{"id":9700,"date":"2025-05-26T15:06:00","date_gmt":"2025-05-26T20:06:00","guid":{"rendered":"https:\/\/iarcor.com\/?p=9700"},"modified":"2025-09-09T10:37:08","modified_gmt":"2025-09-09T15:37:08","slug":"combate-de-la-corrosion-galvanica-localizada-en-las-conexiones-atornilladas-de-los-espesadores-y-clarificadores-de-lodos-por-gravedad","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/iarcor.com\/pt_BR\/combate-de-la-corrosion-galvanica-localizada-en-las-conexiones-atornilladas-de-los-espesadores-y-clarificadores-de-lodos-por-gravedad\/","title":{"rendered":"Combate de la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica localizada en las conexiones empernadas de los espesadores y clarificadores de lodos por gravedad"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

POR R. A. Nixon, CORROSION PROBE, INC.; CORROSION TESTING LABORATORIES, INC.<\/p>

La corrosi\u00f3n galv\u00e1nica localizada de los mecanismos de rastrillo de acero al carbono recubiertos en las conexiones empernadas de acero inoxidable puede dar lugar a \u00edndices de corrosi\u00f3n significativamente elevados, especialmente cuando las conexiones se aprietan en exceso. Este problema se produce habitualmente en los espesadores y clarificadores de lodos por gravedad.<\/p>

La mayor\u00eda de los recubrimientos epoxi utilizados para proteger eficazmente contra la corrosi\u00f3n los mecanismos de rastrillo son bastante fr\u00e1giles una vez curados. Por lo tanto, si los tornillos de cabeza hexagonal o los pernos y tuercas de acero inoxidable se aprietan en exceso en las conexiones mec\u00e1nicas, se producen da\u00f1os en el recubrimiento en las zonas de contacto con los elementos de fijaci\u00f3n o las arandelas. Esto deja al descubierto peque\u00f1as zonas de acero al carbono sin recubrimiento, que se comportan de forma an\u00f3dica frente a la mayor superficie cat\u00f3dica de los elementos de fijaci\u00f3n de acero inoxidable. El acero al carbono desnudo tambi\u00e9n se corroe activamente debido a la corrosi\u00f3n por picaduras impulsada por el ox\u00edgeno y la corrosi\u00f3n bajo los dep\u00f3sitos. Por lo tanto, las tasas de corrosi\u00f3n son muy altas en los bordes y cerca de las caras de los orificios de los pernos.<\/p>

Esta corrosi\u00f3n electrol\u00edtica, agravada por el par galv\u00e1nico, favorece la corrosi\u00f3n por socavaci\u00f3n, que provoca un mayor deterioro del recubrimiento, seguido de da\u00f1os m\u00e1s extensos por corrosi\u00f3n del acero. En este escenario, lo m\u00e1s habitual es que el principal problema sea el ensanchamiento de los orificios de los pernos debido a la corrosi\u00f3n. Esto provoca el aflojamiento de las uniones empernadas y, en \u00faltima instancia, el fallo de dichas uniones. Como consecuencia, los componentes del rastrillo se aflojan y causan da\u00f1os mec\u00e1nicos al concentrador de lodos o a los brazos de la estructura.<\/p>

Este art\u00edculo describir\u00e1 este problema com\u00fan de corrosi\u00f3n asociado con el da\u00f1o del recubrimiento protector en conexiones empernadas\u00a0de metales diferentes y presentar\u00e1 un caso t\u00edpico. A continuaci\u00f3n, se explicar\u00e1 por qu\u00e9 los orificios ranurados para pernos son m\u00e1s susceptibles a sufrir da\u00f1os por corrosi\u00f3n m\u00e1s agresiva que los orificios redondos. Adem\u00e1s, se presentar\u00e1n medidas eficaces que se pueden adoptar para prevenir este problema tan frecuente. Entre estas medidas se incluyen la selecci\u00f3n adecuada del sistema de recubrimiento, el uso de arandelas no met\u00e1licas con arandelas de acero inoxidable, la reducci\u00f3n del n\u00famero de conexiones empernadas\u00a0y la aplicaci\u00f3n de un sellador de polisulfuro flexible para sellar las conexiones empernadas\u00a0tras la aplicaci\u00f3n adecuada del recubrimiento.<\/p>

Antecedentes
<\/strong>Los espesadores y clarificadores por gravedad suelen consistir en una tuber\u00eda de entrada central, un pozo de calma central con o sin deflectores (baffles) para reducir el flujo turbulento, mecanismos de rastrillo tipo armadura para empujar los lodos hacia el centro del tanque y un sistema de canaletas para la eliminaci\u00f3n del agua clarificada, que incluye deflectores de espuma y vertederos. Es una ambig\u00fcedad decir que estos mecanismos son dif\u00edciles de recubrir adecuadamente. El recubrimiento de los brazos en celos\u00eda y los refuerzos y soportes del pozo central, en particular, resulta tedioso debido a su geometr\u00eda. Los m\u00faltiples \u00e1ngulos y formas de los canales, repletos de bordes y esquinas delgados y de interfaces entre placas, hacen que estas estructuras sean dif\u00edciles de recubrir con una pel\u00edcula protectora de buena calidad.<\/p>

