Download Clase VIII. Microorganismos en sistemas de enfriamiento. Corrosión

Clase VIII. Microorganismos en sistemas
de enfriamiento.
Corrosión microbiológica
Es el deterioro del metal causado directa o
indirectamente por bacterias, moho y hongos
en forma individual y combinada. Puede
ocurrir en diversos sistemas de conducción
de aguas, ver tabla 1.
Tabla 1. Sitios y daños más comunes de los
microorganismos en sistemas de conducción
de agua.
Sitio
Sistemas
enfriamiento
Sistemas
Distribución
de
de
Tanques o en las
mismas formaciones
de yacimientos por
aguas provenientes
de operaciones de la
producción
de
Petroleo
Daño
Corrosión en tubos
intercambiadores de
calor con picadura
severa
Paquetes de agua
de mala calidad,
biocorrosión
y
biofouling
Graves
problemas
de
corrosión,
taponamiento
de
líneas,
debajo de los depósitos y abarca grandes
áreas con una mayor cantidad de pérdida de
metal por peso. Mientras que el ataque activo
produce una corrosión intensa y localizada
con una mayor incidencia de perforaciones.
Corrosión biológica activa
Participan principalmente microorganismos
aerobios o anaerobios, pueden crecer
cambiando subprocesos metabólicos y
concomitantes características químicas, la
dinámica de la biopelícula cambia en el
tiempo, cada variedad de bacterias causa
una corrosión cuando nuevas reacciones que
ocurren en ánodos y/o cátodos en una celda
electroquímica. Entre los factores que
afectan la agresividad de las bacterias
corrosivas
están:
temperatura,
concentraciones de carbono orgánico total y
de nitrógeno, el flujo, las concentraciones de
oxígeno o de amoníaco, el tratamiento
químico, pH y otras. Existen cuatro clases
principales de bacterias implicadas en la
corrosión en los sistemas de agua de
enfriamiento.
-Sulfatoreductoras (Reductoras de sulfatos)
-Productoras de ácido
-Depositadoras de metales
-Formadoras de babaza
-Otras bacterias
Sulfatoreductoras
Corrosión por influencia biológica en
sistemas de enfriamiento
Mecanismos básicos de corrosión son:
-Ataque activo de sustancias producidas
biológicamente
-Ataque pasivo de sustancias producidas
biológicamente.
En la corrosión biológica activa, es la
interacción de organismos con materiales
para
producir
reacciones
químicas
corrosivas, acelera directamente o establece
nuevas
reacciones
electroquímicas
corrosivas también se pueden formar
sustancias corrosivas como ácidos y
amoníaco.
En el ataque pasivo el desgaste es una
consecuencia indirecta de la biomasa y los
productos biológicos, implica una corrosión
Exhiben
una
amplia
diversidad
de
características morfológicas y bioquímicas.
Uno de los grupos de bacterias sulfatoreductoras consiste principalmente de formas
unicelulares que crecen anaeróbicamente y
2reducen sulfatos, SO4
a sulfuro de
hidrogeno, H2S. Un miembro de este grupo
es la Desulfonema, es multicelular.
Las bacterias sulfatoreductoras son las más
importantes en aguas y aguas de desecho,
incluyen Desulfovibrio. Las bacterias sulfatoreductoras contribuyen a la tuberculación y
corrosión
galvánica
en
acueductos
principales y problemas de sabor y olor en el
agua, Causan la mayor parte de la corrosión.
Desulfuvibrio,
Desulfuromonas
y
desulfotomaculum, tres géneros, anaeróbias
sobreviven al oxígeno, habitat aguas
naturales, dulces, de mar, suelos y
sedimentos.
Necesariamente
están
presentes sulfatos o sulfitos para el
crecimiento activo, toleran hasta 80 °C, pH
entre 5-9.
Un cuarto grupo, las oxidadoras de sulfuro
aeróbicas, los sulfitos son oxidados de
sulfuros a sulfatos, oxidan compuestos de
sulfuro reducidos aeróbicamente para
obtener
energía
en
su
crecimiento
quimioautotrófico. Las sulfuro-oxidadoras
aeróbicas del género Thiobacillus por su
producción de ácido sulfúrico contribuye a la
destrucción del concreto de alcantarillas y
corrosión ácida de metales.
