Control de corrosión y el barco autónomo

Por Buddy Reams • 20 marzo 2018

Aunque los costos de combustible representan, con diferencia, la mayoría de los costos de envío en comparación con las tripulaciones a bordo, todavía hay beneficios sustanciales que se obtienen de los buques autónomos. Los posibles beneficios económicos son demasiado grandes como para ignorar esta tecnología emergente.

El éxito del envío autónomo requerirá un cambio completo en la actitud de quienes trabajan en el entorno marino, empezando por los astilleros, que normalmente se centran únicamente en reducir el costo de los nuevos buques.

Si bien es comprensible que el modelo de diseño actual se esfuerce por minimizar el costo de construcción y operación de buques, esto a menudo provoca que se utilicen sistemas de protección contra la corrosión menos que óptimos. Este modelo de toma de decisiones se centra en el gasto de capital inicial sin comprender y teniendo en cuenta la seguridad significativa y la fiabilidad a largo plazo de un sistema más avanzado. Como resultado, encontramos situaciones en las que la tripulación de un barco aplicará una capa adicional de pintura poco después de la entrega, o los astilleros limitan la cobertura de la garantía, todo para compensar los sistemas de protección contra la corrosión que no son óptimos.

Para que el envío autónomo funcione verdaderamente, las actitudes y la infraestructura deben cambiar, comenzando con un rediseño de los astilleros del mundo, lo cual no es una tarea fácil. El éxito del envío autónomo dependerá del desarrollo simultáneo de muchas tecnologías centrales, así como de un cambio acorde en el comportamiento y el enfoque del diseño, la construcción y la operación. Cada uno de los desafíos a los que normalmente se enfrentan los navegantes a bordo de los buques deberá integrarse en los sistemas informáticos para el envío autónomo o el envío controlado a distancia.

Desafíos del envío autónomo

La navegación y la comunicación en el mar son un desafío. Por ejemplo, la conectividad del teléfono celular se descompone a solo tres millas de la costa y los costos de comunicación aumentan dramáticamente en el mar.

El control autónomo de la maquinaria de un barco basado en datos en tiempo real relacionados con el viento y las corrientes oceánicas es solo un desafío. Los riesgos adicionales en el mar incluyen la imprevisibilidad del clima y los objetos peligrosos. La protección contra la piratería, la piratería cibernética y el terrorismo también presenta problemas difíciles, al igual que la fiabilidad de los sistemas electrónicos y mecánicos del buque. Y, por último, una conciencia del estado de corrosión de las estructuras y componentes de los barcos es vital.

El envío autónomo podría aplicarse a muchos tipos de buques, desde los remolcadores que maniobran en un puerto hasta los grandes buques de carga que cruzan los océanos. Una nave autónoma debe ser "consciente" de su entorno externo así como de su condición interna. El entorno externo incluye las condiciones climáticas y los objetos en el mar que podrían representar un peligro. Las condiciones internas incluyen el funcionamiento adecuado de los elementos estructurales, los motores y la maquinaria, así como las computadoras digitales, junto con los sistemas asociados de comunicaciones y control electrónico. En este sentido, una nave autónoma debe ser "consciente de sí misma".

Desafíos de la corrosión marítima

La historia de las industrias marítimas incluye muchos capítulos largos sobre la corrosión. El desarrollo de aleaciones y recubrimientos marinos fue largo y arduo, y continúa progresando hasta nuestros días. Hoy en día, ya existe un gran conocimiento para ralentizar los procesos de corrosión y minimizar los riesgos de corrosión. La falla de componentes críticos en el mar puede provocar la pérdida de vidas o el hundimiento de un buque; o necesita costosas operaciones de rescate.