\"\"
Fig. 1: Mecanismo del brazo del rastrillo del espesador por gravedad da\u00f1ado. FOTOS CORTES\u00cdA DEL AUTOR, SALVO QUE SE INDIQUE LO CONTRARIO.<\/strong><\/p>

Estos mecanismos se fabrican normalmente en taller y se montan in situ mediante soldaduras y uniones empernadas. La figura 1 (p. 17) muestra la configuraci\u00f3n t\u00edpica de los brazos de rastrillo de un espesador por gravedad. Es especialmente dif\u00edcil conseguir una buena calidad de la pel\u00edcula de recubrimiento en los bordes de los orificios de los pernos, lo que hace que estas zonas sean vulnerables a la corrosi\u00f3n una vez que los mecanismos de rastrillo entran en servicio.<\/p>

La corrosi\u00f3n galv\u00e1nica localizada en las conexiones empernadas\u00a0es com\u00fan en los mecanismos de rastrillo de espesadores y clarificadores por gravedad. Esto ocurre cuando se utilizan fijaciones de acero inoxidable para conexiones de acero al carbono recubierto.<\/p>

Los pernos, tuercas y arandelas de acero inoxidable se utilizan habitualmente para facilitar la desconexi\u00f3n y el reapriete de las conexiones de los mecanismos, mientras que los sujetadores de acero al carbono tienden a corroerse con facilidad. Esto requiere cortar estos sujetadores durante futuros trabajos de mantenimiento. Dado que los sujetadores de acero inoxidable son m\u00e1s nobles electroqu\u00edmicamente que los componentes de acero al carbono de los mecanismos, cualquier ruptura en los recubrimientos protectores del acero al carbono provoca corrosi\u00f3n galv\u00e1nica localizada. Tenga en cuenta que cuando dos metales con diferentes potenciales el\u00e9ctricos son el\u00e9ctricamente continuos e inmersos en un electrolito com\u00fan, generalmente se produce corrosi\u00f3n galv\u00e1nica. Este es el caso habitual en las conexiones empernadas\u00a0de espesadores por gravedad y clarificadores de aguas residuales. Estas rupturas del recubrimiento se producen com\u00fanmente cuando las conexiones empernadas\u00a0se aprietan hasta el punto de da\u00f1ar el recubrimiento protector, exponiendo peque\u00f1as \u00e1reas de acero al carbono desnudo.<\/p>

Debido a que las \u00e1reas expuestas del acero al carbono son peque\u00f1as en relaci\u00f3n con la superficie expuesta de las superficies de acero inoxidable m\u00e1s nobles, se experimentan tasas de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica significativas.<\/p>

Este problema se ve agravado por tres aspectos clave. En primer lugar, los recubrimientos m\u00e1s utilizados para la protecci\u00f3n de mecanismos de acero son a base de epoxi. Estos recubrimientos tienden a ser bastante fr\u00e1giles una vez curados, lo que los hace susceptibles a fracturarse al apretar las conexiones empernadas. En segundo lugar, es habitual que estas conexiones se aprieten en exceso, ya que no se suelen seguir los procedimientos de torqueo recomendados durante el montaje de mecanismos de inclinaci\u00f3n o pozos centrales. Y en tercer lugar, la pel\u00edcula de recubrimiento que se forma en los bordes de los orificios para pernos suele ser inadecuada. Las peque\u00f1as \u00e1reas de acero al carbono desnudo se degradan en servicio de inmersi\u00f3n debido a diversos mecanismos de corrosi\u00f3n. Estos incluyen la corrosi\u00f3n electrol\u00edtica impulsada por ox\u00edgeno, la corrosi\u00f3n microbiol\u00f3gicamente influenciada (MIC) bajo dep\u00f3sito y la corrosi\u00f3n asociada con especies de azufre reducibles. Una vez corro\u00edda activamente, la corrosi\u00f3n del acero al carbono desnudo se ve intensificada por el contacto del metal diferente con el acero inoxidable m\u00e1s noble (cat\u00f3dico). Adem\u00e1s, la relaci\u00f3n entre el \u00e1rea cat\u00f3dica y la an\u00f3dica es amplia en este par galv\u00e1nico.<\/p>

\"\"
Fig. 2: Da\u00f1os en el fondo del clarificador.<\/strong><\/p>

Esto incrementa la tasa de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica, especialmente donde las superficies de acero al carbono desnudo est\u00e1n en proximidad inmediata a las superficies cat\u00f3dicas de acero inoxidable. Esto resulta en altas tasas de corrosi\u00f3n en las conexiones empernadas.<\/p>

Este da\u00f1o por corrosi\u00f3n se manifiesta con mayor frecuencia en los bordes y las \u00e1reas cercanas a la superficie, en los orificios para pernos de dichas conexiones mec\u00e1nicas. La Figura 2 muestra el resultado de esta corrosi\u00f3n galv\u00e1nica que causa fallas en las conexiones empernadas. Los componentes del brazo de rastrillo se aflojan y terminan en el fondo del tanque. Las Figuras 3 y 4 ilustran este problema t\u00edpico de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica en las conexiones empernadas\u00a0de los brazos de rastrillo. Tenga en cuenta que los espesadores de lodos por gravedad son esencialmente versiones reducidas de los clarificadores circulares, dise\u00f1ados para espesar lodos mediante la sedimentaci\u00f3n de los bios\u00f3lidos.<\/p>

