Pequeño Libro Blanco
CORROSION | ELECTROLISIS | BLOQUEO
PROTECCIÓN CATÓDICA PEQUEÑOS BUQUES
Embarcaciones de recreo y de trabajo <24 m Equipamiento portuario asociado
Las sondas, el controlador y los kits de control de Galvatest ayudan a determinar la sensibilidad a la corrosión de su embarcación o equipo submarino, lo que reduce los costos de mantenimiento asociados.
Galvatest es la forma más simple, eficiente, confiable y económica de monitorear la efectividad de la protección catódica y detectar la presencia de corrientes de fuga dañinas desde el borde o el muelle.
LAS PREGUNTAS QUE USTED SE HACE:
• ¿Tengo suficientes ánodos?
• ¿Son efectivos?
• ¿Soy víctima de corrientes de fuga nocivas desde el borde o el muelle?
• ¿Mis vecinos están consumiendo mis ánodos o mi base (vela o motor Z)?
• ¿Funciona mi sistema de puesta a tierra?
• ¿Funcionan mi aislador galvánico o mi transformador de aislamiento?
• ¿Cuál es el caudal real de mi controlador de corriente impuesta?
• ¿Cuál es el nivel de protección de los cajones, Alba duques y tablestacas en el puerto deportivo?
Todas estas son preguntas respondidas por el control elemental del potencial de corrosión electroquímica del casco o del equipo de metal sumergido.
INTRODUCCIÓN
Observe con atención los cascos, quillas, propulsores, ejes, hélices, etc. de los muchos barcos secos durante el reacondicionamiento o la invernada, buscando los pocos síntomas más o menos visibles ilustrados en la portada.
Generalmente son consecuencia de un exceso o una falta de protección catódica, en un contexto siempre específico de la actividad eléctrica sostenida.
Es por ello que es necesario el correcto funcionamiento de su sistema de protección de ánodo sacrificatorio para la buena conservación de su embarcación, ya sea que tenga casco de metal (acero o aluminio), madera o poliéster. La simple mirada anual, posiblemente acompañada de su sustitución, no garantiza la eficacia de la protección proporcionada, ¡cualquier daño siempre aparece "a posteriori"!
En efecto, la cantidad de corriente entregada por sus ánodos debe regularse con precisión para evitar la ocurrencia de inconvenientes imprevistos, que pueden ser tan costosos como peligrosos.
Finalmente, la rápida identificación de posibles fenómenos electrolíticos sigue siendo esencial, especialmente durante los amarres prolongados sin supervisión especial (invernada).
UNA BREVE DECLARACIÓN
Los metales y los líquidos (incluida el agua, etc.) generalmente no se mezclan bien. Para proteger al primero de la devastadora corrosión que resultará de su unión con el segundo, se implementan simultáneamente dos técnicas complementarias destinadas a limitar las consecuencias siempre dañinas de esta convivencia forzosa:
• Revestimientos subacuáticos, compuestos por pinturas técnicas aislantes, ellos mismos cubiertos con antiincrustantes.
• Ánodos de protección, que incluyen:
• Ánodos de sacrificio, que tienen un potencial eléctrico más electronegativo que el del metal a proteger. Se instalan en la mayoría de embarcaciones de recreo y están hechos de aleaciones de zinc, aluminio o magnesio.
• Ánodos de corriente impresa (ICCP) que entregan una cantidad regulada de corriente protectora a barcos y equipos grandes y solo se encuentran en embarcaciones de recreo de cierto tamaño.
De hecho, la corrosión de los metales obedece a los mecanismos redox que gobiernan los movimientos de sus electrones dentro de un electrolito (medio conductor) y, en consecuencia, la pérdida de material que resulta de él y debe hacer sujeto a un "seguimiento cuidadoso".
¡SI NO ES USTED, ES SU HERMANO!
Un metal en contacto con un electrolito tiende naturalmente a perder sus electrones y su materia por corrosión: este es el fenómeno de oxidación que provoca la corrosión (o disolución) electroquímica.
