cálculo, diseño e instalación de los ánodos de

Escuela Técnica Superior de Náutica
Sara Bárez García
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
1 MEMORIA:
1 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.1
Título y objeto de este proyecto:
CÁLCULO, DISEÑO E INSTALACIÓN DE LOS ÁNODOS DE SACRIFICIO EN
UNA EMBARCACIÓN DE PESCA:
En este proyecto se realizará el diseño, cálculo e instalación de los ánodos de
sacrificio de una embarcación pesquera.
Se determinará la eficacia del sistema de protección mediante ánodos de
sacrificio en función del desgaste a lo largo del tiempo, se tendrá en cuenta el
aspecto económico de pérdida de material del casco, corrosiones, desgastes y
efectos negativos generados por el incorrecto mantenimiento del sistema de
protección.
Se determinarán los parámetros de tiempo entre inspecciones y la evolución del
desgaste de los cines en correspondencia con su efecto negativo sobre los
componentes estructurales y el equipamiento principal y auxiliar.
1.2
Introducción:
1.2.1 Pérdidas económicas originadas por la corrosión:
Las pérdidas económicas originadas por la corrosión pueden ser clasificadas en
directas e indirectas.
Las directas son las más fáciles de cuantificar y se relacionan con los costes
necesarios para reponer las estructuras de equipos, maquinaria o
componentes que pueden ser dañados o incluso quedar inservibles.
Las indirectas son más difíciles de cuantificar pero causan pérdidas mucho
mayores, algunos ejemplos son:
-Interrupción de la producción, por ejemplo en calderas, intercambiadores de
calor, tuberías, etc., indudablemente todo el tiempo que la maquinaria esté
parada ocasionará una pérdida económica.
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-Pérdidas de producto, a parte del posible riesgo de un accidente, ya sea agua
dulce, combustible, vapor, etc., por conductos, recipientes o maquinaria en mal
estado.
-Pérdidas de rendimiento, por ejemplo la formación de corrosión en el interior de
tuberías o en calderas donde se reducen los coeficientes de transmisión de
calor u obstrucciones en tuberías que requieran un aumento en la capacidad de
bombeo en la instalación.
-Pérdidas por sobredimensionado, que se realiza teniendo en cuenta el espesor
de material que se prevé se perderá por efecto de la corrosión.
-Pérdidas por accidentes, como por ejemplo explosiones en tuberías de gas.
En marzo de 1969 se constituyó en Inglaterra una comisión a petición del
ministro de tecnología, con el fin de elaborar un estudio sobre la importancia
económica del problema de la corrosión y de las posibilidades de su
prevención.
Esta comisión fue dirigida por el Dr. Hoar, junto con otros 21 científicos, que
crearon el informe HOAR, el cual es un clásico a la hora de evaluar las pérdidas
por corrosión, por ser el primero elaborado con rigor.
Los resultados aportados por este informe son:
-Los costes directos generados al año por la corrosión alcanzan un 3,5% del
PIB.
-Si se sacara mayor provecho de la tecnología ya existente para el control de la
corrosión se podría ahorrar alrededor del 25% de los costos.
Destacaré que se trata de una estimación sobre costos directos sin tener en
cuenta los indirectos, con lo que sumando los costos directos e indirectos las
cifras se elevarían de forma considerable.
Cuanto mayor es el nivel de industrialización de un país y por lo tanto mayor el
número y sofisticación de las instalaciones y procesos tecnológicos, mayores
son las pérdidas previstas.
Las recomendaciones difundidas por el informe HOAR son las siguientes:
3 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera -Mejorar la difusión de la información sobre corrosión y protección.
-Necesidad de una mayor educación y conocimiento en materia de corrosión.
-Aumento de la preocupación y conciencia sobre los riesgos de la corrosión.
1.2.2 ¿Qué es la corrosión?:
Es un proceso electroquímico por el cual los materiales se deterioran como
consecuencia de la reacción entre los materiales mismos y el ambiente.
La mayoría de los metales no se encuentran en la naturaleza como materiales
puros, sino que están combinados con otros elementos como el oxígeno,
formando compuestos llamados minerales.
Para obtener metales de los minerales, estos se someten a un calor extremo
para así romper la atracción química entre los elementos.
Todos los pasos en el proceso de refinado y producción para la transformación
de un mineral al producto final tienen una cosa en común que es la de añadir
energía al metal.
Un desequilibrio energético existe y la naturaleza lucha contra el, de modo que
tan pronto como la adición de energía cesa, el metal empieza a volver a su
estado de mineral.
Un ejemplo de esto es la fabricación de acero a partir de óxidos de hierro.
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El mineral de hierro se funde y se refina para producir acero, inmediatamente
después de su producción el acero empieza a volverse oxido de hierro,
deteriorando el producto.
El proceso del metal para volver a su estado natural como mineral es lo que
llamamos corrosión.
En el proceso de la corrosión se produce un cambio físico en el metal y se
genera una corriente eléctrica, está energía eléctrica liberada por el metal
corroído tiene que ser equilibrada de forma que otro metal recibe esta energía.
Recibiendo esta energía el segundo metal puede mantener su nivel de energía
y mantenerse estable, para que la corriente eléctrica fluya, una conexión
metálica entre los dos metales debe existir.
Los dos metales implicados en el proceso de corrosión son electrodos y más
específicamente, el electrodo que libera energía eléctrica al ambiente es el
ánodo y el que recibe esta energía es el cátodo.
El ánodo libera energía y pierde parte de su forma física y el cátodo gana una
cantidad proporcional de energía y un cambio físico ocurre.
Es un proceso destructivo y representa una enorme pérdida económica.
1.2.3 Clasificación de los metales:
Todos los metales contienen una cierta cantidad de energía potencial
El grado de corrosión depende fundamentalmente de la diferencia de potencial
eléctrico existente entre dos metales en contacto.
Cuanto más bajo sea el potencial de un metal, más fácilmente será corroído; del
mismo modo cuanto 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 menos potencial.
5 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Un electrodo de referencia se usa para medir el voltaje y los metales son
enumerados de acuerdo a esta referencia.
Para agua de mar se utiliza el electrodo de plata-cloruro de plata.
La siguiente tabla indica el potencial eléctrico de los metales de mayor interés,
sumergidos en agua salada a una temperatura de 25ºC y con electrodo de
referencia el hidrógeno:
Iones en Potencial
Iones en Potencial
solución
(voltios)
solución
(voltios)
Li+
- 3022
Co++
- 0,29
Rb+
- 2924
Ni++
- 0,22
K+
- 2925
Sn++
- 0,136
Ca++
- 2,87
Pb++
- 0,129
Na+
- 2715
H+
0,000
Mg++
- 1866
Bi+++
+ 0,226
Al+++
- 1,67
Cu++
+ 0,344
Zn++
- 0,762
Te++++
+ 0,558
Cr++
- 0,71
Hg++
+ 0,798
Fe++
- 0,441
Ag+
+ 0,799
Cd++
- 0,397
Pt++
+ 1,2
Ti+
- 0,336
Au+++
+ 1,12
1.2.4 Tipos de Corrosión:
Podemos identificar varios tipos de corrosión en el medio marino caracterizados
por su origen:
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1- Corrosión Uniforme:
Se produce entre diferentes áreas de la misma pieza de acero, se produce una
diferencia de potencial eléctrico porque un área de esta pieza empieza a ser
anódico y otra catódica, intercambiando este rol a lo largo del tiempo
produciendo una corrosión uniforme. Este tipo de corrosión de encuentra en
planchas y tuberías en cubierta, en localizaciones que suelen estar húmedas
tales como sentinas y tanques de lastre así como en soportes de tuberías.
En la foto superior, corrosión uniforme en un pique de proa.
2- Corrosión Galvánica o bimetálica:
Cuando dos metales diferentes están en contacto en un electrolito, el metal
menos noble (ánodo) se corroerá mucho más rápido que el metal más noble
que estará protegido o que se corroerá mucho más lentamente. Este tipo de
corrosión puede producirse también en una pieza de material similar, por
7 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera ejemplo el acero nuevo es anódico con respecto al viejo y superficies cortadas
son anódicas frente a superficies sin cortar.
En la foto superior, tornillos y arandelas de acero inoxidable con tubo y tapa de
acero
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En la foto de arriba un casco de Aluminio con tornillo de acero inoxidable.
El tornillo sujeta un cintón de goma en todo el perímetro por encima del
trancanil y debería estar encapsulado o haber dispuesto otra solución
constructiva.
3- Corrosión Localizada (Picaduras):
Causada por la acción de una celda de corrosión localizada en una superficie
de acero debido a la rotura del revestimiento, la presencia de contaminantes o
impurezas presentes en la composición del acero. Las áreas defectuosas del
revestimiento o de cualquier otro daño pueden llegar a ser anódicas a los
alrededores del revestimiento intacto y causar un proceso de corrosión.
Es una forma de corrosión muy peligrosa que puede tener terribles
consecuencias ya que puede producir perforaciones en muy poco tiempo.
4- Aireación diferencial:
Es un tipo de corrosión localizada como las picaduras, el caso más común
ocurre en cigüeñales, manivelas y generalmente en superficies de acero
cubiertas por incrustaciones o depósitos.
Este fenómeno se debe a que una pequeña área del acero carece de oxigeno y
comienza a ser el ánodo mientras el resto de la superficie muy oxigenada
empieza a ser el cátodo.
Debido a que el área anódica es muy pequeña en comparación con la catódica,
la corrosión es extremadamente rápida.
9 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera En el dibujo, corrosión galvánica en el contacto directo latón-aluminio y por
aireación diferencial debajo del reborde dejado por la junta aislante.
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En la foto superior apreciamos un trozo de plancha de sentina corroida, con
varias herramientas encontradas que provocaron esta corrosión por aireación
diferencial.
En la siguiente foto, se trata de un tanque doble fondo de lastre, al quitar la tapa
para inspeccionarlo nos encontramos con esta corrosión con forma circular, el
origen es desconocido, pero probablemente puede deberse a aireación
diferencial, por alguna herramienta o algún tipo de material que quedó en esa
zona propiciando esta corrosión.
11 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 5- Corrosión Bacteriana:
Originada por la presencia de organismos microscópicos como bacterias,
hongos y algas. Las bacterias corrosivas viven en la capa del agua del fondo de
los tanques de carga de aceites o combustibles así como en el sedimento del
agua de los fondos de los tanques de lastre.
6- Corrosión por Abrasión:
Se produce cuando las partículas sólidas como la arena, suspendidas en un
fluido se restriegan sobre una plancha.
Es un proceso mecánico.
7- Corrosión por Erosión (Cavitación):
Causada por un flujo de fluido turbulento que golpea una superficie. La
prevención de turbulencias es la clave de la prevención de este tipo de
corrosión.
En la foto inferior, pala de una hélice con cavitación
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8- Corrosión por Esfuerzos:
El acero sujeto a esfuerzos o fatiga puede ser afectado por fracturas, estas
áreas con baja aireación actúan como una fisura y se corroerán de la forma
anteriormente descrita.
Una fractura además puede causar micro grietas en el revestimiento protector
aumentando la corrosión.
9- Corrosión intergranular:
Este tipo de corrosión puede producirse en aceros inoxidables austeníticos, que
contienen un importante porcentaje de carbono.
Cuando el acero es sometido a tratamientos térmicos mal realizados,
calentamientos y enfriamientos defectuosos, o calentamientos excesivos
sufridos por soldadura, los átomos de carbono tienden a precipitar en la frontera
reticular como carburos de cromo.
Esto desemboca en una disminución de la resistencia a la corrosión dando
lugar a un fenómeno llamado sensibilización.
La sensibilización hace que el acero inoxidable quede expuesto a la corrosión
intergranular cuando se encuentra en ambientes corrosivos.
En algunos casos también reduce la resistencia a los fenómenos de corrosión
por picaduras o grietas y en otros la corrosión bajo tensión.
10-
Corrosión electrolítica (Corrientes vagabundas):
A menudo nos encontramos con confusiones entre la corrosión galvánica y la
corrosión electrolítica.
13 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera La diferencia entre ellas es muy simple: mientras que la corrosión galvánica es
causada por una corriente eléctrica generada por dos metales diferentes dentro
de un medio conductor como es el agua salada, la corrosión electrolítica está
causada por una corriente de una fuente externa.
La corriente causante de la acción electrolítica es llamada corriente vagabunda,
derivada, parásita o simplemente fugas de corriente, es una corriente que
abandona el conductor eléctrico por el que tenía prevista su circulación y fluye
total o parcialmente por otro lugar, esta tiende a retornar a la fuente de partida
circulando por donde tenga menor resistencia de paso.
La causa normalmente es debida a un circuito eléctrico mal instalado o mal
aislado, pueden ser por la simple rotura del cable conductor de la electricidad(o
fallo en su aislamiento) o debido a un insuficiente dimensionado del circuito de
retorno de la corriente.
El resultado es una derivación de corriente a través del medio en el que se
encuentra el conductor.
El elemento metálico que se encuentra bajo el agua y con dicha perdida de
aislamiento se corroerá y además la velocidad de este tipo de corrosión es
bastante elevada.