A medida que avanza esta corrosi\u00f3n localizada, se produce una socavaci\u00f3n del sistema de recubrimiento, exponiendo m\u00e1s acero al carbono desnudo a las condiciones corrosivas. Con frecuencia, esta corrosi\u00f3n provoca el ensanchamiento de los orificios de los pernos.<\/p>

\"\"
Fig. 3: Corrosi\u00f3n galv\u00e1nica en el mecanismo del brazo de rastrillo<\/strong><\/p>

Este ensanchamiento de los orificios de los pernos suele provocar el aflojamiento de las conexiones empernadas, con su consiguiente fallo. Esto puede provocar que el brazo del rastrillo y otros componentes del mecanismo se aflojen, causando da\u00f1os mec\u00e1nicos a los concentradores de lodos y a los brazos del rastrillo.<\/p>

\"\"
Fig. 4: Corrosi\u00f3n galv\u00e1nica en la conexi\u00f3n empernadas<\/strong><\/p>

Historia de caso de un espesador por gravedad<\/strong><\/p>

En 2015, se instal\u00f3 un nuevo espesador por gravedad en una gran planta de tratamiento de aguas residuales de Nueva Inglaterra. Este espesador de lodos entr\u00f3 en servicio en la primavera de 2015. En 2016 y 2017, se dren\u00f3 y limpi\u00f3 para su mantenimiento e inspecci\u00f3n anuales. No se identificaron componentes del mecanismo del rastrillo defectuosos ni sueltos en esas ocasiones.<\/p>

Se document\u00f3 el descubrimiento de pernos sueltos, que se ajustaron durante las tareas de mantenimiento. En 2018, la unidad tuvo que ser retirada del servicio debido a un torque excesivo en el accionamiento del brazo del rastrillo. Tras la desaguada y la limpieza, la inspecci\u00f3n revel\u00f3 que los componentes del brazo del rastrillo (cuchillas raspadoras) se hab\u00edan aflojado, lo que hab\u00eda causado da\u00f1os mec\u00e1nicos al mecanismo. El concentrador de lodos se hab\u00eda torcido y roto, lo que permiti\u00f3 la acumulaci\u00f3n de lodos en el fondo del tanque.<\/p>

Adem\u00e1s, se descubrieron numerosas conexiones empernadas\u00a0sueltas en los piquetes y en las conexiones del brazo del rastrillo de la cuchilla raspadora. Las figuras 5 y 6\u00a0 muestran la configuraci\u00f3n t\u00edpica del brazo del rastrillo del espesador de lodos (con piquetes) y del concentrador de lodos.<\/p>

\"\"
Fig. 5: Diagrama de la configuraci\u00f3n t\u00edpica del brazo del rastrillo de un espesador de lodos<\/strong><\/p>

El mecanismo de inclinaci\u00f3n del espesador por gravedad se construy\u00f3 con acero al carbono recubierto. Se utilizaron tornillos hexagonales, tuercas y arandelas de acero inoxidable tipo 316 para las diversas conexiones empernadas, incluyendo los soportes de piquete a pivote y las conexiones de piquete a brazo de armadura (brazo de inclinaci\u00f3n).<\/p>

\"\"
Fig. 6: Diagrama de la configuraci\u00f3n t\u00edpica de un concentrador de lodos<\/strong><\/p>

La Figura 7 muestra los brazos de rastrillo en 2015, antes de la puesta en servicio de la unidad. Esto muestra claramente que las arandelas se deformaron debido al apriete excesivo de algunas de estas conexiones empernadas.<\/p>

Los brazos de rastrillo de acero al carbono, el pozo de afluente central y otros componentes m\u00e1s grandes del mecanismo se limpiaron con chorro abrasivo e imprimaron en el taller. Tras el montaje en campo, se aplic\u00f3 una capa superior de epoxi al equipo. La imprimaci\u00f3n de taller fue un poliuretano rico en zinc con un tiempo de repintado prolongado. El espesor total del sistema de recubrimiento vari\u00f3 ampliamente entre 4 y 15 mil\u00e9simas de pulgada (espesor de pel\u00edcula seca). Este autor considera que este sistema de recubrimiento es generalmente demasiado delgado para lograr una buena retenci\u00f3n de los bordes en los brazos de armadura del mecanismo de rastrillo y sus componentes asociados. Excepto en los bordes y las caras planas de los elementos cerca de los orificios para pernos, el sistema de recubrimiento demostr\u00f3 un buen rendimiento.<\/p>

\"\"
Fig. 7: Brazos de ataque en 2015, antes de su puesta en servicio<\/strong><\/p>

La Figura 8 muestra la presencia de p\u00e9rdidas sustanciales por corrosi\u00f3n en los orificios ranurados para pernos de 16 mm x 31 mm de los piquetes, donde se conectan a los pivotes de los brazos de la armadura. Obs\u00e9rvese el da\u00f1o por corrosi\u00f3n y el ensanchamiento de estos orificios.<\/p>

\"\"
Fig. 8: Orificio ranurado para perno en la Muestra 2. La imagen inferior muestra el ataque suave a lo ancho de la ranura. Se observan grietas en el recubrimiento y el ataque est\u00e1 socavado por debajo. El contorno rojo en la imagen superior muestra las dimensiones originales aproximadas del orificio para perno.<\/strong><\/p>