Y este es particularmente el caso cuando hay destrucción de sus revestimientos protectores ...
Además, si dos metales en contacto se sumergen en el mismo electrolito, se creará una batería eléctrica y el más reactivo de ellos (el ánodo) perderá preferentemente sus electrones en favor del menos reactivo (el cátodo). Dado que estas reacciones no pueden evitarse, será necesario, por tanto, asegurar que ningún metal estructural esté sumergido (casco, quilla, base, eje, hélice, pasacasco, etc.) o en continuidad eléctrica con otro metal a bordo ( intercambiador de calor, por ejemplo ...) se coloca espontáneamente en la posición de ánodo.
Y quien dice circulación de electrones, dice electricidad ...
Por lo tanto, todos los metales pueden clasificarse según su potencial de corrosión electroquímica natural en una escala galvánica y ahora es relativamente fácil predecir su comportamiento:
Este potencial es (-) 650 mV en agua de mar a 20 ° C para acero y (-) 1000 mV para zinc. En esta escala, cuanto mayor sea la brecha entre dos metales, ¡más activa será la oxidación! Y el zinc, con un potencial mucho menor que el acero, y por tanto mucho más anódico, se oxidará a favor de este último.
¿Qué pasa entonces con una hélice de bronce [potencial (-) 280 mV] ubicada en el extremo de un eje de acero inoxidable [potencial (-) 550 mV activado], esclava a su vez a un motor con intercambiador de calor (probablemente de acero…) y montado en una carcasa de aluminio [potencial (-) 650 mV]? ¡El resultado podría ser desastroso si no tenemos cuidado! El aluminio del casco se coloca de hecho en la posición del ánodo y, por tanto, se destruirá irremediablemente, sacrificándose más o menos rápidamente en beneficio de otros equipos, todos más catódicos que él.
La instalación de una protección anódica de zinc (recordatorio (-) 1000 mV) permite revertir la situación al reposicionar el aluminio como cátodo, convirtiéndose el zinc en ánodo y sacrificándose en su lugar.
La protección catódica es el corolario de la corrosión galvánica.
Los ánodos invierten la dirección de la corriente eléctrica y la consiguiente pérdida de material a favor del material a proteger ...
LA ESCALA DE METAL GALVÁNICA
La escala galvánica de los metales es bien conocida hoy en día:
Tabla A (valores mV de - agua de mar 10 a 27 ° C - Ref. Ag / AgCl) El acero inoxidable se activa cuando se sumerge en agua de mar.
Permite ordenar la disposición de los metales destinados a coexistir en ambientes hostiles y buscar la deseada disminución del potencial electronegativo a conseguir para obtener una protección eficaz: de hecho, el metal con mayor potencial electronegativo siempre se degrada. en beneficio de los más electropositivos.
Este es un conocimiento esencialmente empírico, la multiplicidad de aleaciones complica singularmente la comprensión adecuada de los fenómenos de corrosión.
En resumen, ya lo has entendido, todo es cuestión de potencial. Potencial razonable incluso, porque el voltaje necesario para estar a salvo de problemas generalmente debe estar entre (-) 500 y (-) 200 mV por debajo del del metal que se va a proteger primero.
Por debajo del límite inferior de este rango (yendo hacia el -), habrá "sobreprotección" con degradaciones que pueden ser significativas para los recubrimientos, o incluso para los propios materiales (liberación de hidrógeno). Además, la sobreprotección puede favorecer la proliferación de percebes ...
Por encima de los valores indicados en la Tabla A (yendo hacia el +), habrá "subprotección", y por tanto la aparición de corrosión galvánica más o menos severa.
En el otro lado de la moneda, la protección catódica promueve la fijación de organismos marinos.
CORROSIÓN GALVÁNICA VS ELECTROLÍTICA
• La corrosión galvánica siempre ocurre cuando diferentes metales, unidos entre sí, se sumergen en un electrolito. Este es un fenómeno natural.