La prevención de la corrosión electrolítica es cuestión de una buena instalación
eléctrica, el sistema de cableado debe de ser doble, es decir, dos cables, con
retorno, en lugar de un cable como es el caso de los coches en los que la
propia carrocería del coche forma el circuito de retorno, un casco metálico
nunca debe ser usado como el retorno a masa.
La puesta a masa, es un tercer cable que no lleva corriente y no debe
confundirse con el sistema de masas, que si lleva corriente.
La instalación del sistema de masas constituye una instalación totalmente
independiente de la instalación de masa o tierra de protección que debe
ejecutarse en cualquier instalación eléctrica ya sea de fuerza o de alumbrado y
cuya misión es la de mantener una conexión a tierra por motivos de seguridad
eléctrica y de las personas que conducen la instalación.
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La instalación de masas tiene por objeto proteger los elementos mecánicos y
eléctricos de condiciones de corrosión y desgaste, derivados del mantenimiento
de un potencial inadecuado entre los diferentes componentes de la instalación y
que favorecen la aparición de los fenómenos electrolíticos que causan deterioro
en la maquinaria y equipos del buque.
1.2.5 Factores que favorecen la corrosión:
1.2.5.1 Oxígeno:
El oxígeno disuelto es el agente oxidante por excelencia, la velocidad de la
corrosión será más elevada en los aceros cuanta más cantidad de oxígeno
tengamos.
1.2.5.2 Temperatura:
En principio a mayor temperatura, mayor velocidad de corrosión, sin embargo
en las aguas tropicales debido a la enorme cantidad de organismos marinos, la
cantidad de oxigeno disuelto en el agua se reduce, amortiguando de esta forma
la velocidad de la corrosión.
1.2.5.3 Velocidad:
El movimiento del agua afecta al transporte de oxígeno disuelto a las zonas
catódicas y elimina los productos de corrosión con lo que el proceso de la
corrosión aumenta mucho, al aumentar la velocidad, aumenta la probabilidad de
que aparezcan fenómenos de la corrosión-erosión por turbulencias que
aceleran los procesos de corrosión.
15 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.2.5.4 Cloruros:
Un alto contenido de cloruros puede bajar el potencial del metal y de esta forma
incrementar la reacción de corrosión.
1.2.6 Métodos para combatir la corrosión:
Los métodos más comunes para controlar la corrosión son la selección de los
materiales, revestimientos, aislamiento eléctrico y protección catódica. Cada
una de esta medidas tienen distintas ventajas y desventajas, pero todas ellas
deben ser consideradas al diseñar un control de la corrosión exhaustivo.
1.2.6.1 Métodos de diseño:
La primera precaución es seleccionar adecuadamente el material para el
ambiente en que se va a trabajar, pero el coste no siempre lo hace posible y en
ese caso hay que adoptar otras medidas. En cualquier caso debemos evitar la
formación de células galvánicas.
Debemos estudiar que no trabajen unidos materiales con potenciales
electroquímicos muy alejados sin estar adecuadamente aislados.
Aunque se lleve a cabo una selección cuidadosa de los materiales a utilizar, el
proceso de corrosión puede reducirse pero no evitarse completamente debido a
que diferencias en el electrolito y diferencias a lo largo de la superficie del metal
crearán un desequilibrio energético el cual tendrá como resultado procesos de
corrosión.
Algunas reglas de diseño para mejorar la resistencia a la corrosión son:
-Diseñar los tanques de modo que se puedan drenar y limpiar de forma
completa y fácil, (por ejemplo botellas de aire de arranque que tienden a
acumular agua en el fondo).
-Distribuir uniformemente los esfuerzos mecánicos.
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-Aislar adecuadamente los metales diferentes que estén en contacto.
-Evitar curvaturas muy pronunciadas en tuberías.
-Evitar ángulos, zonas de difícil acceso y soldaduras sin pulir.
1.2.6.2 Recubrimientos:
Este método para evitar la corrosión es el de aislar la estructura metálica del
medio corrosivo mediante un recubrimiento aislante o más estable, ante dicho
medio, que el metal base.
A lo largo de los años se han creado muchos tipos de recubrimientos, hay dos
tipos, metálicos y no metálicos:
Recubrimientos no metálicos:
1- Pintura: es un método económico y el más empleado en el sector
marítimo.
2- Plásticos.- son muy resistentes a la oxidación. Tienen la ventaja de ser
muy flexibles, pero tienen poca resistencia al calor.
3- Esmaltes y cerámicos.- tiene la ventaja de resistir elevadas temperaturas
y desgaste por rozamiento.
4Recubrimientos metálicos:
1- Inmersión: consiste en recubrir los metales a proteger con otros de
menor potencial, es decir, ánodos de sacrificio. Para ello se sumerge el
metal a proteger en un baño de otro metal fundido. Al sacarlo del baño, el
metal se solidifica formando una fina película protectora.
17 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 2- Electrodeposición.- se hace pasar corriente eléctrica entre dos metales
diferentes que están inmersos en un líquido conductor que actúa de
electrolito. Uno de los metales será aquel que queremos proteger de la
oxidación y hará de cátodo. El otro metal hará de ánodo. Al pasar
corriente eléctrica, sobre el metal catódico se crea una película
protectora. Con este método se produce el cromado o niquelado de
diversos metales.
3- Protección por capa química.- se provoca la reacción de las piezas con
un agente químico que forme compuestos de un pequeño espesor en su
superficie, dando lugar a una película protectora por ejemplo:
a. Cromatizado: Se aplica una solución de ácido crómico sobre el
metal a proteger, formándose una película de óxido de cromo que
impide su corrosión.
b. Fosfatación: Se aplica una solución de ácido fosfórico y fosfatos
sobre el metal. Formándose una capa de fosfatos metálicos sobre
el metal, que la protegen del entorno.
El recubrimiento debe tener una buena resistencia dieléctrica para aislar de
forma efectiva la estructura del electrolito, debe ser relativamente inerte con
respecto al ambiente circundante para tener una larga vida, alta resistencia al
impacto para no desprenderse por golpes contra muelles, defensas, anclas, etc.
Debe tener buenas características de adhesión para asegurar un contacto
permanente con la estructura y debe tener muy bajas propiedades de absorción
del agua para mantener la resistencia dieléctrica.
Después de la selección del recubrimiento, debe de aplicarse de forma correcta,
debido a que normalmente un fallo en el recubrimiento a menudo sucede
debido a una aplicación incorrecta y no por un fallo del material del
recubrimiento en sí.
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La preparación de la superficie es crítica para un buen rendimiento del
recubrimiento.
Desafortunadamente los recubrimientos concentran la actividad de la corrosión
a sus imperfecciones, lo cual intensifica la corrosión como resultado la
penetración es mucho más rápida que en zonas no recubiertas.
Detalle de un tanque lateral de lastre, se aprecia cómo debido a los golpes en la
carga y descarga el recubrimiento rompe y empieza la corrosión.
En la siguiente foto, se trata de un pocete de sentina en una bodega de pesca,
sin recubrimiento.
19 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.2.6.3
Aislamiento eléctrico:
Es otro método de control de la corrosión que rompe el conductor que conecta
el ánodo y el cátodo en la célula a la corrosión.
Se trata de accesorios que se usan para separar eléctricamente metales
diferentes, no debe ser usado de forma indiscriminada porque a veces la
continuidad eléctrica es deseada por otras razones incluyendo la conexión a
masa y la protección catódica.
1.2.6.4 Protección Catódica:
Este es un sistema de control de la corrosión por el cual una cantidad suficiente
de corriente pasa por una superficie metálica convirtiendo un área anódica en
catódica.
Solo es efectiva cuando la superficie metálica está sumergida. Se puede llevar
a cabo por corriente impresa o por ánodos de sacrificio.
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1.3
Sistemas de protección catódica:
1.3.1 Principios generales:
La reacción química que ocurre en el proceso de la corrosión puede
subdividirse en otras dos reacciones electroquímicas, una que implica
oxidación, es decir la liberación de electrones y la otra, reducción, o consumo
de electrones.
Estas reacciones en la realidad ocurren en la misma superficie del acero.
Los electrones liberados por la reacción anódica son consumidos por la
reacción catódica.
(a) Micro pila de corrosión.
(b) esquema eléctrico
equivalente.
Si los electrones se suministran desde una fuente externa, es decir, una
corriente es impuesta, entonces la reacción anódica se suprimirá y el potencial
del acero bajará.
Si el potencial del acero se baja suficientemente, no habrá corriente entre los
ánodos y cátodos en la superficie con lo que la corrosión cesará.
En la protección catódica toda la superficie del metal está al mimo potencial.
21 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.3.2 Diagramas de Pourbaix:
Nos muestran el comportamiento de distintos metales en función de su
potencial respecto a un electrodo de referencia y su pH, su estudio muestra las
opciones posibles para la protección de un material.
Es posible conocer en qué condiciones de pH y potencial se forman productos
sólidos oxidados, que de un modo puedan influir sobre el proceso corrosivo,
debido a que dichos productos se quedan en la superficie metálica creando
superficies protectoras
En este diagrama se representan las circunstancias teóricas de la corrosión, de
pasivación y de inmunidad del material, en este caso hierro, en presencia de
una solución acuosa de 25ºC.
Si hacemos un examen de dicho diagrama podremos contemplar la protección
del hierro de tres formas diferentes:
-
Elevar el potencial del material hasta situarse en la zona de pasivación
mediante la protección anódica.
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-
Alcalinizar el medio hasta superar el pH frontera entre la zona de
corrosión y la de pasivación.
-
Por último rebajar el potencial para situarse en la zona de inmunidad
mediante la protección catódica.
Para poder entender esto tenemos que añadir un nuevo concepto, el de
pasivación.
La pasivación es una propiedad que tienen determinados materiales y
aleaciones de permanecer totalmente inertes en determinados medios en los
cuales y de acuerdo con la termodinámica, deberían comportarse como metales
activos y por tanto disolverse con velocidades altas a través de mecanismos
corrosivos electroquímicos.
La pasivación puede darse por dos mecanismos principalmente, uno es el de la
formación de una capa de productos oxidados de muy pequeño espesor pero
muy compacta, además de ser de muy baja porosidad por lo que al metal lo
deja aislado del medio. La otra sería la presencia de capas monoatómicas,
generalmente de oxígeno, absorbida por la capa metálica, siendo en este caso
el menos común.
La pasivación, es una propiedad que poseen algunos metales y aleaciones que
es de máxima importancia, porque permite el uso de metales activos de precio
más o menos moderado como el aluminio o el cromo en medios de alta
agresividad, comportándose en ellos como materiales nobles.
La protección catódica no elimina la corrosión, sino que remueve la corrosión de
la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la
corriente como por ejemplo con el uso de ánodos de sacrificio.
La cantidad de corriente que fluye se ajusta de manera que vence a la corriente
de corrosión y descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo
neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo.
23 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Por ello podemos decir que la protección catódica en síntesis consiste en
convertir en cátodo toda la superficie metálica a proteger, consiguiendo que por
toda ella penetre corriente continua.
Si conectamos un trozo de hierro cuyo potencial electroquímico es de -0.44
Voltios, con un trozo de cinc de potencial -0.76 Voltios, la diferencia de potencial
existente establecerá una corriente eléctrica a través del electrolito del cinc que
actúa como ánodo al hierro que actúa como cátodo.
Hemos protegido al hierro de la corrosión sacrificando en su beneficio una placa
de cinc, este es el fundamento del método de protección por ánodos de
sacrificio, para proteger un metal lo hacemos simplemente con otro que sea
más electronegativo que el.
1.3.3 Potencial de protección:
A continuación se muestra el diagrama de polarización (diagrama de Evans)
que ilustra el principio de la protección catódica.
Para conseguir la protección,
se baja hasta que coincida con
cuando
toda la superficie del metal esté al mismo potencial y no haya corrientes de
corrosión.
es la corriente requerida para una protección catódica completa para
dar los electrones que se requieren al bajar el potencial
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1.3.4 Corriente de protección o densidad de corriente:
La densidad de corriente es la que debe aplicarse al metal para llevarlo al
potencial de protección. Depende del metal o aleación y de las condiciones del
medio.
A continuación se muestran diferentes tablas que muestran la densidad de
corriente en función de los materiales y de las zonas a proteger:
25 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Densidad de corriente
Estado superficial
Medio agresivo
mA / m2
Acero desnudo
Agua de mar Velocidad
0,5 m / s
Acero desnudo
Acero pintado (epoxi,
vinílica, clorocaucho)
Acero pintado sujeto a
roces de fondo
Acero pintado (aluminio
bituminoso)
Tanque carga lastre
petróleo
Tanque carga lastre
ligero
Tanque carga lastre
limpio
Acero desnudo
Acero desnudo
Acero desnudo
86-130
8,0-12,0
1 - 15 m / s
150- 600
14-56
Agua de mar
25-35
2,3-2,5
Agua de mar
50-210
5,0-20,0
Agua de mar
35-50
3,25-5,0
Agua de mar
100
9,0
Agua de mar
170
16
Agua de mar
190
18
Agua dulce estancada
56
5,2
56-66
5,2-6,0
56-170
5,2-16
Agua de mar velocidad
Agua dulce en
movimiento
Agua dulce
turbulenta/caliente
26 mA / ft2
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1.3.5 Electrodos de referencia:
La corriente requerida para alcanzar la protección catódica no se puede medir
de forma directa debido a que las áreas originalmente anódicas y catódicas del
acero están presentes en la misma superficie del acero y no hay cable o
amperímetro que se pueda usar entre ellas.