Curiosamente, los orificios ranurados con doble perno (1\/2 pulgada de di\u00e1metro x 1 pulgada de largo) en los extremos de los soportes de pivote, en la conexi\u00f3n con los brazos de la armadura, no presentaron da\u00f1os por corrosi\u00f3n. Estas conexiones son m\u00e1s s\u00f3lidas gracias al doble perno. La Figura 9 muestra esta condici\u00f3n.<\/p>

\"\"<\/p>

Fig. 9: Secciones de los brazos del rastrillo.<\/strong><\/p>

En la mayor\u00eda de los orificios para pernos redondos (generalmente de 5\/8 de pulgada de di\u00e1metro), se observ\u00f3 poca corrosi\u00f3n, excepto donde la deformaci\u00f3n de las arandelas de acero inoxidable era evidente debido al apriete excesivo de las conexiones. Las figuras 10 y 11 muestran la ausencia de ataque en los orificios redondos y la corrosi\u00f3n por apriete excesivo, respectivamente. La figura 12 revela la socavaci\u00f3n t\u00edpica del elemento recubierto y el ensanchamiento de los bordes de los orificios para pernos debido a la corrosi\u00f3n.<\/p>

\"\"
Fig. 10: Ausencia de ataque en orificios redondos<\/strong><\/p>

El examen de los diversos sujetadores de acero inoxidable en los mecanismos de rastrillo no mostr\u00f3 evidencia de corrosi\u00f3n por picaduras ni grietas, ni siquiera en las roscas (Fig. 13). La Figura 14 (p. 21) muestra una clara evidencia de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica del acero al carbono en los orificios para pernos donde los sujetadores de acero inoxidable conectaban las cuchillas rascadoras a los brazos del rastrillo. Estos orificios eran redondos antes de que las p\u00e9rdidas por corrosi\u00f3n en los bordes los ensancharan.<\/p>

\"\"
Fig. 11: Estado corro\u00eddo debido al apriete excesivo de las conexiones<\/strong><\/p>

Se observ\u00f3 mayor da\u00f1o por corrosi\u00f3n y ensanchamiento de los orificios para pernos ranurados donde los sujetadores estaban demasiado apretados que en los orificios para pernos redondos. La Figura 15 muestra un hallazgo t\u00edpico donde el desgaste por corrosi\u00f3n fue mayor en los bordes abiertos del orificio ranurado. Este da\u00f1o m\u00e1s extenso se relaciona con una mayor fractura del recubrimiento a lo largo de los bordes expuestos de los orificios ranurados.<\/p>

El an\u00e1lisis de laboratorio de los orificios de los pernos y los componentes del espesador corro\u00eddos revel\u00f3 que el ensanchamiento de los orificios se orientaba principalmente perpendicularmente a la dimensi\u00f3n longitudinal de los orificios ranurados.<\/p>

\"\"<\/p>

\"\"
Fig. 12: Ranura en la Muestra 3. Un primer plano muestra el recubrimiento intacto en los extremos de la ranura (flechas rojas). La corrosi\u00f3n se encuentra en el centro de la ranura. El contorno rojo en la imagen superior muestra las dimensiones originales aproximadas del orificio ranurado.<\/strong><\/p>

Esto indicaba que la corrosi\u00f3n progresaba en direcci\u00f3n opuesta a la zona cubierta de contacto del sujetador (Fig. 15). Otros an\u00e1lisis de laboratorio mostraron lo siguiente:<\/p>

\u2022 La deformaci\u00f3n de las arandelas de acero inoxidable era evidente, como se muestra en la Figura 16.
\u2022 El ataque corrosivo en la parte central de los pernos ranurados indic\u00f3 que el ataque se ahusaba desde las dos superficies hacia la parte central del espesor de la pared del elemento de acero al carbono (Fig. 17, p. 22).
\u2022Se realiz\u00f3 una espectroscop\u00eda de rayos X por dispersi\u00f3n de energ\u00eda (EDS) en un microscopio electr\u00f3nico de barrido (MEB) sobre los dep\u00f3sitos de corrosi\u00f3n del acero al carbono para determinar si los cloruros o los corrosivos de azufre causaban la corrosi\u00f3n observada. Si bien estos corrosivos estaban presentes, se concluy\u00f3 que la corrosi\u00f3n inducida por ox\u00edgeno, agravada por la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica, era la principal causa (Fig. 18).<\/p>

\"\"\"\"\"\"
Fig. 13: Los dos conjuntos de muestras de pernos se muestran en la imagen superior. La imagen central muestra muestras t\u00edpicas de pernos con dep\u00f3sitos adheridos en su estado original. La imagen inferior muestra uno de los pernos despu\u00e9s de la limpieza, libre de corrosi\u00f3n evidente en el acero inoxidable.<\/strong><\/p>