El desafío ahora es incluir la prevención de la corrosión en el diseño y la construcción de barcos autónomos y sus sensores y sistemas informáticos a bordo. Esto no será un cambio sutil y podría requerir una mirada holística de cómo se construyen los barcos. Un barco autónomo no puede depender de los miembros de la tripulación para controlar el rendimiento del recubrimiento y abordar su mantenimiento en el mar. Una nave que no ha sido mantenida, en capas, durante seis meses se deteriorará drásticamente. Los buques deben construirse con un nivel más alto de resistencia a la corrosión en todos los niveles antes de que se pongan en marcha. Una vez en el agua, deben inspeccionarse y monitorearse regularmente y mantenerse a un nivel más alto que un barco tripulado. De lo contrario, la falla de una pieza relativamente pequeña que normalmente se repararía en el mar podría resultar en una costosa operación de rescate para recuperar un buque varado en el mar.

Ahora estamos aprendiendo los efectos descendentes de las modificaciones del motor Tier II, que incluyen una mayor corrosión por frío en la carrera larga y motores más eficientes. Pueden entrar en juego nuevos problemas con los motores Tier III, que podrían incluir adiciones complejas como la recirculación de gases de escape (EGR), la reducción catalítica selectiva (SCR) e incluso los depuradores. Los sistemas de tratamiento de agua de lastre (BWTS) impuestos al envío, tal como se desarrollaron en la última década, están demostrando ser bastante intensivos en mantenimiento y requerirían personas a bordo.

La situación del combustible hasta 2020 ya es incierta, y más allá de 2020 lo es aún más. La única certeza es que cada cambio importante tendrá consecuencias posteriores.

Afortunadamente, hoy se comprende mejor la corrosión en comparación con el pasado. Desafortunadamente, tal conocimiento generalmente no se emplea; en el mejor de los casos, el control de la corrosión no se aplica tan eficazmente como podría, teniendo en cuenta el enfoque excesivo en los costos de construcción en lugar de la viabilidad a largo plazo y la protección contra la corrosión.

Muchos productos y soluciones superiores en el mercado actual no se utilizan porque no se ajustan fácilmente al proceso de construcción centrado en los costos. El costo financiero del buque es el segundo costo más importante en el envío detrás de los costos de combustible. Las sofisticadas soluciones de prevención de la corrosión aumentan los costos, y estos costos adicionales podrían ser mayores que el costo de los miembros de la tripulación.

Ahora existen nuevas aleaciones y recubrimientos que extienden en gran medida la vida útil de los componentes, particularmente en el mar. Se pueden emplear métodos mejorados para monitorear la corrosión. Si bien la corrosión no puede eliminarse por completo, puede manejarse a tal grado que disminuyan los fallos catastróficos.

La necesidad de minimizar aún más la corrosión marítima en buques autónomos puede tomarse como una oportunidad para mejorar los sistemas de monitoreo y control de la corrosión marítima. Este artículo repasa brevemente algunas de las formas en que el conocimiento actual de la corrosión marítima puede ser adoptado en el desarrollo del envío autónomo.

Corrosión de elementos estructurales

La tendencia hacia embarcaciones autónomas tendrá consecuencias para el manejo de la corrosión. La corrosión marítima es un tema que requiere medidas agresivas y proactivas. Se han desarrollado aleaciones especiales, recubrimientos y ánodos de sacrificio para frenar el inevitable deterioro de los materiales que se produce en los ambientes de agua salada. Rara vez se trata de "si", sino más a menudo de "cuándo". Además, la corrosión puede ser impredecible y catastrófica. El riesgo puede controlarse pero no se elimina fácilmente.

Los buques se operan en un ambiente brutalmente corrosivo, con cascos de barco especialmente propensos a la corrosión. La incrustación biológica de los cascos puede contribuir al arrastre y aumentar los costos de combustible. Los buques que transportan mercancías en viajes largos necesitan revestimientos confiables y de larga duración.

Los días en que los barcos tenían la libertad de pasar por alto el problema de la corrosión han desaparecido. Los tanques de lastre y carga necesitan ser recubiertos. Este es un requisito de clase. Si estos recubrimientos no son "buenos" según la clase, el barco no puede comerciar.

