Corrosión por Corrientes Vagabundas

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Introducción:

El óxido, es la forma más estable en que la mayoría de los metales usados en la industria se encuentra en la naturaleza. Es también, el estado de materia al que tienden muchas de las partes metálicas que componen la maquinaria moderna, causando durante este proceso natural, enormes pérdidas de energía que traducido a divisas, seguridad, tiempo y producción representa un importante gasto anual para la economía de cualquier país industrializado o en vías de desarrollo.
La pérdida de metal en una estructura de acero, representa un claro ejemplo de cómo la misma vuelve, progresivamente, al estado en que se encontraba en la naturaleza. Afortunadamente, existen formas sencillas, eficaces y económicas de contrarrestar este fenómeno, sin poner en riesgo la estructura y con un mínimo impacto ambiental.

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, permanece inalterable y es quien cede iones al electrolito. 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.
La corrosión en una estructura, se puede acelerar considerablemente, si en la zona donde está la inmersa la misma, existen corrientes de interferencia, que se pueden definir como cualquier perturbación eléctrica en una estructura metálica causada por una corriente vagabunda.

*Para más información sobre la corrosión  “Corrosión y Protección Catódica” o “Corrosión y Tratamiento de Superficies.Tratamiento de la Obra viva del Buque.”

Definición de Corriente vagabunda:

Puede definirse como un flujo de electrones, impulsado por una diferencia de potencial que circula por un conductor (estructura metálica) y que no forma parte del circuito eléctrico previsto. Para que haya corrosión a causa de las corrientes vagabundas, debe haber un intercambio de corriente entre una estructura metálica y un medio electrolítico.
Las corrientes vagabundas continuas, en oposición a las alternas (AC), tienen el efecto más dañino para las estructuras, la corriente continua (DC) circula siempre en una misma dirección, en cambio, la corriente alterna (energía comercial alterna AC de 50/60 Hz) invierte su dirección 100 veces en un segundo, con algunas excepciones, las corrientes alternas no generan una corrosión significativa en los materiales estructurales comunes, no obstante, la corriente alterna puede constituir un serio peligro para la seguridad de las personas.Corrosión localizada
Según la Ley de Faraday, el peso de metal corroído, es proporcional a la cantidad de corriente que se descarga desde el metal hacia el electrolito, la corrosión por corrientes vagabundas es un problema, ya que a rasgos generales, suelen se corrientes muy grandes, mientras que la corrosión natural puede generar algunos miliamperios de corriente, una corriente vagabunda puede ser de varios cientos de amperes, una corriente de 100 amperes (perfectamente razonable para algunos sistemas de transporte ferroviarios) destruiría 9,100 kg de acero en un año, por lo tanto, al encontrar una corriente vagabunda, es necesario encontrar la fuente que la origina e implementar una solución. Es evidente que, si no se controla, una corriente vagabunda puede destruir una estructura muy rápidamente.


 

Tipos de Corrientes Vagabundas:

Podemos identificar dos tipos de corrientes vagabundas:

  • Corrientes Vagabundas Dinámicas, que varían continuamente de amplitud y cambian la dirección del flujo de corriente, las mismas, pueden ser generadas de forma artificial o natural.
  • Corrientes Vagabundas Estáticas, son las que mantienen amplitud y dirección con respecto al tiempo, las mismas, se dividen en:
    • Corrientes de interferencia catódica, es la corriente de gradiente negativo y se desprende de la estructura ajena protegida, regresando a su punto de origen utilizando como conductor, una estructura cercana, a la que perjudica cuando regresa al circuito del que se desprendió.
    • Corrientes de interferencia anódica, es la corriente de gradiente positivo este tipo de corriente entra con gradiente positivo, haciendo uso de la puesta a tierra del pantalán volviendo ánodo todas las estructuras metálicas de la embarcación y retornando a su punto de origen por el electrolito común “Agua de Mar”.