Recolección de muestras e identificación
Usualmente se hace con base en la
identificación microscópica. Se reconocen
microscópicamente tres grupos de bacterias
sulfurosas
púrpuras
y
verdes,
las
filamentosas grandes sin color y las no
filamentosas sin color. El cuarto grupo son
las sulfato-reductoras y las sulfurooxidadoras del género Thiobacillus puede
requerir otros métodos de identificación.
a. Sulfa bacterias verdes y púrpuras: Se
encuentran en aguas con presencia de H2S.
Figura
6.
Sulfa
bacterias
púrpuras
fotosintéticas, grandes masas de células
tienen un color de café-naranja a púrpura, a
la izquierda Chromatium okenii ( 5.0-6.5 µm
ancho x 8-15 µm de largo) contiene glóbulos
de sulfuro, a la derecha Thiospirillum jenense
( 3.5 a 4.0 µm de ancho x 30-40 µm de largo)
contienen glóbulos de sulfuro y flagelos
polares (1).
1) Sulfa bacterias verdes, formas bacilares,
nomoviles, con un diámetro de 1 µm, con
masas amarilloverdosas.
2) Sulfo bacterias púrpuras, son grandes, a
menudo están intensamente pigmentadas
aparecen de color rojo la presencia de
bacterias fotosintéticas concentradas por
extracción de la masa con un escaneo en la
región de absorbancia infrarroja. La clorofila
bacteriana se absorbe fuertemente en el
rango de 660-870 nm, ver figura 6.
b. Sulfo bacterias incoloras filamentosas: Se
encuentran en aguas donde hay presencia
de oxígeno y H2O. Debido a la deposición de
glóbulos internos de sulfuro, aparece un color
amarillo blanco en su interior, generalmente
son grandes y con motilidad. Ver figuras
7,8,9.
Figura 7. Formación en roseta de Thiothrix
nivea. Filamentos de 1-1.5 µm de diámetro y
largo variable. Las células individuales son
de 1-1.5 µm ancho x 2.0-4.0 µm de largo (1).
su nombre no es correcto, actualmente
permanece sin nombre, células individuales
son 1.0-2.5 µm de ancho x 3.0-9.0 µm de
largo, se han encontrado entre material
gelatinoso de los filamentos (1).
c. Bacterias sulfurosas no filamentosas
incoloras, usualmente asociadas con algas,
móviles, forma ovoide, con glóbulos de
sulfuro y depósitos de carbonato de calcio,
son generalmente grandes, ver figura 10.
Figura 8. Sulfa bacterias filamentosas
incoloras: tricomas de Beggiatoa alba,
contiene glóbulos de sulfuro. Los filamentos
son compuestos de series lineales de células
bacilares individuales. Son de 2-15 µm de
diámetro y hasta 1500 µm de largo, células
individuales son 4-16 µm de largo (1).
Figura 10. Sulfa bacteria incolora no
filamentosa, división de Thiovolum majus,
con glóbulos de sulfuro. Miden de 9-17 µm
de largo x 11-18 µm de largo. Se encuentran
en la zona del litoral marino rica en materia
orgánica y sulfito de hidrógeno (1).
d. Bacterias pequeñas sulfurosas y sulfato
reductoras: La pequeña célula, Thiobacillus
spp, y las sulfato-reductoras Desulfovibrio no
pueden
identificarse
por
examen
microscópico
directo.
Los
tipos
de
Thiobacillus
son
pequeños
incoloros,
móviles, bacilares y se encuentran en
ambientes que contienen H2S, ausencia de
glóbulos sulfurosos. Su identificación es
fisiológica.
Enumeración,
enriquecimiento
y
aislamiento de bacterias de sulfuro y de
hierro.
Figura
9.
Sulfa
bacterias
incoloras
filamentosas, porción de una colonia
mostrando un brazo de un filamento
mucoide. Thiodendron mucosum, el uso de
No hay un buen medio enumeración de
bacterias de sulfuro y de hierro. El cultivo de
laboratorio y el aislamiento es incierto. Para
los medio ver Métodos Normatizados páginas
9-79, 9-80, 9-81, 9-82, 9-83, 9-84.
Mecanismo de Corrosión
Despolarización catódica removiendo el
hidrógeno de los sitios catódicos (enzimas
capaces de convertir el hidrógeno)
+
H
Sulfatos inorgánicos
→
Sulfuros
reducen
El ataque ocurre con mayor facilidad en las
superficies metálicas.
