecto. La meta de esta fase es la
completacin mecnica de las instalaciones, con lo cual se obtiene, como producto, unas
instalaciones listas para ser entregadas al grupo de operaciones de manera que inicie la puesta
en servicio de las mismas. Es en esta fase cuando realmente se materializa la idea, es decir, se
logran los siguientes objetivos:
Contratacin. Ejecucin.
4.1.5 Operar En la prctica, es difcil establecer el momento especfico cuando termina la construccin
y comienza la operacin. Existe un perodo de solapamiento, generalmente finalizando la
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Emilio A. Bello G. 11 Marzo 2007
completacin mecnica. Durante este perodo, el rol de coordinador pasa de manos del
Gerente de Construccin a manos del Gerente de Arranque, quien ser el lder
responsable por alcanzar los tres primeros objetivos de esta fase, a saber:
1. Operacin inicial.
2. Pruebas de garanta.
3. Aceptacin de las instalaciones.
4. Elaboracin de informes finales.
5. Evaluacin continua.
Al comienzo de esta fase, la organizacin de construccin del proyecto an contina
existiendo y pasa a ser un grupo de soporte al grupo de arranque. ste ltimo debe comenzar
a preparar las instalaciones para el arranque inicial, a medida que las reciba de la organizacin
de construccin.
Dependiendo de la magnitud y complejidad del proyecto puede resultar conveniente que
las actividades de operacin comiencen por reas o plantas, como es el caso de una refinera,
en donde inicialmente se realiza el arranque de las unidades de servicio y despus las
unidades de produccin.
El xito de esta fase estar fundamentado en la realizacin de un buen plan de arranque,
en donde todos los aspectos importantes estn considerados, as como los responsables de
ejecutarlos.
4.2 Gestin del Conocimiento
La gestin es la direccin de las acciones que contribuyan a tomar decisiones orientadas a
alcanzar los objetivos trazados, medir los resultados obtenidos, para finalmente, orientar la
accin hacia la mejora permanente del sistema.
Dentro de este contexto, el manejo o gestin del conocimiento juega un papel muy
importante en todo el proceso de desarrollo de un proyecto, y aunque es un activo de la
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Emilio A. Bello G. 12 Marzo 2007
empresa, reside en el individuo y esta distribuido a travs de la organizacin. El
conocimiento es experiencia, todo lo dems es informacin (Albert Einstein), por ello el
conocimiento debe estar orientado a la gente y no ser simplemente un proceso burocrtico,
debe conseguirse la manera de transmitirlo o simplemente podramos decir que es emprico.
En el sistema de planificacin y ejecucin de un proyecto, el manejo de la informacin es
clave para el desarrollo de los procesos que lo conforman, sin embargo el aporte del
conocimiento generado a travs de la experiencia, siempre conlleva a la mejora de los
mismos. El conocimiento a partir de la experiencia aporta a un procedimiento y lo optimiza o
simplifica.
De todo esto proviene la importancia de definir la estructura de los procesos y la
documentacin el sistema, elaborando o mejorando los Procedimientos e Instrucciones; para
ello se considera la estructura de documentacin implementada por un Sistema de Gestin de
la Calidad que facilita la organizacin de la Gestin del Conocimiento a travs de las distintas
herramientas que facilitan esta tarea.
La implantacin de un Sistema de Gestin de la Calidad se lleva a cabo en la empresa a
travs de la aplicacin de las Normas de Calidad ISO 9000, las cuales constituyen para la
industria, una va de reducir costos y mejorar sus procesos de produccin, tomando en cuenta
que la calidad es un factor clave para la competitividad en cualquier mercado. Es por ello que
para normalizar, se deben tener conocimientos de esta faena, garantizando as la
incorporacin de un procedimiento que se adapte a la realidad del proceso, que sea til y de
fcil entendimiento. Para comenzar con la implantacin de este sistema es necesario el
anlisis de los procesos de trabajo; una herramienta til para tal funcin es la estructura de los
procesos o Mapa de los procesos [2,4].
4.2.1 Mapas de Procesos Los Mapas de Procesos de una organizacin, permiten considerar la forma en que cada
proceso individual se vincula vertical y horizontalmente, sus relaciones y las interacciones
dentro de la organizacin, pero sobre todo tambin con las partes interesadas fuera de la
organizacin, formando as el proceso general de la empresa.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 13 Marzo 2007
Esta orientacin hacia los procesos exige la subdivisin en procesos individuales teniendo
en cuenta las estrategias y objetivos de la organizacin, la experiencia ha demostrado que es
conveniente definir los datos de entrada, parmetros de control y datos de salida.
Una vez definida la estructura de los procesos se procede a documentar el Sistema,
elaborando o mejorando los Procedimiento e Instrucciones; para ello se considera la
estructura de documentacin del Sistema de Calidad.
Los mapas de procesos se pueden construir de diferentes maneras. Entre los que ms
comunes estn los diagramas de flujo o flujogramas, y los diagramas IDEF0, que destacan por
su sencillez y su versatilidad.
Diagramas de Flujo: El flujograma es un esquema que utiliza smbolos grficos para
describir o representar la naturaleza y el flujo de las actividades en un proceso
determinado. En otras palabras, representan la secuencia lgica de cmo deben fluir los
procesos para cumplir con los objetivos, permitiendo identificar actividades innecesarias
o redundantes dentro de un proceso. La figura 3 muestra un ejemplo de este tipo
diagrama.
Diagramas IDEF0: El diagrama IDEF0, del ingls International Definition,
representa un mtodo diseado para modelar decisiones, acciones y actividades de una
organizacin o sistema. Un diagrama IDEF0 describe un proceso, cmo funciona, cmo
se controla, y qu produce. Los diagramas se elaboran con objeto de comprender,
analizar, mejorar o sustituir una tarea. Cada uno contiene cajas con texto y flechas que
las relacionan, dando significado al diagrama. La figura 4 muestra el esquema de un
diagrama IDEF0.