Discusi\u00f3n t\u00e9cnica<\/strong>
La corrosi\u00f3n del acero al carbono desnudo en el espesador de lodos se debi\u00f3 principalmente a la corrosi\u00f3n electrol\u00edtica, influenciada por la reducci\u00f3n de ox\u00edgeno y, en menor medida, por Corrosi\u00f3n microbiol\u00f3gicamente influenciada o MIC en condiciones de dep\u00f3sito. Los corrosivos que afectan a\u00fan m\u00e1s la severidad de la corrosi\u00f3n incluyen especies de azufre reducible, as\u00ed como cloruros. Ambos estaban presentes en los productos de corrosi\u00f3n analizados. Ninguno de los corrosivos present\u00f3 valores anormalmente altos. Cuando fallan los recubrimientos protectores, la velocidad de corrosi\u00f3n del acero al carbono se ve incrementada por el contacto de metales diferentes con metales m\u00e1s nobles, como el acero inoxidable. Esta corrosi\u00f3n galv\u00e1nica ocurre cuando existe una diferencia de potencial el\u00e9ctrico entre el acero al carbono, m\u00e1s activo (an\u00f3dico), y el acero inoxidable, m\u00e1s noble (cat\u00f3dico), cuando ambos metales est\u00e1n conectados el\u00e9ctricamente e inmersos en un electrolito conductor com\u00fan (en este caso, lodo).<\/p>

Estas condiciones se presentan en las conexiones empernadas\u00a0donde el recubrimiento ep\u00f3xico ha resultado da\u00f1ado. El pH del lodo o electrolito en el espesador por gravedad estudiado (que se reporta en un rango de 5,3 a 5,6) favorece todos los mecanismos de corrosi\u00f3n mencionados anteriormente. Los principales factores que influyen en la corrosi\u00f3n en este caso incluyen el pH, la concentraci\u00f3n de ox\u00edgeno disuelto, la concentraci\u00f3n de iones disueltos, la temperatura, la actividad bacteriana de diversos tipos bajo los dep\u00f3sitos de bios\u00f3lidos y otros factores, como la velocidad de ataque y las celdas de concentraci\u00f3n asociadas con la oxigenaci\u00f3n diferencial.<\/p>

\"\"
Fig. 14: Clara evidencia de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica del acero al carbono en los orificios de los pernos donde los sujetadores de acero inoxidable conectaban las cuchillas raspadoras a los brazos del rastrillo. Estos orificios eran redondos antes de que las p\u00e9rdidas por corrosi\u00f3n en los bordes los ensancharan.<\/strong><\/p>

Cabe destacar que el sistema de recubrimiento original aplicado a los componentes de acero al carbono funcion\u00f3 muy bien, sin presentar da\u00f1os mec\u00e1nicos ni discontinuidades desde el inicio. Durante la inspecci\u00f3n de campo, se observ\u00f3 que estos problemas en el mecanismo eran m\u00ednimos en ambos casos. La evidencia de las evaluaciones de campo y de laboratorio demuestra la presencia de p\u00e9rdidas por corrosi\u00f3n en los orificios para pernos ranurados y redondos del conjunto de la armadura o del arco.<\/p>

Estas p\u00e9rdidas por corrosi\u00f3n, que comenzaron con da\u00f1os en el recubrimiento protector, fueron m\u00e1s graves, pronunciadas y prevalentes en los orificios ranurados para pernos en la parte superior de los piquetes que en los orificios redondos inferiores para pernos de los piquetes o en los orificios dobles ranurados en las conexiones del soporte del pivote con el brazo de refuerzo.<\/p>

\"\"
Fig. 15: Ranura en la Muestra 4. El contorno rojo muestra las dimensiones originales aproximadas.<\/strong><\/p>

Tambi\u00e9n se observaron p\u00e9rdidas por corrosi\u00f3n en algunos orificios de los pernos de conexi\u00f3n entre las paletas y los brazos de la armadura, as\u00ed como en otras partes del mecanismo. El da\u00f1o del recubrimiento causado por el apriete excesivo de los sujetadores de acero inoxidable expuso el acero al carbono desnudo a lodos normalmente corrosivos. Una vez iniciada la corrosi\u00f3n, la peque\u00f1a superficie del acero al carbono se comport\u00f3 an\u00f3dicamente con los sujetadores de acero inoxidable m\u00e1s nobles (tuercas, tornillos hexagonales y arandelas), y la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica agrav\u00f3 el da\u00f1o por corrosi\u00f3n. En la etapa inicial de la corrosi\u00f3n del acero al carbono, exist\u00eda una mayor superficie de acero inoxidable o cat\u00f3dica en relaci\u00f3n con la menor superficie an\u00f3dica del acero al carbono en los orificios de los pernos. Esto intensific\u00f3 el da\u00f1o por corrosi\u00f3n, que se produjo m\u00e1s cerca del contacto de metales diferentes. Esto provoc\u00f3 el agrandamiento de los orificios de los pernos y corrosi\u00f3n por socavaci\u00f3n, lo que ampli\u00f3 el \u00e1rea de delaminaci\u00f3n del recubrimiento. La extensi\u00f3n del da\u00f1o por corrosi\u00f3n y socavaci\u00f3n de los orificios de los pernos fue mayor en los orificios ranurados en la parte superior de los piquetes.<\/p>