• La corrosión electrolítica implica la acción adicional, y mucho más dañina, de corrientes eléctricas descontroladas producidas por una fuente externa (fuga de un circuito eléctrico, por ejemplo ...). Accidental y muy agresivo, este último puede y debe evitarse en todo momento.
ÁNODOS SACRIFICIALES
Sacrificio, porque se sacrifican en beneficio de los metales protegidos y, a cambio, deben ser reemplazados regularmente.
En teoría, la cantidad de corriente que entregan durante un período determinado se autorregula de acuerdo con:
• Su naturaleza (Zn, Al o Mg)
• Sus dimensiones (tamaño, peso)
• Su pureza (en particular, evitar la contaminación por partículas de acero)
Los cálculos permiten así dimensionarlos y contarlos, para un determinado equipo, sumergidos en un determinado electrolito. Sin embargo, nuevamente, esto es conocimiento esencialmente empírico y lo que funciona para uno puede no necesariamente funcionar para el otro. La resistencia medida entre un ánodo y el metal que protege no debe exceder 1 ohmio.
ZINC, ALUMINIO, MAGNESIO
Por lo general, los ánodos de sacrificio están hechos de aleaciones. Por conveniencia, nos referiremos únicamente a su componente principal. De la Tabla A podemos deducir que, en el agua de mar, que es más conductora que el agua dulce, el zinc y el aluminio son suficientemente eficaces y, por tanto, preferidos. De hecho, los ánodos de magnesio más sensibles se desgastarían más rápidamente y no constituirían una solución económica aceptable. Por lo tanto, deben reservarse principalmente para agua dulce.
Además, a igual intensidad, un ánodo de aluminio pesa tres veces menos que un ánodo de zinc y tiene un potencial electronegativo mayor.
Finalmente, consideramos que un ánodo conserva su capacidad protectora hasta un 20% de su peso.
SU COMPOSICIÓN
La composición de los ánodos es fundamental para su buen funcionamiento. En particular, es probable que la más mínima impureza los neutralice: esta es la razón por la que nunca deben limpiarse con un cepillo de acero.
Estas son siempre aleaciones de su componente principal y sus características fisicoquímicas están generalmente establecidas por estándares militares, siendo los más comunes los estándares US Mil. (EE.UU.) y Marine Nationale (Francia).
Capacidad aproximada de las aleaciones utilizadas:
• Zinc 750 Ah / kg
• Aluminio 2.500 Ah / kg
• Magnesio 1250 Ah / kg
Para evitar posibles fenómenos de inversión, cabe señalar que los ánodos de aluminio se activan añadiendo indio, un material crítico bastante caro.
LA RELACIÓN DE ÁNODO / CÁTODO
Cuanto mayor sea el área del cátodo en comparación con la del ánodo, más desfavorable es. Pintar el cátodo permite modificarlo favorablemente.
FACTORES DE INFLUENCIA
Además de la relación de área superficial ánodo / cátodo, las condiciones de humectación influyen fuertemente en la actividad eléctrica resultante, de ahí los requisitos de corriente de protección y el consumo de los ánodos. Las propiedades a tener en cuenta en cuanto al consumo de ánodos son (valores indicativos):
• La velocidad del agua debajo del casco
(x 2 de 0 a 1000 l / h)
• Su conductividad
• Su salinidad
• Su temperatura
(x 2 de 0 a 45 ° C)
• Su pH
(x 5 de 2 a 10)
UN PEQUEÑO SENTIDO (MARINO ...)
De todo lo anterior se puede deducir que la vida de sus ánodos no está, excepto por coincidencia, indexada solo a sus carenados anuales. Y que su subconsumo1 no es necesariamente signo de un problema particular (contrariamente a una creencia muy extendida ...), a diferencia de su sobreconsumo, que debe, por su parte, avisarte necesariamente para poder buscarlos. causas ...
