Estudio y realización de base de datos de pinturas ...
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EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcaciones
derecreo
TrabajoFinaldeGrado
FacultatdeNàuticadeBarcelonaUniversitatPolitècnicadeCatalunya
Trabajorealizadopor:GuillemCandelasCorrales
Dirigidopor:
SergioIvánVelásquezCorrea
GradoenIngenieríaenSistemasyTecnologíaNaval
Barcelona,8deJuliode2018
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Agradecimientos
“Amispadresyatodamifamiliapornodejarquemerindiesecuandolascosasnosalíanbien,atodoslosprofesoresdelafacultadoporsuayudaydedicaciónalolargodeestoscincoañosyenespecialamitutorSergioVelásquezporsuvaliosaayudaduranteestosmesesdetrabajo”
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Resumen
Conlarealizacióndeesteproyectosepretendedesarrollarunametodologíaparaunconocimientomásobjetivodelaspinturasantifouling,yensuaplicaciónespecíficaenlanáuticaderecreodesdeunpuntode vista del mercado actual. La intención es crear una base de datos que según los parámetrosintroducidos, permita obtener una respuesta sobre qué tipo de antifouling sería el ideal para laembarcacióna lacualsequiereaplicar lapintura.Tambiénsepretendeelaborarestudiosdemercadoparaconseguirlamáximainformaciónsobrelassolucionesmásóptimasalahoradedecidiraplicaruntratamientoantifouling.Elresultadodelproyectoserálaconsultaóptimaquepermitaademás,decidirsobrelostratamientosantifoulingqueademástenganencuentalasnormativasmedioambientalesydecalidadexigidas.
Lasprincipalestareasarealizardeesteproyectoserán:
1.Introducciónysituaciónactualsobrelosdiferentestiposdeincrustacionesmarinasenloscascosdelasembarcaciones,elporquésucedeyquéorganismospuedenformarlas.
2. Se buscarán los diversos tipos de antifouling existentes en elmercado y asimismo destacar a losprincipalesfabricantesenesteámbito,conelfindeelaborarunabasededatosqueinstruyaalusuariosobrequépinturaantifoulingusarsegúnsutipoembarcaciónylosdistintosparámetrosatenerencuentasegúnlanecesidadespecífica.
3. Se realizaráunestudiodemercado sobre las empresasquedistribuyenelmaterial yun listadodefabricantesparaencontrarparacadasituación,elmaterialmásviable.
4.Seestimaránlosefectosdelfoulingenlaembarcaciónencuantoacostesadicionalesporculpadelasincrustaciones, en cuanto a consumo, maniobrabilidad y otros parámetros y que permitan tomar ladecisióndeadoptarmedidasantifouling.
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Abstract
Thisprojectissettoinvestigatethemarketofantifoulingcoats,itshistory,theevolutionoffoulingonboatsanditssolutionstopreventit.Themaingoalofthisprojectistocreateawebassociatedtoourowndatabase,whichallowstoanyonewhousesthewebtofindthebestantifoulingproductinthemarketatitsbestpriceoptions.
Themaintargetstoachieveintheprojectare:
1.An introductionaboutthefoulingand itsevolution inpastandrecenttimesandwhy itattachestoboatsandhow.
2.Anadvancedandsystematicsearchinthenauticalmarketofthebestbrandsandbestproductsouttheretofindthemostcommonsonesandthemostusedtocreatethedatabasewhichallowsallusersofthewebtofindthebestproductfortheboat.
3.Amarketanalysisoftheprimebrandsandmanufacturersofantifoulingcoatsandtheproductsavailableofeachbrand.
