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Información Técnica

¿Qué es la corrosión?

Es la destrucción de un material por causa de una reacción química o electroquímica, con su medio ambiente. El material y su medio ambiente forma un elemento de corrosión, influyendo en la extensión de ésta los potenciales eléctricos de los materiales metálico, así como diferencias en concentración y temperatura.

Todos los materiales tienen tendencia a volver a la condición estable en la que se encontraban en la naturaleza, es decir, termodinámicamente hablando a su estado estable.

Esta tendencia es mucho más fuerte en los metales menos nobles, por lo que éstos pueden clasificarse de acuerdo con su nobleza


La corrosión, el peor enemigo

Muchos pensaron que con el uso del acero inoxidable y los cascos de plástico reforzado ya no debían preocuparse más de su embarcación. Pero los modernos materiales no han conseguido vencer al peor enemigo de nuestros barcos, la corrosión.


Causas de la corrosión

En realidad la corrosión es deterioro superficial que sufren los materiales a causa de fenómeno de tipo eléctrico, químico o mecánico.

La diferencia de potencial entre los materiales y la existencia de un electrolito en contacto con ellos hace que uno de los materiales actúe de ánodo, sufriendo la ionización o deterioro. El deterioro que se produce en un metal es proporcional al flujo de electrones que recibe y éste a su vez depende del potencial y de la resistencia del potencial que depende de la naturaleza química del ánodo y del cátodo, siendo el primero atacado o disuelto, mientras que el segundo no queda afectado.

El entorno, el agua del mar en este caso, puede conllevar una serie de productos químicos, más o menos agresivos que unidos al cambio de temperatura y ataque de determinados materiales, los corroe superficial o estructuralmente. Nos encontramos pues ante una corrosión de tipo químico que deberemos combatir mediante la debida protección. La fatiga de las piezas, debida a roces, abrasión o movimientos, va reduciendo la capa protectora de las mismas y llegan a deteriorarse. Esto se conoce también como corrosión mecánica.

La presencia de oxígeno provoca la oxidación que puede en ciertos casos servir de protección e impedir que la corrosión progrese.


Tipos de corrosión

No todos los fenómenos corrosivos son idénticos, debido a que existen varios tipos de corrosión. Así podemos distinguir:

Corrosión global

Ataca a toda la superficie de la pieza de una manera uniforme. En general no es una clase de corrosión grave puesto que el mismo óxido que se produce sirve de capa protectora para impedir que la corrosión avance y debilite la pieza atacada.

Corrosión en forma de poros

Generalmente ataca determinadas zonas de la pieza, formando grietas o fisuras. Ha de calificarse de grave cuando la grieta se produce en determinadas partes de la pieza y de la pieza y de modo especial si la misma aparece en junturas o ranuras ya que genera una fatiga en el metal que llega a provocar su rotura.

Sin duda es la más grave de todas puesto que es imposible saber la profundidad que alcanza la zona dañada. A la larga, las tensiones generadas por la corrosión dentro de la misma pieza llegan a romperla.

Corrosión selectiva

Se produce dentro del mismo metal debido a defectos estructurales o de aleación lo que hace que la pieza se vuelva porosa y acabe de ceder. Se da con mayor frecuencia en los metales fundidos o aleaciones.

         


Protección contra la Corrosión

Todos los problemas relacionados con la corrosión deben contemplarse desde tres aspectos fundamentales.

El primero y más importante sin lugar a dudas, el concerniente a la previsión, dado que la corrosión se suele iniciar en el mismo momento del diseño y construcción de la embarcación en los diferentes elementos que la integran. Así conviene vigilar muy especialmente la disposición de los distintos metales entre sí empleando la tornillería adecuada y evitando la unión de dos metales de naturaleza distinta.

También los motores y las instalaciones eléctricas de todo tipo precisan de una correcta conexión a masa, siendo necesario que los equipos de radio dispongan de toma de tierra propia consistente en una placa especial pues constituye un error grave usar para ello una válvula de paso u otro órgano cuyo deterioro pueda resultar vital para la seguridad de la embarcación. Otro factor importante es la adecuabilidad de las pinturas y antifoulings con el metal del casco y colas de motores.