1 Su no consumo, sin embargo, sigue siendo anormal
EL POTENCIAL DEL BARCO
La medición del potencial de la carcasa2 se realiza mediante un electrodo de medición correctamente calibrado.
Tenga en cuenta que algunos barcos no metálicos tienen una interconexión que conecta todos los metales sumergidos a un sistema de protección común (tierra). Sin embargo, la mayoría de las veces, estos permanecen independientes y, a veces, se benefician de sus propios ánodos.
Por lo tanto, para un material de casco dado, las medidas de potencial recomendadas de los metales sumergidos deben estar dentro de los rangos:
Tabla B (agua de mar de 10 ° a 25 ° C - Ref. Ag / AgCl)
Hay “subprotección” más allá de estos límites (hacia el más) y “sobreprotección” debajo (hacia el menos). La naturaleza y cantidad de ánodos utilizados (incluidos los colgantes, etc.) así como su posible sustitución a una hora prevista permitirán, en la mayoría de los casos, regular correctamente la protección catódica de su embarcación.
2 O equipos metálicos sumergidos (cascos de madera / poliéster)
LAS CONSECUENCIAS DE LA SOBRE PROTECCIÓN
La sobreprotección crea las condiciones para la degradación acelerada de los revestimientos protectores subacuáticos, así como los cascos de madera y las piezas de aleación de aluminio. También es probable que provoque la fragilidad de los metales afectados.
Conchas de madera
Hay destrucción de las fibras de madera alrededor de las partes metálicas protegidas (deslignificación alcalina).
Conchas de poliéster
Existe alteración de los revestimientos protectores de las piezas metálicas (pinturas y / o antiincrustantes).
Cascos de acero y aluminio
Existe degradación y riesgo de desprendimiento de los revestimientos protectores (pinturas y / o antiincrustantes) por la aparición de blísteres regulares ligados a la producción de hidrógeno en la superficie del metal, y esto, más particularmente en el caso del aluminio.
Además, la sobreprotección promueve la colonización y proliferación de percebes (organismos vivos).
LAS CONSECUENCIAS DE LA SUBPROTECCIÓN
Más temidos y más conocidos, consisten en la corrosión de metales, lo que resulta en una pérdida de material a veces dramática.
Por lo tanto, la contaminación eléctrica accidental es capaz de hundir un barco anclado por corrosión electrolítica en solo unas pocas semanas.
EL LAZO CORROSIVO
El circuito corrosivo es el único responsable de la corrosión de los equipos metálicos sumergidos. Puede ser galvánico, electrolítico o ambos al mismo tiempo.
ASPECTO GALVÁNICO
Cuando existe un enlace metálico, intencional o accidental entre dos metales de diferente naturaleza (arco marrón), hay un flujo de corriente natural desde el cátodo al ánodo y electrones en la dirección opuesta. El ánodo es entonces el metal con mayor potencial electronegativo. En el electrolito (agua), son los iones, positivos o negativos, los que cierran el circuito y aseguran la transferencia de carga. El metal que proporciona la corriente pierde sus electrones, se oxida y se corroe (la carcasa del motor de vela). Los electrones siempre dejan el metal más electronegativo, por lo que es suficiente, para el
proteger eficazmente, para crear un nuevo enlace metálico con un metal más electronegativo que él mismo. Este es el papel del ánodo de sacrificio y el principio de protección catódica: la carcasa del motor de vela se convierte así en un cátodo en lugar de un ánodo y, por lo tanto, está protegido.
ASPECTO ELECTROLÍTICO
En un contexto similar, cuando se agrega una corriente externa, voluntaria o accidental (fuga) a la corriente galvánica natural, el metal conectado al (+) se convierte en el ánodo. La corriente que fluye siempre desde el cátodo al ánodo y los electrones en la dirección opuesta, refuerza así la corriente de corrosión del bucle galvánico: De acuerdo con la ley de Ohm, el motor de la vela está en mayor peligro cuanto la corriente es duraderamente intensa y la pérdida de materia resultante obedece a las leyes de Faraday3. Atención ! En un bucle electrolítico, las polaridades son inversas a las de un bucle.