El método más satisfactorio para una protección exitosa es medir el potencial
de la estructura protegida dentro del electrolito en el cual está operando (agua
de mar) El potencial se obtiene por los electrodos de referencia de valores
conocidos.
27 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Cada electrodo tiene su propio potencial que por convenio se expresa con
respecto al electrodo de hidrogeno.
Cada potencial metal/electrolito debe ser expresado respecto al electrodo de
referencia usado. El electrodo de referencia puede ser considerado como un
mero conector con el electrolito.
Tabla de electrodos de referencia comunes:
Las dificultades de operación que presenta el empleo y manipulación del
electrodo de hidrógeno han motivado el desarrollo de otros patrones o
electrodos de referencia más prácticos y robustos para su utilización en
mediciones de campo.
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El electrodo de plata-cloruro de plata es particularmente apropiado en
mediciones en agua de mar y se utiliza ampliamente en estructuras offshore.
1.3.6 Sistema de protección catódica por ánodos de sacrificio:
Se instalan ánodos de sacrificio al metal que se quiere proteger, que al tener un
potencial eléctrico mayor que el del material anódico, se convierte en catódico y
provoca que el ánodo se desgaste en lugar del metal que se quiere proteger.
El tipo de material y la superficie que se quiere proteger determinan el número y
el tamaño de los ánodos.
1.3.6.1 Características de un ánodo galvánico:
Desde el punto de vista técnico y económico, un ánodo tiene que reunir una
serie de propiedades especiales como las siguientes:
-
Tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo para
polarizar la estructura, en el caso del acero a -0.8V.
-
Debe presentar una tendencia pequeña a la polarización, es decir, no
debe desarrollar películas pasivantes u obstructoras con los productos de
corrosión y tener una fuerte sobretensión de hidrógeno.
-
El material debe de tener un elevado rendimiento eléctrico en A/h kg.
29 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera -
El ánodo deberá corroerse uniformemente.
-
El metal será de fácil adquisición y deberá poder fundirse en diferentes
formas y tamaños.
-
El metal deberá tener un costo razonable, de modo que unido con otras
características electroquímicas se pueda conseguir la protección a un
costo razonable por amperio/año.
1.3.6.2 Composición química:
Los metales utilizados como ánodos de sacrificio son: Magnesio, Aluminio y
Cinc.
El Cinc y el Aluminio muestran un relativo pequeño potencial, ya que el voltaje
sobre el acero polarizado viene a ser del orden de 230 a 300 mV.
Una de las ventajas del Aluminio es que en su instalación se usa solo un tercio
de su peso comparado con una instalación de Cinc.
Una desventaja de acuerdo con las sociedades de clasificación es la posibilidad
de chispeo, lo que da lugar a que dichas sociedades tengan ciertas
restricciones al uso de ánodos de Aluminio frente a los de Cinc en cuanto a
protección en tanques de lastre.
Si se navega en agua dulce durante algún tiempo, la superficie de un ánodo de
Aluminio se cubrirá de una costra blanquecina de óxido (se pasiva) que lo que
hará es sellar el ánodo e impedir su funcionamiento incluso al volver al agua
salada.
Los ánodos de Aluminio sufren un problema similar incluso en condiciones
salobres, mientras que los de cinc continuarán funcionando eficazmente en
estuarios de ríos y zonas de agua salobre.
Como consecuencia de esta pasivación del ánodo, el siguiente elemento más
anódico dentro del sistema de unión al ánodo comenzará a sacrificarse, lo que
por supuesto podría representar un serio problema.
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Por lo tanto, es muy importante comprobar los ánodos de aluminio después de
cada navegación por agua dulce y limpiar o reemplazar los ánodos si fuera
necesario.
Los ánodos de magnesio tienen una tensión de funcionamiento mucho más
elevada que la de los de cinc o aluminio, con lo que son ideales para su uso en
agua dulce, pero se vuelven muy activos en agua salada, donde solo durarán
unos pocos meses.
Las superficies protegidas pueden desarrollar una capa de sedimento calcáreo
blanquecino que será difícil de extraer.
Nunca se deben de instalar ánodos de magnesio en embarcaciones con casco
de madera ya que pueden dañarla.
La aleación del material que compone los ánodos es muy importante, ya que
por ejemplo en el caso del cinc, que es el material que vamos a utilizar, debe de
tener siempre una cantidad mínima de Cadmio, ya que es el material que nos
va a activar el cinc, sino tuviera este componente el ánodo no serviría para
nada. La aleación debe hacerse según normas internacionales con una
composición de materiales muy específica.
A continuación una tabla con las propiedades de los ánodos de sacrificio:
31 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Ánodo de zinc
Ánodo de
Ánodo de aluminio
Magnesio
Propiedad
MIL-A 18001-H
MIL-A 24412-A
Tipo A
Tipo B
Tipo C
Cd = 0,025 -0,15
Cu = 0,1 máx.
Si = 0,11 - 0,21
Si = 0,10 máx.
Si=0,10 máx.
Al = 0,10 - 0,50
Al = 5 – 7
Fe = 0,10 máx.
Fe = 0,13 máx.
Fe = 0,13 máx.
Composición %
Fe = 0,005 máx.
Si = 0,3 máx.
Zn = 0, 3 - 0,5
Zn = 3,5 - 5,0
Zn = 4 - 5
Pb= 0,006 máx.
Fe = 0,003 máx.
Sn = ---
Sn = ---
Sn = 0,08 - 0,16
Cu= 0,005 máx.
Mn = 0,15 mín.
Mg = ---
Mg = 0,3 - 0,8
Mg = ---
Si = 0,125 máx.
Ni = 0,003 máx. Zn
Hg = 0,02 - 0,05
Hg = ---
Hg = ---
=2–4
In = ---
In = 0,02 - 0,05
In = ---
Otros = 0,3 máx.
Cu = 0,006 máx.
Cu = 0,006 máx.
Cu = 0,01 máx.
Otros = 0,02 máx.
Otros = 0,02 máx.
Otros = 0,02 máx.
0.95
0.5
0.95
0.9
0.5
-1050
-1550
-1050
-1100
-1100
-250
-700
-250
-350
-350
820 (368)
2210 (1100)
2830 (1290)
2700 (1231)
variable
780 (356)
1100 (503)
2689 (1226)
2430 (1110)
variable,
kg / A-año
11,00
8,00
3,00
10,00
5,50
lb / A-año
23,8
17,5
6,8
21,9
12
kg / dm3
7,3
1,77
2,75
2,81
2,81
lb / pulg.3
0,258
0,063
0,098
0,10
0,10
Rendimiento
Potencial de
trabajo mV
vs Ag / AgCl
Potencial vs
acero protegido
Capacidad
eléctrica teórica
A-h / kg ( A-h / lb )
Capacidad
eléctrica real
A-h / kg ( A-h / lb )
Consumo ánodo
Densidad
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1.3.7
Método de corrientes impresas:
En este sistema de protección catódica se utiliza la corriente suministrada por
una fuente continua para imprimir la corriente necesaria para la protección de
una estructura.
Este procedimiento consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata de
proteger con el polo negativo de una fuente de alimentación de corriente
continua (pura o rectificada) y el positivo con un electrodo auxiliar que cierra el
circuito. Los electrodos auxiliares se hacen de chatarra de hierro, aleación de
ferro silicio, grafito, titanio platinado, etc. Es completamente indispensable la
existencia del electrolito (medio agresivo) que completa el conjunto para que se
realice el proceso electrolítico.
1.3.8 Comparación entre ambos métodos:
Las ventajas de los ánodos de sacrificio son:
-No se necesita una fuente de corriente externa
-Facilidad de instalación
-No necesita control durante el funcionamiento
-No existen problemas de sobreprotección
33 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera -Distribución homogénea de corriente sobre toda la estructura
Los inconvenientes son:
-No permite vencer fuertes caídas de intensidad.
-Uso restringido a medios conductores y a estructuras recubiertas.
Las ventajas de las corrientes impresas son:
-Permite vencer caídas de intensidad altas.
-Se puede utilizar para proteger estructuras grandes, no recubiertas en medios
no conductores.
-Se necesitan pocos ánodos.
Los inconvenientes son:
-Necesidad de una fuente de corriente externa.
-Peligro de sobreprotección si se producen fallos.
-Dificultad para conseguir niveles de protección homogéneos en estructuras
complejas.
-Costos de instalación más elevados.
-Posibilidad de causar interferencias con estructuras metálicas vecinas.
Un cuidadoso estudio en cada caso, tomando en consideración los factores
económicos, tales como costes de aplicación, mantenimiento y vida útil del
sistema decidirán el sistema a elegir.
1.4 Factores generales a tener en cuenta:
1.4.1 Conexión a masa:
El objeto de esto es evitar la disparidad entre varias partes metálicas tales como
motores, bandejas de baterías, equipos de radio, etc.
Para una embarcación de fibra o madera la masa debe consistir en una placa
de masas sacrificial colocada en la parte baja del casco, un cable de
aislamiento de masas o una pletina metálica de masas no aislada irá a lo largo
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del barco conectando todos los equipos metálicos con pequeños ramales a la
pletina principal.
Para cascos metálicos un sistema separado de conexión a masa no es
necesario, debido a que la continuidad eléctrica se mantiene entre el casco, el
motor y otros elementos que tengan que ser aislados
1.4.1.1
Equipos de radio y navegación:
Estos equipos necesitan una buena conexión a masa y esto se consigue
mediante la placa de masas, esta placa debe de ser independiente del sistema
de masas de acción galvánica de la embarcación, la unión entre estos equipos
y la placa de masas se hará mediante una pletina de masas que irá desde el
puente al lugar donde esté la placa de masas (habitualmente la sala de
máquinas)la pletina de masas deberá estar en un lugar accesible y a ser posible
exento de humedad, por encima del nivel normal de las sentinas y si esto no es
posible deberá estar en un compartimento estanco.
En cascos no metálicos la placa de masas puede estar en contacto directo con
el casco y la pletina puede ser un conductor desnudo.
En el caso de cascos metálicos la placa de masas deberá estar
convenientemente aislada del casco mediante un material aislante que se
35 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera colocará entre la placa de masas y la superficie de contacto en el casco, la
pletina de masas estará recubierta de un material aislante.
1.4.1.2
Eje de cola:
El eje de cola tiene un diámetro de 175 mm, con lo que dispondremos de dos
escobillas rozantes de grafito, sobre un anillo de desgaste de tipo abrazadera.
Foto de sistema de masas de eje de cola, con escobillas de grafito y anillo
rozante.
A continuación esquema detallado del sistema de masas de eje de cola:
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1-Anillo de deslizamiento y cepillo colocado sobre eje de cola
2-pincel plata de grafito, alta densidad y baja resistencia
3-Conjunto cepillo perno y cable a masa, se conectará al casco
4-Pernos de alineación del cepillo con pestaña de bloqueo
5-Distancia entre centro de soporte de la brocha a la barra de apoyo y parte
superior de la superficie de deslizamiento del anillo montado.
6-Anillo de desgaste de cobre
37 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.4.1.3
Motores eléctricos:
Cableado de masas para cada uno de los motores eléctricos
Motor eléctrico con cable de masas de acción galvánica, cable verde/amarillo.
1.4.1.4
Servo timón:
La pala del timón llevará cines soldados, según cálculos llevará dos, uno en
cada cara de pala, de 5,6 Kg cada uno.
38 Escuela Técnica Superior de Náutica
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1.4.1.5
Bocina:
Es una zona muy próxima a la hélice y donde está alojado el eje de cola.
Es importante en el diseño de esta zona que haya circulación de agua con
escasa posibilidad de que se pueda estancar produciendo de esta manera
corrosión biológica en el eje de cola, con forma característica de picaduras, foto
inferior:
Las siguientes fotografías son de una bocina con corrosión severa:
39 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 40 Escuela Técnica Superior de Náutica
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1.4.1.6 Tanques de combustible, agua y aceite hidráulico:
Todos los tanques de almacenamiento de fluidos (no estructurales) estarán
conectados al sistema general de masas de acción galvánica, se conectará en
zonas determinadas de las patas o elementos de anclaje a la estructura del
buque, a ser posible en un punto alejado de la bandeja de vertidos.
1.4.1.7
Rejillas de tomas de mar externas y filtros:
Las rejillas de tomas de mar externas pueden estar conectadas a masa
mediante una pletina de cobre.
En cada filtro de toma de mar colocaremos un ánodo de sacrificio.
1.4.1.8
Circuito de refrigeración de agua salada:
Cuando el circuito eléctrico de continuidad a través de las tuberías se
interrumpa por un elemento no conductor como manguitos flexibles,
acoplamientos flexibles, válvulas con asientos de goma, juntas, etc. Se deberá
realizar un conexionado que garantice la continuidad de la corriente de
potencial externo y no del fluido en circulación.
Esto se hará para evitar corrientes vagabundas, de lo que ya se ha hablado en
un aparatado anterior (corrosión electrolítica).
Tenemos un ejemplo esquematizado en el dibujo, la corriente eléctrica
circulando por un conductor metálico, se ve obligada a circular como corriente
vagabunda por el electrolito al encontrarse con un tramo no conductor de la
electricidad (manguito de goma). La corrosión se produce en las zonas de
salida de corriente, en las que el metal se polariza a valores más positivos.