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Emilio A. Bello G. 14 Marzo 2007
Figura 3. Diagrama de flujo o flujograma.
Figura 4. Diagrama IDEF0.
4.3 Seleccin de Materiales
La seleccin de materiales en ingeniera se encuentra el la fase de definicin dentro del
desarrollo de un proyecto, en donde se lleva a cabo la ingeniera bsica como la ingeniera
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Emilio A. Bello G. 15 Marzo 2007
necesaria para evaluar definitivamente un proyecto, establecer los parmetros firmes del
diseo y generar la informacin suficiente para realizar un estimado de costos.
Figura 5. Seleccin de materiales en el proceso de diseo ingenieril.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 16 Marzo 2007
El diseo mecnico es un proceso iterativo, donde el punto de arranque comienza con una
necesidad, y termina con la especificacin completa de un producto que llena la necesidad.
Entre el estado de necesidad y la especificacin del producto se encuentra un conjunto de
etapas necesarias para consolidar el producto final. En este conjunto de etapas, la seleccin de
materiales es un paso definido por los requerimientos del diseo, y juega un papel muy
importante en el cumplimiento de la vida til del producto final, disminucin de costos,
seguridad operacional, etc.
La figura 5 muestra esquemticamente la importancia de la seleccin de materiales en el
proceso de diseo en ingeniera. Como puede apreciarse en el proceso de diseo deben
considerarse los atributos de los materiales (propiedades) y los aspectos mecnicos
(resistencia mecnica). Dentro de los atributos del material destacan su durabilidad, en donde
juegan un rol esencial: su resistencia a la corrosin, a la oxidacin, a la termofluencia, a la
fatiga y al choque trmico, entre otras. Todas estas propiedades definen el tiempo de vida til
del componente que forma parte de un equipo o sistema ingenieril en general. En esta
pasanta se hizo nfasis en las consideraciones de corrosin, especficamente por CO2 y H2S.
La seleccin incorrecta de un material, puede tener efectos negativos como la falla de
algn componente o parte, adems de costos cclicos innecesarios durante el tiempo de vida
del componente, equipo, etc. La seleccin ptima de materiales envuelve algo ms que
escoger un material que tenga las propiedades para cumplir con una funcin necesaria en un
servicio [5,6].
4.4 Corrosin y Seleccin de Materiales
La corrosin es el ataque destructivo de un material por su reaccin con el ambiente que
lo rodea. Vindolo de un punto de vista ms representativo, es la causa del cierre o paros de
planta, desperdicio de recursos valiosos, prdidas o contaminacin de productos, reduccin
de eficiencia, costosos mantenimientos y sobre-dimensionamiento, adems de exponer la
seguridad e inhibir el progreso tecnolgico. El control de la corrosin es alcanzado con el
reconocimiento y la comprensin de los mecanismos de corrosin, el uso de un diseo y de
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 17 Marzo 2007
materiales resistentes a la corrosin, y el uso de sistemas de proteccin, dispositivos y
tratamientos.
Desde un punto de vista puramente tcnico, la respuesta o solucin ms obvia para los
problemas de corrosin, sera la utilizacin de materiales ms resistentes a la corrosin.
Dependiendo del caso, esta puede o no ser una alternativa econmica a los mtodos de control
de corrosin. La resistencia a la corrosin no es la nica propiedad a ser considerada en la
seleccin de materiales cuando se considera la corrosin; existen metodologas para la
evaluacin de los riesgos potenciales de corrosin, que permiten la prediccin de escenarios
durante el diseo de las instalaciones, as como en operacin, con la finalidad de generar
requerimientos de materiales, control de corrosin y planes de inspeccin de corrosin que
optimicen las relaciones de costo, durabilidad y seguridad del proceso evaluado.
Dos aspectos importantes a considerar en el diseo y la seleccin de materiales son:
1. Permisividad de Corrosin (Corrosion Allowance): En sistemas de diseo de
materiales susceptibles a la corrosin como el acero, es comn tomar en cuenta un
factor adicional de seguridad en trminos de permisividad de corrosin (CA). El
concepto envuelve el uso del aumento del espesor por encima del requerido por el
diseo mecnico, para permitir la corrosin y prdida del metal que va a tener lugar
durante la vida del proyecto o hasta el reemplazo.
La magnitud del CA depende de la severidad de la corrosin esperada y la habilidad
de mitigar la corrosin usualmente por el uso de inhibidores.
2. Vida til: La vida til es el perodo de servicio til de un componente en particular.
Esto es usualmente tomado como el tiempo requerido para alcanzar una prdida de
metal igual al CA. Alternativamente, la vida de servicio puede ser utilizada para
definir el CA requerido, basndose en la evaluacin de la severidad de la corrosin y
el desempeo de inhibicin y otros mtodos en la aplicacin particular.
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La evaluacin de la corrosin requiere de la comprensin de los modos de dao por
corrosin y los mecanismos asociados. La definicin de modos de dao por corrosin,
engloba tres conceptos generales [5, 6]:
Corrosin General o Uniforme. Corrosin Localizada. CorrosinAgrietamiento o Corrosin Asistida por Esfuerzos Mecnicos.
Corrosin Uniforme
Es la prdida progresiva y uniforme del material. Para que haya corrosin uniforme, el medio
corrosivo debe tener el mismo acceso en toda la superficie del metal, y metalrgicamente, el
mismo metal debe de composicin uniforme.
Corrosin Localizada
El ataque localizado en una superficie produce la corrosin por picadura. Esta puede ser
profunda, superficial o socavada, y es difcilmente detectable. Las consecuencias o fallas
debido a la corrosin por picadura son catastrficas.