Hay varios enfoques para controlar la corrosión del casco de un barco. La mayoría de estos implican predecir el tiempo hasta el fracaso. El casco del barco puede estar hecho de materiales especiales seleccionados por su resistencia a la corrosión, aunque, en términos prácticos, ningún material está completamente a salvo de la corrosión marina. Dicho esto, los materiales compuestos, como la resina de vidrio epoxi, proporcionan una excelente resistencia a la corrosión. Esta tecnología infrautilizada, adecuada para usar en pasamanos, escaleras, soportes de tuberías y bandejas de cables, ha estado disponible por más de 20 años, pero la resistencia al cambio es fuerte en la comunidad de construcción naval.

Para el transporte autónomo, el monitoreo del estado del casco es especialmente importante, ya que el monitoreo diario por parte de la tripulación y la posibilidad de una intervención temprana serán inexistentes. El uso de sistemas aéreos no tripulados para levantamientos puede no ser práctico cuando se lanza desde el propio barco autónomo sin tripulación a bordo. Los vehículos autónomos submarinos y los vehículos operados a distancia poseen capacidades únicas que podrían desarrollarse para inspeccionar los cascos de los barcos en el mar. La clave aquí es la predicción del tiempo de falla o la detección de una condición potencialmente catastrófica que requeriría llevar el barco a un puerto para la reparación de emergencia.

Otra solución es incrustar sensores dentro del casco, como sensores de estrés o instrumentos de medición ultrasónicos. El procesamiento de tales señales puede indicar una condición de bioincrustación u oxidación; o incluso una combinación de ambos.

Como suele ser el caso, hay compensaciones entre los costos de monitoreo y mantenimiento del casco. La gestión de riesgos requerirá un experto en corrosión para evaluar los datos. Este conocimiento podría integrarse en la base de conocimiento de la nave autónoma, o las evaluaciones pueden ser realizadas por un experto en corrosión que monitorea remotamente la condición de la nave.

La gestión del riesgo podría afectar el tamaño del buque; puede ser más práctico transportar carga en muchos barcos pequeños y así distribuir el riesgo.

Monitoreo y capacidad de reparación

Por lo general, será necesario controlar a distancia la corrosión de los sistemas de control críticos en embarcaciones autónomas. Dichos sistemas incluyen el equipo de propulsión, así como los sistemas de inundación y protección contra incendios vitales. Estos pueden ser monitoreados de la misma manera que los sistemas equivalentes en un avión comercial. La principal diferencia es que los buques autónomos están en el mar y, por lo tanto, están sujetos a ambientes altamente corrosivos durante largos períodos de tiempo.

Dependiendo del tipo de embarcación y del período de tiempo en el mar, puede ser necesario controlar estos componentes de forma remota. Esto se puede lograr por varios métodos. Los sensores pueden instalarse en componentes críticos para monitorear su estado en el mar y estos datos pueden ser capturados y puestos a disposición del sistema informático utilizado para el control autónomo de la nave. Esta situación no es muy diferente de la de un avión comercial que puede requerirse para realizar aterrizajes no programados cuando falla un motor u otro componente crítico.

La principal diferencia entre una línea aérea y un barco oceánico es que un barco puede estar en el mar durante semanas. Si un componente crítico es susceptible a niveles de corrosión repentinamente acelerados, entonces el monitoreo de ese componente puede estar justificado y el barco debe estar preparado para cambiar su curso para las reparaciones necesarias. La imposibilidad de realizar reparaciones en un barco autónomo mientras está en marcha podría inducir períodos más largos en el puerto.

Conclusión

A medida que maduren las tecnologías en apoyo del transporte autónomo, los sistemas para monitorear la corrosión tendrán que volverse más sofisticados. La eliminación del elemento humano del control de la corrosión puede verse como una oportunidad para avanzar en la ciencia de la corrosión. En lugar de ver la corrosión como una barrera para el envío autónomo, el desarrollo del envío autónomo y la recopilación de datos a bordo podría verse como un medio para avanzar en la ciencia de la corrosión marítima.

(Según se publicó en la edición de marzo de 2018 de Maritime Reporter & Engineering News )