Caso práctico.Método de Identificación del problema:

La embarcación de recreo “Monte Condega”, es un yate Sea Ray 270 Sundancer, que monta una cola Mercury Bravo Two y atraca en uno de los puertos deportivos del norte de España. El propietario de la embarcación está visiblemente preocupado porque, en un período de 6 meses ha tenido que cambiar, en dos ocasiones, la cola de su embarcación. Las mismas, se han corroído de una forma rápida y catastrófica, como se aprecia en las fotos.

colas corroídas

El puerto deportivo donde atraca la embarcación consta de varios pantalanes unidos con pasarelas desde tierra firme, la embarcación atraca en el pantalán designado con la letra “P” y en el punto de atraque 45.
Para identificar el problema, el personal técnico de ZINETI ha procedido a hacer mediciones “In Situ” valiéndonos de un Logger de Datos y distintos electrodos de referencia de Plata/Cloruro de Plata, y así llegar hasta la fuente que origina la corriente vagabunda que está destruyendo las colas de la embarcación.
Las pruebas realizadas fueron las siguientes:

  • Toma de potenciales a la altura de los puntos de atraque P-45 y P-47 entre izquierda y derecha de la pasarela del Pantalán P, ver figura Nº 1.

  • Toma de potenciales a babor y estribor de la embarcación atracada en P-49, ver figura Nº 2.

En las mediciones hechas por el personal técnico de ZINETI, S.A.U. y reflejadas en la figura Nº 2, se han realizado, haciendo uso de dos electrodos de Plata/Cloruro de Plata. Los valores oscilan entre 5,6 mV y 9,70 mV, todos con valores positivos, en esta etapa de medición, se ha reubicado el electrodo más lejano, el de la izquierda de la pasarela y se ha sumergido a babor de P-49, la entrada de corriente es en el borne positivo del aparato y coincide con babor de la embarcación.

  • Por los comentarios resultantes, de la entrevista que ha tenido el personal técnico de ZINETI con el cliente y las autoridades del puerto, se ha decidido hacer mediciones en la torreta donde se conecta la embarcación que atraca en P-89, ver figura Nº3.

En la gráfica se observa que en esta embarcación existe una derivación de potencial a tierra, los valores son negativos, pues la toma de potencial se ha hecho tomando como entrada de potencial, el borne negativo del aparato de medición y el borne positivo es el que corresponde al electrodo de referencia. No obstante, se siguieron haciendo más pruebas hasta tener algo en claro.

  • Toma de potenciales entre P-70 y P-89, ver figura Nº 4.

En este gráfico se observa que el potencial ha aumentado drásticamente en la zona donde se realiza la medición, se demuestra la actividad de la fuente de potencial, los valores son positivos, oscilando entre 412 y 586 mV.

  • Lectura de potencial en todas las torretas en las que habían embarcaciones conectadas, ver tabla Nº 1.

En la tabla anterior, se aprecia que la única embarcación con una fuga de corriente importante es la que atraca en el punto de atraque P-89, en ese momento la fuga de corriente era de 10.380,00 mV (10,38 V), esta diferencia de potencial es bastante importante porque fluye por un conductor con resistencia bastante baja, siendo portador de una cantidad de corriente del orden de 3 Amperios, en el supuesto que la resistencia del cable sea de 3,50 Ω (Ohmios).

  • Toma de potencial entre P-17 y P-21, ver figura Nº 5.

En la gráfica de la figura Nº 5, se aprecia una fuerte influencia de corrientes erráticas, los valores fluctúan desde 7,50 mV hasta -4,40 mV se aprecia que la corriente entra y sale de los bornes positivo y negativo, el aparato se alineo con la popa del barco en que se posicionó, es decir, el borne positivo equivale a estribor.

  • Toma de potencial en la torreta donde se conecta P-89, ver figura Nº 6.

Para seguir comprobando, el personal técnico de ZINETI llevó a cabo nuevas mediciones en la torreta donde se conecta P-89, en esta ocasión, se ha extendido el tiempo de toma de lecturas a intervalos de 1 minuto, la diferencia de potencial se mantenía estable en 12,5 V.

  • Para estar totalmente seguros de que la diferencia de potencial es la que perjudica a “Monte Condega”, que atraca en P-45, el personal técnico de ZINETI decidió hacer una prueba haciendo uso de un trozo de chapa de aluminio naval Aleación 5083, colgarlo con un cabo de acero a diferentes profundidades y conectarlo directamente a la toma de tierra de la torreta equivalente a ese punto de atraque, en la prueba se observo:
    • Mientras más se profundizaba con la chapa, la diferencia de potencial disminuía a cantidades totalmente tolerables y normales
    • Cuando la chapa estaba a flor de agua, la diferencia de potencial aumentaba a cantidades peligrosas, más, la chapa se ha dejado por un periodo de 2 horas a flor de agua y se empezó a observar pequeños puntos de pitting en una de las caras, tal y como se observa en las fotos.