Corrosin-Agrietamiento o Agrietamiento Asistido por Esfuerzos Mecnicos
La fractura frgil de una aleacin normalmente dctil, en presencia de un medio que cause
corrosin, es definida como corrosin por agrietamiento o agrietamiento inducido por el
medio. Este incluye tres tipos de fallas relacionadas con este modo de corrosin: la corrosin
bajo tensin (SCC), corrosin-fatiga (CFC), y agrietamiento inducido por hidrgeno (HIC).
Los mecanismos que pueden producir estos modos de corrosin pueden ser numerosos,
por lo que la descripcin de cada uno de estos est sujeta al caso de estudio.
La evaluacin de la corrosin es importante para determinar los mtodos de proteccin
que permiten garantizar el tiempo de vida de la planta. La estrategia para la seleccin de
materiales durante el diseo considerando la corrosin, requiere de la evaluacin previa de los
riesgos de corrosin en la planta, equipo, instalaciones, etc. Esta puede resumirse en los
siguientes pasos generales, los cuales sern explicados detenidamente en el captulo 5:
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Identificacin del proceso a evaluar. Recoleccin de datos. Evaluacin. Elaboracin de los diagramas metalrgicos.
4.5 Mtodos de Proteccin
La seleccin apropiada de materiales no es el nico mtodo en la prevencin de la
corrosin, incluso se puede decir que esta incompleta sin la adicin de otros mtodos de
proteccin. La descripcin detallada de todos los mtodos de prevencin de corrosin se
escapa del objetivo de este estudio, por lo que se menciona brevemente a continuacin. Los
mtodos comnmente usados son [7]:
Revestimientos: son relativamente delgados y pueden ser de materiales metlicos, orgnicos e
inorgnicos, los cuales proveen una barrera efectiva contra la corrosin entre el metal y el
medio. La aplicacin de stos vara segn el tipo de revestimiento. Los revestimientos
metlicos son aplicados por electrodeposicin, metalizacin (roco metlico), inmersin en
caliente, revestimiento de acero inoxidable (cladding), recubrimiento con soldadura (weld
overlay), etc. Los revestimientos inorgnicos son aplicados por roco (spraying), difusin, o
conversin qumica.
Las porosidades o defectos en los revestimientos pueden resultar en ataques localizados
en el metal, por efecto de corrosin galvnica, etc.
Cambios en el Medio: Los cambios en el medio no son generalmente la solucin ms factible
en la prctica, pero debe tomarse en cuenta como mtodo para reducir la corrosin. Esto
incluye la disminucin de la temperatura, cambios en la velocidad del fluido, remocin de
oxgeno u otros oxidantes, y cambios (o disminucin) en las concentraciones de los agentes
corrosivos.
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Inhibidores: Son sustancias que, aadidas en pequeas concentraciones en un medio
corrosivo, disminuyen sustancialmente las velocidades de corrosin.
En adicin, existen ciertas normas de diseo que deben tomarse en cuenta para mejorar la
resistencia a la corrosin de tuberas y equipos.
Evitar patrones de flujo estratificado. Las zonas donde pueda haber estancamientos deben ser evitadas. Los agentes corrosivos pueden acumularse y concentrarse en estas
reas. En los casos en los que esto no puede ser evitado, es recomendable agregar
sistemas de drenaje en estas reas.
Fcil drenaje y limpieza de tanques y otros contenedores. Esto debe ser considerado en el diseo (inclinacin del fondo hacia hueco de drenaje, etc.).
Diseo del sistema de forma tal que permita el fcil reemplazo de los componentes que se espera se corroan con mayor rapidez durante el servicio.
Evitar los excesos de esfuerzos mecnicos y concentraciones de esfuerzos en los componentes expuestos a medios corrosivos.
Evitar el contacto elctrico entre metales dismiles para prevenir la corrosin galvnica.
Evitar los cambios violentos de direccin en sistemas de tuberas ya que pueden promover la corrosin-erosin.
Tratar de que las condiciones en el sistema sean lo ms uniforme posible (temperatura, velocidad del fluido, materiales utilizados, etc.).
4.6 Modelos de Prediccin de Corrosin
A raz de la necesidad de predecir la corrosin, varios modelos de prediccin de corrosin
han sido desarrollados por las diferentes compaas petroleras e institutos de investigacin.
Algunos de estos modelos se basan en la simulacin de los mecanismos de los diferentes
procesos que involucran la corrosin por CO2 en el acero al carbono, mientras que otros
modelos se basan principalmente en correlaciones empricas con datos de laboratorio o datos
de campo. Los modelos difieren en como predicen y toman en cuenta el efecto de la pelcula
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Emilio A. Bello G. 21 Marzo 2007
de corrosin protectora y otros, como el efecto de la mojabilidad del crudo en la corrosin por
ejemplo. Estos factores se consideran como la diferencia mas pronunciada entre varios
modelos. Por esta diferencia, los resultados de los distintos modelos pueden ser muy distintos
para un mismo caso.
En general, estos modelos cuentan con un largo grado de experiencia de las compaas,
pero muchos son muy conservadores por lo que pueden predecir el ataque de la corrosin
significativamente para muchos casos. Por otro lado existe el riesgo de predecir menores
velocidades de corrosin para situaciones donde la experiencia en campo seala que han
encontrado problemas por corrosin.
Una descripcin breve de los modelos ms usados por la industria de produccin de crudo
y gas en la prediccin de la corrosin es expuesta a continuacin. Las consideraciones sobre
el efecto de la mojabilidad del crudo no son mencionadas ya que la metodologa desartollar
fue en produccin de gas por lo que este concepto no aplica en el estudio [6].
1. Modelo de De Waard El modelo desarrollado por De Waard y sus colaboradores ha sido por muchos aos el
ms usado en la prediccin de la corrosin por CO2. La primera versin fue publicada en
1975 y se bas nicamente en la dependencia de la temperatura y la presin parcial del CO2.