41 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Estas corrientes vagabundas son capaces de crear sobre una superficie
metálica las zonas catódicas y anódicas necesarias para el funcionamiento de
las pilas de corrosión.
En la fotografía, podemos apreciar la disminución de material debido a
corrientes vagabundas en la zona donde estaba el manguito:
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Estas conexiones realizadas para evitar corrosión por corrientes vagabundas,
complementarán los cines instalados en las tuberías y en ningún caso los
sustituirán.
En las siguientes fotografías se aprecian reparaciones temporales en tuberías
afectadas por corrosión, la velocidad del fluido, un dimensionado de la tubería
erróneo o codos demasiado pronunciados con la consecuente producción de
turbulencias pueden acelerar la formación de corrosiones:
Entrada a un intercambiador, con corrosión en codo.
43 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Tubería de entrada de refrigeración de un motor auxiliar.
Tenemos que tener en cuenta también la combinación de nuevos materiales
integrados en una estructura inicial diferente, si por ejemplo una tubería de
entrada a un intercambiador falla cada tres años, la solución no es instalar una
tubería de acero inoxidable, ya que este material combinado con acero al
carbono y bronce o cobre de la carcasa y haz tubular del intercambiador, muy
posiblemente el nuevo potencial haga que se desgaste el intercambiador o
quizás alguno de los órganos integrantes del motor sufra desgaste de forma
inesperada.
Para proteger los sistemas de agua salada contra la corrosión, se debe de
aplicar un recubrimiento interno.
Una protección del 100% no es siempre posible y pequeñas grietas y otros
defectos pueden dar lugar a una seria corrosión por picaduras, es esencial que
el recubrimiento sea aplicado e inspeccionado por personal experimentado,
preferiblemente por el fabricante del recubrimiento.
44 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Además del recubrimiento la protección de las tuberías contra la corrosión, se
puede o bien instalar una serie de ánodos a lo largo de la tubería, o bien instalar
una red de cableado que acabe en un cinc o también por corrientes impresas.
En este caso se instalarán cines de protección en el sistema general de
tuberías de agua salada, los cines se alojarán en tinteros con tapones roscados.
Los tapones roscados dispondrán un resalto de apoyo con su junta
correspondiente para evitar que se empleen sistemas de estanqueidad
auxiliares como cáñamo o teflón que actuarían como aislantes.
La instalación de los tinteros de alojamiento se realizará antes de que las
tuberías sean sometidas al tratamiento de galvanización.
Tintero con tapón roscado, en este caso es el colector de agua de refrigeración
de los viveros
1.4.1.9
Motores de combustión interna:
La refrigeración de los motores suele ser generalmente por agua dulce,
refrigerada por agua salada.
45 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Las zonas que van a desgastarse más son las que están en contacto con el
agua salada, como son los intercambiadores de calor, estos llevan sus propios
ánodos de sacrificio,
En la foto vemos dos cines de tipo roscado de enfriador, uno nuevo y otro que
ha estado funcionando durante un año.
46 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Tapa de intercambiador con dos cines nuevos en la foto superior
Camisa de un motor con corrosión
47 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Una forma de inhibir la corrosión es añadir anticongelante en el circuito de agua
dulce, que aparte de su acción anticongelante debido a algún tipo de glicol en
su composición, también llevan añadidos productos inhibidores de la corrosión.
Podemos encontrarnos con motores refrigerados directamente por agua salada,
por ejemplo embarcaciones pesqueras de pequeñas esloras, aunque no es muy
habitual.
Normalmente si estos motores refrigerados por agua salada son marinos, el
bloque es de fundición y están sobredimensionados teniendo en cuenta la
pérdida de material causada por la corrosión, aparte de ánodos de sacrificio
atornillados directamente en el bloque que se cambiarán regularmente.
Pero nos encontramos en este tipo de embarcaciones con motores que no son
marinos, sino que están “marinizados”, es decir son motores de automoción
puestos a trabajar en condiciones marinas, con lo que no están preparados
para lidiar con un medio tan agresivo como es el agua de mar y corroyéndose
rápidamente.
La inclusión en el campo de la motorización de las embarcaciones de motores
de alta potencia y bajo peso a dado lugar al montaje de equipos motores y
accesorios construidos en base a aleación de aluminio constituyendo este
material uno de los focos principales de corrosión y deterioro progresivo grave
de los motores, todo ello se ve influenciado por las circunstancias que rodean a
cada embarcación.
1.4.2 Material de los ánodos y factor de utilización:
El material seleccionado para los ánodos de sacrificio es el Cinc, debido a su
versatilidad, no tiene ningún inconveniente en navegar en diferentes tipos de
agua, ya sea salada, salobre o dulce, inconveniente sin embargo para otro tipo
de material, por ejemplo el aluminio en aguas salobres, estando por periodos
mayores a 40 horas tiende a pasivarse dejando el ánodo inservible para su
función de protección.
48 Escuela Técnica Superior de Náutica
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El ánodo será de elevada pureza cumpliendo con lo requerido por la sociedad
americana de pruebas y materiales (ASTM) B-418 tipo I para agua salada, tiene
un elevado rendimiento de un 95 %, su tendencia a la auto corrosión por
formación de pilas locales es pequeña.
Tendremos en cuenta para los cálculos el factor de utilización que es la fracción
del material del ánodo con un diseño específico que puede ser utilizado para el
cálculo de la masa de ánodos neta para la protección adecuada para el diseño
del sistema de protección.
Cuando un ánodo es consumido hasta su factor de utilización, la capacidad de
polarización llega a ser impredecible debido a la pérdida del material del ánodo
A continuación la tabla que nos da los valores del factor de utilización en
función del tipo de ánodo:
1.4.3 Combinación de protección catódica y pintura:
La pintura funciona como una barrera protectora de los materiales contra la
corrosión, se combina con el sistema de protección catódica debido a que
siempre se van a producir perdidas de este recubrimiento, una de las razones
es que la elasticidad de las pinturas es menor que la del acero y en las áreas
donde la estructura está sujeta a altos esfuerzos, la pintura tiende a romperse y
49 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera como consecuencia el proceso de corrosión se activa, además también la
superficie se puede quedar sin pintura por golpes contra muelles, defensas, etc.
El uso de recubrimientos no metálicos reduce mucho la demanda de corriente
necesaria para la protección catódica y de esta forma la masa de ánodos
requerida, la combinación de la pintura y la protección catódica tiene
probablemente la mejor relación coste económico-efectividad de control de la
corrosión.
Todas las pinturas que se utilicen deberán tener una gran resistencia alcalina,
ya que la protección catódica va acompañada de una ligera alcalinidad, lo cual
debe tenerse siempre en cuenta.
Tendremos en cuenta para el cálculo del número de ánodos en el casco el
factor de deterioro del revestimiento, que vendrá condicionado por la categoría
de dicho revestimiento.
1.4.4 Factor de deterioro de recubrimiento para el diseño de
protección catódica:
, describe la reducción de la corriente
El factor de deterioro del recubrimiento
de protección necesaria debida a la aplicación de un recubrimiento
eléctricamente aislado. Este factor tiene un valor mínimo de 0 y máximo de 1.
Cuando este factor es 0, el recubrimiento es 100% aislado eléctricamente,
cuando este factor es igual a 1 significa que el recubrimiento no tiene
propiedades reductoras de la intensidad.
Este factor de deterioro no debe confundirse con la degradación aparente de
un examen visual, una pintura que muestra una extensa área de ampollas
puede tener todavía unas propiedades de aislamiento eléctrico buenas y
también puede darse el caso contrario, que una superficie aparentemente
perfectamente revestida pueda no estar aislada eléctricamente.
El factor de deterioro es función de las propiedades de la pintura, parámetros
operacionales y tiempo,
puede expresarse como:
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Donde t expresado en años, es la edad de la pintura y a y b son constantes
dependientes de las propiedades de la pintura y del ambiente.
En esta tabla tenemos las constantes a y b que dependen de las categorías del
recubrimiento:
-Categoría I: una capa de pintura epoxi, con un espesor de capa seca
mínimo de 20 μm.
-Categoría II: una o más capas de pintura marina base epoxi, poliuretano
o vinilo con un espesor mínimo de la capa seca de 250 μm.
-Categoría III: dos o más capas de pintura marina base epoxi, poliuretano
o vinilo con un espesor mínimo de la capa seca de 350 μm.
La categoría I incluye una primera capa de imprimación.
Para las categorías II y III se asume que han sido cualificados de forma
documentada por su rendimiento o por pruebas pertinentes.
Para las tres categorías se asume que todo el trabajo se lleva a cabo según las
recomendaciones del fabricante y que la preparación de la superficie incluye
limpieza por granalla a un mínimo de SA 2.5 de acuerdo con ISO 8501.
Para la aplicación de la pintura sin haber efectuado el granallado en la
superficie a pintar, se tomarían los factores
=
=1 y la demanda de
corriente inicial se calcularía para Categoría I.
Factores de deterioro de revestimiento medio y final,
y respectivamente, para ser usados en el cálculo del sistema de protección
51 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera catódica introduciendo
, en años, que es la vida de diseño del sistema de
protección catódica.
2
1.4.5 Control de desgaste y eficacia de los ánodos de sacrificio e
instalación de acción galvánica:
Se realizarán inspecciones visuales de los cines de protección instalados a
bordo de la embarcación.
Se pueden realizar medidas de potencial, esto se realiza con un electrodo de
referencia de plata/cloruro de plata con el que se tomarán los niveles de
potencial del casco y los diferentes equipos mecánicos instalados.
Para cascos de acero este potencial irá como mínimo entre -0.8 V a -0.9 V y
como máximo - 1.10 V como se indica en la tabla del apartado 1.3.3
1.4.6 Soldaduras:
En algunas ocasiones el hilo de soldadura que une estructuras soldadas ofrece
mucha resistencia eléctrica, lo que impide que un ánodo de sacrificio proteja
adecuadamente estas zonas, debido a que las corrientes aplicadas son
bastante reducidas.
Si no tenemos protección adecuada lo primero que se va a corroer va a ser la
soldadura , así que a la hora de hacer el diseño de la instalación de protección
catódica, tendremos que hacer nuestros cálculos y a la vez inspeccionar la
estructura con sumo cuidado teniendo en cuenta que el radio de acción de un
ánodo de cinc es de entre 2-4 metros, que se podría reducir debido a la
resistividad de la soldadura.
Algunos ejemplos de de corrosión en soldaduras:
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Esta foto corresponde a un tanque de doble fondo de lastre y la corrosión
iniciada en la zona de soldadura en la unión de bloques.
Tanque de doble fondo de lastre, varenga descosida.
53 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Forro exterior de una embarcación con soldadura gravemente dañada
1.5
Datos generales de la embarcación:
La embarcación sobre la que voy a realizar este proyecto es un pesquero
dedicado a la pesca para cerco y caña.
1.5.1 Disposición general, tipo y servicio del buque:
La embarcación tiene casco de acero NAVAL-A, y se dedica a la pesca de
cerco y caña.
Dispone de medios adecuados para la preparación a bordo de sus capturas.
Una cubierta, proa lanzada y popa recta, cubierta castillo cubierta puente y
techo del puente.
Tanques de doble-fondo que se destinarán para transporte de gasoil.
Bajo la cubierta principal, de proa a popa, se dispone los espacios siguientes:
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1-Pique de proa para agua y pañol.
2-Camarotes: uno de 4 tripulantes y otro de 5 tripulantes.
3-Otro camarote de 4 tripulantes.
4-Tanques de combustible en doble-fondo.
5-Bodega de pescado.
6-2 Filas de 3 viveros. Total: 6 viveros.
7-1 Fila de 3 viveros. Total: 3 viveros (popa).
8-Bodega de popa.
9-Tanques de combustible popa.
10-Local del servo.
11-Sala de máquinas.
1.5.2 Características principales del buque:
Las características aproximadas del buque son las siguientes:
Dimensiones principales:
-Eslora total: 32,141 m.
-Eslora entre perpendiculares: 27,00 m.
-Manga de trazado: 7,10 m.
-Puntal a la cubierta superior: 3,80 m
-Calado: 3,23 m.
- Coeficiente de Bloque: 0.572
-Coeficiente en la maestra: 0.852
-Coeficiente de la flotación: 0.869
-Coeficiente prismático: 0.671
55 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera -Arqueo bruto: 160.63 GT.
-Arqueo neto: 48.18 GT.
Maquinaria propulsora y auxiliar:
Motor principal:
Marca: Guascor
Modelo: F480TA2SP15
Potencia: 367,65KW, 500 CV
Rpm: 1500
Combustible: Diesel-oíl
Grupos electrógenos:
-Grupo auxiliar número 1:
Motor diesel de 4 tiempos Cummins, modelo: 6CT8.3-G (M), 120Kw, 1500rpm
-generador grupo auxiliar 1: Maqnamax tur, 134KVA, 220V, 1500 rpm
-Grupo auxiliar número 2:
Motor diesel de 4 tiempos Cummins, modelo: 6CT8.3-G (M), 90Kw,1500 rpm
-generador grupo auxiliar 2: Letag, 100KVA, 220 V, 1500 rpm
Eje y Hélice:
Eje de cola sobre casquillo de metal antifricción de diámetro 175 mm.