Principales reacciones en la corrosión de
acero:
Anodo:
0
++
4Fe → 4Fe
-
+8e
(1)
Disociación del agua
+
-
8H2O → 8H + 8OH
(2)
Cátodo
+
-
8H + 8 e →
8H
(3)
( adsorbido en la superficie del metal)
Conversión de sulfato por las bacterias*
--
--
8H (adsorbido) + SO4 → S + 4H2O
(4)
bacterias del hierro y el azufre no son las
únicas productoras de cienos bacterianos.
Los microorganismos de este grupo se
pueden clasificar en filamentosos o
unicelulares, autótrofos y heterótrofos,
aerobios o anaerobios. En función de la
clasificación bacteriana convencional, se
incluyen en diversos órdenes, familias;
géneros. Son estudiadas por su eventual
importancia en el tratamiento de aguas y
sistemas de distribución y especialmente
molestas en aguas para uso industrial como
calderas y torres de enfriamiento donde
ocasionan
oxidación
del
agua
y
tuberculación, en el agua causan olor, sabor,
color y espuma e incrementan la turbidez en
agua, el suministro de nutrientes puede ser
total o parcialmente inorgánico, ejemplo la
Gallionella que obtiene su energía de la
oxidación del hierro ferroso, otras utilizan
pequeñas cantidades de sulfuro de
hidrogeno.
Thiobacillus
ferroxidans
contribuye
al
problema del drenaje de minas ácidas, se
identifica por pruebas de transformación de
hiero ferroso a férrico u oxidación de sulfuros
reducidos a pH bajo, la temperatura, luz, ph y
suministro de oxígeno son críticos para el
crecimiento de estos microorganismos.
Productos finales de corrosion
++
4Fe
--
-
+ S + 6OH → FeS + 3Fe(OH)2 (5)
Características generales
Reacción total general
++
--
Bacterias del hierro
-
4Fe +SO4 +4H2O→3Fe(OH)2+FeS+2OH (6)
*Única reacción en la cual las bacterias
desempeñan una función directa.
Identificación de bacterias del hierro
Introducción
El grupo de los nocivos microorganismos
llamados colectivamente «bacterias del hierro
y el azufre» no es homogéneo desde los
puntos de vista morfológico y fisiológico, pero
puede caracterizarse por su capacidad para
transformar
o
depositar
cantidades
significativas de hierro o azufre, en general
en forma de cienos. Sin embargo, las
Las bacterias ferruginosas son capaces de
metabolizar el hierro reducido presente en
habitat acuoso y depositarlo en forma de
oxido férrico hidratado o en sus secreciones
mucilaginosas, similar a las bacterias que
utilizan manganeso. Un lodo café produce un
color rojizo y un desagradable olor al agua
ocasionando un suministro inadecuado para
fines domésticos e industriales. El hierro
ferroso lo obtienen de la tubería o del agua
en su interior, en la obtención de energía la
forma férrica es precipitada como hidroxido
férrico [Fe(OH)3].
Algunas bacterias que no oxidan el hierro
ferroso pueden indirectamente disolverlo o
depositarlo. En su crecimiento ellas liberan
hierro por utilización de radicales orgánicos a
los cuales el hierro esta unido o porque las
condiciones ambientales permiten la solución
o depósito del hierro, bajo estas condiciones
se produce menor hierro férrico, pero pude
generarse el sabor, olor y obstrucción.
Recolección de muestras e identificación
La identificación generalmente se realiza bajo
observación microscópica del material en
fresco de muestras en: lodos activados,
masas de crecimiento microbiano en lagos,
rios y corrientes y en crecimientos en lama
en aguas de torres de enfriamiento y en
sistemas de distribución donde es más difícil
identificarlas. Algunas de estas bacterias son
mostradas en las figuras 1, 2, 3 , 5. El
material atrapado en filtros situados en las
válvulas presentan a menudo muchas
bacterias de hierro, filtros de membrana de
0.45 µm, son analizados después de secos,
adicionando
aceite
de
inmersión
directamente a la membrana. El microscopio
de contraste de fases se utiliza para cultivos
no coloreados, para el uso del microscopio
convencional se usa azul de lactofenol,
también ha sido usado el microscopio de
epifluorescencia. Las células entre el
filamento a menudo mueren y desintegran, el
filamento tiende a fragmentarse por la masa
de hierro precipitada. Para disolver los
depósitos de hierro se depositan gotas de
HCl al 0.1 N en un cubreobjetos. Para
verificar si el material es hierro se adiciona
una solución de ferrocianida de potasio y una
gota de HCl al 0.1 N. Un precipitado de azul
de Prusia se forma alrededor del hierro o de
las células o filamentos.