Esta versin fue desarrollada a partir de experimentos de laboratorios a pequea escala, y
desde entonces las revisiones realizadas sobre la misma a travs de los aos han permitido la
afinacin del modelo, agregando factores de correccin sobre la ecuacin original. En 1991 se
incluye el efecto del pH y la capa producto de la corrosin, siendo estos factores finalmente
ajustados en la versin de 1993, donde adems fue propuesto los lineamientos para un nuevo
modelo con los efectos de la velocidad del fluido, completado en la versin de 1995, que
toma en cuenta el efecto propuesto y el del transporte de masa. El modelo fue desarrollado
principalmente para tuberas de gas hmedo.
El modelo usa un factor de escala al tomar en cuenta la formacin de productos de
corrosin que da un estimado mnimo de proteccin. El modelo no toma en cuenta la
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Emilio A. Bello G. 22 Marzo 2007
formacin de la pelcula de corrosin con buenas propiedades protectora, ya que fue calibrado
contra data de laboratorio a temperaturas hasta 80 90 C. Debido a esto, tiene poca
sensibilidad a los cambios de pH.
La informacin de entrada requerida por el modelo para la realizacin de los clculos de
prediccin de corrosin es la presin parcial de CO2, temperatura, pH, velocidad del lquido y
el corte de agua. Tambin la presin total, dimetro hidrulico y la concentracin de glicol y
tipo de agua (agua condensada o de formacin). Adems incluye un mdulo de clculo de pH
a partir del agua condensada y su qumica.
2. Cassandra El modelo Cassandra es una aplicacin de la compaa BP del modelo de De Waard que
incluye la experiencia de BP en el uso del modelo. El efecto de la pelcula protectora de
corrosin puede ser incluido o excluido por el usuario, segn la escala de temperatura, la cual
considera la velocidad de corrosin constante en vez de reducirla con el crecimiento de la
temperatura, al igual que en el modelo de De Waard.
El modelo toma como datos principales de entrada el porcentaje molar de CO2, la
temperatura, presin total, velocidad del lquido y la qumica del agua. Incluye el clculo de
pH a partir del contenido de CO2, la temperatura y la qumica total del agua. No cubre
aspectos importantes de la prctica como la eficiencia de inhibidores.
3. Modelo Norsok Es un modelo emprico basado principalmente en la data de laboratorio a baja temperatura
en combinacin con data de campo a temperaturas por encima de los 100 C. Este fue
desarrollado por compaas petroleras de Noruega (Norwegian oil companies Statoil, Norsk
Hydro y Saga Petroleum), y fue publicado como estndar de la industria petrolera de
Noruega. El modelo se encuentra abiertamente disponible en las pginas de Internet de los
estndares [7].
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Emilio A. Bello G. 23 Marzo 2007
Este modelo toma en cuenta el efecto de la pelcula protectora de corrosin y por ello
predice bajas velocidades de corrosin a altas temperaturas y altos pH. Los datos de entrada
para su uso son: la temperatura, presin total, contenido de CO2, pH, esfuerzo de corte (wall
shear stress) y la concentracin de glicol. Adems contiene mdulos para calcular pH y el
esfuerzo de corte.
4. Cormed Cormed es una herramienta de prediccin para pozos desarrollada por la compaa
francesa ELF, basado en su experiencia en corrosin por CO2. Este predice la corrosividad de
pozos de bajos, medios y altos riesgo de ataque. No toma en cuenta la velocidad de flujo para
la corrosin por CO2. Este modelo calcula el pH a partir de la temperatura, presin total,
contenido de CO2, cantidad de cido actico y la qumica total del agua.
5. Lipucor Es un programa de prediccin de corrosin desarrollado por la compaa francesa
TOTAL, y se basa en resultados de laboratorio y una gran cantidad de data de campo que
incluye ms de 90 casos. Parte del modelo es desarrollado tambin por ELF y el Instituto
Francs de Petrleo (Institute Franais du Ptrole). Considera tambin, a diferencia de otros
modelos, otros mecanismos de falla aparte de la pura corrosin por CO2 y recientemente fue
actualizado para incluir la prediccin de corrosin en los topes de lnea.
Este modelo toma como data de entrada el porcentaje de moles de CO2 y H2S, la
temperatura, la presin total, la qumica del agua, la tasa de produccin y el dimetro de
tubera. Otros datos de entrada son la densidad del crudo, el peso molar del gas y la
composicin del acero. Adems permite el clculo del pH a partir de la temperatura,
contenido de CO2 y la qumica del agua, pero la prediccin de la corrosin en el modelo
depende muy poco de ste. El modelo indica si la corrosin es general o localizada, y da una
evaluacin de la severidad de la misma.
Cabe destacar que la correlacin con datos de campo hace de ste un modelo menos
conservador que los modelos de laboratorio.
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Emilio A. Bello G. 24 Marzo 2007
6. Hydrocor Es el modelo desarrollado por Shell, y combina corrosin con la simulacin del patrn de
flujo. Es el acoplamiento de diferentes modelos de corrosin por CO2 para la simulacin de
flujo multifsico, clculo de pH y la precipitacin del carbonato de hierro, lo que permite el
clculo de la velocidad de corrosin sobre un perfil de tubera. Toma en cuenta el factor de
escala antes mencionado, aplicado para el caso de agua condensada. Adems incluye la
prediccin de corrosin en topes de lnea as como un modelo simplificado de corrosin por
H2S y cido actico.
Los principales datos de entrada son la presin de operacin, temperatura, porcentaje
molar de CO2 y H2S, bicarbonato, cido orgnico, contenido de glicol, dimetro de la tubera
y tasa de produccin. La tendencia de prediccin del modelo es hacia el lado conservador
para evitar bajas velocidades de corrosin en sistemas donde puedan ocurrir fallas.