3 Ver calculadora en el sitio web de Galvatest
¡galvánico! Sin embargo, se mantiene la lógica general.
Así, un motor de vela de aluminio con un potencial de (-) 800 mV (sin ánodo sacrificatorio) “ganará” 400 mV (ejemplo) y, por tanto, llegará a (-) 400 mV, un valor mucho mayor que su potencial de corrosión. Cuanto mayor sea este potencial, más rápido y más severo será el daño.
Sin embargo, hay un caso en el que la corriente externa, siempre accidental o no, puede resultar beneficiosa. Esto se debe a que el metal conectado al (-) se convierte en cátodo y recibe electrones, lo que reduce su potencial y lo protege de la corrosión. El bucle galvánico está inhibido: este es el principio de protección activa. Sin embargo, la cantidad de corriente debe adaptarse en consecuencia, con el riesgo de sobreproteger el metal en cuestión. Atención ! Cuando un metal está muy sobreprotegido, pierde sus capas protectoras (pintura) y puede volverse frágil. Este es el caso del aluminio, que es particularmente sensible a la sobreprotección.
LA REGLA GENERAL
Todo equipo metálico sumergido en continuidad eléctrica debe tener el mismo potencial (interconexión).
Si no hay un sistema de interconexión4, deben protegerse individualmente si es necesario y estar dentro de los límites de potencial indicados en la Tabla B.
CORRIENTES DE FUGAS
Circulando en el agua, es una auténtica calamidad para los cascos y equipos metálicos sumergidos porque generalmente provocan una corrosión electrolítica muy agresiva5, capaz de consumir rápidamente los ánodos y destruir irreparablemente el equipo afectado (recordatorio: se produce corrosión en los puntos de salida actuales!).
El circuito continuo de 12/24 V
Las causas más frecuentes preocupan:
• Las fugas eléctricas en el sistema de a bordo a menudo son el resultado de un cableado defectuoso en contacto con el agua de sentina. Este punto es particularmente sensible y debe monitorearse cuidadosamente.
• Pérdidas de línea del sistema de interconexión cuando este último se utiliza incorrectamente como tierra principal del circuito de a bordo, o cuando
4 Uso controvertido
5 Llamada electrólisis en el lenguaje del placer.
tiene más de una conexión a esta tierra, lo que nunca debería ser el caso.
• Cableado defectuoso de la tierra eléctrica del motor de propulsión. Por tanto, una resistencia de 0,01 ohmios provocará una caída de tensión de (+) 100 mV al nivel de un alternador acoplado de 10 amperios, por aplicación de la ley de Ohm (U = RI). Esta caída de tensión dará lugar por tanto a una fuga de corriente que atraviese el eje de la hélice o la base del S-Z Drive6 con las consecuencias que imaginamos ...
Por lo tanto, es esencial, incluso vital, identificar rápidamente la existencia de tales corrientes de fuga y, si es necesario, remediar los problemas observados sin demora.
Por lo tanto, en caso de presencia de una fuga eléctrica, los dispositivos de cada circuito deben probarse por separado para identificar al culpable:
Equipo de a bordo (lista no exhaustiva): Productores Consumidores
Cargador (es) de batería Bombas de achique Alternador (es) Bombas de distribución
Generador (es) de agua dulce Bombas de inodoro Trituradoras Limpiaparabrisas
Luces de navegación Electrónica de navegación
6 En algunas bases, los ánodos no funcionan en
posición elevada
El circuito de 110/230 V CA
La conexión a tierra común7 del muelle lo protege de la electrocución pero, a cambio, comunica fugas indeseables a cada barco conectado, creando una pareja galvánica destructiva con el equipo circundante (incluidos los barcos vecinos, etc.).