4.Anexhaustanalysisabouttheadditionalcostthatimpliestheattachmentofthefoulinginshipsandthecomparisonbetweenafouledshipandashipwithoutfouling,
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Tabladecontenidos
AGRADECIMIENTOS...................................................................................................................................IIRESUMEN..............................................................................................................................................IVABSTRACT...............................................................................................................................................VTABLADECONTENIDOS.............................................................................................................................VILISTADODEFIGURAS...............................................................................................................................VIILISTADODETABLAS...................................................................................................................................X
INTRODUCCIÓN....................................................................................................................................2
SITUACIÓNACTUAL..............................................................................................................................3
INTRODUCCIÓNALANTIFOULING.........................................................................................................4
CAPÍTULO1.ELPROBLEMADELBIOFOULINGENLAHISTORIA..............................................................7
CAPÍTULO2.FUNCIONAMIENTOPINTURASANTIFOULING.................................................................21
CAPÍTULO3.OTRASTECNOLOGÍASANTIFOULING..............................................................................39
CAPÍTULO4.NORMATIVAAPLICADAALOSPRODUCTOSANTIFOULING.............................................46
CAPÍTULO5.COSTESADICIONALESDEBIDOSALBIOFOULING.............................................................53
CAPÍTULO6.DEFINICIÓNDEUNAHERRAMIENTAWEBSOBREANTIFOULING.....................................64
CONCLUSIONES..................................................................................................................................73
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................................74
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ListadodeFiguras
Ilustración1.TemperaturamediaglobalenlaTierra.Fuente:“Ahigh-resolutiondatasetofSurfaceclimateovergloballandareas”porDavidLister,MikeHulme,IanMakin(2000)............................................4
Ilustración2.Hechosdestacadosenlaevolucióndelaspinturasantifoulingenlahistoria.Fuente:“Modernapproachestomarineantifoulingcoatings”porL.D.Chambers,K.R.Stokes,F.C.Walsh,R.J.K.Wood.23deJunio2006................................................................................................................................12
Ilustración 3. Formación de la biocapa. Fuente: “CBE Regulatory Meeting: Anti-Biofilm Technologies:PathwaystoProductDevelopment.1deFebrerode2017...............................................................13
Ilustración4.Ciclodeformacióndelbiofouling.Fuente:Propia.Basadoen“Non-toxic,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineaplications”.26dejunio2015............................................................................................................................................................15
Ilustración5.Clasificaciónvegetaldelfouling.Fuente:Propia.Basadoen“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Náutica&Yatesmagazine”...................................................15
Ilustración6.Clasificacióndelfoulinganimal.Fuente:Propia.Basadoen“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Náutica&Yatesmagazine”...................................................16
Ilustración 7. Incrustaciones en obra viva de tipo alga. Fuente: “Navegar.com Tipos de antifouling eincrustacionesquecombaten”porJuanPedroDiego.6deJulio2015.............................................17
Ilustración8.Incrustacionesenobravivadetipolimo.Fuente:Interlux“Hullfouling”............................18
Ilustración9. Incrustacionesenlaobravivatipoconcha.Fuente:Yachtingpages“Acompleteguideonultrasonicantifouling”porMichaelHenson.20deJunio2016.........................................................19
Ilustración 10. Aumento de temperatura anual en los ultimos 140 años. Fuente: NASA GISS SurfaceTemperatureAnalysis.........................................................................................................................20
Ilustración 11. Actuación del biocida en matrices duras. Fuente: Apuntes asignatura Inspección deembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán........................................................................23
Ilustración12.Rugosidaddelsustratoenelqueseaplicalapintura.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán...................................................................23
Ilustración13.Desprendimientodelbiocidayrugosidaddelsustratoempleandomatrizblanda.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán.................24
Ilustración 14. Capa de lixiviación de matriz blanda. Fuente: Apuntes asignatura Inspección deembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán........................................................................25
Ilustración 15. Desprendimiento biocida en pinturas Autopulimentables. Fuente: Apuntes asignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán.................................................26
Ilustración16.DesprendimientodebiocidayrugosidaddelsustratosobrepinturasAutopulimentables.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán...26
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Ilustración17.CapadelixiviaciónenpinturasAutopulimentables.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán...................................................................27
Ilustración18.Relaciónentrelaadhesiónrelativaylaenergíadesuperficie.Fuente:“Foulreleasesystemsanddrag”porM.Candries,UniversityofNewcastle.Abrilde2001...................................................30
Ilustración19.Relaciónentreadhesiónrelativaycoeficientecalculadodelospolímeros.Fuente:“Non-toxica, non-biocide-release antifouling coatings base don molecular structure design for marineapplications”porAydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015..31
Ilustración20.Estructurasquímicasdelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifouling coatings base don molecular structure design for marine applications” por AydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015.......................................33
Ilustración21.Estructurasquímicasdelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifouling coatings base don molecular structure design for marine applications” por AydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015.......................................34