7. Modelo KSC Es un modelo desarrollado en el Instituto para La Tecnologa de Energa (Institute for
Energy Technology) dentro del proyecto industrial Kjelller Sweet Corrosion V, para modelar
el mecanismo de corrosin por CO2 tomando en cuenta la pelcula protectora de corrosin. El
modelo simula reacciones electromecnicas en la superficie del acero, reacciones en la fase
lquido y la difusin de las especies tambin, y calcula la velocidad de corrosin con o sin
pelcula protectora y el riesgo de ataque corrosivo tipo mesa. La velocidad de corrosin con
pelcula protectora es el criterio de preferencia pero cuando el riesgo de corrosin tipo mesa
es alto, debe usarse el valor de la velocidad de corrosin sin pelcula protectora. Este modelo
toma como data de entrada la temperatura, presin total, presin parcial de CO2, pH y la
velocidad de flujo del lquido.
8. Modelo Tulsa El modelo de corrosin por CO2 desarrollado por la Universidad de Tulsa, hace nfasis en
el modelado mecnico de flujo para una sola fase, junto con la cintica de las reacciones
electroqumicas y la transferencia de masa. Puede ser utilizado para tuberas rectas o con
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Emilio A. Bello G. 25 Marzo 2007
codos. Toma en cuenta la formacin de la pelcula de carbonato de hierro e indica de igual
forma la velocidad de corrosin sin la formacin de sta.
La data de entrada de este modelo es la temperatura, presin parcial de CO2, velocidad del
lquido y dimetro de la tubera. El pH puede ser suministrado como data de entrada o
calculado a partir de la qumica del agua. Es sensible a las variaciones de pH y velocidad del
fluido.
9. Predict Es un modelo desarrollado por Intercorr Internacional. Sus bases son tomadas del modelo
de De Waard, pero tomando en cuenta otros factores como la presin parcial efectiva del CO2,
calculada a partir del pH del sistema. El modelo toma en cuenta la mojabilidad del crudo y la
formacin de la pelcula protectora. El modelo toma como data de entrada la temperatura,
presin parcial de CO2 y H2S, y velocidad del fluido principalmente. El valor del pH puede
ser suministrado como data de entrada o calculado a partir del contenido de bicarbonato o
qumica total del agua. El modelo es sensible a las variaciones de pH.
Otros modelos, desarrollados por distintas compaas y universidades, y que al igual que
los anteriormente nombrados, toman en cuenta informacin importante y variables, para el
anlisis de la corrosividad del medio y clculo de las velocidades de corrosin, dando peso a
los distintos factores a partir de distintos criterios. Entre estos modelos: SweetCor,
desarrollado por la compaa Shell, y Corpos, por OceanCorr. El Modelo de Ohio, por la
Universidad de Ohio; el Modelo ULL, realizado en la Universidad de Lousiana en Lafayette;
Dream, desarrollado por la Universidad Estatal de Oklahoma. Tambin, el Modelo OLI, por
la compaa OLI Systems, y el Modelo ECE (Electronic Corrosin Engineer), desarrollado
por Intetech.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 26 Marzo 2007
CAPTULO 5: METODOLOGA
El desarrollo de este trabajo de pasanta consisti en la generacin de la Base de
Conocimientos para la Seleccin de Materiales para Empresas Y&V, a travs del desarrollo
de una metodologa de seleccin ptima de materiales basado en la determinacin de riesgos
de corrosin que puedan desarrollarse en funcin del proceso que se maneja. Los pasos
necesarios para la realizacin de esta metodologa se encuentran englobados de forma general
en siguientes fases dentro de la empresa:
Induccin. Revisar Informacin. Identificar los objetivos y requerimientos. Identificar las herramientas para el desarrollo de Mapas de Procesos, as como los
elementos de entrada, productos.
Elaborar documentos estndares. Implementar herramienta de trabajo. Cumplir requerimientos de calidad.
La metodologa desarrollada para la seleccin de materiales se encuentra esquematizada
en la figura 6. sta puede resumirse en los siguientes pasos generales:
Identificacin del proceso a evaluar. Recoleccin de datos. Anlisis de las condiciones de operacin. Elaboracin de los diagramas metalrgicos.
5.1.1 Identificacin del Proceso a Evaluar La identificacin del proceso a evaluar permite la familiarizacin con las condiciones
generales del proceso: descripcin, bases y criterios del diseo, variables, y otros aspectos de
relevancia que permiten el desarrollo de la evaluacin.
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Figura 6. Metodologa para la Seleccin de Materiales.
Base de Conocimientos de Seleccin de Materiales
Emilio A. Bello G. 28 Marzo 2007
5.4.2 Recoleccin de Datos Este paso comienza desde la identificacin del proceso, y generalmente se realiza
continuamente durante la evaluacin. Consiste en la recoleccin de los requerimientos
necesarios para continuar y llevar a cabo la evaluacin. Los documentos comnmente
utilizados para la evaluacin de la corrosin son:
Descripcin del Proceso. Bases y Criterios de Diseo. Simulacin del Proceso. Diagramas de Flujo del Proceso. Diagramas de Tuberas e Instrumentacin. Hoja de Datos de Equipos. Especificacin mecnica de Materiales de Tuberas. Anlisis composicional del fluido y analisis fisico-quimico del agua generada en el
proceso.
5.1.3 Anlisis de las Condiciones de Operacin La evaluacin puede dividirse en tres escenarios, a partir de los requerimientos del diseo
mecnico y la evaluacin de las condiciones de operacin:
1. Medio No Corrosivo: donde la seleccin de materiales es por lo general la ms
econmica, que adems cumpla con las solicitaciones mecnicas (normalmente acero
al carbono).
2. Medio Corrosivo: donde se cumple la metodologa aqu explicada, evaluando a partir
de una preseleccin de materiales (acero al carbono), y los mecanismos de corrosin
asociados al proceso. Como resultado, se define la metalurgia del proceso y las
recomendaciones para el control de corrosin.
3. Medios Corrosivos Severos: en la mayora de estos casos, existen normas, estndares
y prcticas que definen el tipo de material a utilizar en este tipo de servicios. De lo
contrario, la metodologa utilizada para un Medio Corrosivo aplica tambin en este
caso.