Obviamente, los barcos de madera o poliéster no se salvan en la medida en que generalmente estén equipados con eje (s), hélice (s), base (s), marcha (s) de marcha atrás, intercambiador (s), pasacascos (s) y, para veleros, una quilla… metálica.
Es probable que esta situación provoque, además del consumo excesivo de ánodos, los diversos trastornos mencionados anteriormente. Este es particularmente el caso cuando se observa una diferencia superior a +10 mV entre dos mediciones, con y sin toma de puerto.
Asimismo, la demostración de una diferencia mayor que
Se deben investigar +100 mV para determinar la causa, siendo entonces muy real el riesgo de corrosión electrolítica.
Existen varios dispositivos técnicos para remediar este peligro: transformadores de aislamiento (muy seguros) y aislantes de diodos en particular.
Por tanto, es fundamental, especialmente en el caso de un amarre prolongado bajo tensión alterna, probar el aislamiento galvánico de su embarcación.
7 Las normas de seguridad requieren la presencia de un
tierra, necesaria para el correcto funcionamiento de los interruptores diferenciales
Las fugas eléctricas propagadas por la tierra atacan su embarcación fondeada y amplifican la corrosión de los metales sumergidos o en contacto ...
LAS DIFERENCIAS
AGUA DE MAR / AGUA DULCE
Las necesidades de corriente de protección son mayores en el agua de mar pero el agua dulce, menos conductora, requiere la creación de un potencial electronegativo más alto (ánodos de magnesio (-) 1600 mV vs ánodos de zinc (-) 1030 mV). Utilice siempre ánodos formulados para el uso previsto. Por último, nunca use ánodos de magnesio si planea permanecer en agua de mar sin un consejo autorizado.
CARCASA DE ACERO / CARCASA DE ALUMINIO
El requisito actual para la protección de un casco de acero en agua de mar costera es de aproximadamente 20 mA / m² de superficie mojada [cs x longitud de la línea de flotación x (ancho + calado)] con 0,6 <cs <1 dependiendo de la forma de la concha. Es aproximadamente 10 veces más pequeño con un casco de aluminio.
Mientras que el acero se corroe uniformemente, el aluminio tiende a picarse. La sombra es importante porque las picaduras concentran la corrosión y se desarrollan en profundidad. Entonces es probable que perforen rápidamente el material.
La pérdida de material sufrida obedece a las leyes de Faraday8. Así, una pérdida de material de 10 g observada durante un período de 21 días corresponde a una corriente de fuga de:
• 9 Ah para acero
• 28 Ah para aluminio
CARCASA DE POLIESTER
Control regular del potencial de equipos sumergidos:
1. Brinda información sobre el nivel de desgaste y eficiencia de los ánodos sin sumergir ni sacar la embarcación del agua
2. Identifica cualquier fuga eléctrica desde el borde o el muelle
3. Conserva las costosas reparaciones de la caja de engranajes, el eje y / o la hélice.
8 Ver calculadora en el sitio web de Galvatest
EQUIPO PORTUARIO
Los cajones, los duques Alba y las tablestacas no son inmunes a la corrosión. En general, su diseño les otorga una vida útil inicial de unos 20 años. Al final de este primer período, y no obstante un seguimiento regular, es probable que sean necesarias medidas de protección.
Sin embargo, debido al daño existente en el equipo en cuestión, solo lo protegerán por un período más corto que el período inicial.
PARA CONCLUIR
Monitorear regularmente el potencial de corrosión de sus cascos o equipo de metal sumergido usando un electrodo de control le evitará muchos problemas al mantenerlo informado de la efectividad de su protección catódica, la integridad eléctrica de su embarcación y el de la seguridad de su fondeadero. De hecho, esta verificación indica el nivel de rendimiento de sus ánodos y permite detectar corrientes de fuga dañinas desde el borde o el muelle. También se aplica a equipos de puertos metálicos sumergidos.
Medida en carcasa metálica (acero y aluminio)
Medición en equipo sumergido (casco de madera y GRP)
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