1

Resistência Estrutural e Dinâmica do Navio, 2º Ano 2º Semestre, 2014/2015

Corrosão em Navios de Casco Duplo

Ivo Ribeiro nº 10892Ricardo Rodrigues nº 10628Docente: Abel Amorim

2

Índice

Introdução 3Corrosão Química 4Corrosão Electroquímica 5Corrosão por agentes microbiológicos 5Causas de Corrosão 6-7Impacto da Corrosão 8Sistemas de protecção e eficiência do navio

9-13

Conclusão 14Bibliografia 15

3

Introdução:

Os navios de duplo fundo são uma tecnologia relativamente nova, e o problema da corrosão,

embora um factor em todo o tipo de navios, tornou-se rapidamente uma grande preocupação devido

ao design deste tipo de navios.

O facto de que os tanques de carga do navio não se encontrarem em contacto directo com a água

do mar faz com que as temperaturas dos tanques permanecam mais altas durante um espaço de

tempo maior, consequentemente aqueçendo os tanques de lastro do navio. Visto que a maior parte

dos países exportadores de petróleo se encontra em zonas do globo mais quentes, isto torna-se um

problema pertinente.

Enquanto que num navio de único fundo, devido ao arrefecimento da água no mar, o crude seria

normalmente arrefecido durante a viagem antes de ser descarregado, num navio de duplo fundo o

tempo de arrefecimento dos tanques é exponencialmente maior, sendo que em viagens curtas pode

até nem chegar a arrefecer até à temperatura do mar.

O uso de aço de alta resistência como material nos navios de duplo fundo, embora possibilite a

construção de navios com duplo fundo com um peso e capacidade de carga comparáveis a um navio

de único casco, também trás a consequência de que na práctica irá existir menos área de aço para

ser corroído antes que uma fenda ou infiltração ocorra. Outro problema deste material reside na sua

maior capacidade de flexão, visto que facilita a quebra e o cair de camadas ferrugem, expondo novo

aço para ser mais facilmente corroído.

4

Outro problema que pode ocorrer é a corrosão dos tanques de lastro e tanques de carga do navio por

parte de agentes microbiológicos. Ao contrário de navios com tanques de lastro segregados dos

tanques de carga, e devido às atmosferas e temperaturas que se podem desenvolver no espaço livre

de um navio de duplo fundo, torna-se propício o aparecimento de bactérias corrosivas que podem

vir a alterar a resistência estrutural do navio.

Todos estes factores apresentam um novo desafio para armadores e engenheiros navais que não

tinha sido encontrado anteriormente nesta magnitude, o que torna o estudo da corrosão, as suas

causas e prevenção importantes no futuro do transporte marítimo.

Neste trabalho iremos explicar brevemente alguns deste problemas, como eles se desenvolvem e

maneiras de prevenir e minimizar os danos que o efeito da corrosão terá em navios de duplo casco.

5

Corrosão:

A corrosão pode ser definida como quando um material reage ao seu meio ambiente levando à perda

das suas propriedades.

Num navio este processo normalmente ocorre devido a três tipos de corrosão:

- Corrosão Quími ca

- Corrosão Electroquímic a

- Corrosão induz ida por a gentes Microbiol ógi cos

Tipos de corrosão:

Corrosão Química

Ocorre quando um metal é atacado directamente por um agente químico, não requerendo o contacto

com a àgua.

Um exemplo deste tipo de corrosão seria uma viga de aço em contacto com ácido sulfúrico.

Outros elementos tais como o enxofre também atacam directamente o aço, sendo que o enxofre,

sendo uma impureza do crude transportado por petroleiros, pode por vezes ser introduzido na

atmosfera devido a microfendas.

6

Corrosão Electroquímica

Ocorre espontâneamente quando um metal se encontra em contacto com um material electrólito.

Neste caso podemos usar como exemplo o aço dos tanques do navio quando entra em contacto com

a água do mar.

Este tipo de corrosão é comum na natureza e depende do contacto do material com um agente

conductor de energia (neste caso a água).

Corrosão por agentes Microbiológicos

Ocorre quando a atmosfera dos tanques se encontra propícia ao desenvolvimento de bactérias

corrosivas de metais.

Este tipo de bactérias podem ser normalmente encontradas nos locais mais profundos dos

tanques, onde pode não haver tanto oxigénio e as temperaturas possam estar mais elevadas.

Em navios de um só casco este tipo de bactérias não é considerado como um risco sério, visto que a

água do mar arrefece passivamente os tanques do navio, fazendo com que a temperatura dos

tanques neste navios seja, em geral, mais baixa e menos propícia ao aparecimento deste organismos.

A corrosão por parte deste organismos pode ser facilmente identificada por pequenas poças cheias

de material ferroso preto.