Figura 1. Filamentos de Crenothrix
polyspora, observese la variación de tamaño
y forma. Note especialmente las pequeñas
células redondeadas, múltiples “conidias” en
el interior de un filamento, por esto es
polyspora , las cuales se incrustan en el
hierro o el manganeso, tienen 1.0-2.0 µm
ancho por 2.4-5.6 µm de largo; las conidias
son del orden de 0.6 µm (1).
Existe un método de lámina flotante para
determinar la presencia de filamentosas y
otras ferruginosas. Una lámina de vidrio se
fija a un corcho y se deja de 1 a 2 días en la
superficie del agua, se remueve y se observa
microscópicamente la presencia de la
bacteria.
Figura 2. Cultivo en laboratorio de Gallionella
ferruginea, mostrando los tallos excretados
por las células y la ramificación de tallos
donde las células han sido divididas. Un
precipitado de hierro inorgánico sobre y
alrededor de los tallos a menudo contornea
las líneas, los tallos tienen un promedio de
0.4-0.6 µm ancho por 0.7-1.1 de largo (1).
Figura 4. Bacteria del hierro unicelular de
Siderocapsa treubii. Las células están
rodeadas por depósitos de hierro hidratado,
su tamaño es 0.4-1.50 µm ancho por 0.8-2.5
µm de largo (1).
Figura 5. Mezcla de fragmentos de tallo de
Gallionella ferrugínea y precipitados de
hierro-manganeso
inorgánico
de
manantiales, aparecen de color amarillo oro a
naranja bajo el microscopio (1).
Figura 3. Filamentos de Sphaerotilus natans,
mostrando las células entre los filamentos y
algunas
células
libres.
Las
células
individuales varían en tamaño en promedio
0.6-2.4 µm en ancho por 1.0-12 µm de largo;
muchas cepas son de 1.1-1.6 ancho por 2.04.0 de largo µm (1).
Productoras de ácido
Los ácidos producidos disminuyen el pH,
aceleran el ataque, las especies Thiobacillus
thioxidans y Clostridium son las más
relacionadas con la corrosión en acero.
T. thioxidans, aerobio,
oxida
varios
compuestos que contienen azufre para
formar ácido sulfúrico. Se encuentra en la
parte superior de los tubérculos, se asocia
simbióticamente con las sulforreductoras,
oxida sulfuros a sulfatos mientras que las
sulforreductoras
sulfuros.
convierten
sulfatos
a
Las Clostridia, anaeróbicas, producen ácidos
orgánicos de cadena corta pueden ser
bastante agresivos hacia el acero, se
encuentran cerca de las superficies de
corrosión y en el interior de los tubérculos.
Depositadoras de metales
++
Oxidan el hierro ferroso (Fe ) a hierro
+++
férrico (Fe ) el resultado hidróxido férrico.
Algunas oxidan manganeso y otros metales.
Gallionella asociada a la acumulación de
óxidos de hierro en los tubérculos (90% del
peso seco puede ser FeOH), de aspecto
filamentoso. El FeOH se acumula en las
colas o tallos de las excreciones, sim
embargo no hay suficiente evidencia para la
picadura en acero inoxidable por causa de
este microorganismo.
La cloración también causa la oxidación del
hierro y el manganeso, otros que oxidan el
hierro Sphaerotillus, Crenothrix, Leptothrix,
todas filamentosas.
Formadoras de babaza
Son en su mayoria aerobias excepto
Pseudomonas. Son mezclas de secreciones
denominados polímeros extracelulares done
el 99% es agua. Las capas de babaza
contribuyen a la corrosión tanto activa como
pasiva, consumen oxígeno y estimulan la
formación
de
celdas
de
oxígeno
diferenciales. Por ser aerobias están
presentes encima de los productos de
corrosión y los depósitos próximos a las
aguas oxigenadas, muchas veces debajo de
la babaza se encuentran anaerobias y
frecuentemente
Sulfarreductoras
y
productoras de ácido.
oxigenados. Algunas algas producen tejidos
densos y fibrosos que se comportan como
fuentes pasivas de corrosión, además crean
altas concentraciones de oxígeno disuelto
debido a su crecimiento.