Ilustración22.Estructuraquímicadelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifouling coatings base don molecular structure design for marine applications” por AydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015.......................................35
Ilustración23.Visióndelarugosidaddelasuperficietratadaconpinturaautopulimentable.Fuente:...37
Ilustración24.VisióndelarugosidaddelasuperficietratadaconIntersleek900.Fuente:......................37
Ilustración25.Funcionamientodeantifoulingporultrasonidos.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE..........................................................................................................................39
Ilustración 26. Equipos empleados en el sistema por ultrasonidos. Fuente: SONIHULL UltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE.......................................................................................................40
Ilustración27.Transductor.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE..................41
Ilustración28.Localizacióndeltransductorenembarcacióndedoblecasco.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE.......................................................................................................42
Ilustración 29. Localización de transductor en caso general. Fuente: SONIHULL Ultrasonic AntifoulingsystemNRGMARINE..........................................................................................................................42
Ilustración 30. Localización de los transductores adicionales. Fuente: SONIHULLUltrasonic AntifoulingsystemNRGMARINE..........................................................................................................................42
Ilustración31.Propagacióndelasondascon2transductores.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE..........................................................................................................................43
Ilustración32.Propagacióndelasondascon3transductores.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE..........................................................................................................................43
Ilustración33.Colocaciónypropagacióntransductoresenuncatamarán.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE.......................................................................................................43
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Ilustración 34. Distribución de transductores en buques mercantes. Fuente: SONIHULL UltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE.......................................................................................................44
Ilustración35.EsquemadefuncionamientodelMGPS.Fuente:MMEGroup"Alongerlife"...................45
Ilustración36.Páginaprincipaldelportalweb.Fuente:Propia.................................................................66
Ilustración37.Ventanadeinformacióndecontacto.Fuente:Propia.......................................................66
Ilustración38.Ventanaconlalistadeproductosdisponible.Fuente:Propia...........................................67
Ilustración39.Ventanaampliadadeseleccióndeproducto.Fuente:Propia............................................68
Ilustración40.Ventanadeserviciosdisponiblesdelportalweb.Fuente:Propia......................................69
Ilustración41.RelacióndeproductosHEMPELyfabricante.Fuente:Propia............................................70
Ilustración42.RelacióndeproductosINTERNATIONALyfabricante.Fuente:Propia...............................71
Ilustración43.RelacióndeproductosJOTUNyfabricante.Fuente:Propia...............................................71
Ilustración44.RelacióndeproductosTITANLUXyfabricante.Fuente:Propia..........................................71
Ilustración45.Ventanadeclienteconrespectivohistorialdecompra.Fuente:Propia............................71
Ilustración46.Relacionesentretablasdelabasededatos.Fuente:Propia.............................................72
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Listadodetablas
Tabla 1. Materiales poliméricos en pinturas AF sin biocidas. Fuente: “Non-toxica, non-biocide-releaseantifouling coatings base don molecular structure design for marine applications” por AydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015........................................31
Tabla2.Costeoperacionaldiariodelasembarcaciones.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015...............................................................................................58
Tabla3.Incrementodelcostedebidoalareduccióndevelocidad.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015..........................................................................59
Tabla 4. Incremento del coste en diferentes embarcaciones debido al incremento del consumo decombustible.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015....................................................................................................................................................60
Tabla5.Costedeldiqueseco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015....................................................................................................................................60
Tabla6.Pérdidasderéditodebidoalareduccióndevelocidad.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015...................................................................................61
Tabla7.Pérdidaderéditoduranteestanciaeneldiqueseco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015...................................................................................61
Tabla8.Costeadicionaldebidoalfouling.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015.....................................................................................................................62
Tabla9.Comparaciónentrecostesconysinfoulingadheridoenelcasco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015..............................................................63
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IntroducciónConestetrabajoserealizaunestudiocompletosobrelaevolucióndelfoulingenelmundodelanáuticaycómoéstehaafectadoysigueafectandoengranmedidaalsectornavalencuantoacostesensucontrolyenelimpactosobreeldesempeñoenlosbuquesactuales.Ademásdelestudioyevolucióndelfoulingyloscostesadicionalesqueconlleva,sepresentanlosdistintosavancesenelmercadoactualencuantoaproductos,comopuedenserpinturassinbiocidasosistemasalternativosquecombinadosconlaspinturasantifouling presentan resultadosmás prometedores. Complementariamente al estudio se presenta lapropuesta un portal web que sirva como solución a un potencial usuario a la hora de consultar losproductosdisponibles,debidoalafaltadeinformacióntécnicasobreestetipodeproductosenEspañaen el ámbito de la náutica. Este portal consiste en una web en la que un usuario sin tenermuchosconocimientosenlamateria,puedaobtenerelproductomásadecuadoparasuembarcaciónacordeasupresupuestoynecesidades,medianteunabasededatosdeproductosquesehacreadoapartirdedatosde fabricantes líderes en el sector, de forma que se puedan escoger productos de manera objetivaminimizandoerroresenelmomentodecomprarestetipodeproductos.