Hélice de paso fijo de cinco palas, 945 kg de peso, 2080mm de diámetro y
1460mm de paso.
Maquinaria auxiliar:
Ficha técnica de algunos equipos:
-Reductora: Guascor R 500, relación 1:5
56 Escuela Técnica Superior de Náutica
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-Multiplicadora acoplada al motor que acopla bomba hidráulica doble (maquinilla
y halador)
-Electrobomba hidráulica de reserva: Azcue 30 m³/h, 50 m.c.a.
-2 electrobombas agua salada, baja presión viveros: Azcue 400-C, 0.3 Kg
-2 electrobombas agua salada, alta presión de riego: Azcue 80/33C, 2.5 Kg
-Electrobomba de trasiego de combustible: Azcue CA 32-05, 4 m³/h, 9 m.c.a.
-Purificadora de combustible: alfa Laval 0.37 Kw, 1500r.p.m
-2 electrobomba agua salada, servicios generales (achique, baldeo y contra
incendios): Bomba Azcue, 5.5 Kw, 25 m³/h.
- 1 electrobomba de agua salada de achique de sentinas: bomba marca Azcue,
22 m³/h.
-2 electrobombas hidróforos, una de agua dulce otra de agua salada: Azcue 2
m³/h, 30 m.c.a.
-2 electrobombas refrigeración de servicio de bodegas: Azcue, 1.2 Kg
-2 electro compresores frigoríficos, servicio bodegas y viveros: Dorin 41 VSM,
25/19 bar, 1300 Rpm
-1 electrobomba para el trasiego de aceite sucio: Azcue, 1.3 m³/h
-1 electrobomba servicio agua fría viveros: CP 50-130, 1.2 Kg
-Generador de agua dulce: Marco
-1 electrobomba reserva de aceite motor principal: azcue, 11 Kw, 380-660V, 30
m³/h.
-1 electrocompresor alternativo de aire: marca: ABC, 0.232 m³/min, 30Kg/cm².
CAPACIDADES
- Bodegas de pesca (2): Aprox. 80 m3
- Viveros 9:Aprox. 80 m3
- Combustible (gasoil): Aprox. 46 m3
57 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera - Agua dulce: Aprox. 15 m3
- Aceite Motores: Aprox 2 m3
- Diario Gas-oil: Aprox. 2 m3
1.6
Cálculos:
El cálculo de instalación de ánodos de sacrificio para el casco del buque y para
las tuberías de agua salada, debe ser diseñada para el intervalo entre dique
seco, para este tipo de embarcación la varada se realiza normalmente 2 veces
al año por el cambio de la modalidad de pesca, pero el cálculo se realizará
para un periodo de un año.
1.6.1 Protección del casco:
Intensidad generada por el casco del buque:
= Intensidad total=
x
)+(
x
)
: Superficie mojada del casco que la determinaremos con la siguiente
fórmula:
= (1.8 x
-
x D) + (
x
x B)
la eslora entre perpendiculares
D es el calado
el coeficiente de bloque
B es la manga
= (1.8 x 27x 3.23) + (0.572 x 27 x 7.1);
= 266.63 m²
: Superficie mojada de la hélice, disponemos de una hélice de diámetro
exterior 2080 mm Y 5 palas, la superficie mojada es de 8 m².
: Densidad de corriente del casco, 35 mA/m²
58 Escuela Técnica Superior de Náutica
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: Densidad de corriente de la hélice, 220 mA/m²
: Factor de deterioro de recubrimiento final
;
Es el tiempo para el cual vamos a diseñar la instalación de ánodos de
sacrificio, que en nuestro caso es 1 año.
Vamos a aplicar un factor de deterioro alto, porque el sistema de pintura no lo
vamos a incluir dentro de ninguna de las categorías de las que se ha hablado
en la sección 1.4.4, ya que se trata de un pesquero y la aplicación del
recubrimiento no es tan estricta como pueda ser en otro tipo de buques.
=0,4, es decir que consideramos que la pintura tiene una eficiencia del 60%
a lo largo de ese año para el que se va a diseñar el sistema de protección
catódica.
La intensidad total requerida será:
= (266,63x35x0, 4)+ (8x220)= 5.492,82= 5,492 A
= 5,492 A
Intensidad de corriente en un año:
Cantidad de corriente gastada en un año= x 365 x 24 =48.117,1 Ah
masa del cinc a instalar:
Para el cinc el suministro de corriente es de 820 Ah/Kg (tabla del apartado
1.3.6.2) con una eficiencia del 95%
Masa de Zn (Kg)=
.
,
=58,679Kg
Según la tabla del apartado 1.3.6.2 el rendimiento del ánodo de cinc es del 95%
Y tendremos un factor de utilización de 0.85 según la tabla del apartado 1.4.2
59 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera ,
Así que la masa real de cinc sería=
.
=72,66 Kg
.
Número total de ánodos a instalar:
Los cines que vamos a utilizar para el casco del buque serán de forma de placa
para soldar y tendrá un peso de, 5,6 Kg (neto)
El número de ánodos será:
á
=
á
;
á
=
,
,
=12,97 ánodos
Nos saldría entonces según cálculos 13, ánodos pero colocaremos 14 ánodos,
instalando 7 a cada banda,
Siempre se trabaja con pares de cinc, ya que hay que tener en cuenta siempre
la simetría y el equilibrio dinámico.
Así que aunque en los cálculos salga un número impar de ánodos, se instalará
siempre un número par.
Los ánodos deben distribuirse convenientemente alrededor de la superficie
mojada del casco con un espacio suficiente para evitar la interacción entre ellos
que reduciría la corriente útil.
Su número se aumentará en la zona de Popa debido a la alta densidad de
corriente originada por la hélice, evitando ciertas zonas:
60 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Debe de mantenerse una superficie libre de ánodos, en esta superficie que
vemos libre en la figura, hay muchas turbulencias y además de perjudicar la
entrada de agua hacia la hélice también se produciría un desgaste excesivo de
los ánodos, esta área depende del diámetro de la hélice, los valores de la figura
se dan como referencia ya que dependen de la forma del casco y de la
velocidad.
Después de instalados lo ánodos se realizarán mediciones para verificar que
todo el casco del barco se encuentra dentro del potencial de protección entre 0,8 V y -0.9 V.
61 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.6.2
Protección de las cajas de mar:
Las cajas de mar suelen ser problemáticas. Especial cuidado debe tenerse
sobre todo en las zonas donde confluyen varias caras ya que suelen presentar
mayores problemas de corrosión por esfuerzo.
Tenemos dos cajas de mar, una a cada banda que tendremos que proteger
contra la corrosión.
Las medidas son de anchura 500 mm, de altura 700 mm y de fondo 500 mm
La superficie mojada es el sumatorio de fondo más cuatro costados.
0,5 0,5
4 0,5 0,7
1,65 ²
El factor de deterioro es el mismo que hemos utilizado para el casco:
=0,6, es un factor alto, debido a que es una zona bastante problemática, ya
que en estas zonas suele encontrarse escaramujos, mejillones, que arrancan la
pintura.
La densidad de corriente en las cajas de mar es de 220 mA/m²
Así que la intensidad de corriente que necesitamos será:
= 1,65x220x0, 6= 217,8 mA= 0,2178 A,
En un año =0,2178X365x24=1.907,9 Ah
Masa del cinc a instalar:
1.907,9
820 0,95 0,85
2,88 Vamos a colocar en cada caja de mar un ánodo de 5,6 kilos (peso neto) en una
de las caras.
1.6.3 Protección del timón:
de 4,5 m²
El timón tiene una superficie mojada,
Es una zona con mucha turbulencia y por tanto con mucha ganancia de
oxigeno.
62 Escuela Técnica Superior de Náutica
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La densidad de corriente para el timón,
=220 mA/m²
El factor de deterioro del recubrimiento será de 0,4
Así que la intensidad que necesitamos será:
= Intensidad total=
x
;
=4,5x220x0, 4;
396
0,396
Intensidad de corriente en un año:
= x365x24;
3.468,96
Masa de cinc a instalar:
3.468,96
820 0,95 0,85
5,23 Colocaremos 2 ánodos de placa para soldar de 5,6 kg cada uno por cada cara
del timón, no deben colocarse en la misma cara de la pala, por lo que habíamos
comentado anteriormente sobre simetría y equilibrio dinámico.
1.6.4
Protección de las tuberías:
Se hará un cálculo de los cines a instalar en las tuberías que llevan agua
salada, para la refrigeración del motor principal, los motores auxiliares y el
colector de refrigeración de agua de viveros.
Los viveros están recubiertos de fibra, así que no necesitaremos de protección
con ánodos ya que están suficientemente protegidos.
Se utilizará dos tipos de barra de cinc:
63 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera La primera de diámetro 4 cm, que mecanizaremos con una longitud de 8 cm,
para toda la tubería de diámetro mayor o igual a 6” y la segunda de diámetro
2,5 cm mecanizado a 5 cm para tuberías de diámetros menores (5" y 4").
En estos cálculos los cines se han colocado en función de la longitud de la
tubería a distancias iguales, otra opción es colocarlos cerca de los codos de la
tubería que es una zona donde la corrosión puede afectar más.
El radio eficaz medio es el del ánodo después de haberse consumido un 85%,
que para la barra de diámetro 4 cm será:
=
ó á
.
=
² .
=0,774 cm
La densidad de este ánodo según la tabla del apartado 1.3.6.2 es igual a 7.3
Kg/ dm³, con lo que la masa de este ánodo será:
;
Densidad =
7.3 =
: Masa=0,7338Kg,
.
.
El radio eficaz y la masa del ánodo de diámetro 2,5 cm, será:
=
ó á
.
=
, ² .
=0,484 cm
Densidad =
1.6.4.1
;
7.3 =
.
.
Colector principal:
El diámetro de esta tubería es de 10”, 25.4 cm; 0.254 m
64 : Masa=0,179Kg,
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La longitud es de 2,7 m
Área a proteger= Diámetro x Longitud x π
Área a proteger del colector principal:
=0.254 m x 2,7 m x π= 2,154 m²
Intensidad total para este colector:
=
x
x
: Densidad de corriente en la tubería, según la tabla del apartado de la
sección 1.3.4 es de 100 mA/m².
: Factor de deterioro del revestimiento, tomaremos un valor de 0,6, todas las
tuberías están galvanizadas.
= 2,154 x 100 x0,6= 129,24mA; =0,129 A
Masa real del cinc=
á
=
,
,
,
.
= 1,709 Kg
,
=2,3289
Colocaremos 3 ánodos colocados a lo largo de la tubería de la siguiente
manera:
Distancia de colocación= =
1.6.4.2
=675 mm
Tubería de agua salada del motor principal:
El diámetro de la tubería es de 6”, 15,24 cm, 0.1524 m
La longitud es de 3m
El área a proteger de esta tubería será:
= 0.1524 m x 3m x π= 1,43 m²
=
x
= 1,43 x100x0,6=85,8 mA=0,0858 A
Masa real del cinc=
.
.
,
= 1,135 Kg
65 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera á
=
,
,
=1,546, por lo que colocaremos 2 ánodos situados a
1000 1.6.4.3
Tubería de agua salada grupo electrógeno máquina:
Esta tubería consta de dos tramos:
El primer tramo de un diámetro de 6”, 0,1524m y un longitud 2.7 m
El segundo tramo de un diámetro de 4”, 0,1016 m y una longitud 2.3 m
Tramo 1:
El área a proteger del primer tramo es:
= 0.1524 x 2.7 x π= 1.292 m²
=
x
= 1.292 x100x0,6=77,52 mA=0.0775 A
Masa real del cinc=
á
=
,
,
.
.
,
= 1,025 Kg
=1,396, por lo que colocaremos 2 ánodos situados a una distancia
900 de
Tramo 2
El área a proteger del segundo tramo es:
= 0.1016 x 2.3 x π= 0.734 m²
=
x
= 0.734 x100x0,6=44,04 mA=0.044 A
Masa real del cinc=
á
=
,
,
distancia de
.
.
,
= 0,582 Kg
=3,25, por lo que colocaremos 4 ánodos, que colocaremos a una
.
=460 mm
66 Escuela Técnica Superior de Náutica
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1.6.4.4
Tubería de agua salada grupo generador cubierta
principal:
Como en el caso anterior tenemos dos tramos diferentes:
El primer tramo de un diámetro de 6 “, 0,1524 m y una longitud de 6.2 m
El segundo tramo con un diámetro de 4”, 0,1016 m y una longitud de 1.5 m
Tramo 1:
El área a proteger del primer tramo es:
= 0.1524 x 6,2 x π= 2,968 m²
=
x
= 2,968 x100x0,6=178,08 mA=0.178 A
Masa real del cinc=
á
,
=
,
.
.
= 2,35 Kg
,
=3,2, por lo que colocaremos 4 ánodos situados a la siguiente
distancia:
=1.240 mm
Distancia de colocación=
Tramo 2:
El área a proteger del segundo tramo es:
= 0.1016 x 1.5 x π= 0.478 m²
=
x
= 0.478 x100x0,6=28,68 mA=0.02868 A
Masa real del cinc=
á
=
,
,
.
.
