Prefacio
Los materiales de fabricación de los buques y sus sistemas de tuberías de agua de mar son básicamente acero, y el agua de mar es altamente corrosiva para este material. Sin medidas de protección eficaces para las planchas del casco y las tuberías de agua de mar, estos materiales sufrirán reacciones químicas y/o electroquímicas durante su uso, lo que provocará corrosión y reducirá considerablemente la vida útil del buque. Actualmente, los métodos de protección comunes incluyen la aplicación de recubrimientos anticorrosivos por debajo de la línea de flotación, la aplicación de pintura antioxidante en el exterior de las tuberías de agua de mar, el recubrimiento de las paredes internas con películas delgadas anticorrosivas o el uso de revestimientos anticorrosivos.
Sin embargo, cuando el barco atraca o sale del muelle, el casco inevitablemente roza contra el muelle, las defensas, los remolcadores, etc., causando daños a la pintura antioxidante o al revestimiento anticorrosión del casco; al retirar organismos marinos adheridos al casco, la pintura antioxidante o la capa protectora anticorrosión del casco pueden dañarse al desprenderse los organismos marinos; el casco y las tuberías de agua de mar están sujetos a estrés térmico, estrés torsional, envejecimiento de la capa protectora y pequeños poros en el revestimiento; durante las operaciones de mantenimiento de las tuberías de agua de mar (especialmente cuando se utiliza soldadura eléctrica), las capas protectoras anticorrosión dentro y fuera de las tuberías se dañan fácilmente; además, las palas del timón, las hélices y los ejes de las hélices del barco inevitablemente entran en contacto con el agua de mar. Estos daños, defectos y destrucciones acabarán provocando el contacto directo entre las partes metálicas expuestas del buque y el agua de mar, lo que dará lugar a corrosión química y/o electroquímica localizada.
Para prevenir la corrosión de los cascos dañados, las tuberías de agua de mar con capas protectoras internas y externas dañadas, así como las palas del timón, los ejes, las hélices y otras partes en contacto con el agua de mar, y para prolongar la vida útil del buque, han surgido dispositivos de protección anticorrosión para buques, como el sistema de protección catódica por corriente impresa (ICCP), el dispositivo de puesta a tierra del eje y el sistema de prevención del crecimiento marino (MGPS).
Reacciones electroquímicas
Cuando se colocan dos metales o metales que contienen impurezas en un electrolito (el agua de mar es un electrolito), el metal con mayor actividad (zinc Zn en la figura siguiente) tiende a perder electrones, sufrir oxidación y convertirse en un ánodo consumido; el metal con menor actividad (hierro Fe en la figura siguiente) gana electrones, sufre reducción y se convierte en un cátodo protegido.
Según las diferentes formas de suministrar corriente catódica, la protección catódica de los buques se divide en el método del ánodo de sacrificio y el método de corriente impresa.
El método del ánodo de sacrificio conecta un metal más activo (como aluminio, zinc, etc.) a la estructura metálica protegida (como el acero). Mediante la disolución y el consumo continuos del metal más activo, se proporciona una corriente de protección a la estructura metálica protegida, protegiéndola así.
Para la protección de ánodos de sacrificio en buques, se suele instalar una cierta cantidad de aleaciones de zinc en bloque como ánodos de sacrificio a lo largo del costado exterior del casco, siguiendo la línea de flujo de la quilla de sentina, las cajas de válvulas de agua de mar, los fondos dobles, las áreas internas de los compartimentos del doble casco y las hélices del timón. Si se utilizan materiales de aleación de aluminio, el efecto es mejor, pero están prohibidos en áreas como las salas de máquinas y los tanques de carga de petróleo (debido a la posibilidad de chispas causadas por una diferencia de potencial excesiva). La vida útil de diseño de los ánodos de sacrificio es generalmente de 2 a 3 años, y deben inspeccionarse y reemplazarse por completo durante cada dique seco.
El método de corriente impresa revierte el proceso de corrosión electroquímica. Modifica el potencial del entorno mediante una fuente de alimentación externa, manteniendo el potencial de la pieza a proteger por debajo del del entorno, convirtiéndola así en el cátodo. De esta forma, la pieza protegida no se corroerá por la pérdida de electrones.
(Imagen: Parte protegida: Agua de mar; Ánodo auxiliar)
Sistema de protección catódica por corriente impresa (ICCP)
El sistema ICCP utiliza el principio de corrosión electroquímica para convertir la corriente alterna externa en corriente continua de bajo voltaje, y aplica una cierta cantidad de corriente continua al casco a través de ánodos auxiliares. Cuando el circuito está conectado, se utiliza un rectificador o potenciostato para mantener el casco a un potencial bajo. Según la variación del potencial del casco en el agua de mar, se liberan electrones activamente para proteger el casco, el timón, las hélices, etc., de la corrosión: el ánodo conectado a la fuente de alimentación de corriente continua externa aplica corriente directamente al casco protegido, proporcionando continuamente electrones para enriquecer la superficie del casco con electrones. Al controlar el potencial del casco o la intensidad de la corriente, el casco experimenta una polarización catódica (convirtiendo todo el casco en un cátodo). La corriente forma un circuito cerrado desde el ánodo auxiliar a través del agua de mar hasta el casco, inhibiendo eficazmente el proceso de corrosión y disolución del metal en la superficie del casco. De este modo, reduce o incluso inhibe por completo la corrosión electroquímica de la parte sumergida del casco, lo que permite sustituir los bloques de zinc o aluminio del dispositivo de protección del ánodo de sacrificio para proteger el casco.
