Cuando hablamos de paro de procesos en una planta, el personal de ingeniería y mantenimiento corre de un lado a otro para encontrar las causas que lo generaron. En este artículo nos enfocaremos en una de las más comunes: la corrosión, causada por los gases ácidos presentes en el aire
Es bien sabido que la automatización en las líneas de proceso continuo es un concepto por demás importante en muchas industrias tanto de procesos ligeros como de procesos pesados. Los paros generados por cortes circuitos debidos a la presencia de corrosión es un tema que puede prevenirse y evitarse.
Ahora bien, una de las principales causas de éstos es la corrosión causada por los gases ácidos presentes en el aire, que definimos a continuación.
¿Qué es la corrosión?
Es una reacción química entre ciertos gases y metales que provocan el deterioro de los sistemas de almacenamiento de datos y dispositivos electrónicos. Lo anterior desemboca en averías intermitentes, ruido en la señal, pérdida de información o la posible detención operativa, entre otras. Muchas de las industr ias dependen completamente del equipo de control electrónico y eléctrico para el funcionamiento seguro y eficiente de sus procesos. En ciertas industrias, pesadas es probable que el aire exterior alrededor de la instalación esté contaminado con gases ácidos. Estos gases se originan a partir de la materia prima o materiales utilizados en el proceso o de químicos agregados al proceso. Las industrias donde estos gases son más prevalentes son petróleo y gas, pulpa y papel, minería refinación de metales, así como en el tratamiento de aguas residuales.
En las instalaciones de petróleo y gas, los gases ácidos se originan de las impurezas de azufre presentes en el petróleo crudo. En las instalaciones de pulpa y papel, los contaminantes surgen de productos químicos utilizados para digerir y blanquear madera y otros materiales a base de celulosa. Mientras que, en las plantas de tratamiento de aguas residuales, ocurre durante el pretratamiento para quitar el olor a “huevo podrido” y los procesos en donde se utilizan sustancias químicas depuradoras, por mencionar algunas.
Los ejemplos de gases ácidos incluyen ácido sulfhídrico (H2S), dióxido y trióxido de azufre (SO2, SO3), cloro (Cl2), dióxido de nitrógeno (NO2) y ácido fluorhídrico (HF). Todos estos gases son altamente corrosivos para los controles electrónicos.
Si no se toman medidas para proteger estos activos, entonces las consecuencias probables serán averías no programadas causadas por fallas en el equipo, tiempo de inactividad del proceso y costos de mantenimiento. Todo esto erosionará las ganancias y como consecuencia habrá pérdidas millonarias.
Previniendo la corrosión
Debido a la sensibilidad de los equipos electrónicos/eléctricos ante la presencia de estos gases ácidos, los fabricantes especifican las condiciones ambientales requeridas para sus equipos como parte de su garantía. Estas especificaciones establecen límites de temperatura, humedad relativa y contaminantes químicos, ya que todos estos factores influyen directamente en la velocidad de corrosión.
A muchos componentes electrónicos individuales se les brinda cierta protección contra agentes corrosivos, ya que son encapsulados dentro de un plástico hermético o cuerpo de resina. Los componentes que son los más susceptibles a daños están impresos en placas de circuito (PCB), contactos expuestos y conductores.
Existen varias técnicas establecidas para la producción de PCB y se diferencian en términos de costo, planitud de la superficie, vida útil y resistencia a la corrosión. El método que está ganando mayor popularidad es immersion silver, el cual elimina el plomo de la soldadura. En este método, las pistas de cobre en la PCB están recubiertos con una capa delgada de plata (menor a 0.25 micrones) antes de agregar los componentes a bordo. Sin embargo, los bordes expuestos de la subtrayectoria de cobre y la capa plateada son susceptibles a la corrosión.
Pero entonces ¿cómo podemos prevenir estos daños?
Una de las tecnologías más eficientes para prevenir la corrosión es la técnica de filtración molecular, una solución que no hace otra cosa más que retener las moléculas, gases y vapores en un adsorbente para obtener un aire libre de dichos gases, evitando así la reacción con los metales.
