Efecto del hidrógeno en los piezotransductores (biofouling)
BIOFOULING
El biofouling o ensuciamiento biológico es la acumulación de microorganismos, plantas, algas o animales en las superficies mojadas, dispositivos como entradas de agua, tuberías, rejillas, estanques y, por supuesto, en los instrumentos de medición, causando la degradación del propósito principal de esos elementos.
ANTIFOULING
El antifouling es el proceso de eliminar o prevenir la formación de estas acumulaciones. Existen diferentes soluciones para reducir/prevenir los procesos de incrustación en los cascos de los barcos y en los depósitos de agua marina o salobre.
Recubrimientos tóxicos especiales que matan a los organismos bioincrustantes; con la nueva directiva de la UE sobre biocidas se prohibieron muchos recubrimientos por razones de seguridad medioambiental.
- Recubrimientos antiadherentes no tóxicos que impiden la adhesión de microorganismos a las superficies. Estos revestimientos suelen estar basados en polímeros orgánicos. Se basan en la baja fricción y las bajas energías superficiales.
- Antiincrustante ultrasónico. Los transductores ultrasónicos pueden montarse dentro o alrededor del casco en embarcaciones pequeñas y medianas. Los sistemas se basan en una tecnología probada para controlar la proliferación de algas.
- Irradiación láser pulsada. La tecnología de pulsos de plasma es eficaz contra el mejillón cebra y funciona aturdiendo o matando a los organismos con una duración de microsegundos, energizando el agua con pulsos de alto voltaje.
- Antifouling mediante electrólisis
- Los organismos no pueden sobrevivir en un entorno de iones de cobre.
- Los iones de cobre se producen por electrólisis con un ánodo de cobre.
- En la mayoría de los casos, la carcasa del tanque o el casco del barco sirven de cátodo.
- Un ánodo de cobre instalado en la configuración genera una electrólisis entre el ánodo y el cátodo.
La electrólisis puede aparecer debido a los sistemas de tratamiento del agua de lastre (electrólisis y sistemas UV), a los procesos de corrosión o a las diferencias de potencial eléctrico entre los distintos materiales.
EFECTO DE LA ELECTRÓLISIS EN EL TRANSDUCTOR PIEZORRESISTIVO
- Un resultado de la electrólisis son los iones de hidrógeno positivos
- Debido a su polarización, los iones de hidrógeno se desplazan hacia el cátodo (carcasa del tanque o casco del barco) donde está instalado el transductor.
- En caso de contacto directo entre el tanque y el transductor, los iones de hidrógeno permean a través del componente más delgado del ánodo, que es el diafragma del transductor.
- Tras la permeación de los iones de hidrógeno a través del diafragma, los iones de hidrógeno toman un electrón y se transforman en hidrógeno molecular (H2). El hidrógeno se acumula en el líquido de relleno del transductor.
- Si este efecto se prolonga, la concentración de hidrógeno en el fluido de llenado aumentará y el diafragma se hinchará. como resultado, el sensor se desvía y emite un valor incorrecto.
CONCLUSIONES
Se analizaron los transductores de presión de acero inoxidable en servicio durante 2 ó 3 años en los tanques de lastre de los buques y la investigación arrojó los siguientes resultados:
Hallazgos
La formación de depósitos en las membranas de acero inoxidable no puede evitarse en la práctica. Mientras los procesos de corrosión puedan tener lugar en la membrana en condiciones anaeróbicas, siempre hay que esperar la formación de hidrógeno y su penetración en el sensor.
Por esta razón, en tales condiciones, la membrana debe ser de un material más resistente a la corrosión, como el titanio.
La corrosión de los intersticios se produce en las piezas metálicas en presencia de un medio corrosivo en los intersticios estrechos y no sellados, como los solapamientos, y en las soldaduras que no son pasantes. La fuerza motriz son las diferencias de concentración entre el medio en la brecha y el área fuera de la brecha, que son causadas por la difusión inhibida de los reactivos en la brecha. La diferencia de potencial asociada a la diferencia de concentración conduce a la corrosión electroquímica en el hueco (tipo hidrógeno) o en su entorno inmediato (tipo oxígeno).
Por esta razón, la membrana debe estar soldada a la carcasa.
RECOMENDACIÓN
De acuerdo con estos resultados, STS Sensor Technik Sirnach AG lleva más de 10 años utilizando con éxito sensores piezorresistivos sin elastómeros con carcasa y membrana de titanio para aplicaciones en aguas marinas, salobres y de mar.