Lamayormotivaciónpara la realizacióndeesteproyectohasido ladeobtenerunconocimientomásprofesionalsobreestetipodeproductosyasíconocerlassolucionesexistentesantelasincrustacionesenloscascos,yaqueesteproblematieneunimpactonegativosobrelaspropiedadesdedesempeñodelasembarcaciones como son el consumo de combustible, la pérdida de velocidad y el aumento de larugosidadentreotras.Consideroqueesdeespecial interésunificar la informaciónanivel regionalencuantoalosproductosdeestanaturalezaparalanáuticaderecreo,quepuedandarsoluciónalproblemadelfouling,disponiendodeherramientasqueapoyenlatomadedecisionesdelosusuariosencuantoasus respectivas necesidades a la hora de seleccionar un tratamiento óptimo cuando este problemaaparezcaosimplemente,paraevitarseproduzca,comomedidapreventiva.
Teniendoencuentaqueesunproblemadeactualidadenelsectornáuticotantocomoderecreocomodelamarinamercante,conestetrabajopretendoconsiderartodoloquesedebesaberantesdecompraroadquirirunproductoantifoulingdadasunasnecesidadesparticularessinqueelloconlleveaunagraninversióndetiempoydedineroquepuedalimitarlaselecciónoptimadeestosproductos.
Para la realización de este trabajo se han consultado diversos artículos científicos sobre el fouling,productos antifouling y sus correspondientes características, además de los principales fabricantes yproveedoresdeestosproductosprincipalmenteenelámbitonacionaldeEspaña.
Hastaelmomento,enelcampodelaspinturasantifoulingsehainvestigadosobretodoenpinturasconbasesderesinasyempleandocobrecomobiocidaprincipal,apesardesuéxitoinicial,elfuturodeestosproductossecentraenlaspinturassinbiocidasbasadosensiliconasofluoropolimerosyaquenoempleansustanciastóxicasquepuedentenerefectoscolateralessobreelmediomarino.
Situaciónactual
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SituaciónactualActualmenteenlaindustrianavalcomomedidaysistemaantifoulingseestánempleandoprincipalmentelaspinturasantifoulingconbiocidas.Sinembargo,cadavezgananmáspesoenelmercadolasquenoempleanbiocidasdebidoasugranevoluciónenlosúltimosañosyensufactorecológico,quecadavezestámáspresenteenlasociedad.
Otros métodos existentes alternativos a las pinturas son los sistemas por ultrasonidos, que estánadquiriendounagranfuerzaacausadelasrestriccionesaplicadasenlaspinturasenlaúltimadécadaenbaseasuscomponentestóxicos.
OtrosestudiosrecientescomoeldescritoporVinodB.DamodaranyN.SanjeevaMurthy[1]investiganlasestrategiasempleadasporanimalesmarinosovegetaciónmarinaparaadoptarsuscaracterísticasantiincrustantesysintetizarsuperficiesconesaspropiedadesparaevitarlaaparicióndelfouling.
Encuantoalmercadoglobaldelmundodelaspinturasantifouling,segúncitaMarketsandMarkets,“Seesperaqueelmercadocrezcadesdelos5,61milmillonesdedólaresen2015hastalos9,22milmillonesdedólaresen2021conunporcentajedecrecimientoanualdel8,6%entre2016y2021.[2]
Existeunagrandemandadepinturasantifoulingydesdelaindustrianavalseesperaqueestademandaaumenteelcrecimientodelmercadonavalenlospróximosaños.
AsiayelPacíficodominanclaramenteladistribuciónglobaldelmercadodelaspinturasantifoulingenelsector,independientementedeluso,seaparalaconstrucciónoreparacionesdeembarcaciones.Chinaseestáconvirtiendoagranvelocidadenelpaísconmásconstrucciónnavalyseesperaqueenel2017sealapotenciamundiallíderenelsector.