El segundo aspecto a tener en cuenta en la corrosión tiene que ver con las causas que la motivan. En términos generales, las causas son siempre debidas al incumplimiento de las normas concernientes a la instalación eléctrica del propio barco y que permiten el paso de corriente a través de partes vitales del mismo. Lo primero que debe hacerse es comprobar la polaridad de masa de los diversos circuitos, luego hay que verificar si existen pérdidas de corriente al usar los diversos aparatos, midiendo con un tester si la corriente consumida es superior a la que debe gastar cada aparato.

Hay que asegurarse de que no existen a bordo metales diferentes en contacto directo. Un punto que pocas veces se tiene en cuenta, pero que es de gran importancia, es el efecto de ventilación diferencial producido por la humedad en zonas escondidas fenómeno que causa un alto grado de corrosión. Este tipo de corrosión es frecuente en los tornillos que atraviesan la madera o plástico y que dejan penetrar la humedad por falta de adecuada impermeabilización.

Por ultimo, el tercer aspecto, es la protección. Esta protección tiene especial importancia en aquellos cascos donde no ha sido posible evitar algunas de las causas productoras de la corrosión por imperativos constructivos, como es por ejemplo la necesidad de poner dos metales diferentes uno junto al otro a poca distancia entre sí. Los métodos de protección contra la corrosión se basan en la debida elección de una aleación (metales puros o adición de cromo e inhibidores) y una estructura adecuada (por medio de tratamientos térmicos que eliminan tensiones internas y homogenicen soluciones sólidas), así como el recubrimiento superficial con materiales especiales.

Durante años se han aplicado recubrimientos a las piezas susceptibles de ser atacadas, tal como la galvanización, pero el tratamiento debe estar muy bien hecho para ofrecer la debida protección y además el roce o golpes pueden deteriorar la capa y dejar que actúe la corrosión debajo de ella, lo que con frecuencia aún es más grave.

Otro tipo de recubrimiento es la pintura que sí se aplica correctamente y periódicamente constituye una de las mejores protecciones. No obstante para determinadas piezas vitales, la protección anódica es la más eficaz. Tal como explicaremos, luego consiste en sacrificar metales que pueden ser controlados y sustituidos a favor de aquellos que queremos proteger.


Potencial Eléctrico de los Metales

Ya hemos visto que el fenómeno de corrosión más importante es el de tipo eléctrico. Es más con el uso de los modernos metales prácticamente todas las corrosiones que hay que combatir en la náutica son de este tipo.

Cuando dos metales están en contacto a través de un líquido se produce una corrosión galvánica o electrolítica. El grado de corrosión depende fundamentalmente de la diferencia de potencial eléctrico existente entre los dos metales en contacto.

Cuanto más bajo (negativo) sea el potencial de un metal, más fácilmente resultara corroído; del mismo modo cuando mayor sea la diferencia de potencial entre los dos metales en contacto, tanto mayor será la corrosión galvánica producida entre ambos, siempre en perjuicio del de menor potencial.

La tabla que acompaña este texto indica el potencial eléctrico de los metales de mayor interés, que es el que presentan cuando están sumergidos en aguas salada a temperatura de 25 ºC.

Potencial eléctrico de algunos metales en agua salada a 25°C

Metales

Potencial eléctrico V

Sodio -2.71
Magnesio -2.38
Aluminio -1.67
Manganeso -1.05
Zinc -0.76
Cromo -0.71
Acero -0.44
Cadmio -0.40
Níquel -0.25
Estaño -0.14
Plomo -0.13
Hidrógeno 0
Cobre +0.35
Plata +0.80
Mercurio +0.85

Correcta colocación de los Ánodos

Para proteger una determinada pieza se hace uso de metales con un potencial eléctrico negativo e inferior al potencial del metal de la pieza en cuestión, colocados en contacto con la misma. Estas piezas del metal que sirven de protección reciben el nombre de ÁNODOS.

Se fabrican ánodos de diferentes formas y tamaños, construidos especialmente para su uso en las embarcaciones. Como norma general se utiliza el zinc o el aluminio para los ánodos usados en agua salada y aleaciones de magnesio para los barcos que naveguen en aguas dulces o salobres.

