martes, mayo 21, 2024

Una mirada a la problemática que afecta a los Tanques de almacenamiento sobre el suelo

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1. Introducción

El presente articulo recopila una serie de investigaciones y estudios técnicos realizados por Cortec Corporation y su tecnología de punta CorroLogic® VpCI® con el fin de dar una solución a la problemática sobre la degradación del fondo de los tanques, específicamente el lado que está en contacto con el suelo.

Los tanques de almacenamiento sobre el suelo (Aboveground Storage Tank: AST) se utilizan para almacenar una variedad de líquidos, muchos de los cuales se consideran peligrosos. Esto requiere que los tanques estén diseñados para evitar el derrame del contenido sobre el suelo o hacia la atmósfera. Una de las consideraciones de diseño es el impacto de la corrosión, especialmente en el fondo del tanque. Durante años, los métodos aceptables de prevención de la corrosión fueron asumir una tasa de corrosión conservadora y hacer que la plancha inferior fuera lo suficientemente gruesa para cumplir con los parámetros de diseño (vida útil del diseño y la tasa de corrosión estimada), o el uso de la protección catódica (PC).

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Figura 01: Sistema de protección catódica por corriente impresa.

Los propietarios de tanques han luchado durante mucho tiempo con el hecho de que la tasa de corrosión (mils por año o mpy) es mayor que la estimada en el diseño debido a las condiciones del suelo y el entorno debajo del tanque. La protección catódica (PC) (figura 01) solo protege áreas donde el fondo del tanque está en contacto continuo con el suelo. A medida que cambia el nivel de líquido en el tanque, el fondo del tanque se ondula y pierde el contacto con el suelo. Cuando esto ocurre, se crean bolsas de aire entre el fondo del tanque y el suelo debajo del tanque. La humedad y los cloruros en el aire penetran debajo del fondo del tanque a través de los espacios entre las planchas anulares del tanque y los cimientos (anillo de concreto) se acumulan en estas bolsas creando sitios de inicio de la corrosión.

2. Métodos de tratamiento y limitaciones

Se han adoptado varias técnicas para mitigar la corrosión del lado del suelo en los fondos de los tanques de almacenamiento sobre el suelo (Aboveground Storage Tank AST), como arena bituminosa/aceitosa, sistemas de protección catódica (PC) y revestimientos. Sin embargo, la efectividad total de estas técnicas, solas o combinadas, ha sido cuestionable. La capa bituminosa se endurece y se agrieta a medida que envejece, creando un ambiente corrosivo que atrapa la humedad y las especies corrosivas entre la parte inferior del fondo del tanque y la cama de arena. Además, la presencia inevitable de espacios de aire debajo del AST evita que el piso del tanque esté en contacto continuo con la arena (electrolito), lo que bloquea la corriente de la PC en dichos lugares y evita la distribución uniforme de la PC en la superficie inferior del fondo del tanque (figura 02).

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Figura 02: La ilustración muestra la compleja interfaz entre el fondo de tanque y el suelo, donde la corriente PC pierde contacto con el piso del tanque.

3. CorroLogic® en acción

VpCI® (Vapor phase Corrosion Inhibitor) es un acrónimo que se usa para referirse a los inhibidores de corrosión en fase de vapor. Los VpCI® se basan en la ley de difusión de Fick, que establece que las partículas se mueven de una región de mayor concentración a un área de menor concentración (figura 03) hasta que se alcanza el equilibrio. La molécula en fase de vapor se volatilizará/sublimará hasta que alcance la presión de equilibrio dentro de un volumen cerrado. Una vez que se alcanza el equilibrio, la difusión se cierra como un interruptor de presión. Cuando la presión de equilibrio cae a un cierto nivel, el inhibidor se activa.

Este proceso continúa hasta que se agota todo el inhibidor. La prevención de la corrosión se logra mediante la acción hidrofóbica y el enlace iónico a medida que el inhibidor se adsorbe sobre la superficie del metal.

Existe una creciente conciencia industrial sobre la ventaja de introducir los inhibidores de corrosión en fase de vapor (VpCI®) CorroLogic® de Cortec® Corporation en el fondo del tanque. La capacidad única de CorroLogic® para proteger las áreas a las que no puede llegar la PC tradicional lo convierte en un tratamiento ideal para usarse junto con la PC o cuando la PC es deficiente o está ausente. Utilizando el poder de CorroLogic®, puede vaporizarse y dispersarse a través de áreas abiertas debajo de un AST. Cuando CorroLogic® alcanza una superficie metálica, se adsorbe y forma una barrera molecular protectora para proteger contra la corrosión, brindando una dimensión adicional de protección a las áreas debajo del tanque.