Además, la corriente del dispositivo de protección catódica también llega al timón. Para evitar la corrosión causada por la corriente que regresa al rectificador a través del cojinete del timón, la pala del timón está conectada al casco mediante un cable fijo, que constituye el sistema de puesta a tierra de la pala del timón.
Los componentes principales del sistema ICCP incluyen la caja de control ICCP, una fuente de alimentación de corriente continua con control inteligente, ánodos auxiliares que transmiten la corriente continua de salida de la fuente de alimentación al casco, electrodos de referencia para comparación, cables de conexión pertinentes y materiales de blindaje aislante. Por supuesto, el agua de mar es indispensable para formar un circuito de funcionamiento completo.
La caja de control del ICCP se instala generalmente en la sala de máquinas y contiene un transformador reductor, rectificador, inductor, fusible, interruptor, ventilador de refrigeración y pantalla LCD. Su función principal es monitorizar el potencial del casco mediante el electrodo de referencia y suministrar una corriente continua de compensación al ánodo auxiliar. Se deben realizar y registrar diariamente las mediciones de tensión y corriente del ICCP, y todos los parámetros deben cumplir con los requisitos del manual.
Actualmente, se utilizan ampliamente dos tipos de fuentes de alimentación de corriente continua: rectificadores y potenciostatos. Su función es proporcionar una corriente estable de una magnitud determinada en función de las variaciones en la superficie sumergida del casco, la calidad del agua, etc. Cuando la superficie sumergida del casco y la calidad del agua no varían mucho, se suele emplear un rectificador de control manual; cuando la superficie sumergida del casco y la calidad del agua varían con frecuencia, se suele utilizar un potenciostato de control automático para controlar el potencial de la parte sumergida del casco dentro del rango óptimo de protección.
El ánodo auxiliar está compuesto por una placa de metal inerte (como titanio platinizado, óxido metálico mixto, etc.) incrustada en una base aislante, instalada en una cabina de aislamiento estanca, con el terminal positivo conectado a la caja de control ICCP. Su función es transmitir la corriente de compensación generada por la fuente de alimentación de corriente continua al casco a través del agua de mar, manteniendo el potencial del casco en un nivel normal, lo que permite proteger eficazmente la gran superficie y la compleja estructura sumergida del casco.
El electrodo de referencia se utiliza para medir el potencial del casco. A partir de los resultados de la medición, proporciona señales de control al rectificador o al potenciostato de control automático, y ajusta la corriente de salida mediante comparación y referencia para mantener el casco en un estado de protección óptimo. La diferencia de potencial entre el electrodo de referencia y el casco se ve afectada por diversos factores, como la salinidad del agua de mar, la velocidad del buque, la temperatura y las corrientes oceánicas. Si el electrodo de referencia se daña o sufre un cortocircuito, aparecerá un mensaje de error en el panel de control del ICCP.
Cables de conexión: La corriente fluye desde el polo positivo del rectificador del transformador de alimentación de CC, pasa por el cable del ánodo hasta el ánodo auxiliar, llega al casco dañado a través del agua de mar y regresa al polo negativo de la fuente de alimentación desde el casco a través del cable del cátodo, formando un circuito cerrado. De manera similar, la corriente fluye desde el polo positivo del rectificador del transformador de alimentación de CC, pasa por el electrodo de referencia a través del cable de medición y regresa al polo negativo de la fuente de alimentación a través del cable del cátodo.
Se instala un blindaje aislante alrededor del ánodo auxiliar para lograr un aislamiento eléctrico completo del casco, inhibir la generación de corriente de corrosión y, por lo tanto, prevenir la corrosión del casco. Es decir, el blindaje aislante garantiza que la corriente de salida del ánodo auxiliar no se cortocircuite cerca del mismo y pueda alcanzar partes más alejadas del casco.
Si el sistema ICCP falla o permanece apagado durante mucho tiempo, provocará una corrosión grave de las planchas del casco (especialmente de las soldaduras entre las planchas), lo que acortará considerablemente la vida útil del buque.
Para garantizar la protección del casco, se debe mantener la alimentación eléctrica y el sistema debe funcionar en modo automático, generalmente sin ajustes manuales. Sin embargo, si el modo automático falla (por ejemplo, si es necesario reemplazar la placa de control) o al entrar en zonas de agua dulce, se debe cambiar el sistema a modo manual o apagarlo. Apagar el sistema durante unas horas tiene poco impacto, pero si permanece apagado durante un tiempo prolongado, tardará un tiempo en alcanzar su estado de protección óptimo una vez reiniciado.
El mantenimiento preventivo regular prolongará la vida útil del equipo, reducirá el tiempo de inactividad del sistema y minimizará los daños a sus componentes. Durante la estancia en puerto, abra las tapas de aislamiento de los ánodos auxiliares y los electrodos de referencia (asegúrese de que no haya presión de agua en el interior) para comprobar su estanqueidad con el casco, evitando fugas de agua de mar o acumulación de condensación. Si las condiciones lo permiten, inspeccione visualmente desde el exterior los ánodos auxiliares, los electrodos de referencia, el blindaje aislante y las condiciones de su entorno.
Publicar comentario