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Emilio A. Bello G. 29 Marzo 2007
La evaluacin para un Medio Corrosivo no puede ser un proceso genrico que aplica
para todos los casos. Cada caso requiere de una adaptacin de esta fase dentro de la
metodologa, y esto va a depender de los mecanismos de corrosin asociados, proceso
involucrado (ya sea gas, crudo o mezclas multifsicas con slidos), informacin y
herramientas disponibles para la evaluacin, condiciones de servicio, etc.
Para el desarrollo de la evaluacin, es necesario cumplir los pasos anteriores, y a partir de
la recoleccin de datos, realizar un anlisis de las condiciones de operacin. Esto tiene como
fin, establecer los conceptos relacionados con la evaluacin, la identificacin de los
mecanismos de degradacin y variables asociados al proceso, la identificacin y seleccin de
los modelos de corrosin disponibles para el clculo de velocidades de corrosin, y
finalmente, establecer los criterios y premisas para el desarrollo de la evaluacin.
La evaluacin arroja como resultado un informe, donde se justifica la validacin de
seleccin de materiales, con los pasos e informacin dentro del proceso de evaluacin,
mencionados en el prrafo anterior.
Figura 7. Diagrama IDEF0, estudio de seleccin de materiales.
La figura 7 resume a travs de un diagrama IDEF0, los aspectos a considerar para el
desarrollo del estudio de seleccin de materiales. En la seccin 4.2.1 del marco terico, se
explica la utilidad de estos diagramas como herramienta para la gestin del conocimiento. El
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Emilio A. Bello G. 30 Marzo 2007
control del proceso se lleva a cabo a travs de las listas de chequeo, normas y estndares que
rigen el proyecto en desarrollo, y los recursos utilizados en el proyecto comprenden: los
ingenieros, simulaciones del proceso y software aplicable.
5.1.4 Elaboracin de los Diagramas Metalrgicos Es el producto de la evaluacin y representa la seleccin de materiales final o validacin
de una preseleccin de materiales, e incluye tambin los mtodos de control de corrosin
adicionales a la metalurgia como inyeccin de inhibidores u otro tipo de qumico. Estos son
plasmados en los diagramas de flujo del proceso, en los cuales se describe la metalurgia
recomendada, y los puntos de inyeccin de aditivos tipo inhibidores y otros.
Figura 8. Diagrama IDEF0, elaborar diagramas metalrgicos.
La figura 8 muestra el diagrama IDEF0 aplicado a la elaboracin de los diagramas
metalrgicos. Para ambos diagramas IDEF0 (figuras 7 y 8), se realiz un documento en el que
se especifican los parmetros principales, en base a los cuales se definirn las pautas que el
ingeniero de proyectos tomar en cuenta para llevar a cabo el estudio de materiales y la
elaboracin de los diagramas metalrgicos, para un servicio determinado. Adems, se define
la normativa adoptada para el desarrollo del proceso de seleccin. La figura 9 muestra un
ejemplo de un diagrama metalrgico.
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Emilio A. Bello G. 31 Marzo 2007
Figura 9. Diagrama metalrgico.
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Emilio A. Bello G. 32 Marzo 2007
CAPTULO 6: CASO DE ESTUDIO
En el caso de estudio se realiz la validacin de la preseleccin de materiales de una
planta de deshidratacin de gas. Esta seleccin inicialmente consider la revisin de varios
modelos de prediccin de velocidades de corrosin, para elegir el modelo ms idneo y
reproducible de las condiciones manejadas en la planta de deshidratacin de gas. En este
captulo se muestra el desarrollo de la metodologa, aplicado al caso de estudio, desde la
identificacin del proceso, mecanismos de corrosin y variables asociados al proceso, datos
utilizados para la evaluacin, modelo considerado para la evaluacin, criterios y premisas
utilizados para la evaluacin, hasta la elaboracin de los diagramas metalrgicos.
6.1 Descripcin del Proceso
La planta de deshidratacin se dise para un flujo de gas saturado a 120 F y 950 psig de
y una capacidad de entrada de 1000 1089 MMSCFD el cual ser manejado y condicionado
para el proceso de extraccin por los siguientes procesos:
Facilidades de entrada (separacin y filtracin). Deshidratacin del gas. Remocin de mercurio.
El proceso est acompaado adems, por los sistemas operacionales y servicios auxiliares
que adicionalmente conforman la planta de deshidratacin de gas, como el sistema de
tratamiento de aguas de desecho, sistemas de combustibles, sistemas de instrumentacin y
utilidades, etc. Estos se encuentran fuera del alcance del estudio realizado.
Facilidades de Entrada
El gas hmedo rico en CO2 ser recibido por el Inlet Slug Catcher, a travs de una tubera
de 30 pulgadas de dimetro, a condiciones de operacin de 120 F y 950 psig (50 C y 6,5
MPa). Este equipo consiste en un recipiente horizontal tipo cicln, diseado para el manejo de
flujo multifsico continuo de gas y lquido (agua y condensado). Tiene la capacidad de
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almacenar el lquido acumulado en la parte baja, que drena por una vlvula de control de
nivel. Las variaciones en la velocidad del gas en este equipo, hacen del medio en su interior
crtico para la corrosin, e inclusive es susceptible a corrosinerosion.
La fase gaseosa que sale del Inlet Slug Catcher va hacia el Inlet Gas Scrubber, un
separador de tres fases. Despus de entrar al equipo, el gas sale por tope pasando por un
extractor para remover la niebla suspendida, donde el lquido removido por el extractor niebla
cae en gotas a travs del gas hacia un reservorio de lquido en el fondo del equipo. El drenaje
de este lquido a las lneas de aguas de tratamiento tambin es controlado por una vlvula de
nivel.