Para evitar este tipo de corrosão deve ser assegurado que não existem locais onde lamas e água

estagnada se possam acumular, assim como a boa ventilação das obras vivas do navio.

7

Causas de Corrosão:

São várias as causas da existência de corrosão em Navios, podemos dar o exemplo de uma possível

falta de revestimento protetor que, quando não aplicado, facilita a corrosão corrosão generalizada

em todo o tanque.

Pode-se também apontar uma utilização excessiva de sistema de lavagem de tanques com água,

denominado de sistema COW (crude oil washing).

As cargas com alto conteúdo de enxofre, a qualidade do gás inerte (este deve ter sempre um teor de

oxigénio inferior a 8%), a ligação à massa inadequada de equipamentos elétricos, defeitos

localizados no revestimento protetor, o material de construção do navio, como o aço empregue. O

ataque de micro-organismos, estes provenientes da produção e transporte de petróleo ou resíduos

acumulados nos tanques de lastro. Valores altos de humidade, as altas temperaturas e a flexão de

elementos estruturais do próprio navio.

Na maioria das vezes a corrosão resulta de reações eletroquímicas. Para que essas reações se

processem é necessário que se tenham dois elementos metálicos com potencial elétrico diferente (

cátodo e ânodo ), em contacto com um meio eletrolítico, e unidos entre si por uma cadeia condutora

de eletricidade. Nestas condições há o aparecimento de uma corrente elétrica entre esses dois pontos

da peça metálica, que provoca uma migração de material do ânodo, que será portanto corroído.

Assim demonstrámos, que existe uma miríade de possibilidades de ocorrência de pontos de

corrosão

Em resumo, qualquer heterogeneidade, no metal ou no ambiente em contacto com o metal, pode dar

origem a reações eletroquímicas. Exemplos destas heterogeneidades seriam:

- Material metálico

- Composição

- Presença de impurezas

- Tratamentos térmicos ou mecânicos

- Condições de superfície

8

Causas de Corrosão El etr oquím ica

- Falta de revestimento protetor

- Defeitos do revestimento protetor

- Material de construção do navio

- Manutenção e Inspeções irregulares

- Falta de experiência com sistemas de duplo fundo

1- Tanque de Lastro no qual foi aplicado uma camado protetora ao longo da sua vida.

2- Tanque de Lastro no qual não foi aplicada uma camada protetora ao longo da sua vida.

9

Impacto da Corrosão:

A corrosão em navios de duplo fundo apresenta uma problemática recente no panorama da indústria

naval. Muitas vezes navios com apenas 1 ano de vida útil quando inspecionados apresentam já

níveis de corrosão comparáveis com os encontrados em navios de casco único ao fim de 5 anos.

Isto apresenta novos desafios a estaleiros e armadores, visto que quando este problema é ignorado

pode levar á redução substancial da vida útil do navio, o que representa um investimento negativo

por parte do armador, assim como possíveis perigos para a tripulação e carga do navio.

Torna-se portanto importante estudar novos modelos de corrosão para estes navios, de modo a

conseguir encontrar um balanço entre os mecanismos usados para contrariar a corrosão e o custo

dos mesmo, para ser possível rentabilizar os navios.

3

A imagem acima exemplifica a diferença entre um navio petroleiro de casco único e um de

duplo fundo. Qualquer petroleiro acima de 5000tons DW, tem se der equipado com duplo fundo

como estipulado pela IMO.

Esta tecnologia serve para minimizar o risco de derrames em caso de encalhe ou avarias, como

exemplificado acima. Devido a esta estipulação da IMO é importante estudar o problema da

corrosão de maneira a rentabilizar ao máximo este tipo de navios.

10

Sistemas de proteção e eficiência do navio

Existe uma análise tecno-económica que predomina na altura da escolha do tipo de proteção a ser

utilizada, todo o projeto de um navio deve ter em conta as vantagens e desvantagens, custo,

manutenção e viabilidade técnica de cada sistema.

Isto é de especial interesse em navios de duplo fundo, visto estes serem uma tecnologia

relativamente recente, em especial no que toca á corrosão pois os modelos de corrosão para navios

de casco único não se aplicam a navios com duplo fundo.

Um dos aspetos desta análise recai sobre a construção do próprio navio. Devido à existência do

duplo fundo, será necessário mais metal na sua construção, no entanto é importante assegurar que

estes navios são capazes de transportar o mesmo volume de carga e conseguirem ter um peso e

classificação equivalente a navios de casco único. Para este efeito irá ser utilizado aço de alta

resistência que, embora seja capaz de aguentar com momentos fletores maiores, o que permitirá a

utilização de aço menos espesso, esta redução em espessura irá ter a contrapartida de existir menos

aço a ser corroído até que falhas estruturais possam ocorrer.