Esto se debi\u00f3 al da\u00f1o del recubrimiento bajo los sujetadores y en los bordes abiertos de los orificios donde el recubrimiento se hab\u00eda fracturado. Si bien tambi\u00e9n se observ\u00f3 corrosi\u00f3n relacionada con el da\u00f1o del recubrimiento en orificios para pernos redondos, el da\u00f1o se limit\u00f3 principalmente al \u00e1rea debajo de la cabeza hexagonal, la arandela o la tuerca. Esto minimiz\u00f3 el ensanchamiento de dichos orificios. Quiz\u00e1s de igual importancia, el apriete excesivo de los sujetadores roscados es generalmente m\u00e1s probable en orificios para pernos ranurados que en orificios para pernos redondos. Esta es una observaci\u00f3n basada en la experiencia. Adem\u00e1s, la relaci\u00f3n del \u00e1rea galv\u00e1nica explicada anteriormente habr\u00eda sido m\u00e1s influyente en los orificios ranurados.<\/p>

\"\"
Fig. 16: Arandelas vistas de perfil que muestran una clara curvatura\/distorsi\u00f3n debido al apriete excesivo.<\/strong><\/p>

Al apretar los sujetadores, el recubrimiento a lo largo de los bordes de los orificios ranurados se agrietaba. Esto habr\u00eda resultado en relaciones de \u00e1rea de c\u00e1todo a \u00e1nodo mayores que en los orificios para pernos redondos, donde el da\u00f1o del recubrimiento estaba cubierto. Por lo tanto, el da\u00f1o por corrosi\u00f3n en la parte superior de los orificios ranurados de los piquetes fue mayor.<\/p>

En cuanto a la conexi\u00f3n del soporte del pivote al brazo de la cercha, aqu\u00ed se utilizan un par de pernos y tuercas. Esta es una conexi\u00f3n m\u00e1s segura que los orificios ranurados en la parte superior de los piquetes. Se observaron pocos da\u00f1os por corrosi\u00f3n en estas conexiones.<\/p>

Las fotograf\u00edas originales de los mecanismos de rastrillo de 2015 muestran el uso de arandelas en estas conexiones. Estas arandelas parecen cubrir los orificios ranurados de una pulgada de largo en estas ubicaciones. Adem\u00e1s, la conexi\u00f3n de doble perno evita la carga puntual sobre el acero al carbono recubierto, evidente en las conexiones de un solo perno.<\/p>

\"\"
Fig. 17: Superficie atacada en el centro de la ranura de la Muestra 3. Se observ\u00f3 oxidaci\u00f3n, como es habitual. El ataque disminuy\u00f3 gradualmente desde las dos superficies hacia la mitad del espesor de la pared.<\/strong><\/p>

La examinaci\u00f3n de las arandelas extra\u00eddas del espesador por gravedad mostr\u00f3 una deformaci\u00f3n significativa, caracter\u00edstica del apriete excesivo de las conexiones empernadas. Por el contrario, las fijaciones de acero inoxidable utilizadas para las conexiones de los brazos de rastrillo en dos clarificadores primarios adyacentes no revelaron evidencia similar de apriete excesivo ni problemas de corrosi\u00f3n durante inspecciones recientes.<\/p>

Conclusiones<\/strong>
Con base en todos los hallazgos de campo y laboratorio, se pueden extraer las siguientes conclusiones. La falla de varias conexiones empernadas\u00a0en el mecanismo de rastrillo del espesador por gravedad se relacion\u00f3 con la corrosi\u00f3n. El desgaste por corrosi\u00f3n se produjo en los orificios de los pernos, donde el sistema de recubrimiento protector se da\u00f1\u00f3 por el apriete excesivo de las fijaciones de acero inoxidable.<\/p>

El desgaste por corrosi\u00f3n en los orificios de los pernos fue m\u00e1s pronunciado y prevalente en los orificios ranurados que en los redondos. Esto se debe a que una mayor \u00e1rea del recubrimiento da\u00f1ada qued\u00f3 expuesta a los lodos corrosivos y al par galv\u00e1nico en los orificios ranurados.<\/p>

\"\"\"\"<\/p>

Fig. 18: Ejemplos de los espectros EDS generados para el an\u00e1lisis de dep\u00f3sitos tomados de los sitios de corrosi\u00f3n de las muestras 1 y 2.<\/strong><\/p>

Los mecanismos de corrosi\u00f3n involucrados incluyen la corrosi\u00f3n electrol\u00edtica normal inducida por ox\u00edgeno y la corrosi\u00f3n microbiana (MIC) del acero al carbono. La agresividad de los da\u00f1os por corrosi\u00f3n se vio agravada por la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica asociada a la diferencia de potencial entre los sujetadores de acero inoxidable m\u00e1s nobles y el acero al carbono desnudo, m\u00e1s activo o an\u00f3dico, en las zonas da\u00f1adas por el recubrimiento. La mayor \u00e1rea cat\u00f3dica (acero inoxidable) en comparaci\u00f3n con la menor \u00e1rea (an\u00f3dica) de acero al carbono increment\u00f3 esta tasa de corrosi\u00f3n galv\u00e1nica. Si bien el lodo en el espesador por gravedad tiene un pH \u00e1cido, lo que lo hace m\u00e1s corrosivo para el acero al carbono que un lodo con un pH casi neutro, la composici\u00f3n qu\u00edmica del lodo no fue la causa principal de los da\u00f1os por corrosi\u00f3n.<\/p>