Separado por una distancia mucho mayor a la de los equipos estticos ya mencionados, el
gas pasar por un segundo Gas Scrubber o separador de tres fases, que recibir el fluido.
Adicionalmente, el separador recibir el gas de regeneracin utilizado por los mdulos de
deshidratacin.
El gas de salida del separador alimentar luego el Inlet Gas Filter, conformado por dos
secciones o compartimientos: uno para la remocin de lquidos y slidos del gas, y el otro
compartimiento contiene un extractor de vapor para remover cualquier contaminante que
quede en el gas. Cada cmara o seccin tendr un sumidero para el almacenamiento de
lquidos, controlado por una vlvula de nivel.
La descarga de gas de los filtros va a un mltiple de distribucin, el el cual es direcionado
al sistema de deshidratacin por tamices moleculares.
Deshidratacin del Gas
Una vez que el gas ha sido separado de lquidos y slidos en las Facilidades de Entrada, el
gas hmedo pasar a travs del sistema de deshidratacin de manera de reducir el contenido
de agua en el gas hasta los niveles deseados (menos de 1 ppm en volumen) y preparar el gas
para el proceso criognico en la seccin de recuperacin de LNG aguas abajo. El sistema de
deshidratacin consiste en 12 tamices de adsorcin (Inlet Molecular Sieve Adsorbers),
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divididos en dos mdulos. En cada mdulo, 5 de los recipientes estarn en el ciclo de
adsorcin de agua, mientras que el sexto esta en el ciclo de regeneracin.
El gas deshidratado tendr una cantidad de agua menor a 0,1 ppmv. Por lo que a partir de
este punto el gas hmedo es denominado gas seco.
Remocin de Mercurio
El gas seco del sistema de deshidratacin entrar en el sistema de remocin de mercurio,
el cual est diseado para reducir el contenido de mercurio del gas que lo alimentar, de 0,034
g/Nm3 a menos de 0,01 g/Nm3 (microgramos por metro cbico en condiciones normales)
para proteger el material del enfriador criognico de la corrosin y fragilizacin. El sistema
consiste en cuatro removedores de mercurio, divididos en dos mdulos, es decir, con dos
recipientes en cada mdulo.
El gas sin mercurio pasar a travs de dos filtros de polvo (uno para cada mdulo), para
remover cualquier partcula que pueda pasar por los equipos de adsorcin de mercurio, con
una eficiencia de 1 micrn. Esto proteger a los equipos aguas abajo, especialmente las cajas
enfriadoras, del arrastre de slidos.
Una vez que el gas ha sido deshidratado y depurado, este fluir como gas de alimentacin
a la planta de extraccin de gas natural, con un flujo de 1000 MMSCFD a 119 F y 923 psig
(50 C y 6,3 MPa).
Parte del gas aguas debajo de los filtros de polvo, ser utilizado para el ciclo de
regeneracin de los recipientes de adsorcin. Esto consiste en la compresin de este gas para
ser llevado a 540 F (282 C) en el calentador de gas o Regeneration Gas Heater, que luego
regenerar las camas o tamices saturados al remover el agua de los mismos. Despus de salir
por el tope del equipo de adsorcin molecular, el gas es enfriado a travs del Regeneration
Gas Cooler, a 120 F (50 C). El gas enfriado entra a un separador (Regeneration Gas
Separator), el cual acumular el agua que condense en un depsito que luego ser transferido
a un sistema de drenaje por una vlvula de control de nivel.
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El gas que sale del separador de cada mdulo ser posteriormente retornado al sistema de
deshidratacin en las facilidades de entrada, a nivel del segundo separador.
La figura 6 (a) y (b) a continuacin, muestran un diagrama de flujo de proceso resumen,
del proceso de deshidratacin del gas aqu descrito.
116
101
100
INLET GASSCRUBBER
INLET GASSCRUBBER
INLET SLUGCATCHERA
SISTEMA DETRATAMIENTO DE AGUAS
2
43A
3
1
D
SISTEMA DEESTABILIZACIN DE
CONDENSADO
B
121
120
4B
C
102
506
Fi
gura 6 (a). Diagrama de flujo del proceso de deshidratacin del gas natural.
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Figura 6 (b). Diagrama de flujo del proceso de deshidratacin del gas natural.
6.2 Corrosin en la Produccin de Gas
En la produccin de gas, la corrosin es causada generalmente por la combinacin de
distintos agentes que promueven el fenmeno de corrosin por distintos mecanismos, lo cual
tiene una alta incidencia en los costos de mantenimiento de tuberas y equipos, en la
preservacin del medio ambiente, y en la seguridad del personal.
Las causas acumuladas que pueden producir la ruptura o fuga de tuberas y equipos
durante el servicio son: sobrepresin (o presin por encima de la de diseo); dao mecnico
externo a la lnea por excavaciones u otras actividades; corrosin externa e interna de la lnea,
que origina la reduccin del espesor de pared. La corrosin interna puede ser causada por la
presencia de bacterias, humedad o agua libre, cloruros, oxgeno (u otro agente oxidante),
dixido de carbono, y sulfuro de hidrgeno [8, 9].
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6.3 Mecanismos de Degradacin en la Produccin de Gas
Los principales mecanismos de corrosin en la produccin de gas son las relacionadas con
la presencia de CO2, H2S y agua libre.
6.3.1 Corrosin por Dixido de Carbono El CO2 es un gas cido que se disuelve en ambientes acuosos para producir una reduccin
del pH en el sistema, aumentando la agresividad del medio. Por tanto el pH vara con las
cantidades de CO2 disuelto. Las cantidades de CO2 se incrementan con el aumento de la
fraccin molar de CO2 (XCO2) en fase gaseosa y con el aumento de la presin parcial de CO2.
La corrosin por CO2, conocida como corrosin dulce, es comn en sistemas de transporte
de gas que contengan dicho elemento en presencia de agua.