È por isso de máxima importância assegurar a boa manutenção e inspeção das obras vivas do navio,

onde a hipótese de corrosão é maior e os acessos mais difíceis, de modo a prevenir e combater

qualquer corrosão aumentando assim a tempo de vida útil do navio.

Entre os principais métodos de proteção encontram-se:

- Revestimento

- Galvanização

- Pintura (Querena e linha de água)

- Proteção catódica - Limpeza da Querena

11

Revesti mento

Consiste em cobrir o metal com um metal mais resistente à corrosão. Para isso são utilizados metais

mais nobres como por exemplo, o Alumínio (Al), Cromo (Cr) e Titânio (Ti).

Galvaniz ação

Neste método é utilizado um metal mais eletropositivo para fazer o revestimento.

Um bom exemplo é o caso do Zinco, que por ser mais eletropositivo que o ferro, protege a estrutura

enquanto existir. Este revestimento é feito após as chapas serem laminadas, e é aplicado nas partes

submersas do navio.

É usado em conjunto com a proteção catódica, quanto melhor o revestimento, menor será o custo da

proteção catódica.

P int ura

A pintura tem como objetivo primordial isolar o metal protegendo-o de agentes corrosivos, possui

contudo uma serie de características importantes tais como facilidade de aplicação e de manutenção,

a sua relação custo/benefício atraente e ainda proporcionar outras propriedades adicionais, tais

como:

Finalidade estética, sinalização de estruturas ou de equipamentos, identificação de fluidos em

tanques ou tubulações, auxílio na segurança industrial, impedir a incrustação de microrganismos

marinhos nos cascos das embarcações, permitir maior ou menor absorção de calor, diminuição da

rugosidade superficial e identificação de falhas em isolamento térmico de equipamentos.

12

Pintura da querena

A querena pinta-se com duas tintas especiais que secam rapidamente. A primeira demão é dada com tinta anticorrosiva especial, designada por tinta de fundo nº1, para proteger o ferro da oxidação. Por cima dela, depois de estar bem seca, dá-se uma demão de tinta antivegetativa ou tinta de fundo nº2, destinada a evitar o desenvolvimento das vegetações e moluscos, pois contém, óxidos de mercúrio e de cobre que são venenosos para os limos, algas e mariscos.Deve notar-se que a tinta antivegetativa produz corrosão da chapa se for aplicada directamente, sem a interposição da tinta nº1. É importante, pois, que a tinta nº1 seja aplicada cuidadosamente, para que cubra perfeitamente o metal e encha bem os poros das chapas.

Pintura da linha de água

A região do costado entre a linha de +agua carregada e a leve é particularmente difícil de preservar contra a corrosão, por ser a mais castigada com as atracações e também pela dificuldade de conseguir tintas anticorrosivas e antivegetativas que se conservem igualmente bem ao ar e debaixo de água. AS tintas de fundo, com efeito, não se conservam bem ao ar, muito especialmente a tinha nº2; por outro lado, as tintas de óleo não são próprias para permanecer debaixo de água, porque se desagregam e não tem propriedades antivegetativas.

A tinta aplicada nesta zona vai se chamar tinta de linha de água e contém a propriedade de resistir igualmente bem no ar e na água, sendo ao mesmo tempo anticorrosiva e antivegetativa.

P roteção c atódi ca

A proteção catódica pode ser produzida de duas maneiras:

- Corrente impressa

- Ânodos de sacrifício (também conhecida como galvânica)

P roteção c atódi ca por cor rente impressa

Consiste em injetar eletrões na estrutura a proteger com auxílio de uma fonte de corrente, de

maneira a diminuir o seu potencial.

P roteção por ânodos de s acrifício

Consiste em fixar uma estrutura a um metal menos nobre que se comportará como ânodo, a

estrutura sendo cátodo, segundo o mesmo princípio descrito para a corrosão galvânica.

13

Limpeza da querena

Para preservar a querena da oxidação e impedir a aderência e o desenvolvimento das vegetações e moluscos, limpa-se e pinta-se periodicamente (semestralmente, conforme os cuidados que o casco requer e a qualidade da tinta aplicada).O trabalho faz-se em doca seca ou em plano inclinado, convindo limpar à medida que a água vai baixando, pois desde modo as vegetações soltam-se mais facilmente do que quando se deixam secar. Para limpeza usam-se escovas de piaçaba ou de arame ou mesmo raspas, conforme a natureza das aderências. A limpeza dos cascos de chapa zincada deve fazer-se com escovas de piaçaba e jactos de água, evitando-se o mais possível o emprego de escovas de arame e raspadeiras.Após a limpeza da querena se decidirá a raspagem total ou parcial da tinta velha. Algumas vezes basta raspar certas áreas suspeitas ou com indícios de oxidação, ponto o metal a nu com raspas e picadeiras e escovando com escovas de arame. Mas se a tinta está mal conservada ou se há várias camadas de tinta, deve raspar-se toda a querena. Havendo corrosões, convém enchê-las com massa de alvaiade.Modernamente está a usar-se a limpeza do fundo por processo especial, utilizando jacto de areia húmida.Uma vez limpa a querena, procede-se à pintura com tintas submarinas.