Hay que tener presente que los ánodos no sólo son imprescindibles en los cascos metálicos sino que también resultan necesarios en los de madera, plástico u otros materiales.

Todas las partes metálicas de la embarcación deben estar en contacto con el ánodo para lo cual se usan pernos y flejes o cables de conexión directa con la pieza a proteger. Estos conectores han de tener como mínimo unos 15 mm. De sección. Otro aspecto a tener en cuenta es la orientación de los ánodos. Los ánodos siempre deben quedar paralelos al sentido longitudinal del barco pues sólo así se consigue el máximo rendimiento. Los ánodos y los puntos de contacto con la pieza no deben pintarse en ningún caso. Hay que usar pernos o tornillos para su fijación al objeto de facilitar el cambio.

Entre los elementos que precisan especial protección cabe mencionar los siguientes:

Hélice y eje de Transmisión: En el caso de ejes volantes, debe usarse un ánodo especial para ejes y situarlo de modo que quede a unos 3 ó 4 mm. Del cojinete de apoyo de la hélice. Pero si la bocina es metálica, hay que situar el ánodo cerca de ésta; si fuera de un material no conductor (nailon, caucho) el perno de fijación del ánodo debe conectarse con el bloque motor.

Timones Metálicos: Requieren la fijación de un ánodo circular plano en el mismo centro de la pala.

Quillas Metálicos: Para proteger esta parte de la embarcación se ha de colocar un ánodo en cada costado, sujeto con pernos roscados en la misma quilla.

Flaps de barcos a motor: Se fija un ánodo en la superficie de cada flps, siempre en sentido longitudinal del barco. Si los flaps son de aluminio es necesario que los tornillos de fijación sean galvanizados.

Cualquier ánodo debe ser sustituido sin dilatación tan pronto como muestre signos de desgaste e imprescindiblemente cuando haya alcanzado el 80% de su peso original.


¿Qué podemos proteger con la protección catódica?

  • Buques, embarcaciones de recreo, pontonas, etc.
  • Tuberías submarinas
  • Boyas
  • Cadenas
  • Pantalanes y muelles
  • Tanques
  • Condensadores
  • Tuberías enterradas
  • Depósitos de agua, acumuladores sanitarios

En general, cualquier metal que esté en contacto con un medio hostil.


¿Cómo se combate la corrosión?

La corrosión es un hecho cotidiano, totalmente asumido por el ser humano, que en ocasiones, pasa desapercibido o es aceptado como algo irremediable, parecido a nuestro envejecimiento. Sin embargo, puede definirse como un proceso electroquímico relacionado con el flujo de iones y electrones entre un ánodo y un cátodo. 

La pérdida de metal (corrosión) ocurre en el ánodo, en el cátodo no se pierde metal. La corrosión electroquímica se relaciona con la transferencia de electrones a través de las interfaces metal/electrolito, la misma tiene lugar dentro de una celda de corrosión. Para que se produzca la corrosión en una estructura metálica, tiene que  estar en contacto con un medio corrosivo, puede ser la misma atmósfera, en el caso de la corrosión atmosférica, o bien en un electrolito (tierra, agua u otro medio hostil), caso de la corrosión galvánica.

Una primera opción para evitar la corrosión, es la de aislar la estructura del medio corrosivo, mediante un recubrimiento aislante o más estable, a esta forma de protección se le conoce como PROTECCIÓN PASIVA.

En la industria actual, se usan muchos tipos de recubrimientos aislantes: resinas, asfalto, pinturas vinílicas, epoxi, clorocaucho, etc. En todas ellas los valores de resistividad, flexibilidad, adherencia, punto de reblandecimiento, poder de absorción del agua, etc., juegan un papel importante en la selección de esta clase de protección.

La protección pasiva es simplemente, recubrir la estructura metálica de interés con otro metal capaz de pasivarse fácilmente ante el medio que le rodea, es decir, lograr un galvanizado. 

Existen muchas formas de lograr un galvanizado:

  • electrolítico,
  • por inmersión,
  • por aspersión, etc.

