Los buques se diseñan para operar en escenarios comerciales muy demandantes. Adicionalmente su explotación se lleva a cabo en condiciones marinas muy agresivas que originan grandes costes de mantenimiento. Pero este gasto puede reducirse si en la etapa de diseño se dota a los barcos de equipos de control de la corrosión de última generación. De los distintos tipos de sistemas anticorrosivos empleados por la industria de la construcción naval, la protección catódica es considerada como uno de los más eficaces. El sector naval, ya desde hace años se está preocupando, de forma progresiva, por adoptar sistemas de protección catódica por corrientes impresas, controlados de forma automática. Por otro lado, y junto al fenómeno de la corrosión, aparece otro suceso nocivo conocido como bio-incrustación, o incrustación marina. Este problema viene originado por la existencia de microorganismos vivos en suspensión en el agua de mar, que buscan un medioambiente adecuado para su desarrollo.
La corrosión
Este fenómeno es uno de los problemas más importantes que existen en los buques. Se trata de una situación indeseable que se produce cuando se pone en funcionamiento una pila galvánica, que provoca la existencia de: un ánodo, donde se produce la disolución del metal (corrosión); un cátodo; y un electrolito (el agua), que une ánodo y cátodo actuando como cable conductor. En el momento en que uno de estos tres elementos no actúa, la pila deja de funcionar, y la corrosión se detiene. Por lo tanto, la lógica nos sugiere que, si buscamos un sistema de protección, este ha de estar basado en suprimir alguno de los tres elementos mencionados. Los dos métodos más utilizados para luchar contra esta situación indeseable se basan en el uso de los ánodos de sacrificio (pasivo), y las corrientes impresas (activo).
Protección catódica mediante corrientes impresas
Por medio de una corriente eléctrica aplicada por el exterior del casco del buque (corrientes impresas), la corrosión se reduce virtualmente a cero. La teoría consiste en llevar la polarización del cátodo más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar el potencial del ánodo en circuito abierto. Ambos electrodos adquieren de esta manera el mismo potencial y no puede haber corrosión.
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La protección catódica se consigue suministrando una corriente externa al metal que se corroe, en cuya superficie funcionan pilas de acción local. La corriente abandona el ánodo auxiliar (compuesto por algún cuerpo conductor, metálico o no metálico) y entra en las áreas catódicas y anódicas de las pilas de corrosión, retornando a la fuente de corriente continua. Cuando las áreas catódicas están polarizadas por una corriente externa hasta alcanzar el valor del potencial en un circuito abierto de los ánodos, toda la superficie del metal estará al mismo potencial y no fluye corriente de acción local. Por lo tanto, el metal no puede corroerse en tanto se mantenga la corriente externa. La intensidad de corriente total necesaria para conseguir la protección catódica dependerá, principalmente, de la superficie mojada y del esquema de pintura aplicado al casco.
Por lo tanto, la protección catódica se basa en colocar el metal a proteger en la zona de inmunidad, rebajando el potencial desde su valor normal hasta el de protección. En el caso del acero habría que rebajar el potencial hasta un valor aproximado de -0,8 V, respecto al electrodo de Ag/AgCl (plata/cloruro de plata).
Protección por medio de ánodos de sacrificio
Como resultado de experimentos de laboratorio en agua salada, Sir Humphrey Davy informó en 1824 que se podía proteger eficazmente el cobre contra la corrosión uniéndolo a hierro o cinc, y recomendaba la protección catódica mediante la utilización de bloques de sacrificio de hierro, adosados al casco. En la práctica consiguió que la velocidad de corrosión del forro de cobre se redujera considerablemente.
Los elementos anódicos activos más utilizados son el cinc, el magnesio y el aluminio. Su consumo se determina a base del rendimiento, el equivalente electroquímico y el agotamiento eléctrico. La forma ideal de disponerlos sería en nichos practicados en las planchas del forro, pero por lo costoso que resultaría, se procura diseñarlos de forma que produzcan las mínimas perturbaciones con la velocidad del buque. Se debe tener sumo cuidado al realizar el montaje de modo que este sea muy robusto y que suministre una conexión eléctrica eficiente con el casco.
En principio, desde el punto de vista de la corrosión, no habría ningún inconveniente en utilizar este sistema pasivo como único medio de protección, pero para la protección de grandes superficies es más efectivo combinar este sistema de protección con el de corrientes impresas, actuando ambos en forma complementaria.
Funcionamiento de la protección anti-incrustante
Este fenómeno viene originado por la existencia de microorganismos vivos en suspensión en el agua de mar, que buscan un medioambiente adecuado para su desarrollo. Estos se producen en el interior de los circuitos de circulación de agua de mar, adhiriéndose inicialmente en forma de larvas, pero creciendo y desarrollándose hasta el animal adulto. Entre los innumerables inconvenientes creados por la existencia de estos animales se puede citar el taponamiento del «ojo» de las tuberías, variación del coeficiente de transmisión de calor, etcétera.
El método clásico de eliminar estas adherencias ha consistido en la adición de biocidas al agua de mar en el circuito (mediante pintado), pero actualmente existen nuevos sistemas mucho más limpios. Estos depositan una fina película de gel en toda la superficie interior del sistema de refrigeración, que crea un revestimiento protector a lo largo del sistema. En la práctica, las tuberías aparecen como si su superficie interna hubiera sido pintada. Este revestimiento junto con el suministro de corriente inhibe de forma eficaz la corrosión de los sistemas de circulación de agua salada, a la vez que evita la existencia y crecimiento de larvas u otros organismos.
Generalmente la formación de las incrustaciones tiene lugar en los momentos en que el buque se encuentra en reposo, ya que, durante su marcha, la corriente de agua hará que se desprendan. Cabe destacar que entre los sistemas bio-incrustantes actuales destinados a la protección de la superficie metálica de los circuitos de agua de mar, se utilizan ánodos en combinación. Estos consisten en la colocación en cada toma de mar de un par de electrodos, uno de cobre y otro de aluminio o hierro según sea el caso. Estos electrodos tienen una masa anódica en peso, calculada de tal forma que puedan estar en servicio hasta la siguiente varada del buque (hasta cinco años de duración).
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