14

A seguinte tabela apresenta diferentes tipos de corrosão que podem ocorrer, assim como as suas

causas, efeitos e sistemas de proteção usados, de maneira compreensível e sucinta.

Tipo de corrosão

Causa Efeitos/Impactos Sistemas de proteção

CorrosãoUniforme

Exposição direta do aço carbono a um ambiente agressivo e à falta deum sistema protetor.

Consiste numa camada visível de óxido de ferro pouco aderente que se forma em toda a extensão da matéria. É caracterizada pela perda uniforme de massa e consequente diminuição da secção transversal da peça.

Dependendo do grau de deterioração da peça: limpeza superficial com areia e renovação da pintura antiga. Em corrosões avançadas; reforço ou substituição dos elementos danificados. Inspeção regular da estrutura com uso de ligas especiais como aço inoxidável.

CorrosãoGalvânica

Formação de uma pilha eletrolítica quando utilizados metais diferentes em contacto. Transmissão de energia entre elementos galvanizados.

Corrosão da superfície do metal e formação de ferrugem.

Isolamento dos metais ou utilização de ligas com valores próximos na série galvânica.Proteção catódica comrecurso a metais de sacrifício.

CorrosãoSob Tensão

Soma de tensão e tração e um meio corrosivo. Ex: encruamento, soldagem, tratamento térmico. Microfissuras que catalisam um rompimento brusco da peça antes da perceção do problema.

Devido aos efeitos fletores do navio, aliado ao factode navios a duplo fundo recorrerem a aço de alta tensão, as camadas protetoras e qualquer oxidação do aço já formado podem quebrar, expondo aço novo à atmosfera que será corroído mais facilmente.

Revestimentos resistentes, manutenção e pintura do material regularmente.

15

Conclusão/Reflexão

A corrosão não devidamente controlada, prevenida e posteriormente extinta pode causar limitações

de operacionalidade, diminuição de tempo de vida do navio e pode custar ao armador tempo em

estaleiro e consequentemente um encargo financeiro negativo.

Diferentes navios aplicam diferentes métodos de combate e proteção à corrosão.

Para muitos tipos de corrosão existem métodos de proteção transversais.

As inspeções regulares e detalhadas, revelam ser o método essencial para prevenir a corrosão.

Se detetada previamente, as suas avarias podem ser minimizadas.

O primeiro sistema de proteção contra a corrosão inicia-se logo na elaboração do projeto do navio

onde são estudados os melhores materiais de acordo com as suas caraterísticas químicas, físicas e

mecânicas:

- Compatibilidade

- Geometria dos componentes

- Métodos de proteção

- Facilidade de manutenção

- Fatores mecânicos

- Fatores económicos

A compatibilidade dos materiais revela-se importante devido à possibilidade de ocorrer fenómenos

como a inversão de polaridade, transferência de partículas do metal para o fluido, contacto direto

entre metais dissimilares e resistência dos materiais aos momentos fletores do navio. Ainda

relativamente à compatibilidade deve-se usar isolamentos com o metal mais nobre com a área

menor do galvânico.

A geometria dos componentes deve ser feita de forma a evitar-se geometrias complexas, quer

interior ou exteriormente, pois as geometrias devem ser executadas de modo a facilitar a

manutenção.

Como já foi referido a tecnologia dos navios de duplo fundo ainda é relativamente recente, sendo

que a corrosão em navios de duplo fundo apresenta um desafio importante e de difícil resolução.

Por enquanto a melhor solução para este problema continua a ser uma boa manutenção do navio e

uma maior sensibilização da tripulação para esta problemática de modo a maximizar a vida útil do

navio.

16

Bibliografia

- Corrosion in Double Hull Tankers. (2004). Tanker Operator .- DeCola, E. (2009). A review of Double Hull Tanker oil spill prevention considerations.- Gabriel, V., Oliveira, C., Soares, K., Vitor, F., Ramos, C., Silva, W., et al. Corrosao final

sem formatação. UEZO Construção Naval e Offshore.- Insight, M. Single Hull vs Double Hull Tankers.- OCIMF. (2003). Double Hull Tankers - Are they the answer?- Organization), I. (. (2008). MARPOL.