Para elegir el metal y método de recubrimiento, se han de tener en cuenta una serie de factores, entre los que son de considerar: la porosidad del material de aportación y su comportamiento electroquímico frente al metal base.

Otro forma de protección contra la corrosión, y la más importante, es la PROTECCIÓN CATÓDICA.

Protección Catódica, es la polarización catódica de todas las zonas con potenciales nobles (cátodos) hasta el potencial más activo sobre la superficie metálica. La protección catódica se alcanza convirtiendo la estructura de interés en el cátodo de un circuito de corriente continua. La mayor parte de las estructuras inmersas en un electrolito pueden ser protegidas con protección catódica. 

Los sistemas de Protección Catódica más comúnmente utilizados son:

  • Protección Catódica mediante Ánodos Galvánicos.
  • Protección Catódica por corrientes impresas.

Protección Catódica mediante Ánodos Galvánicos.

La protección catódica galvánica o ánodos de sacrificio, se basa en la corrosión de metales diversos según la serie galvánica, el ánodo galvánico se conecta a la estructura directamente. Las aleaciones de zinc, aluminio y magnesio son las aleaciones más universalmente usadas para la fabricación de ánodos de sacrificio.

La gran ventaja de la Protección Catódica es que se puede controlar de una forma sencilla, simplemente mediante una medida de potencial, para la cual sólo se requiere un voltímetro y un electrodo de referencia. Si el voltímetro marca los -0,85 V con respecto a un electrodo de referencia Cu/SO4Cu ó -0,80 V Con respecto a un electrodo de referencia de Ag/AgCl, la corrosión no es posible. Ningún otro sistema de protección ofrece la ventaja de poder ser controlado de una forma tan simple y casi libre de mantenimiento.


Protección externa en un buque,con ánodos de sacrificio

Para obtener una buena protección contra la corrosión en los buques, recomendamos usar nuestros Ánodos de Zinc o Aluminio, y proteger las partes siguientes de la obra viva:

 

  • Popa, Timón y Ejes.
  • Casco.
  • Cajas y tomas de mar.
  • Hélices de Proa y maniobra.
  • Toberas, etc.

Un estudio de protección de cascos necesita los siguientes datos:

1. Disposición general del Buque.
2. Superficie mojada.
3. Especificación de pintura de la superficie mojada.
4. Intervalos previstos de entrada del buque en dique.


¿Es suficiente la pintura?

Todo el que tenga experiencia en mantenimiento de buques o estructuras, está convencido de que la acción corrosiva aumenta conforme pasa el tiempo, especialmente en las partes sumergidas de los buques y estructuras submarinas, debido a que gran cantidad de pintura puede desprenderse, por cualquier causa, lo que supone una degradación de la primera barrera de protección contra la corrosión. Hay que tener en cuenta que, parte de la superficie puede quedar sin pintura por motivos de golpes contra muelles, remolcadores, defensas, anclas, etc.

En general, si queremos obtener una buena protección contra la corrosión, es totalmente necesario "ayudar a la pintura" con otros medios, de todas formas, la mejor pintura nunca puede prevenir totalmente una difusión de agua y oxígeno en la zona de acero sumergida, lo que acelera el proceso de corrosión.

La mejor protección contra la corrosión es la combinación de una buena pintura y protección catódica, ya que un correcto esquema de pintado es una barrera que reduce la densidad de corriente suministrada por los ánodos de sacrificio, por tanto, el número de ánodos, se verá reducido.


Protección catódica en los tanques de un buque

A partir de la Segunda Guerra Mundial, el Ánodo clásico usado para la protección de tanques de lastre, era el Magnesio. Este metal estaba extraordinariamente bien situado por tener un gran potencial electronegativo 700 mV sobre Acero Polarizado.

La mayor ventaja era su rápida polarización, los inconvenientes:

  • La sobreproducción causada,
  • generación de Hidrógeno,
  • baja eficiencia, aproximadamente un 55%.

En la actualidad, este metal se usa raramente en portección de tanques, debido a las restricciones impuestas por las sociedades de clasificación, no obstante, se sigue utilizando en la protección de tanques de aguas dulces domésticas y de saneamiento.