Corrosión biológica pasiva
Causada por sustancias químicamente
inertes es la misma ya sea que la sustancia
este viva o este muerta. La corrosión por
celdas de concentración, la cinética
incrementada en las reacciones de corrosión
es influenciada por masas biológicas cuyos
procesos
metabólicos
no
influyen
materialmente en los procesos corrosivos,
entre estas masas se encuentran las capas
de babazas o polímeros extracelulares como
hebras entremezcladas con bacterias, agua,
gases y materiales extraños, el tejido
biológico tiende a formarse sobre la
superficies y pegarse en ellas. Las bacterias
reductoras de metales como las que
convierten los iones férricos a ferrosos, se
han propuesto como aceleradoras para la
corrosión del acero, pero hay escasa
evidencia de esto. En circunstancias
especiales ciertas bacterias anaerobias que
son capaces de producir hidrógeno pueden
contribuir a la fragilización de aleaciones
debida al hidrógeno. La descomposición
puede generar amoníaco en concentraciones
locales lo bastante altas como para producir
un agrietamiento debido a corrosión y
esfuerzo de los tubos de latón de los
condensadores,
figura
11.
Cáscaras,
almejas, fragmentos de madera y otros
materiales biológicos también pueden
producir corrosión por la formación de celdas
de concentración.
Otras bacterias
Las nitrificantes, aerobias principalmente,
–
oxidan NH3 a nitratos NO3 , Nitrosomonas y
Nitrobacter, disminuye el pH y [O2], presentes
en plantas de amoníaco. Nitrobacter
–
disminuye el pH oxidando nitritos NO2 a
–
NO3 produciendo ácido nítrico alcanzando
un
pH
entre
3-5,
requiere
altas
concentraciones de oxígeno y causan
problemas únicamente en los sistemas
Figura 11. Grietas por corrosión inducida por
el esfuerzo en un tubo de latón de un
condensador, que se debieron al amoníaco
de masas de babazas en descomposición
alojadas en superficies internas (2).
• La morfología de la corrosión debe ser
consistente con el ataque biológico.
Lugares
• Los productos de la corrosión y los
depósitos deben ser los característicos
de una interacción biológica.
Ocurre donde hay material biológico
depositado o adherido sobre las superficies.
El ataque microbiológico suele ocurrir donde
la temperatura del agua está por debajo de
los 82°C (180 °F), las masas de babazas
ensucian cajas de agua, tubos en los
intercambiadores de calor y placas de tubos.
El crecimiento de algas cubre a las torres de
enfriamiento y obstruye coladores y entradas
de agua. El crecimiento de hongos causa la
podredumbre de la madera en torres de
enfriamiento.
Los tubérculos sobre el acero al carbono y
los hierros vaciados a veces contienen
bacterias sulforreductoras y productoras de
ácidos. Las bacterias anaerobias corrosivas
en potencia están presentes muchas veces
debajo de capas de babazas y, en la
ausencia de babazas o tubérculos, en
sistemas que contengan poco oxígeno. Los
sistemas sucios con aceites y grasas
generalmente contienen números grandes de
bacterias. Los organismos grandes (aquellos
observables a simple vista) son un indicador
seguro de la presencia bacterial y
directamente pueden causar un ataque.
Identificación
Cada forma de corrosión con influencia
biológica se puede reconocer mediante el
examen de las morfologías del desgaste, la
composición y distribución de los productos
de corrosión, la composición y distribución de
los depósitos, los análisis biológicos y las
condiciones ambientales compatibles. Debe
hacerse hincapié en que el conjunto de los
cinco factores tienen que ser compatibles con
el diagnóstico de una corrosión por influencia
biológica. La sola presencia de bacterias
corrosivas potenciales u otros organismos no
es prueba de que la corrosión se relacione
con estos organismos. El diagnóstico no se
basa en una preponderancia de indicios; se
basa en la compatibilidad completa de toda la
evidencia.
Corrosión activa
Comúnmente el ataque activo la causan los
microorganismos.