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Figura 03: VpCI en acción, Ley de Fick.

4. Beneficios de la tecnología CorroLogic®

La tecnología CorroLogic® ha ganado una mayor aceptación durante las últimas dos décadas como una metodología de prevención de la corrosión complementaria a la PC. En 2021, esto se reforzo con la publicación del informe técnico API TR 655 (figura 04), que brinda detalles sobre el uso de los inhibidores de corrosión en fase vapor para proteger los fondos de los tanques contra la corrosión del lado del suelo. La sección 7 de este informe técnico destaca el efecto sinérgico entre la PC y los VpCI® y el efecto de los VpCI® con la resistividad del suelo, así como las posibles consideraciones que deben tener en cuenta los propietarios y operadores de tanques cuando se combinan ambos sistemas.

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Figura 04: Reporte técnico N° 655 API, uso y ventajas de los inhibidores de corrosión.

Los VpCI® se caracterizan por su capacidad de sublimarse de forma sólida a vapor y difundirse a través de los espacios vacíos. Tienen una afinidad con el metal que les permite adsorberse en superficies como los fondos de los tanques y crear una capa molecular de protección contra la corrosión del suelo. Cortec Corporation ha adaptado esta tecnología para su uso en aplicaciones de la industria del petróleo y el gas bajo el nombre de CorroLogic®. CorroLogic® se basa en sales de carboxilatos de amina que presentan un bajo impacto ambiental y están diseñados específicamente para su aplicación en vacíos de difícil acceso debajo de los fondos de los tanques. Debido a que CorroLogic® puede difundirse a través de la cama de arena y el espacio, es ideal para complementar los sistemas de PC en las áreas deficientes.

CorroLogic® viene en sus formas, CorroLogic® Powder y CorroLogic® Slurry. Los que se pueden aplicar durante cualquier etapa de vida de un AST: nuevo, en servicio o fuera de servicio. Para las aplicaciones en un AST, CorroLogic® a menudo incluye cuatro componentes principales del sistema:

  • Productos inhibidores de la corrosión en fase vapor (es decir, CorroLogic® Powder o CorroLogic® Slurry según la metodología de aplicación).
  • Sistema de monitoreo de la corrosión para el seguimiento de la corrosión antes y después de la introducción de CorroLogic®.
  • Un sistema de sellado para cerrar el espacio entre las planchas anulares y la pared del anillo de concreto.
  • Red de entrega y reabastecimiento para aplicar y reponer el contenido de los inhibidores de corrosión en fase vapor cuando sea necesario, durante la vida útil de la solución.
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Figura 05: Puntos de aplicación del CorroLogic®, además de las tuberías de drenaje, puede ser necesario perforar puntos de inyección adicionales para asegurar una distribución uniforme del inhibidor debajo del fondo del tanque.
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Figura 06: Fondo simple con barrera de prevención de liberación (RPB)
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Figura 07: Doble fondo
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Figura 08: Inyección de CorroLogic Slurry debajo de un tanque de almacenamiento en servicio. Imagen cortesía de Cortec Southeast Asia.
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Figura 09: Se perforaron orificios (y luego se sellaron) para permitir la inyección de VpCI en forma de CorroLogic Slurry. Imagen cortesía de Cortec Southeast Asia.

Por lo tanto, CorroLogic® brinda una solución de por vida al permitir la aplicación, el control de la tasa de corrosión y la reaplicación con una invasión mínima en tanques nuevos o existentes.

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Figura 10: Diferentes tipos de sondas para monitorear la corrosión. Estas se insertan en puntos claves del tanque

5. CorroLogic® frente a reactualizar la PC

Una instalación reciente de CorroLogic® muestra lo ventajoso que puede ser para la protección de los AST en servicio. Cuando una compañía petrolera se dio cuenta de que uno de sus tanques en servicio tenía un sistema de PC obsoleto y que no podría brindar suficiente protección contra la corrosión, evaluaron diferentes técnicas de mitigación de la corrosión del lado del suelo, comparando CorroLogic® VpCI® con la opción de reactualizar el sistema de PC, en este caso, un sistema de sacrificio.

Reequipar el tanque con un sistema de PC equivalente hubiera sido un desafío técnico, ya que requería la perforación en línea recta debajo del tanque y evitar los restos del sistema heredado, sin mencionar la navegación alrededor del sumidero y cualquier otra instalación enterrada debajo del tanque. Si bien el ingeniero de PC pudo haber diseñado un sistema de reactualización de este tipo, el contratista que habría instalado el sistema dudaba mucho de su viabilidad.