El sistema de recubrimiento especificado y aplicado originalmente ha tenido un buen rendimiento en el espesador por gravedad y no presenta evidencia de ataque qu\u00edmico ni degradaci\u00f3n, excepto en los bordes y orificios para pernos. El espesor del sistema de recubrimiento vari\u00f3 considerablemente cerca y en los orificios para pernos, lo cual es t\u00edpico de los productos de recubrimiento especificados. Ni la imprimaci\u00f3n ni las capas de acabado son pel\u00edculas particularmente gruesas ni proporcionan un buen espesor de pel\u00edcula ni retenci\u00f3n de bordes.<\/p>

Toda la evidencia demuestra que la secuencia de fallas en las conexiones empernadas\u00a0fue la siguiente:<\/p>

1. Algunas conexiones se apretaron excesivamente durante el montaje original en 2015 o se apretaron a\u00fan m\u00e1s durante los intervalos de mantenimiento posteriores. Este apriete excesivo provoc\u00f3 la fractura del sistema de recubrimiento protector, exponiendo el acero al carbono desnudo a la inmersi\u00f3n en lodos.<\/p>

2. La corrosi\u00f3n del acero al carbono continu\u00f3 y se vio agravada por la fuerza galv\u00e1nica creada por la diferencia de potencial electroqu\u00edmico entre los metales diferentes y una alta relaci\u00f3n entre el \u00e1rea cat\u00f3dica y el \u00e1rea an\u00f3dica.<\/p>

3. Los orificios ranurados para pernos se ensancharon debido a la corrosi\u00f3n agresiva, ya que el da\u00f1o por socavaci\u00f3n del sistema de recubrimiento expuso m\u00e1s acero al carbono cerca del \u00e1rea de contacto del metal diferente.<\/p>

4. Una vez que los orificios para pernos alcanzaron el ancho y la expansi\u00f3n necesarios, los sujetadores se aflojaron y las conexiones de los componentes de acero dejaron de estar apretadas. Algunas de estas conexiones empernadas\u00a0fallaron y los componentes de acero se aflojaron y se desprendieron del conjunto del brazo del rastrillo.<\/p>

Recomendaciones para acciones preventivas<\/strong><\/p>

Las siguientes son recomendaciones para prevenir estos problemas de corrosi\u00f3n.\u00a0<\/p>

Aislamiento el\u00e9ctrico en conexiones empernadas:<\/b> Existen kits de aislamiento para conexiones empernadas. Sin embargo, los manguitos utilizados son de pl\u00e1stico o est\u00e1n hechos de resinas fen\u00f3licas reforzadas. Seg\u00fan la experiencia de CPI, realizar conexiones con el par de apriete adecuado y el apriete suficiente para fines mec\u00e1nicos en los brazos de rastrillo tiende a causar grietas en estos manguitos.<\/p>

Adem\u00e1s, el espesor de las conexiones es demasiado delgado (brida a brida) para el uso de manguitos. Esto, a su vez, cortocircuita el aislamiento el\u00e9ctrico. Se recomienda el uso de arandelas no met\u00e1licas debajo de las arandelas de acero inoxidable en las conexiones empernadas para prevenir o minimizar los da\u00f1os al sistema de recubrimiento de los elementos del mecanismo. Esta pr\u00e1ctica, combinada con el sellado de los pernos y las tuercas, como se recomienda a continuaci\u00f3n, minimiza significativamente la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica en las conexiones empernadas donde los sujetadores empernadas\u00a0son realmente necesarios.\u00a0<\/p>

Reducci\u00f3n de conexiones empernadas:<\/b> Seg\u00fan la experiencia de este autor, se pueden eliminar muchas conexiones empernadas en los mecanismos de rastrillo. Estas conexiones simplifican el env\u00edo, el montaje en campo y el mantenimiento futuro (cambio de componentes desgastados).<\/p>

Sin embargo, los componentes que no requieren reemplazo frecuente ni son susceptibles al desgaste deben tener sus conexiones soldadas. Esto puede realizarse en campo y reduce considerablemente la posibilidad de da\u00f1os en el recubrimiento y la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica asociada en las conexiones empernadas. Por ejemplo, en el espesador por gravedad, los soportes de piquete y pivote rara vez requieren reemplazo.<\/p>

Estas conexiones pueden soldarse f\u00e1cilmente en campo. Es necesario eliminar adecuadamente las salpicaduras de soldadura, la escoria y las \u00e1reas rugosas despu\u00e9s de la soldadura para garantizar una buena calidad de la pel\u00edcula del sistema de recubrimiento. Minimizar las conexiones empernadas tambi\u00e9n reduce el mantenimiento continuo futuro. Las conexiones empernadas de los filetes y de las esp\u00e1tulas a los brazos de la armadura, as\u00ed como las conexiones de otros componentes que requieren un mantenimiento m\u00e1s intensivo, requieren sujetadores. El uso de sujetadores de acero inoxidable es apropiado en estos puntos. Si se tiene cuidado de no apretarlos demasiado, se pueden evitar los problemas experimentados con el espesador por gravedad evaluado aqu\u00ed. Adem\u00e1s, se ha demostrado que el uso de arandelas no met\u00e1licas y el sellado de las conexiones empernadas\u00a0con un sellador de polisulfuro flexible reducen los problemas de corrosi\u00f3n en estas conexiones.\u00a0<\/p>