El personal técnico de ZINETI procedió a hacer la prueba del On – Off con la chapa a nivel del mar, conectada al Logger de Datos y el mismo conectado a la toma de tierra de la torreta equivalente (P-45), del otro lado, la embarcación que atraca en P–89, estaba conectada a su respectiva torreta, consiguiendo los datos que se muestran en la figura Nº 7. En la misma, se observa que la diferencia de potencial cae a potencial natural cuando se desconectaba de la corriente la embarcación atracada en P-89, la prueba es concluyente, la embarcación que afecta a “Monte Condega” es la que atraca en P-89.


Conclusiones.

Las corrientes vagabundas pueden generarse gracias a cualquier sistema que conduce una corriente eléctrica y tiene dos o más puntos de contacto con un electrolito. Estos puntos de contacto deben tener alguna diferencia de potencial entre ellos, más allá de la fuente, las corrientes que circulan en un electrolito o un conductor producen diferencias de voltaje, gradientes.
Si una estructura metálica (tubo, cable, pilote, embarcación, etc.) cruza un gradiente de voltaje, se generará una corriente en la estructura que puede ser beneficiosa, aunque normalmente suelen ser catastróficas, es el caso del “Monte Condega”, el cual ha sido bastante excepcional, y ciñéndonos las pruebas realizadas, se presume que la embarcación que atraca en P–89 tiene una fuga de corriente desde el borne positivo del banco de baterías y se descarga por el cable de tierra del puerto, llegando hasta donde “Monte Condega” está conectado, y creando un circuito equivalente al de los Sistemas de Corriente Impresa, ver figura Nº 8. En donde el terminal positivo de un rectificador de corriente se conecta a un lecho de ánodos dispersores, los mismos, deben de estar inmersos en un electrolito, en este caso, todos las partes metálicas de “Monte Condega” e inmersas en el agua de mar, han hecho las veces de ánodo dispersor de un Sistema de Corriente Impresa, empeorado porque, el material de las colas es aluminio, el aluminio es un metal anfótero, es decir, puede oxidarse en condiciones ácidas o alcalinas, por lo tanto, cuando la corriente se capta en este metal, el pH aumenta, por el aumento de iones hidroxilo OH-, que son un subproducto de cualquier pila galvánica, desencadenando tal corrosión como la que hemos sido testigos y no sólo en la cola, sino en todas las partes
metálicas del casco que están en contacto directo con el sistema de puesta a tierra de la misma.

sistema básico de corriente impresa


Recomendaciones:

  • El personal técnico de ZINETI, recomienda poner al tanto de la situación al armador de la embarcación que atraca en P-89 con el fin de que revise a fondo el sistema eléctrico de la misma, se presume un intercambio de polaridades en el sistema de puesta a tierra de la embarcación y en ningún momento lo ha detectado el circuito diferencial que por normativa debe ser parte primordial en cualquier circuito eléctrico.
  • En la serie de pruebas realizadas por ZINETI, se ha detectado que la resistencia eléctrica de la puesta a tierra del muelle es más alta que lo habitual, del orden de 9,66 MΩ, esta resistencia se ha medido entre la terminal de tierra de cualquier torreta, el agua o cualquiera de los bolardos de la pasarela. También se ha medido desde la cabeza de la pica o jabalina de tierra y un electrodo de referencia de Plata/Cloruro de Plata inmerso en el agua del muelle, esta medición ha resultado bastante bien, del orden de 5,42 KΩ. Recordemos que la corriente eléctrica fluirá por el conductor que ofrezca menos resistencia eléctrica y no hará distinción entre un cable, una puesta a tierra, la cola de una embarcación y en el peor de los casos, un ser humano.


Autor: Óscar Rodríguez Peralta 

Para cualquier consulta contactar con el email: tecnico@zineti.com

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2017-04-14T17:12:27+00:00

Un Comentario

  1. Julio A. Fernández Fanjul 15/04/2017 at 14:30 - Contestar

    Muy bueno e interesante.

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