Se ha establecido un criterio de corrosividad del gas de acuerdo a la presin parcial del
CO2 en el gas, como se muestra en la tabla 1 a continuacin:
Tabla 1. Criterio General de Corrosividad del Gas en Funcin de la Presin Parcial del CO2[13]
Presin parcial de CO2 Velocidad de Corrosin Menor que 7 psi (48 MPa) Despreciable
Entre 7 y 14 psi (48 y 95 MPa) Despreciable a Leve
Entre 14 y 30 psi (95 y 200 MPa) Moderada
Mayor que 30 psi (200 MPa) Severa
El mecanismo de corrosin por CO2 se puede subdividir en tres etapas [10-12].
Etapa I
El CO2 se disuelve en presencia de agua para formar acido carbnico, el cual se disocia en
dos etapas: la formacin de iones bicarbonatos (2) y la subsecuente formacin de iones
carbonatos (3),
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3222 COHOHCO + (1)
+ + 332 HCOHCOH (2)
+ + HCOHCO 233 (3)
Etapa II
En esta etapa ocurren dos reacciones simultneamente: la disolucin del hierro en la
intercara metal/electrolito,
+ + eFeFe 22 (4)
y la combinacin de los electrones producidos durante la reaccin (4) con el ion bicarbonato
producido en la ecuacin (2), tambin en la intercara metal/electrolito,
2
323 222 ++ COHeHCO (5)
Etapa III
La combinacin de los iones carbonato producidos en (5) con el in ferroso de la reaccin
(4) para formar carbonato de hierro,
32
32 FeCOCOFe + + (6)
La proteccin que pueda ofrecer la capa de carbonato de hierro depende de las
propiedades fsicas y la temperatura a la cual forma. Esto se combina al efecto de la velocidad
del fluido, el cual puede remover los productos de la corrosin permitiendo la exposicin
continua del metal al medio corrosivo. Los parmetros crticos en cuanto la estabilidad de la
los productos formados segn la temperatura son resumidos en la siguiente tabla:
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Tabla 2. Caractersticas de la capa de carbonato de hierro en la superficie del metal vs.temperatura a la cual se forma
Temperatura Caractersticas del Producto Formado Menor de 140 F (60 C) Disolucin pobre del hierro. Producto de corrosin no cubre
enteramente la superficie y tiene mala adhesin, facilitando la remocin del mismo.
212 F (100 C) Alrededor de esta temperatura las velocidades de corrosin son mayores. Producto formado es poroso y heterogneo lo que produce formacin de picaduras.
Mayor de 302 F (150 C) Capa de carbonato de hierro homognea, adherente y de buenas propiedades mecnicas, lo cual disminuye la disolucin del hierro. La velocidad de corrosin disminuye.
En general, podra establecerse que las velocidades de corrosin alcanzan un mximo
cuando la temperatura esta alrededor de 212 F (100 C). El efecto de la velocidad del fluido
es discutido ms adelante.
6.3.2 Corrosin por Sulfuro de Hidrgeno Como el dixido de carbono, el sulfuro de hidrgeno es un gas cido, el cual se disuelve
en ambientes acuosos para contribuir en la reduccin del pH del sistema. El pH disminuye
con el aumento de H2S en la solucin, y como se menciona anteriormente, mientras ms bajo
es el pH, ms agresivo es el medio desde el punto de vista de la corrosin. Adicionalmente, la
severidad de la carga del acero con hidrgeno tambin aumenta con las cantidades de H2S. Al
igual que el dixido de carbono, las cantidades de H2S aumentan con el incremento de la
fraccin molar de H2S (XH2S) y de la presin total del sistema, causando un aumento de la
presin parcial del H2S.
La corrosin por H2S, conocida como corrosin agria, es comn en sistemas de transporte
de gas que contengan dicho elemento en presencia de agua. El mecanismo bajo el cual se
desarrolla puede ser resumido en tres etapas [10-12]:
Etapa I
El sulfuro de hidrgeno gaseoso se disuelve en agua donde ocurre una doble disociacin
como se muestra a continuacin:
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+ + HHSSH 2 (7)
+ + 2SHHS (8)
Etapa II
Nuevamente, como en el caso de corrosin por CO2, la disolucin del hierro en la
intercara metal/electrolito,
+ + eFeFe 22 (4)
Etapa III
Los productos de las reacciones (8) y (4) se combinan para formar el sulfuro de hierro,
FeSHFeHe +++ ++ 02 222 (9)
La capacidad protectora de la capa de sulfuro de hierro depender de las propiedades
fsicas y homogeneidad de la misma. Varios productos del tipo FexSy pueden formarse
dependiendo de la presin parcial del sulfuro del hidrgeno gaseoso. A presiones parciales de
H2S por debajo de 0,1 psi (0,69 KPa), se forman los productos ms protectores (FeS y FeS2),
mientras que por encima de este valor, se forman productos ms imperfectos (Fe9S8) que
permiten la difusin del Fe2+ y son menos protectores. Generalmente, se asume que mientras
mayor sea el radio S/Fe, el producto de corrosin se hace ms compacto y por ende ms
protector.
Los mecanismos de corrosin asociados a medios sulfurados, son los fenmenos
conocidos como: agrietamiento bajo tensin inducida por la presencia de azufre (Sulfide
Stress Corrosion Cracking, SSCC), el cual depende de la resistencia mecnica de los aceros y
la presencia de esfuerzos residuales y/o externos; y el agrietamiento inducido por hidrgeno
(Hidrogen Induced Cracking, HIC), promovido por factores como pH cidos, temperatura
entre 50 y 95 F (10 y 35 C), trabajo en fro y aplicacin de esfuerzos externos.
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La tabla 3 muestra los valores crticos para la corrosin en aceros por H2S segn el modo
de corrosin:
Tabla 3. Criterio General de Corrosividad del Gas en Funcin de la Presin Parcial del CO2.
Presin parcial de H2S Modo de corrosin
Menor que 0,015 psi (0,10 KP