Por otro lado, el Zinc y el Aluminio, tienen relativamente, poco potencial catódico, ya que la intensidad de corriente de sobre el Acero Polarizado es aproximadamente 230 a 300 mW, sin embargo, tienen una eficiencia muy próxima al 90%. Hay que tener en cuenta, que el buen funcionamiento de un ánodo de Aluminio, depende en gran parte de la aleación con Indio y Zinc, estos dos elementos, ayudan a eliminar la tendencia del aluminio a formar una película de alúmina que termina por pasivar al mismo.

Las aleaciones de Aluminio y Zinc, tienen una larga y satisfactoria historia que les sitúa como materiales de protección catódica, aunque entre ambos metales existen pequeñas diferencias que pueden resultar en ventajas por ejemplo, si se instalan ánodos de aleación de aluminio, por densidad, representan sólo un tercio del peso comparado el mismo número de ánodos de aleación de zinc,  esta diferencia de peso, puede ser importante, pues resta peso muerto al buque, además, el costo de instalación de ánodos de aleación de aluminio es menor, porque los astilleros suelen facturar por peso instalado.

Una desventaja de los anodos de aleación de aluminio, de acuerdo con las sociedades de clasificación, es la posibilidad de chispeo, lo que hace que dichas sociedades tengan ciertas restricciones al uso de ánodos de Aluminio, contrariamente a los de Zinc. La distribución de los ánodos de Aluminio, debido a esta posibilidad de chispeo, debe estudiarse pensando a que vayan colocados en zonas bajas de los tanques.

Datos precisos para hacer un cálculo de protección de tanques:

  1. Disposición general, cuaderna maestra, perfil longitudinal, mamparos principales y plano de capacidades.
  2. Tipo de tanques, si sólo lastre, carga y lastre, o lastre segregado en petroleros.
  3. Densidad de corriente deseada.
  4. Años de vida que se piensa dar a los ánodos.
  5. Especificar esquema de pintado de los tanques, si es el caso.
  6. Tiempo y porcentaje de lastre previsto.

Otras formas de protección contra la corrosión

Las formas más comunes de proteger una estructura enterrada o sumergida, pueden ser:

1.  Aplicando un correcto esquema de pintado.
2.  Protección catódica.

a.  Con ánodos de sacrificio.

b.  Por corriente impresa.

3.  Combinando esquemas de pintado y protección catódica. 


Métodos para calcular la protección del casco de un buque

 

1. Densidad de corriente:

Las condiciones electroquímicas y mecánicas, tiene gran influencia en el diseño de los sistemas de protección catódica.

Otras condiciones a considerar son: temperatura, salinidad, resistencia a disoluciones de oxígeno, etc.

Las especificaciones de un sistema de protección catódica se expresan normalmente, por la densidad de corriente eléctrica requerida para dar a la superficie a proteger un potencial suficiente.

La densidad de corriente normal para cascos de buques, varía desde 10 m A/m2, hasta 30 m A/m2, aunque puede aumentar o disminuir en casos especiales, dependiendo del esquema de pintado de la obra viva.

2. Vida del ánodo:

Los ánodos de zinc se calculan normalmente para uno, dos, tres años de vida, en dependencia del tamaño, forma y peso del ánodo, lo mismo sucede en cuanto a los ánodos de aluminio.

3. Número de ánodos:

Número de ánodos:


El peso total de los Ánodos:

 

El número y tipo de ánodos para compensar el total de la corriente y el peso requerido:



4. Situación de los ánodos:

Los ánodos, deben distribuirse convenientemente alrededor de la obra viva del casco, aumentando su número en la zona de Popa debido a la alta densidad de corriente originada por la carga de oxígeno suministrada por la turbulencia de la hélice. También se recomienda instalar ánodos en las tomas de mar.

Esta práctica puede variarse dependiendo de la geometría del buque, su esquema de pintado, incluso del servicio del mismo. 


5. Recomendaciones prácticas para la instalación:

·         Nuestros ánodos están provistos de pletinas para su directa soldadura al casco.
·         La distribución de los ánodos deberá hacerse de acuerdo con nuestro diseño.
·         En ningún caso deberán pintarse los ánodos. 


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