Tienen
que
estar
presentes cuatro factores para un diagnóstico
de corrosión con influencia microbiológica:
Factores críticos
El material biológico o los organismos
ofensivos tienen que estar presentes en un
sistema que sufra un ataque actual. Sin
embargo, no todos los sistemas que
contengan tales materiales u organismos
serán atacados en forma perjudicial. Una
presencia biológica (actual o pasada) es
virtualmente una certeza en cualquier
sistema de agua de enfriamiento, pero no
todos los sistemas de agua de enfriamiento
son atacados en forma significativa. La
presencia de material biológico no es tan
crítica al hacer un diagnóstico sobre el
ataque con influencia biológica como lo son
otros factores. Tienen que darse todas las
siguientes condiciones:
• El material biológico tiene que estar
presente al ocurrir el ataque.
1. La presencia de microorganismos o de sus
subproductos
2.
Morfologías
de
microbiológicamente únicas.
3. Productos
específicos
y depósitos
corrosión
de corrosión
4. Condiciones ambientales compatibles
Cada uno de los factores mencionados es
único para bacterias específicas.
Sulfatorreductoras: Las sulfatorreductoras
activas se encuentran en ambientes
anaerobios. Estos ambientes pueden estar
sumamente localizados, tal como dentro de
un tubérculo o debajo de un depósito
manchado. Es difícil percibir una biopelícula
delgada y bastante regular en tales
microambientes. Las acumulaciones de
productos de corrosión que contengan
4
recuentos de sulfatorreductoras de 10 o más
unidades formadoras de colonias por gramo
suelen
asociarse
con
desgastes
significativos. Si bien las sulfatorreductoras
probablemente no estén distribuidas de
manera uniforme por toda la masa de
depósitos y productos de corrosión
(especialmente en los sistemas aireados),
son comunes los recuentos similares en
grandes cantidades de material tomadas de
superficies de acero corroídas. Los conteos
en fluidos son casi siempre mucho más
bajos, pero cualquier conteo positivo en
fluidos suele indicar números grandes de
bacterias sésiles viables en alguna parte del
sistema.
Recientemente se han desarrollado pruebas
que no requieren del cultivo de las
sulfatorreductoras. Estas pruebas se basan
en la detección de ciertos compuestos
producidos por las sulfatorreductoras y tienen
aplicación (en algunos casos) aun si los
organismos
productores
han
muerto
recientemente. Los estudios de laboratorio
han mostrado una concordancia adecuada
entre tales pruebas y los análisis por cultivos
vivos cuando están presentes organismos
viables.
En la tabla 2 se da un análisis microbiológico
típico en un sistema perturbado de acero al
carbono para agua de servicio. En la tabla 3
se muestra un análisis similar para el
condensador principal de cuproníquel de una
termoeléctrica que no mostraba ninguna
corrosión
significativa
asociada
con
sulfatorreductoras. Cuando los conteos
biológicos de sulfatorreductoras:
en los materiales sólidos raspados de las
superficies corroídas son mayores que
4
alrededor de 10 , es posible un ataque
5
significativo. Los conteos mayores de 10 son
comunes sólo en los sistemas que se
encuentran atacados severamente.
Los conteos planctónicos (en muestras de
agua) suelen ser poco confiables como
indicadores de una corrosión activa. Sin
embargo, la presencia de cualquier
sulfatorreductora
en
el
agua
indica
concentraciones mucho más altas de estos
organismos sobre superficies en algún lugar
del sistema.
Morfologías de corrosión
Las bacterias sulfatorreductoras muchas
veces causan un ataque localizado intenso,
figuras 12 a 15. Se forman unas depresiones
hemisféricas discontinuas con la mayoría de
las
aleaciones,
incluyendo
aceros
inoxidables, aluminio, Carpenter 20 y aceros
al carbono. Ocurren pocos casos con el
titanio. No está bien definido el ataque sobre
las aleaciones de cobre.
Figura 12. Tubo de aluminio de un
intercambiador de calor picado severamente.
Las picaduras se debieron a bacterias
sulfatorreductoras debajo de una capa de
babazas (2) .
Figura 13. Picadura en la superficie por el
lado del agua de un tubo de Carpenter 20 en
un intercambiador de calor, causado por las
sulfatorreductoras (2).
crecen mejor en un medio ambiente carente
de oxígeno. Las anaerobias facultativas viven
tanto en ausencia como en presencia de
oxígeno. Los microorganismos contribuyen a
la corrosión en diferentes formas: algunos
actúan como despolarizantes catódicos,
mientras otros forman "lama " o crecimientos
que cubren una parte del metal, produciendo
celdas de concentración de oxígeno. Las
bacterias sulfato reductoras pueden producir
H2S, el cual es corrosivo.