,
= 0,38Kg
=2,122, por lo que colocaremos 3 ánodos, que se situarán a una
distancia igual a
=375 mm
67 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.6.4.5
Refrigeración viveros y circuito de riego:
Tenemos varios tramos con diferentes diámetros:
Colector refrigeración viveros:
Tramo 1: diámetro 12”, 0,304 m y una longitud de 2,28 m
0,304
El área a proteger es
2,28
2,177 ²
=
x
=2,177x100x0,6=130,62 mA= 0,13 A
,
Masa real del cinc a instalar
á
de
=
,
,
,
1,728
,
=2,35, colocaremos por tanto 3 ánodos colocados a una distancia
=570 mm.
Tramo 2: Diámetro 18”, 0,457 y una longitud de 2 m
0,457
El área a proteger es
2
2,87 ²
=
x
=2,87x100x0,6=172,2 mA= 0,172 A
Masa real del cinc a instalar
á
de
=
,
,
,
,
2,278
,
=3,1, colocaremos por tanto 4 ánodos colocados a una distancia
=400 mm.
Tramo 3: Diámetro de 12” 0,304 m y longitud 1,404 m
El área a proteger es
0,304
1,404
1,34 ²
=
x
=1,34x100x0,6=80,45 mA= 0,0804 A
68 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Masa real del cinc a instalar
á
de
=
,
,
,
,
,
1,06
=1,45, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a una distancia
=468 mm.
Tramo 4: Diámetro de 16” 0,406 m y longitud 3,158 m
0,406
El área a proteger es
3,158
4,027 ²
=
x
=4,027x100x0,6=241,62 mA= 0,241 A
Masa real del cinc a instalar
á
de
=
,
,
,
,
,
3,188 =4,34, colocaremos por tanto 5 ánodos colocados a una distancia
=526,33 mm.
Tramos 5 y 6: Salida de las 2 bombas: cada salida tiene un diámetro de 0,355
m y longitud de 0,392:
0,355
El área a proteger es
0,392
0,437 ²
=
x
=0,437x100x0,6=26,22 mA= 0,0262 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
,
,
0,346 =0,47, colocaremos por tanto 2 ánodos 1 en cada salida en la
mitad del tramo de tubería.
Refrigeración viveros:
Tramo 7: Diámetro de 6” 0,152 m y longitud 1,88 m
El área a proteger es
0,152
69 , por
1,88
Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 0,897 ²
=
x
=0,897x100x0,6=53,82 mA= 0,0538 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
0,712 ,
=0,97, colocaremos por tanto 1 ánodo en la mitad del tramo de
,
esta tubería.
Tramos 8y 9: Tubería de 5”, 0,127 m y longitud 1,88 m
0,127
El área a proteger es
1,88
0,75 ²
=
x
x
=0,75x100x0,6=45 mA= 0,045 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
0,595 ,
= 3,32, colocaremos por tanto 8 ánodos, 4 para cada tramo, que
,
376 se colocarán de la siguiente manera
Tramo 10: Diámetro de tubería 6”, 0,152m y una longitud de 1,702m
0,152
El área a proteger es
1,702
0,812 ²
=
x
=0,812x100x0,6=48,72 mA= 0,0487 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
,
0,644
,
=0,877, colocaremos por tanto 1 ánodo colocado en la mitad del
tramo de esta tubería.
Tramo 11: Diámetro de 6”, 0,152m y longitud 2,01m
El área a proteger es
0,152
2,01
0,96 ²
=
x
=0,96x100x0,6=57,6 mA= 0,057 A
70 Escuela Técnica Superior de Náutica
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UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
0,762 ,
=1,03, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a la siguiente
,
670 distancia:
Tramo 12: Diámetro de 6”, 0,152 m y longitud 1,958m
0,152
El área a proteger es
1,958
0,934 ²
=
x
=0,934x100x0,6=56,04 mA= 0,056 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
,
0,74 ,
=1,008, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a la siguiente
652,66 distancia
Tramo 13: Diámetro de 6”, 0,152m y longitud 1,963m
0,152
El área a proteger es
1,963
0,937 ²
=
x
=0,937x100x0,6=56,22 mA= 0,0562 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
distancia:
,
,
,
0,743 =1,013, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a la siguiente
654,33 Tramo 14: Diámetro de 6”, 0,152m y longitud de 1,958m
El área a proteger es
0,152
1,958
0,935 ²
=
x
=0,935x100x0,6=56,1 mA= 0,0561 A
71 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
0,742 ,
=1,011, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a la siguiente
,
652,66 distancia:
Tramo 15: Diámetro de 6”, 0,152m y longitud 1,601m
0,152
El área a proteger es
1,601
0,764 ²
=
x
=0,764x100x0,6=45,84 mA= 0,0458 A
Masa real del cinc a instalar
á
=
,
,
,
,
0,6 ,
=0,826, colocaremos por tanto 1 ánodo colocado en la mitad de
este tramo de tubería.
Tramo 16: Diámetro 6”, 0,152 m y longitud 3,5 m (Riego costado babor)
0,152
El área a proteger es
3,5
1,67 ²
=
x
=1,67x100x0,6=100,02 mA= 0,1 A
,
Masa real del cinc a instalar
á
de
=
,
,
,
1,325 ,
=1,8, colocaremos por tanto 2 ánodos colocados a una distancia
=1166,66 mm.
Tramo 17: Diámetro 6”, 0,152m y longitud 5m (Riego costado estribor)
0,152
El área a proteger es
5
2,38 ²
=
x
=2,38x100x0,6=142,8 mA= 0,1428 A
Masa real del cinc a instalar
,
,
,
72 1,89 Escuela Técnica Superior de Náutica
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á
de
=
,
,
=2,57, colocaremos por tanto 3 ánodos colocados a una distancia
=1.250 mm.
Necesitaremos por tanto para proteger nuestra instalación de tuberías la
siguiente cantidad de barras de cinc para mecanizar:
a) Barra de 25mm de diámetro y 300 mm de longitud con un peso total de
1,02 Kg:
2,5, 3 barras
15 ánodos x50 mm= 750mm, Nº de barras=
b) Barra de 40 mm de diámetro y 400 mm de longitud con un peso total de
4 Kg:
42 ánodos x 80 mm= 3.360 mm, Nº de barras=
73 .
8,4, 9 barras
Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 2 PLANOS:
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75 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 76 Escuela Técnica Superior de Náutica
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79 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 80 Escuela Técnica Superior de Náutica
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3 PLIEGO DE CONDICIONES:
81 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.1 Pliego de condiciones generales:
3.1.1 Condiciones generales:
Aquí se define el astillero que realiza el trabajo, el alcance del trabajo y la
ejecución del mismo.
Se realizará la instalación de cines en casco y tuberías previamente calculados.
3.1.2 Reglamentos y normas:
El astillero cumplirá la reglamentación del trabajo correspondiente y la
contratación de un seguro obligatorio, seguro de enfermedad y reglamentación
de carácter social vigente.
Deberá cumplir con la norma UNE 24042 “Contratación de Obras. Condiciones
Generales”.
Se seguirán los reglamentos de seguridad y normas técnicas de obligado
cumplimiento para este tipo de instalación.
3.1.3 Materiales:
Todos los materiales empleados serán de primera calidad.
Cumplirán las especificaciones y tendrán las características indicadas en el
proyecto
3.1.4 Recepción de material:
El director de obra de acuerdo con el astillero dará a su debido tiempo su
aprobación sobre el material recibido y confirmará que permite una instalación
correcta.
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3.1.5 Organización:
El astillero actuará de patrono legal, aceptando todas las responsabilidades que
le correspondan y quedando obligado al pago de los salarios y cargas que
legalmente están establecidas y en general, a todo cuanto legisle en decretos u
órdenes sobre el particular ante o durante la ejecución de la obra.
La organización de la obra estará a cargo del astillero y al astillero
corresponderá también la responsabilidad de la seguridad contra accidentes.
El astillero deberá informar al director de obra de todos los planes de
organización técnica de la obra, así como de la procedencia de los materiales.
Para los contratos de trabajo, compra de material o alquiler de elementos
auxiliares que el astillero considere oportuno llevar a cabo y que no estén
reflejados en el proyecto, solicitará la aprobación previa del director de obra,
corriendo a cuenta del astillero.
3.1.6 Ejecución de la obra:
3.1.6.1
Comprobación del replanteo:
En el plazo máximo de 15 días hábiles a partir de la adjudicación definitiva al
astillero, se comprobarán en presencia del director de obra, de un representante
del astillero y del armador del barco, el replanteo de las obras efectuadas antes
de la licitación, extendiéndose la correspondiente acta de comprobación del
reglamento.
Dicha acta, reflejará la conformidad del replanteo a los documentos
contractuales, refiriéndose a cualquier punto, que en el caso de disconformidad,
pueda afectar al cumplimiento del contrato.
Cuando el acta refleje alguna variación respecto a los documentos
contractuales del proyecto, deberá ser acompañada de un nuevo presupuesto
valorado a los precios del contrato.
83 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.1.6.2
Programa de trabajo:
En el plazo de 15 días hábiles a partir de la adjudicación definitiva, el astillero
presentará el programa de trabajo de la obra, ajustándose a lo que sobre el
particular especifique el director de obra, siguiendo el orden de obra que
considere oportuno para la correcta realización de la misma, previa notificación
por escrito a la dirección de lo mencionado anteriormente.
Cuando el programa de trabajo se deduzca la necesidad de modificar cualquier
condición contractual, dicho programa deberá ser redactado
contradictoriamente por el astillero y el director de obra, acompañándose la
correspondiente modificación para su tramitación.
3.1.6.3
Comienzo:
El astillero estará obligado a notificar por escrito o personalmente de forma
directa al director de obra la fecha de comienzo de los trabajos.
3.1.6.4
Plazo de ejecución:
La obra se ejecutará en el plazo que se estipule en el contrato suscrito con la
propiedad o en su defecto en las condiciones que se especifiquen en este
pliego.
3.1.7 Interpretación y desarrollo del proyecto:
La interpretación técnica del proyecto corresponde al técnico director de obra.
El astillero está obligado a someter a éste a cualquier duda, aclaración o
discrepancia que surja durante la ejecución de la obra por causa del proyecto, o
circunstancias ajenas, siempre con la suficiente antelación en función de la
importancia del asunto con el fin de darle solución lo antes posible.
84 Escuela Técnica Superior de Náutica
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El astillero se hace responsable de cualquier error motivado por la omisión de
esta obligación y consecuentemente deberá rehacer a su costa los trabajos que
correspondan a la correcta interpretación del proyecto.
3.1.8 Variaciones:
No se consideran como mejoras o variaciones del proyecto más que aquellas
que hayan sido ordenadas expresamente por el director de obra sin variación
del importe contratado.
3.1.9 Obras complementarias:
El astillero tiene la obligación de realizar todas las obras complementarias que
sean indispensables para ejecutar cualquiera de las obras especificadas en el
proyecto, estas obras variarán el importe contratado.
3.1.10 Modificaciones:
El director de obra está facultado para introducir las modificaciones que
considere oportunas, durante la construcción, siempre que cumpla las
condiciones técnicas del proyecto y de forma que no varíe el importe total de la
obra.
El astillero no podrá hacer alteración alguna de las partes del proyecto sin
autorización del director de obra. Tendrá la obligación de deshacer toda clase
de obra que no se ajuste a las condiciones expresadas en este documento.
3.1.11 Obra defectuosa:
Cuando el astillero halle en la obra algo que no se ajuste al proyecto, el director
de obra podrá aceptarlo o rechazarlo.
Si se acepta, se fijará el precio que crea justo con arreglo a las diferencias que
hubiera, estando el astillero obligado a aceptar dicha valoración.
85 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Si se rechaza, se reconstruirá a expensas del astillero la parte mal ejecutada sin
que ello sea motivo de una reclamación económica o de ampliación del plazo
de ejecución.
3.1.12 Medios auxiliares:
Serán por cuenta del astillero todos los medios y maquinaria auxiliar que sean
necesarias para la ejecución de la obra.
En caso de rescisión por incumplimiento del contrato por parte del astillero,
podrán ser utilizados libre y gratuitamente por la dirección de obra hasta la
finalización de los trabajos.
Todos los medios auxiliares quedarán en propiedad del astillero una vez
finalizada la obra, pero no tendrá derecho a reclamación alguna por
desperfectos a que en su caso haya dado lugar.
3.1.13 Conservación:
Es obligación del astillero la perfecta conservación de las obras hasta la fecha
de recepción definitiva por la propiedad y quedan a su cargo los gastos
derivados de ello.
3.1.14 Subcontratación de obras:
El astillero podrá concretar con terceros la realización de determinadas obras,
previo conocimiento por escrito al director de obra, salvo que el contrato
disponga lo contrario.
Los gastos derivados de la subcontratación correrán a cargo del astillero.
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3.1.15 Recepción de las obras:
3.1.15.1 Recepción provisional:
Una vez terminadas las obras, tendrá lugar la recepción provisional y se
realizará para ello un reconocimiento detenido del director de obra y la
propiedad en presencia del astillero, levantando acta y empezando a contar
desde ese día el plazo de garantía si se hallan en estado de ser admitidas.
Si no se admiten, se hará constar en el acta y se darán instrucciones al astillero
para subsanar los defectos observados, fijándose un plazo para ello.
