CAPITULO Nº6 AGRESIVIDAD DE SUELOS

1. CAPITULO Nº6 AGRESIVIDAD DE SUELOS

2. AGRESIVIDAD DE SUELOS A TUBERÍAS DE ACERO La agresividad de los suelos se manifiesta por el deterioro que experimenta el acero enterrado. El suelo será corrosivo si se comporta como un electrolito activo, para ello es indispensable que esté presente la humedad, de lo contrario aunque tenga sales solubles la corrosión no sucederá , solo que el acero estará alojada en un suelo potencialmente agresivo.

3. Sobre un trozo de acero puesto en contacto con el suelo húmedo, se forman rápidamente zonas anódicas y catódicas, las cuales constituyen el mecanismo electroquímico que favorece el paso del hierro metálico termodinámicamente inestable al estado iónico o de combinación más estable constituyendo así el proceso de corrosión. En las zonas anódicas el metal pasa al estado iónico según la siguiente reacción: Fe = Fe++ + 2 e La reacción catódica más usual y la más importante es la reducción del oxígeno para suelos neutros y levemente alcalinos, es la siguiente: H2O + ½O2 + 2e = 2(OH)-

4. Entretanto, el proceso catódico en suelos ácidos débilmente aireados se da por descargas de iones hidrógenos según la siguiente reacción: 2H+ + 2e = H2 En los suelos fuertemente aireados la corrosión se presenta en forma de un ataque fuertemente localizado (pitting), mientras en suelos débilmente aireados la corrosión es más uniforme.

5. Una vez que comienza la reacción anódica, los iones ferrosos pasan a combinarse con iones (OH)- ; Cl-; SO4=; HCO3 y CO3=. Los compuestos formados si son solubles difunden en el suelo. En combinaciones con el oxígeno disuelto y los iones (OH)=, los iones ferrosos forman los depósitos. El hidróxido férrico Fe(OH)3 se combina fuertemente con el hidróxido ferroso Fe(OH)2 ambos productos de corrosión, para formar el óxido magnético de hierro Fe3O4. Formando así montones de herrumbre en las proximidades de las regiones anódicas. En los suelos de escasa concentración de sales, el hidróxido férrico se deposita frecuentemente bajo la forma de un depósito compacto, fuertemente adherido al metal en las regiones anódicas del metal. Si la concentración en sales es más elevada y la entrada del oxígeno es más difícil, las sales ferrosas tienen la posibilidad de difundir y dan origen a las causas más importantes de herrumbres.

6. Bajo el montón de herrumbre, el pitting se desarrollará hasta que la membrana del depósito de Fe(OH)3 sea suficiente como para impedir el paso del oxígeno y el paso de las sales ferrosas. Los productos de corrosión que se depositan bajo la forma de películas o capas sobre las regiones catódicas, oponiendo resistencia a la entrada del oxígeno hacia el cátodo producen una disminución en la velocidad de corrosión. Estas películas están constituidas por algunos hidróxido o bien, por óxidos de fierro, carbonato de calcio o de magnesio débilmente solubles llegando a concentrarse en la proximidad de la región catódica bajo la influencia de la corriente de corrosión.

7. La formación de las películas protectoras está favorecida por la aireación del suelo. Su formación es más difícil si la acidez es elevada y la concentración de iones cloruros y sulfatos en el suelo también es elevada, pues en estas condiciones los carbonatos de calcio y magnesio son fácilmente solubles. La protección de una tubería de acero enterrado se elige normalmente en base a un dictamen del suelo. Para ello se toman muestras de suelo, las que son sometidas a análisis químicos y físico-químicos.

8. AGRESIVIDAD DE SUELOS A TUBERIAS DE ACERO • Corrosión galvánica debido a cenizas. • Corrosión galvánica debido a metales diferentes. • Corrosión galvánica entre tubería nueva y antigua. • Corrosión galvánica por suelos heterogéneos. • Corrosión galvánica por suelos con diferente aireación. • Corrosión galvánica por corrientes de fuga.

9. RESISTIVIDAD DE UN SUELO VERSUS CORROSION Método de Wenner o de 4 electrodo Medición de la resistividad del suelo por el método de Wenner o de los cuatro electrodos. La distancia (b) o sea la profundidad a la que está enterrada el electrodo (barra de cobre o acero) debe ser pequeña comparada con la distancia (a) entre los electrodos.

10. Determinación de la agresividad de suelos

11. b 0 L MÉTODO DE SCHLUMBERGER Exploración vertical de suelos : Napas, Capas Exploración horizontal : Curvas isorresistividades Estudio Hidrológico : Ubicación de Aguas Saladas, dulce, zonas de transición, etc. Aplicación de 

12. RESISTIVIDAD DE AGUAS Y ROCAS • Agua de Mar : 20 Ohm-cm • Agua de Fuentes: 5000 – 10000 Ohm-cm • Arena y Grava con agua salada : 50 – 500 Ohm-cm • Arcilla : 200 – 2000 cm • Arenisca Arcillosa : 5000 – 30000 Ohm-cm

13.  Ohm-cm x102 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T ºC RESISTIVIDAD V/S HUMEDAD

14. FACTORES DE LA AGRESIVIDAD Muchos son los factores que influyen en caracterizar el grado de agresividad del suelo a aceros enterrados. Mientras que con elementos pequeños son superficies del orden de cm2, puede suponerse que el terreno que rodea es homogéneo, en depósitos mayores ya es discutible y en tuberías largas es absolutamente seguro que no lo es. Las diferentes clases de terreno por las que pasa una trazada, con permeabilidad distinta al aire y al agua, con diferente volumen de poros, contenido de humedad y dispersión (distribución de grano) producen una velocidad irregular de la difusión de los agentes oxidantes (oxígeno del aire) con respecto a la superficie del hierro. Debido a ello se obtienen zonas anódicas y catódicas separadas localmente, es decir, la formación de elementos de concentración. Esto origina picaduras, siempre que las superficies anódicas sean pequeñas con respecto a las superficies catódicas. La velocidad de corrosión en las picaduras es directamente proporcional a la reacción del suelo.

15. Los terrenos arcillosos totalmente homogéneos son en sí, poco agresivos. Los suelos arcillosos con humus pueden contener microorganismo que generen la reducción de los sulfatos, aumentando su capacidad corrosiva. Como suelos agresivos se consideran basándose en el resultado de su análisis químico, los suelos ricos en cloruros, sulfatos, sales solubles, los suelos de turba, y la marisma. También son agresivos los suelos con contenidos de sulfuros, los terrenos artificiales, los que contienen herbicidas, abono, aguas residuales de viviendas humanas o empresas agrícolas o industriales.

16. VALORACIÓN DE LA AGRESIVIDAD DE LOS SUELOS • Clase de suelo. • Estados del terreno. • Resistencia específica del suelo (Resistividad). • Contenido de agua. • Valor del pH. • Acidez total hasta pH 7. • Potencial Redox (mv). • Contenido de carbonato de calcio. • Acido sulfhídrico o sulfuro. • Contenido de carbón de piedra o coke. • Cloruros. • Contenido de sulfatos.