Figura 14. Picaduras pequeñas en una placa
de acero 316. Un área de color claro abarca
el grupo de picaduras, marcando unas
imágenes fantasmas de montículos de
depósitos (2).
Figura 15. Detalle de la figura anterior.
Observese los contornos hemisféricos tersos
de las picaduras y la tendencia de las
picaduras a formar grupos (2).
Corrosión por bacterias de aguas
provenientes de producción de petroleo
Las bacterias presentes en el agua utilizada
o proveniente de operaciones de la
producción del petróleo pueden causar
graves
problemas
de
corrosión
o
taponamiento en líneas, tanques o en las
mismas formaciones del yacimiento, se han
identificado tanto bacterias como algas, ver
tabla 2 y 3.
Hay muchas especies de bacterias pero para
propósitos de tratamiento de aguas de
campos de petróleo, donde se utilizan
sistemas cerrados o abiertos, las bacterias se
clasifican de acuerdo a su requerimiento de
oxígeno. Las bacterias aeróbicas crecen
solamente sí el medio contiene oxígeno
molecular, mientras que las anaeróbicas
Tablas 2 y 3.
Bacterias sulforreductoras (desulfovibrio)
Son las mas importantes y dañinas, desde el
punto de vista de corrosión, de las que se
encuentran en el agua de los campos de
petróleo. Crecen en medios anaeróbicos,
pero pueden sobrevivir en aguas oxigenadas,
creciendo debajo de depósitos o crecimientos
bacterianos donde el oxígeno no pueda
penetrar. Las bacterias sulfato reductoras
utilizan en su metabolismo hidrógeno atómico
para reducir el ión sulfato existente en el
agua y producir H2S. El hidrógeno lo obtienen
del cátodo de los procesos de corrosión del
hierro, causando por lo tanto en las celdas de
corrosión una despolarización del cátodo,
que incrementa la rata de corrosión. Además,
el sulfuro de hidrógeno generado (H2S) en el
proceso se combina con el ión ferroso
producido en el ánodo para formar sulfuro
ferroso FeS de color negro.
de limo sobre la tubería, al observarse en
microscopia electrónica de barrido (SEM) se
muestran
complejas
comunidades
de
microorganismos sobre la superficie de las
tuberías.
Se han aislado principalmente bacterias del
grupo coliforme, ver tabla 4.
Ferrobacterias (Gallionella)
Pueden causar corrosión en sistemas que
manejen agua. Los compuestos ferrosos
provenientes de procesos de corrosión se
oxidan a hidróxido férrico hidratado,
removiendo el oxígeno del agua y causando
condiciones
anaeróbicas
debajo
de
depósitos. En un segundo mecanismo, las
ferrobacterias
en
áreas
de
baja
concentración de oxígeno, convierten el ión
ferroso a ión férrico, el cual se precipita como
hidróxido férrico cubriendo las superficies del
metal y produciendo celdas de concentración
de oxígeno.
Formadoras de lama ( Seudomonas,
Flavobacteria, Aerobacteria, bacilos)
Estos organismos proliferan sobre las
superficies y producen grandes masas que
impiden la penetración del oxígeno a las
superficies metálicas, creando ambientes
propicios para las sulforreductoras y celdas
de concentración de oxígeno.
Biofilm en sistemas de distribución de
agua potable
El biofilm se forma en las tuberías del
sistema de distribución cuando las células se
unen a la superficie de la tubería y se
multiplican para formar una película o capa
Identificación
microbiológicos
de
problemas
La sola presencia de bacterias en el agua no
necesariamente significa un problema grave
y lo opuesto, un bajo conteo de bacterias
tampoco significa necesariamente que no
exista un grave problema, puesto que las
bacterias pueden estar escondidas debajo de
depósitos y solo aparecen cuando la
corriente de fluido o un fenómeno mecánico
las descubre.
Por lo tanto para detectar problemas de
corrosión por bacterias se deben tener en
cuenta diferentes observaciones y no
basarse
solamente
en
los
análisis
microbiológicos. Estos son de gran ayuda ya
que determinan la cantidad y tipo de
bacterias existentes en una muestra dada de
agua. De allí la importancia del cuidado en la
toma de las muestras y que tan
representativas son del sistema.