Según la Asociación de de constructores navales de Japón, la distribución en cuanto a astilleros yconstrucciónnavalsedivideen:Japón(19,2%),CoreadelSur(34,4%),China(37,2%),Europa(1,4%),yelrestodelmundorepresentaun7,7%.[2]
Finalmente losmétodoshabitualesparaencontraroseleccionarproductosantifoulingparaunclienteconvencional,requierenelaccederainformaciónmuyespecializadayquegeneralmentenocubretodoslos aspectos o necesidades que un usuario potencial requeriría para una óptima selección de estosproductos.Setrataríadebúsquedasextensasporinternetodelacapacidaddeaccederacatálogosdeempresas especializadas que habitualmente no son fácilmente accesibles. Muchos sitios web soloenseñanlosproductosysuscaracterísticas,otrospuedenaportarinformaciónsobreelprecioyunpuntode venta especifico y finalmente existenotros sitios que comercializanproductos de terceros quenogarantizan la disponibilidad o los stocks a la hora de hacer una compra. Ademásmuy pocas fuentespuedenproporcionarinformaciónsobreaspectostanimportantescomoselecciónóptima,métodosdeaplicación, tratamientos de la superficie, disposición de residuos ymedidas sobre seguridad, higiene,toxicidadymantenimiento.
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IntroducciónalAntifoulingEnesteapartadoseprocedearealizarunaintroducciónalantifoulingdeformamuydetalladaymencionarciertaspropiedadesqueposeenlosproductosantifoulingenelmercadoactualparaqueelusuariotantomediocomoexperto,tengamáscertezasobreelproductoaemplearyquepropiedadesyventajastienegraciasalainformaciónobtenidaenherramientascomolaqueseproponeenestetrabajo.QUEESELFOULINGYCOMOSEPRODUCE?
SedenominaFoulingatodoconjuntodeorganismosmarinosquenecesitanestaradheridosaunsustratopara sobrevivir en alguna fase de su ciclo biológico. Existen distintos tipos de organismos omicroorganismos los cuales sepuedenclasificardedistintosmodos. La clasificaciónmásempeladaessegún el origen de los organismos en los que se dividen de origen vegetal, que se clasifican entremicroalgasymacroalgas,yporotraparteexistenlosdeorigenanimalquesedividenasuvezensisondecuerpoblandoodecuerpoduro.
Losprincipalesparámetrosqueafectanasucrecimientoenloscascosdelosbarcossonlatemperatura,lasalinidadexistenteenelaguadelmar,laluzdelsolyciertosnutrientespresentesenelaguacomoporejemplofosfatos,nitratos,etc.
Comosehamencionado,unodelosprincipalesfactoresquepromuevenlaformacióndelfoulingeslatemperaturadelaguaydelmedioambiente,portalmotivoesmásprobablequeseproduzcafoulingenlas zonas cálidasdel globo terrestrequeen las zonasmás frías. En la siguiente imagen, seobserva ladistribucióndetemperaturasglobaldestacandolaszonasmáscálidasdelplanetaylasmásfrías:
Ilustración1.TemperaturamediaglobalenlaTierra.Fuente:“Ahigh-resolutiondatasetofSurfaceclimateovergloballandareas”porDavidLister,MikeHulme,IanMakin(2000).
IntroducciónalAntifouling
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Comosepuedeobservar2/3delaTierrademediatienentemperaturassuperioresalos15gradosduranteelaño,loquesignificaquelosbarcosquenaveguenporestaszonassonmuchomáspropensosapadecerproblemasdefoulingdurantelavidadelaembarcación.Enestetrabajosehablarádelanáuticaderecreopor lo cual la granmayoríadeembarcacionesestudiadas tendránproblemasde foulingdebidoaquenaveganporlasaguasmáscalurosas.
Laapariciónde las incrustacionesprincipalmentesucedenen loscascosde losbarcos,enplataformasoffshore,encircuitosderefrigeracióndecentralestérmicasynucleares,enredesdepiscifactorías,etc.
Lasprincipalesdesventajasdelasincrustacionesenelcascoson:
• Incrementodelarugosidaddelasuperficie• Pérdidasdevelocidad• Aumentodelconsumodecombustible• Aceleracióndelacorrosión• Aumentoelriesgodeaparicióndelaósmosisencascosdefibrareforzada• Efectoestéticosobrelaembarcación
COMOCOMBATIRELFOULING
ParalaprevencióndelfoulingenlasembarcacionesesrecomendableseguirlasinstruccionesdedescritasporlaIMO(OrganizaciónMarítimaInternacional)enlasqueseconcluyequeparalaprevencióndeestefenómenosehadeponerenseco laembarcaciónalmenosunavezalañopara limpiaryrepintar losfondos.