Por el contrario, el sistema CorroLogic® no requirió obras civiles extensas y, en consecuencia, disminuyó el riesgo de interactuar con otros sistemas debajo del tanque. Este fue un gran beneficio para el cliente desde una perspectiva de seguridad y calidad. Comercialmente, se encontró que el sistema CorroLogic® costaba menos de la mitad del precio total del sistema de actualización de la PC, aunque se estimó que una sola dosis de CorroLogic® tenía la mitad de la vida útil (entre 10 a 15 años) de una actualización de PC. Sin embargo, el sistema CorroLogic® podría monitorearse periódicamente después de la instalación y agregarse material CorroLogic® si fuera necesario para reabastecer el sistema después de cinco, 10 o incluso 15 años. El costo del material adicional representa solo una fracción del costo total original del sistema, lo que significa que, durante un período de 20 años, el sistema CorroLogic® aún sería comercialmente más viable en comparación con una actualización de la PC, lo que brindaría un excelente complemento para la PC al final de su vida útil.

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Figura 11: Esquema de protección del sistema Corrologic.

6. Performance del sistema Corrologic

En el artículo técnico “Reducing Soil-Side Corrosion in Aboveground Storage Tanks” realizado por los especialistas Tim Whited, Ana Juraga Oluic y Julie Holmquist, se detalla los resultados de la evaluación del CorroLogic® luego de 5 años de haber sido inyectado en el fondo de un tanque. Los resultados del escaneo MFL (fuga de flujo magnético) de la inspección API 653 en junio de 2019 cinco años después de la inyección de CorroLogic® fueron significativos. Se escaneó el 92% del fondo del tanque, siendo el umbral de espesor restante de 0,21 pulgadas (5 mm). Cabe destacar que la inspección del 2019 reveló solo 11 indicaciones de corrosión, sustancialmente menos que las 115 indicaciones de corrosión totales detectadas en 2014 solo después de tres años de protección con PC. Las tasas promedio de pérdida de metal cayeron de un rango de 16,7 a 33,3 mil/año o mpy (durante el período inicial de tres años) a un rango de 6,3 a 7,5 mpy en 2019. La Tabla 1 compara los resultados de las inspecciones de los años 2014 con los de 2019, mostrando significativamente menos indicaciones de corrosión.

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Estos resultados demuestran una solución eficaz para reducir drásticamente las tasas de corrosión mediante la adición de CorroLogic® a la ecuación de protección del fondo del tanque. Fue muy significativo que la inspección de 2019 solo identificara 11 indicaciones de corrosión luego de la aplicación de CorroLogic® en 2014. Esto brindó la confianza necesaria para que el usuario final apostara por CorroLogic® en otros tanques fuera de servicio para su inspección. Este proyecto también proporcionó datos significativos de que Corrologic® y la PC interactuaron bien juntos con un resultado general de corrosión significativamente menor en el fondo del tanque.

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Figura 12: Efecto del Corrologic® sobre la tasa de corrosión.

7. Conclusión

Como se puede ver, Corrologic® literalmente llena vacíos significativos en el sistema de protección catódica estándar. Debido a su acción de fase de vapor, Corrologic® puede proteger los vacíos donde la corriente PC no puede llegar, como en las bolsas de aire debajo del tanque donde no hay electrolito. CorroLogic® puede proporcionar ahorros de costos sustanciales como una solución para evitar los desafíos de la actualización de PC en tanques existentes. También tiene indicaciones prometedoras de sinergia potencial cuando se usa junto con la PC. De cualquier manera, Corrologic® es un compañero excelente y lógico de la PC para la protección contra la corrosión en el fondo de los AST.

Autor: Danny Limaymanta Tineo

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Referencias

Artículos de revistas:

  • A logical companion to cathodic protection / Author: Julie Holmquist (USA), Khalil Abed (UAE) and Philip Horsford (Southeast Asia), Cortec Corporation.
  • Reducing Soil-Side Corrosion in Aboveground Storage Tanks / Author: Tim Whited, Ana Juraga Oluic and Julie Holmquist.
  • Aboveground Storage Tanks (ASTs): Tank Bottom Protection with Vapor phase Corrosion Inhibitors / News Alert Cortec.

Libros:

  • Preservation, Lay-Up and Mothballing Handbook / Author: Boris A. Miksic.

Reportes Técnicos:

  • American Petroleum Institute (API). “Vapor Corrosion Inhibitors for Storage Tanks.” API Technical Report 655, First Edition, April 2021.
  • Storage Tank Protection Using Volatile Corrosion Inhibitors / Author: Boris A. Miksic, Alla Y. Furman, Margarita A. Kharshan Cortec Corporation.

Estándares:

  • API. “Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction.” Standard 653, Fifth Edition, November 2014.

Recursos de Internet:

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