Se procederá de nuevo a un nuevo reconocimiento a fin de proceder a la
recepción provisional, sin que esto suponga gasto alguno para la propiedad.
3.1.15.2 Plazo de garantía
El plazo de garantía será de al menos un año, contando desde la fecha de la
recepción provisional.
Durante este tiempo queda a cargo del astillero la conservación de las obras y
arreglos de desperfectos derivados de una mala construcción o ejecución de la
instalación.
3.1.15.3 Recepción definitiva
Se realizará después de transcurrido el plazo de garantía o en su defecto a los
6 meses de la recepción provisional.
A partir de esa fecha cesará la obligación del astillero de conservar y reparar a
su cargo las obras, si bien subsistirán las responsabilidades que pudieran
derivarse de defectos ocultos y deficiencias de causa dudosa.
3.1.16 Contratación del astillero
El conjunto de las instalaciones que realizará el astillero que se dedica una vez
estudiado el proyecto y comprobada su viabilidad.
87 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.1.17 Contrato
Se formalizará mediante contrato privado, que podrá elevarse a escritura
pública a petición de cualquiera de las partes.
Comprenderá la adquisición de todos los materiales, transporte, mano de obra,
medios auxiliares para la ejecución de la obra proyectada en el plazo estipulado
así como la reconstrucción de las unidades defectuosas, la realización de las
obras complementarias y las derivadas de las modificaciones que se
introduzcan durante la ejecución, esta últimas en los términos previstos.
La totalidad de los documentos que componen el proyecto técnico de la obra
serán incorporados al contrato y tanto el astillero como el propietario deberán
firmarlos en testimonio de los que conocen y aceptan
3.1.18 Responsabilidades
El astillero será el responsable de la ejecución de las obras establecidas en el
proyecto, como consecuencia de ello estará obligado a la desinstalación de las
partes mal ejecutadas y a su instalación correcta.
El astillero es responsable de los accidentes o daños que por errores,
inexperiencia o empleo de métodos inadecuados, se produzcan a la propiedad,
a los vecinos o terceros en general.
El astillero es el único responsable del incumplimiento de las disposiciones
vigentes en materia laboral respecto su personal y por tanto, de los accidentes
que puedan ocurrir.
3.1.19 Rescisión del contrato
Se consideran causas suficientes para la rescisión del contrato las siguientes:
1- Quiebra del astillero
2- Modificación del proyecto con una alteración de más de un 25%
3- Modificación de la obra sin autorización previa
88 Escuela Técnica Superior de Náutica
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4- Suspensión de las obras ya iniciadas
5- Incumplimiento de las condiciones del contrato cuando fue de mala fe
6- Terminación del plazo de ejecución de la obra sin haberse completado
7- Actuación de mala fe en la ejecución de los trabajos
8- Subcontratar la totalidad o parte de la obra a terceros sin autorización del
director de obra y el propietario
89 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.2 Pliego de condiciones económicas:
3.2.1 Mediciones y valoración de las obras
El astillero verificará los planos y efectuará las mediciones correspondientes.
En caso de hallar anomalías reclamará al director de obra y éste lo comunicará
a la parte interesada.
3.2.2 Abono de las obras
En el contrato se fijará de forma detallada la forma y plazos en que se abonarán
las obras realizadas. Las liquidaciones parciales que puedan establecerse
tendrán carácter de documentos provisionales a buena cuenta, sujetos a las
certificaciones que resulten de la liquidación final. No suponiendo dichas
liquidaciones, aprobación ni recepción de las obras que comprenden.
Terminadas las obras se procederá a la liquidación final que se efectuará de
acuerdo con los criterios establecidos en el contrato.
3.2.3 Precios
El astillero presentará, al formalizarse el contrato, la relación de precios de las
obras a realizar, los cuales de ser aceptados tendrán valor contractual y se
aplicarán a las posibles variaciones que pueda haber.
En caso de tener que realizarse obras no previstas en el proyecto se fijará su
precio entre el director de obra y el astillero antes de iniciar la obra y se
presentará al propietario para su aceptación o no.
3.2.4 Revisión de precios
En el contrato se establecerá si el Astillero tiene derecho a revisión de precios y
la fórmula a aplicar para calcularla. En defecto de esta última, se aplicará a
juicio del Director de Obra alguno de los criterios oficiales aceptados.
90 Escuela Técnica Superior de Náutica
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3.2.5 Precios contradictorios
Si por cualquier circunstancia se hiciese necesaria la determinación de algún
precio contradictorio, el Director de Obra lo formulará basándose en los que han
servido para la formación del presupuesto de este proyecto, quedando el
Astillero obligado, en todo caso aceptarlos.
3.2.6 Penalizaciones por retrasos
Por retrasos en los plazos de entrega de las obra, se podrán establecer tablas
de penalización cuyas cuantías y demoras se fijarán en el contrato.
Estas cuantías podrán, bien ser cobradas a la finalización de las obras, bien ser
descontadas de la liquidación final.
3.2.7 Liquidación en caso de rescisión de contrato
Siempre que se rescinda el contrato por las causas anteriormente expuestas, o
bien por el acuerdo de ambas partes, se abonarán al Astillero las unidades de
obra ejecutadas y los materiales acopiados a pie de obra y que reúnan las
condiciones y sean necesarios para la misma.
Cuando se rescinda el contrato, llevará implícito la retención de la fianza para
obtener los posibles gastos de conservación, el periodo de garantía y los
derivados del mantenimiento hasta la fecha de la nueva adjudicación.
3.2.8 Fianza
En el contrato se establecerá la fianza que el astillero deberá depositar en
garantía del cumplimiento de este, o se convendrá una retención sobre los
pagos realizados a cuenta de la obra realizada.
De no estipularse la fianza en el contrato, se entiende que se adoptará como
garantía una retención del 5% sobre los pagos a cuenta citados.
91 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera La fianza retenida se abonará al astillero en un plazo no superior a 30 dias una
vez firmada el acta de recepción definitiva de la obra.
3.2.9 Gastos diversos por cuenta del astillero
El astillero suministrará elementos básicos, tales como agua, energía eléctrica y
cuanto uso personal para las propias obras sea necesario.
Son gastos por cuenta del astillero, los correspondientes a los materiales, mano
de obra y medios auxiliares que se requieran para la correcta ejecución de la
obra.
3.2.10 Conservación de las obras durante el plazo de garantía
Correrán por cuenta del astillero los gastos derivados de la conservación de las
obras durante el plazo de garantía.
3.2.11 Medidas de seguridad
El astillero deberá cumplir en todo momento las leyes y regulaciones relativas a
seguridad e higiene en el trabajo. El incumplimiento de estas será causa de
sanción, siguiendo las especificaciones redactadas en el contrato, donde
vendrán reflejadas las distintas cuantías en función de la falta detectada.
3.2.12 Responsabilidad por daños
La propiedad tiene concertada una póliza de responsabilidad civil por daños
causados a terceros, en el que figura el astillero como asegurado.
Este seguro garantiza la responsabilidad civil de los daños causados
accidentalmente a terceros por motivo de las obras.
En dicha póliza queda garantizada la responsabilidad civil que pueda serle
exigida al astillero por daños físicos y materiales causados a terceros por los
empleados del mismo.
92 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Queda excluida toda prestación que deba ser objeto del seguro obligatorio de
accidentes de trabajo y enfermedades profesionales de la seguridad social, a
los cuales esta póliza no podrá sustituir o complementar.
Igualmente quedan excluidas las sanciones de cualquier tipo, tanto las multas
como los recargos en las indemnizaciones exigidas por la legislación laboral.
3.2.13 Demoras
Al encargarse el trabajo se fijará por ambas partes, el programa con la fecha de
inicio y de terminación.
El astillero pondrá los medios necesarios para ello, que deberán ser aceptados
por la propiedad.
Solo se considerarán demoras excusables los retrasos o interrupciones
imputables a causas de fuerza mayor, tales como huelgas generales, causas
naturales, etc.
En caso de que el astillero incurra en demoras no excusables, le serán
aplicables las siguientes sanciones:
-
Por retraso en la incorporación del personal y otros medios necesarios
para la finalización del trabajo desde un 1% de la facturación de estos
encargos hasta un máximo de 5% por día de retraso.
-
Por retraso en la finalización de los trabajos o retrasos en los trabajos
intermedios que expresamente se indiquen desde un 1% hasta un 5%
por día de retraso
-
Por incumplimiento en la limpieza de las instalaciones: 300€ la primera
vez aumentando en otros 300€ las sucesivas hasta un máximo de tres
veces, a partir de la cual se procederá a restituir por la propiedad las
condiciones de limpieza y orden, cargando el coste al astille
93 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.3 Pliego de condiciones facultativas:
3.3.1 Normas a seguir
Las obras a realizar estarán de acuerdo y se guiarán por las siguientes
normas:
-
Reglamentación general de contratación según Decreto 3410/75, del
25 de noviembre.
-
Artículo 1588 y siguientes del código civil en los casos en que sea
procedente su aplicación al contrato que se trate.
-
Ordenanzas generales de seguridad e higiene en el trabajo, aprobada
por orden del 9.3.71 del ministerio de trabajo.
-
Normas UNE
-
Plan nacional y ordenanza general de seguridad e higiene en el
trabajo
-
Normas de la compañía suministradora de los materiales
3.3.2 Personal
Es astillero tendrá al frente de la obra un encargado con autoridad sobre los
demás operarios y conocimientos acreditados y suficientes para la ejecución
de la obra.
El encargado recibirá, cumplirá y transmitirá las instrucciones y órdenes al
director de obra.
El astillero tendrá en la obra, el número y clase de operarios que requiera el
director de obra, el número y clase de operarios que hagan falta para el
volumen y naturaleza de los trabajos que se realicen, los cuales serán de
reconocida aptitud y experimentados en el oficio.
El astillero estará obligado a separar de la obra a aquel personal que a juicio
del director no cumpla con sus obligaciones o realice el trabajo de forma
defectuosa, bien por falta de conocimientos o por obras de mala fe.
94 Escuela Técnica Superior de Náutica
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3.3.3 Admisión y retirada de materiales
No se procederá al empleo de los materiales sin que estos sean examinados
y aceptados en los términos que prescriben las respectivas condiciones
estipuladas para cada clase de material, esto será realizado por el director
de obra. Se cumplirán con todos los análisis, ensayos y pruebas con los
materiales y elementos de las obras que ordene el director de obra.
95 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.4 Pliego de condiciones técnicas:
3.4.1 Conexionado de cines y elementos de protección en general
Antes de la instalación de los cines, se someterán a un control visual, no
deberán de tener poros ni zonas con oclusiones en su superficie, si son de
contacto directo (pala de timón) que la zona de contacto sea plana.
Si los cines no cumplen con lo anterior serán rechazados para su instalación.
Previamente a la instalación se deberá entregar el certificado
correspondiente de composición química cumplimentado por el fabricante.
Los cines que vayan en el casco serán de una forma adecuada para que
perturbe lo menos posible el flujo del agua.
Cada vez que se instale un cinc, se comprobarán los puntos de anclaje y de
las conexiones de los terminales de masa, para asegurarse de que los
contactos de masa se mantienen correctamente ejecutados y apretados.
No se aceptará la instalación del sistema de cableado de cines hasta que se
haya realizado una medida de potencial de protección establecido entre los
equipos sujetos a protección y el agua de mar.
La medida de potencial se llevará a cabo con un electrodo de /
adecuado para la medición en agua de mar, junto con el listado de toma de
medidas se suministrará un certificado de calibración del equipo de
medición.
Una vez instalado el cableado de masas de acción galvánica se medirá el
aislamiento de cada uno de los conductores de masas de forma
independiente.
3.4.2 Instalación de sistemas de protección de tuberías
Las tuberías del circuito de refrigeración de agua salada de los motores
principales y auxiliares y en general todas las tuberías sujetas a vibración o
movimientos derivados de la instalación de los equipos sobre silemblock u
otros sistemas flotantes estarán convenientemente cableadas para
garantizar la conducción del potencial eléctrico mediante este cableado
externo.
96 Escuela Técnica Superior de Náutica
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El cableado entre manguitos deberá realizarse sobre espárragos roscados,
previamente soldados a las boquillas de la tubería en ambos extremos de
esta.
Los espárragos utilizados para la fijación deben tener en la zona de
soldadura una superficie plana sobre la que poder realizar el apoyo y apriete
del terminal, no se admitirán espárragos procedentes de varilla roscada
soldados directamente sobre las boquillas.
Las zonas de contacto directo del cable desnudo con el terminal se sellarán
mediante fundas termo retráctiles de manera que se garantice la
estanqueidad de estos extremos ante la entrada de agua de mar y humedad
atmosférica.
3.4.3 Aceptación y rechazo de los materiales e instalación
3.4.3.1
Aceptación
Todos los materiales cumplirán en su construcción y pruebas con la norma
UNE que les corresponda y en su defecto, con aquellas normas aplicables a
cada tipo de material.
3.4.3.2
Rechazo
El incumplimiento de cada una de las normas será motivo de rechazo del
material correspondiente.
3.4.4 Inspección y pruebas de la instalación de la obra
Durante la fase de ejecución de las obras, el instalador eléctrico se someterá
en todo momento a lo especificado en este apartado en lo referente a
ejecución, disposición, calidad y en general a todos los requisitos detallados
en estas especificaciones.