Sellado de uniones empernadas:<\/b> Sellar los pernos, tuercas y arandelas con un sellador de polisulfuro de dos componentes es una buena pr\u00e1ctica. Esto se realiza con una pistola de calafateo y aplicando el sellador con guantes sobre los sujetadores y las superficies de los elementos conectados. Tambi\u00e9n se recomienda recubrir las uniones empernadas\u00a0con el sistema de recubrimiento ep\u00f3xico de aplicaci\u00f3n en campo antes de aplicar el sellador. Todos los pernos, tuercas y arandelas deben limpiarse con solvente y secarse antes de la instalaci\u00f3n para eliminar el aceite de corte de estos sujetadores. El sistema de recubrimiento ep\u00f3xico debe aplicarse con brocha sobre todas las uniones empernadas\u00a0al aplicar el recubrimiento en franjas en los bordes y esquinas de los elementos y durante cada aplicaci\u00f3n del recubrimiento en campo. (El recubrimiento en franjas se refiere al recubrimiento de los bordes y esquinas de los elementos una vez antes de que todas las superficies de los elementos reciban cada capa del sistema de recubrimiento).\u00a0<\/p>

Una vez que el recubrimiento haya curado correctamente, se puede aplicar el sellador. Los sujetadores de acero al carbono recubiertos se han utilizado en mecanismos de inclinaci\u00f3n durante muchos a\u00f1os. El recubrimiento de los pernos generalmente falla al realizar la conexi\u00f3n y, por lo tanto, los pernos se corroen f\u00e1cilmente durante el servicio. La extracci\u00f3n de pernos en dichas conexiones se vuelve problem\u00e1tica durante los ciclos de mantenimiento. Por lo tanto, el autor no recomienda el uso de fijaciones de acero al carbono.<\/p>

Nuevo sistema de recubrimiento protector:<\/b> Se recomienda limpiar con chorro abrasivo los mecanismos de inclinaci\u00f3n de los espesadores por gravedad y recubrirlos con un sistema de recubrimiento protector diferente al utilizado originalmente en el caso descrito anteriormente. El sistema de recubrimiento recomendado ser\u00e1 el siguiente:<\/p>

\u2022 Limpiar con chorro abrasivo hasta obtener un grado de limpieza cercano al metal blanco seg\u00fan SSPC-SP 10 e imprimar en taller o en campo con 3-5 mils de espesor de pel\u00edcula seca (DFT) de una imprimaci\u00f3n org\u00e1nica rica en zinc con un amplio margen de repintado.<\/p>

\u2022 Una vez curada la imprimaci\u00f3n, recubrir todas las superficies, incluidas todas las conexiones empernadas, con un recubrimiento ep\u00f3xico de alto espesor, dise\u00f1ado para una excelente retenci\u00f3n de bordes y formaci\u00f3n de pel\u00edcula, o equivalente, aplicado con equipo de pulverizaci\u00f3n de uno o varios componentes. Este recubrimiento debe aplicarse sobre todas las soldaduras y conexiones empernadas\u00a0para que pueda trabajarse en ellas. Debe utilizarse para pulverizar y aplicar una capa de franjas en todos los bordes a medida que avanza el trabajo. Se debe aplicar un espesor de pel\u00edcula seca (DFT) de 30 a 40 mils de este recubrimiento sobre todas las superficies met\u00e1licas. Esto se puede lograr con una o dos capas.<\/p>

Reemplazo de Componentes para Espesadores por Gravedad:<\/b> Todos los elementos de acero al carbono (estacas, soportes de pivote, etc.) de los espesadores por gravedad corro\u00eddos deben reemplazarse antes de realizar los trabajos de recubrimiento y sellado de conexiones recomendados. Siempre que sea posible, reemplace las conexiones empernadas\u00a0y los orificios correspondientes por conexiones soldadas, seg\u00fan lo descrito.<\/p>

Sobre el autor<\/strong>
Randy Nixon es presidente y fundador de Corrosion Probe, Inc., empresa con m\u00e1s de 35 a\u00f1os de experiencia, especializada en ingenier\u00eda de corrosi\u00f3n y materiales, consultor\u00eda, pruebas e inspecci\u00f3n. Nixon cuenta con m\u00e1s de 40 a\u00f1os de experiencia y ha publicado m\u00e1s de 65 art\u00edculos t\u00e9cnicos a trav\u00e9s de SSPC, NACE, WEF, AWWA y TAPPI. Es ampliamente reconocido en la industria del agua y las aguas residuales por su experiencia en corrosi\u00f3n de tuber\u00edas, evaluaci\u00f3n de la degradaci\u00f3n del hormig\u00f3n, y recubrimientos protectores, y rendimiento general de los materiales. Tambi\u00e9n es presidente y propietario de CTL, empresa que ofrece servicios de pruebas de corrosi\u00f3n y materiales.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

POR R. A. Nixon, CORROSION PROBE, INC.; CORROSION TESTING LABORATORIES, INC. La corrosi\u00f3n galv\u00e1nica localizada de los mecanismos de rastrillo de acero al carbono recubiertos en las conexiones empernadas de acero inoxidable puede dar lugar a \u00edndices de corrosi\u00f3n significativamente elevados, especialmente cuando las conexiones se aprietan en exceso. Este problema se produce habitualmente en […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":9715,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-9700","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-articulo"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t