La presencia de sulfuro de hidrogeno en el
agua puede indicar la existencia de sulfato
reductoras, si el agua a la entrada del
sistema estaba libre de H2S. También la
presencia de partículas negras de FeS el
agua pueden indicar que el H2S se esta
produciendo en el sistema.
El sulfuro de hidrogeno obtenido del retroflujo
de pozos inyectores de agua puede indicar
que hay crecimiento de bacterias en el pozo.
El examen de productos de corrosión
encontrados en equipos, tuberías tanques,
etc. es otra de las informaciones básicas
para detectar problemas microbiológicos. La
corrosión en forma de picado que se
encuentra debajo de tubérculos y que da
lugar a un producto de corrosión negro, en
lugar de uno de color rojizo, puede indicar la
presencia de sulfato reductoras. La forma de
diferenciar el sulfuro de hierro de la
magnetita Fe3O4 (ambos de color negro) se
basa en que el FeS no es atraído por un
imán, mientras que el FeO si. Otra forma de
diferenciarlos es poniendo unas gotas de HCl
en el deposito negro. Sí se desprende un olor
o sulfuro el deposito es de sulfuro de hierro lo
cual es una fuerte evidencia de la existencia
de sulfato reductoras.
Usando el término de corrosión en el mejor
de los sentidos; los microorganismos causan
corrosión por:
a) Ataque químico de metales, concreto y
otros materiales, debido a los subproductos
de la vida microbiana, ácidos comunes (v.g.
sulfúrico,
carbónico
u
otros
ácidos
orgánicos), sulfuro de hidrogeno o amoníaco.
b) Ataque microbiológico de materiales
orgánicos (v. pinturas orgánicas de
recubrimiento, conecciones de tubería
plásticas y encamisados), algunas materias
inorgánicas naturales, (v.g. azufre) o
inhibidores.
c) También causa la despasivación de
superficies metálicas e induce celdas de
corrosión.
e) El ataque puede ser por combinación de
bacterias.
Control de microorganismos
Existe una amplia variedad de productos
químicos
usados
para
controlar
el
crecimiento de bacterias en el agua. Se
pueden
clasificar
en
bactericidas
o
bacteriostatos de acuerdo a sí matan o
retardan el crecimiento de las bacterias.
Puede ser inorgánicos, como el cloro, los
cromatos y compuestos de mercurio y plata u
orgánicos como aminas, clorofenoles,
derivados cuaternarios del amoníaco, etc.
Las formulaciones propiedad de compañías
de productos químicos pueden contener uno
o varios de estos compuestos. Algunos
bactericidas tienen una función dual en el
sistema. Las aminas cuaternarias funcionan
tanto como biocidas como inhibidores
fílmicos de corrosión. La adición insuficiente
de
estos
químicos
para
cubrir
adecuadamente el sistema puede dejarlo
desprotegido contra la corrosión. Los
bactericidas no pueden matar las bacterias a
menos que entren en contacto con ellas. Esto
significa que las bacterias que crezcan
debajo de depósitos no serán destruidas a
menos que estos sean removidos. Por lo
tanto, la operación de limpieza es
fundamental antes de iniciar la aplicación de
un biocida. Esto incluye limpieza de líneas,
retrolavado de pozos y equipos, remoción de
depósitos del fondo de tanques, etc.
El procedimiento mas fácil de limpieza
consiste en utilizar biocidas con propiedades
detergentes. La aplicación debe comenzarse
a dosis bajas e incrementarse a medida que
el sistema se limpia hasta llegar a la dosis de
mantenimiento. Esto se hace para evitar
taponamientos por el desprendimiento de
grandes cantidades de depósitos. También
pueden aplicarse junto con el biocida
productos que aumentan su penetración en
los depósitos. Los biocidas pueden aplicarse
en forma continua o por choques de acuerdo
con las necesidades.
Medidas Preventivas
d) Ataca metales por un proceso en el cual
los microbios y el metal cooperan entre sí
para sostener la reacción de corrosión.
-Analizar con exactitud posibilidades de
contaminación.
-Proveer para controlar el medio químico.
-Inhibir o proveer adición de germicidas.
-Propiciar ambiente no agresivo o asegurar la
remoción controlada de nutrientes de
microbios.
-Seleccionar
adecuada
materiales
de
resistencia
-Seleccionar materiales de recubrimiento.
-Usar la protección catódica.
-Preveer
frecuente.
accesibilidad
para
limpieza
Bibliografía
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TH
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Cap XI, 1999.