Estándares vigentes Hay dos estándares internacionales comúnmente referenciados que categorizan las condiciones ambientales en relación con el despliegue y confiabilidad de los equipos electrónicos: ANSI / ISA -71.04-2013 y IEC 60721-3-3.
ANSI / ISA-71.04-2013 es el más popular y se centra en los contaminantes transportados por el aire y tasas de corrosión observadas para metales de cobre y plata. IEC 60721-3-3 categoriza las condiciones ambientales basado en parámetros como condiciones climáticas, biológicas, contaminantes químicos y efectos mecánicos.
ANSI / ISA-71.04-2013 define cuatro clases de la calidad del aire que se relacionan con diferentes tasas de corrosión de cobre y plata. Estos son G1 Leve, G2 Moderado, G3 Duro y GX Severo. La mayoría de los fabricantes de equipos originales requieren la provisión de condiciones G1 leves como parte de sus condiciones de garantía. El aire externo en algunas industrias de procesos pesados se clasifican rutinariamente como GX Severo.
Como referencia, el estándar tabula concentraciones de diferentes gases que corresponden a las cuatro categorías de reactividad del cobre. Para alcanzar las condiciones G1 leves, las concentraciones de algunos gases son extremadamente bajas. Por ejemplo, considerando una HR menor a 50 por ciento, la concentración de ácido sulfhídrico debe ser menor a 3 partes por billón (ppb) para alcanzar las condiciones G1. La concentración sólo necesita elevarse a más de 50 ppb para que se alcancen las condiciones GX Severo.
Es probable que los niveles ambientales externos de ácido sulfhídrico en el aire en las instalaciones industriales excedan 1 parte por millón (ppm).
Aunque el estándar indica concentraciones de gases individuales que corresponden vagamente a las cuatro clases de corrosividad, estos deben ser tratados con precaución. Si hay varios gases presentes en el aire, entonces puede haber un efecto sinérgico en la tasa de corrosión observada, lo cual hará más difícil su cuantificación. Como consecuencia, el monitoreo en sitio para uno o varios gases no podrá predecir o explicar por sí mismos presencia de corrosión de plata y cobre.
La filtración molecular al rescate La selección adecuada de sistemas de filtración molecular definirá la eficacia para la solución de esta problemática. En consecuencia, para reducir las concentraciones de gas desde niveles de ppm hasta muy bajos ppb, los niveles requerirán una eficiencia muy alta de filtración molecular y dispositivos que no estén comprometidos por fugas internas o bypass.
Para lograr las condiciones ambientales requeridas bajo las condiciones de garantía impuestas por los fabricantes de equipos, es necesario llevar a cabo una evaluación del proceso para poder definir el sistema molecular capaz de controlar la corrosión. El aire de inyección o de reposición que es tomado desde una ubicación externa debe estar libre de gases ácidos antes de ser introducido al interior de la planta.
Las concentraciones de gases en el aire de entrada pueden ser muy altas; quizás de decenas de partes por millón. Sin embargo, en términos de garantía del fabricante, se requieren concentraciones en rangos bajos de partes por billón. Por lo tanto, el filtro debe funcionar con muy alta eficiencia en una sola pasada. Para este propósito, existen sistemas llamados lechos profundos con medias químicas moleculares específicas para cada gas. Luego, el nivel de presurización puede estar comprometido por una apertura innecesaria de puertas y ventanas, fugas debido a defectos de construcción y fugas en puntos de entrada.
Para proporcionar una protección adicional, se utilizan sistemas llamados lechos finos que se instalan en la unidad de aire de recirculación. Aquí las concentraciones de gases son mucho más bajas y un filtro funcionará en varias pasadas. Filtros de panel o de cilindros cargados de media química molecular específica sirven para este propósito.
No olvidemos la importancia de elegir sistemas moleculares eficientes. Cabe señalar que con inversiones bastante moderadas podremos controlar la presencia de gases corrosivos y de esta manera evitar pérdidas millonarias.
Ahora que ya sabemos los métodos con los que es posible resolver el problema de la corrosión, pongámonos en acción.
Araceli Guerrero
Química Farmacéutica Bióloga, especialista
en Filtración Molecular.
