En este artículo se tratará de explicar de manera muy sencilla el  concepto de la corrosión y cómo afecta a las estructuras offshore que operan en condiciones ambientales muy severas, como es el agua de mar, y los sistemas actualmente empleados para luchar contra el mismo. En la segunda parte se hablará sobre cómo las NPs evitan que esta corrosión se desarrolle de manera tan rápida.

Este artículo está relacionado con el artículo que lleva por título El futuro de los recubrimientos: “Smart coatings” frente a la corrosión para la industria offshore. Se puede consultar en el siguiente enlace: https://www.masscience.com/2018/08/09/perspectiva-en-recubrimientos-smart-coatings-frente-a-la-corrosion-para-la-industria-offshore/

¿Que es la corrosión?

Por corrosión se entiende a la degradación ambiental que sufre un material expuesto a unas condiciones ambientales dadas que originan su deterioro afectando tanto a la integridad del propio material (picaduras, defectos, perdida de propiedades mecánicas, etc.) y que puede llegar a suponer grandes perdidas materiales, económicas y humanas.

Para que exista corrosión tiene que existir un electrolito que esté en contacto con el sustrato dando lugar a zonas anódicas y catódicas. En este caso y para aplicaciones offshore (eólica y naval) el electrolito fundamental es el agua de mar y el sustrato generalmente es acero al carbono.

Por ello, para evitar la aparición de la corrosión o retrasar su aparición,  si se consigue evitar que el electrolito entre en contacto con la superficie que se desea proteger, se reducirá notablemente la corrosión.

Actualmente las técnicas comúnmente empleadas para retrasar la corrosión en aplicaciones marinas son las siguientes:

• Pinturas. El objetivo es añadir un espesor extra que separe físicamente el electrolito del sustrato. Generalmente se aplican tres capas de pintura. Una primer capa denominada primer, la intermedia un epoxy con cinc y por ultimo, la top-coat, que aporta la pigmentacion, brillo, etc.

• Ánodos de sacrificio cuyo objetivo es el de proporcionar una superficie que se corroa antes que el propio sustrato de acero (casco de un barco o pilares de aerogeneradores offshore). Estos anodos estan fabricados de un material que es altamente electro positivo y se comporta como ánodo dentro del sistema añado-catado-electrolito. Estos materiales son Zn, Mg y Al.
• Impresión catodica. Consiste en proporcionar una corriente por la estructura a proteger que inhiba la formación de corrosión.

A continuación se pasara a explicar como actualmente el uso de  las nanopartículas (en adelante NPs) en sistemas de pintura protegen frente a la corrosión.

NPs frente a la corrosión

Al dispersar NPs en una resina epoxy los objetivos que se persiguen son de dos tipos:

1. Disminuir el número de capas que se aplican actualmente a los barcos o plataformas offshore, explicados en el punto anterior, con la idea de disminuir el numero de capas abaratando costes y haciendo una estructura mas ligera, pero no menos protegida frente a la corrosión.
2. Mejorar los actuales sistemas de protección y proporcionar un sistema que sea mas duradero en el tiempo, disninuyendo costes de mantenimiento.

 

 

 

 

 

La idea principal es dispersar NPs (ya sean orgánicas, como puede ser grafeno, o cerámicas) en una resina epoxy es que el comportamiento frente a la corrosion mejore de manera significativa respecto al sistema convencional de pintura con tres capas empleado en la actualidad.

Para ello, las NPs van a actuar de la siguiente manera:

• La incorporación de nanopartículas en resinas epoxy ofrece una solución para mejorar la integridad y durabilidad de los recubrimientos ya que dichas NPs pueden llenar las cavidades, disminuir la porosidad y causar puentes de grietas evitando que el agua de mar entre en contacto con el acero.
• Las NPs también pueden evitar la desagregación de epoxy durante el curado, lo que resulta en un recubrimiento más homogéneo. Además, los recubrimientos epoxídicos que contienen nanopartículas ofrecen importantes propiedades de barrera para la protección contra la corrosión y reducen la tendencia del recubrimiento a formar ampollas o deslaminarse.
• Hacen que el camino de las especies corrosivas sea mas tortuoso y por tanto más difícil de llegar al sustrato, retrasando la aparición de la corrosion frente a un sistema de recubrimientos sin NPs.

Como principal dificultad a la hora de dispersar cualquier NPs en una resina a epoxy comercial es el problema de los aglomerados que se producen. Cuando se introducen diferentes tipos de nanopartículas, la adherencia entre las diferentes partículas y la resina será diferente y lo lógico es que el comportamiento frente a la corrosión cambie. También, al añadir dichas nanopartículas se modifica la viscosidad de la mezcla, y podría disminuir la protección activa que deberían ejercer las nanopartículas por si solas. Además, al aumentar el porcentaje de las partículas, aumentará el área superficial de las mismas y, por lo tanto, aumentan las fuerzas de Van der Waals entre ellas, lo que origina una mayor atracción entre sí, de manera que tienden a aglomerarse en un espacio en concreto, reduciendo la reactividad química de las nanopartículas.

Bibliografía

Evaluación de la degradación ambiental con recubrimientos basados en nanopartículas en aplicaciones offshore 

http://digibuo.uniovi.es/dspace/handle/10651/48015

DOI: 10.13140/RG.2.2.25767.85925