97 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera Previo a la entrega final de la embarcación y a medida que se vayan
realizando las obras, el instalador estará obligado a realizar las mediciones
establecidas en el protocolo de pruebas.
Una vez terminadas las obras de instalación de los cines, se cumplimentarán
las últimas mediciones.
Si por alguna circunstancia la entrega de la embarcación sufre demora o
retraso, al tratarse, de una instalación sometida a desgaste, con una
duración finita, el receptor de la embarcación podrá optar por una
comprobación del estado de la protección y en su caso si corresponde la
renovación de los ánodos para un periodo anual completo. El astillero o en
su caso la entidad responsable de la demora, podrá optar por abonar una
penalización equivalente al grado de protección que se ha perdido como
consecuencia del retraso sufrido.
98 Escuela Técnica Superior de Náutica
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4
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PRESUPUESTO:
99 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 4.1 Cines en casco y tuberías:
Elemento
Unidades
Precio unitario (€)
Precio total (€)
Ánodos de cinc
14 forma placa para
22,67
317,38
protección casco
soldar de 5,6 kg neto
22,67
45,34
22,67
45,34
22,67
45,34
9 barras
16,44
148
3 barras
7,67
23,01
0,12€/Kg
21,48
30 €/h
90
35 €/h
140
6 kg bruto
Ánodos de cinc
2 forma placa para
protección cajas de
soldar de 5,6 kg neto
mar
6 kg bruto
Ánodos de cinc
2 forma placa para
protección timón
soldar de 5,6 kg neto
6 kg bruto
Ánodos de cinc filtros
2 forma placa para
tomas de mar
soldar de 5,6 kg neto
6 kg bruto
Ánodos de cinc
protección tuberías:
barra de 40 mm de
diámetro, 400 de
longitud y 4 kilos
Ánodos de cinc
protección tuberías:
Barra de 25 mm de
diámetro, 300 mm de
longitud y 1,02 Kg
Transporte de la
159,06 kilos ánodos
mercancía
20 kilos pallet
Mano de obra ánodos
120 kilos
casco
20 unidades 3 horas
Mecanizado y
39,06 kilos
colocación ánodos
57 unidades, 4 horas
tuberías
de torno
TOTAL
100 875,89 €
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4.2 Preparación tubería para colocación de cines
Elemento
Unidades
Precio unitario (€)
Precio total (€)
42
8,8
369,6
42
2,8
117,6
Juntas 1¾ "
42
0,22
9,24
Tinteros en
15
6,4
96
15
1,2
18
15
0,17
2,55
Tinteros en
tuberías de 1¾ "
Tapones
roscados rosca
NPT 1¾ "
tuberías de 1"
Tapones
roscados rosca
NPT 1"
Juntas de 1"
Mano de obra
32 horas/ 2
26 €/h
832
26 €/h
156
operarios
Mano de obra
6 horas
pintura y
protección
TOTAL
101 1.600,99 €
Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 4.3 Mediciones de potencial
Concepto
Importe (€)
Control y medición de potencial
250
Trabajos medición anterior a cobro
160
Trabajos medición posterior a flote
160
Verificación posterior a los 3 y 6
350
meses
920 €
4.4 Presupuesto de ejecución material (PEM)
Presupuestos parciales
Importe(€)
Cines en casco y tuberías
875,89
Preparación tubería para
1.600,99
colocación de cines
Mediciones de potencial
920
3.396,88 €
4.5 Presupuesto general de ejecución de contrata
Concepto
Importe (€)
21% IVA PEM
713,34
Presupuesto general de ejecución
4.110,22 €
de contrata
102 Escuela Técnica Superior de Náutica
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4.6 Presupuesto general para conocimiento del cliente
Concepto
Importe (€)
honorarios proyecto
600
6% PEM licencias y trámites
203,81
Presupuesto general para
4.914,03 €
conocimiento del cliente
El presupuesto general para conocimiento del cliente asciende a CUATRO
MIL NOVECIENTOS CATORCE CONCERO TRES EUROS.
103 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 5
BIBLIOGRAFÍA:
▪
“Uhlig’s Corrosion handbook” ,R Winston Revie, Ed. Wiley, 3ª edición
2011
▪
“Metal Corrosion in boats”, Nigel Warren, Ed. Adlar Coles Nautical.
London, 3ª edición 2006
▪
“Teoría y práctica de la lucha para la corrosión”, José A. Gonzalez
Fernandez,centro nacional de investigaciones metalúrgicas del consejo
superior de investigaciones científicas. Madrid,1984
▪
Det Norske Veritas Industri Norge Recomended Practice, Cathodic
Prtection, October 2010, amended April 2011.
▪
Germanischer Lloyd, Cathodic Corrosion Protection, 2010.
▪
Corrpro technical library: Corrosion and corrosion control.
▪
“Manual básico de corrosión para ingenieros”, Félix C. Gómez de León
Hijes, Diego J. Alcaraz Lorente, Universidad de Murcia,2004
▪
“Marine and offshore corrosion”, Kenneth A. Chandler, Ed. Butterworths,
1984
Y las siguientes páginas web consultadas durante el 2012:
▪
Zineti, S.A., protección contra la corrosión, http://www.zineti.com.
▪
Protección catódica: ICCP y antifouling Llaalco Fluid Technology, S.L.,
http://www.llalco.com
▪
Sistemas de protección catódica Guldager Electrólisis, S.A.
http://www.guldager.es
▪
Protección Catódica WWO Procat, S.L. http://www.wwiprocat.es
▪
Protección Catódica Argo,S.A. http://www.argo-es.com
▪
Wilson Walton,Marine corrosión experts. http://www.wilsonwalton.com
104 Escuela Técnica Superior de Náutica
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Sara Bárez García
ÍNDICE GENERAL DEL PROYECTO
1
MEMORIA
1.1
Título y objeto de este proyecto………………………………………2
1.2
Introducción……………………………………………………………..2
1.2.1 Perdidas económicas originadas por la corrosión…………...2
1.2.2 ¿Qué es la corrosión?............................................................4
1.2.3 Clasificación de los metales………………………………........5
1.2.4 Tipos de corrosión……………………………………………….6
1.2.5 Factores que favorecen la corrosión…………………………15
1.2.5.1
Oxígeno………………………………………………..15
1.2.5.2
Temperatura…………………………………………..15
1.2.5.3
Velocidad………………………………………………15
1.2.5.4
Cloruros………………………………………………..16
1.2.6 Métodos para combatir la corrosión………………………….16
1.3
1.2.6.1
Métodos de diseño……………………………………16
1.2.6.2
Recubrimientos………………………………………..17
1.2.6.3
Aislamiento eléctrico………………………………….20
1.2.6.4
Protección catódica…………………………………..20
Sistemas de protección catódica……………………………………21
1.3.1 Principios generales…………………………………………...21
1.3.2 Diagrama de Pourbaix…………………………………………22
1.3.3 Potencial de protección………………………………………..24
1.3.4 Corriente de protección o densidad de corriente…………...25
1.3.5 Electrodos de referencia………………………………….......27
1.3.6 Sistemas de protección catódica por ánodos de sacrificio..29
1.3.6.1
Características de un ánodo galvánico…………….29
1.3.6.2
Composición química………………………………...30
1.3.7 Método de corrientes impresas……………………………….33
1.3.8 Comparación de ambos métodos…………………………….33
1.4
Factores generales a tener en cuenta……………………………...34
105 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 1.4.1 Conexión a masa………………………………………………34
1.4.1.1
Equipos de radio y navegación……………………..35
1.4.1.2
Eje de cola…………………………………………….36
1.4.1.3
Motores eléctricos…………………………………….38
1.4.1.4
Servo timón……………………………………………38
1.4.1.5
Bocina………………………………………………….39
1.4.1.6
Tanques de combustible, agua y aceite hidráulico.41
1.4.1.7
Rejillas de tomas de mar externas y filtros...………41
1.4.1.8
Circuito de refrigeración de agua salada…………..41
1.4.1.9
Motores de combustión interna……………………..45
1.4.2 Material de los ánodos y factor de utilización……………….48
1.4.3 Combinación de protección catódica y pintura……………..49
1.4.4 Factor de deterioro del recubrimiento para el diseño de
protección catódica…………………………………………….50
1.4.5 Control de desgaste y eficacia de los ánodos de sacrificio e
instalación de acción galvánica………………………………52
1.4.6 Soldaduras……………………………………………………...52
1.5
Datos generales de la embarcación………………………………..54
1.5.1 Disposición general, tipo y servicio del buque………………54
1.5.2 Características principales del buque………………………..55
1.6
Cálculos………………………………………………………………..58
1.6.1 Protección del casco…………………………………………..58
1.6.2 Protección de las cajas de mar……………………………….62
1.6.3 Protección del timón…………………………………………...62
1.6.4 Protección de tuberías………………………………………...63
1.6.4.1
Colector principal……………………………………..64
1.6.4.2
Tubería agua salada del motor principal…………..65
1.6.4.3
Tubería de agua salada del grupo electrógeno de la
máquina………………………………………………..66
1.6.4.4
Tubería de agua salada del grupo electrógeno de la
cubierta principal……………………………………...67
1.6.4.5
Refrigeración viveros y circuito de riego…………...68
106 Escuela Técnica Superior de Náutica
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2
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PLANOS……………………………………………………………………..74
3
2.1
Disposición general y cines en casco y timón.…………………….75
2.2
Detalle cines casco y timón………………………………………….76
2.3
Detalle colector de refrigeración…………………………………….77
2.4
Circuito de refrigeración de viveros…………………………...…….77
2.5
Colector viveros……………………………..………………………...78
2.6
Circuito de refrigeración máquinas………………………………….79
PLIEGO DE CONDICIONES……………………………………………...81
3.1
Pliego de condiciones generales……………………………………82
3.1.1 Condiciones generales………………………………………..82
3.1.2 Reglamentos y normas……………………………………..…82
3.1.3 Materiales……………………………………………………….82
3.1.4 Recepción de material…………………………………………82
3.1.5 Organización……………………………………………………83
3.1.6 Ejecución de la obra…………………………………………...83
3.1.6.1
Comprobación del replanteo………………………...83
3.1.6.2
Programa de trabajo………………………………….84
3.1.6.3
Comienzo……………………………………………...84
3.1.6.4
Plazo de ejecución……………………………………84
3.1.7 Interpretación y desarrollo del proyecto……………………..84
3.1.8 Variaciones……………………………………………………..85
3.1.9 Obras complementarias……………………………………….85
3.1.10 Modificaciones……………………………………………….....85
3.1.11 Obra defectuosa………………………………………………..85
3.1.12 Medios auxiliares……………………………………………….86
3.1.13 Conservación…………………………………………………...86
3.1.14 Subcontratación de obras……………………………………..86
3.1.15 Recepción de las obras………………………………………..87
3.1.15.1 Recepción provisional………………………………..87
3.1.15.2 Plazo de garantía……………………………………..87
107 Cálculo, diseño e instalación de los ánodos de sacrificio en una embarcación pesquera 3.1.15.3 Recepción definitiva………………………………….87
3.1.16 Contratación del astillero………………………………………87
3.1.17 Contrato…………………………………………………………88
3.1.18 Responsabilidades……………………………………………..88
3.1.19 Rescisión de contrato………………………………………….88
3.2
Pliego de condiciones económicas…………………………………90
3.2.1 Modificaciones y valoración de las obras…………………...90
3.2.2 Abono de las obras…………………………………………….90
3.2.3 Precios…………………………………………………………..90
3.2.4 Revisión de precios…………………………………………….90
3.2.5 Precios contradictorios………………………………………...91
3.2.6 Penalización por retraso………………………………………91
3.2.7 Liquidación en caso de rescisión del contrato………………91
3.2.8 Fianza……………………………………………………………91
3.2.9 Gastos diversos por cuenta del astillero…………………….92
3.2.10 Conservación de las obras durante el plazo de garantía….92
3.2.11 Medidas de seguridad…………………………………………92
3.2.12 Responsabilidad de daños……………………………………92
3.2.13 Demoras………………………………………………………...93
3.3
Pliego de condiciones facultativas…………………………………..94
3.3.1 Normas a seguir………………………………………………..94
3.3.2 Personal…………………………………………………………94
3.3.3 Admisión y retirada de materiales……………………………95
3.4
Pliego de condiciones técnicas……………………………………...96
3.4.1 Conexionado de cines y elementos de protección en
general…………………………………………………………..96
3.4.2 Instalación de sistemas de protección de tuberías…………96
3.4.3 Aceptación y rechazo de los materiales e instalación……..97
3.4.3.1
Aceptación…………………………………………….97
3.4.3.2
Rechazo……………………………………………….97
3.4.4 Inspección y pruebas de la instalación de la obra………….97
4
PRESUPUESTO……………………………………………………………99
108 Escuela Técnica Superior de Náutica
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
5
Sara Bárez García
4.1
Cines en casco y tuberías………………………………………….100
4.2
Preparación de la tubería para colocación de cines…………….101
4.3
Mediciones de potencial…………………………………………….102
4.4
Presupuesto de ejecución material (PEM)………………………..102
4.5
Presupuesto general de ejecución de contrata…………………..102
4.6
Presupuesto general para conocimiento del cliente……………..103
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………104
109