Ademásdeestasmedidasdeprevenciónyderealizarmantenimientoconstantedetodalazonadeobravivaenelcasco,serecomiendaelusodepinturasantifoulingparaunamayorprotección.
Existenpinturasantifoulingconbiocidasysinbiocidas.Laspinturasantiincrustantesconbiocidas,estánformadasensucomposiciónporlosbiocidasquesoncompuestosactivos,ensumayoríadecobre,queinhibenelcrecimientodelaincrustaciónenlasembarcaciones,elvehículoquepuedeserunaresinaobienunpolímeroenlamayoríadecasosyfinalmenteporpigmentosyotrosaditivosquedependendelaempresaquelosfabrica.
Para la selección delmejor biocida se han de tener en cuenta ciertas características necesarias en elproducto:
ü Tóxicoparaorganismosantiincrustantesü Nulatoxicidadynoacumulaciónenorganismossuperioresü Rápidabiodegradaciónü Solubilidadadecuadaenaguadelmarü Estableenlapinturalíquidaü Aprobadoporlalegislaciónvigenteü Ensayostoxicológicos/medioambientales.
En laactualidad, losproductosmásempleados son los compuestosdecobrequecontienenÓxidodecobre y Tiocianato de cobre, y los formados por compuestos orgánicos que contienen carnamatos,isotiazolonas,piritionas,etc.
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Laspinturasantifoulingsconbiocidasseclasificansegúnelmecanismodeliberacióndelbiocida,éstospuedenser:
Ø DematrizInsolubleoMatrizDuraØ DematrizsolubleoConvencionalesØ Autopulimentables
Estosmecanismossedescribiránconmásdetallemásadelante.
Capítulo1.Elproblemadelbiofoulingenlahistoria
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Capítulo1.Elproblemadelbiofoulingenlahistoria
2.1.EVOLUCIÓNDELBIOFOULINGENLAHISTORIA
Losefectosdelasincrustacioneshansidorecientementeobjetodeestudio,sinembargoesunproblemadetectado ydescritodesdehacemucho tiempo.Aunque sehanencontradoanotaciones sobre comorealizartratamientosenlaobravivadeloscascosdesdeelsigloV,larealidadesquelabúsquedadeunasolución al problema del fouling empezó incluso con barcos de los que no se tiene prácticamenteinformación.
Históricamenteeldesarrollodelprocesoparareducirlasincrustacionesdelasobrasvivasdelosbarcossehandivididoentresetapas:
v Lacontinuaintroducciónderevestimientosmetálicosqueculminaroneneldescubrimientodelrevestimientodecobrecomosuperficieantiincrustante.
v Evitarelusodecobreencascosdehierrodebidoa lacorrosióngalvánicaqueposteriormentecondujoaldesarrollodeloscascoshechosdehierro.
v Eléxitodelosesfuerzoseneldesarrollodepinturasantifouling,enlasqueenelcasodecascosdehierroyaceropodíanaplicarseencimadecapasanticorrosivas.
Desdeentoncessehanidoestudiandoyprobandosistemasantifouling.Entiemposdepazlatendenciahasidoproseguirconlossistemasexistentesindependientementedesurendimiento.Sinembargo,entiemposdeguerraseintensificabalainvestigaciónenelsector.[3]2.1.1.PRIMEROSCASCOSENLAHISTORIA
Lahistoriaexistentesobrelasembarcacionesesinclusoanterioralostextosmásantiguosdelosquesedisponenactualmentehoyendía,sinembargosepuedeasumirqueinclusolasembarcacionesdeantañosufrían problemas de incrustaciones que afectaban a la navegabilidad. A pesar de no conocer conexactitudlasmedidasempleadasparacombatiresteproblema,sehanencontradopequeñasanotacionessobreeltratamientodelaobravivadelasembarcaciones.
Antiguamentelasembarcacionesylasflotasteníangrandeseslorasylosviajesquerealizabaneranmásduraderos.EnelantiguoEgiptoexistíanembarcacionesdehasta50metrosdeeslorayrealizabanviajespara comerciar hasta Somalilandia ubicada al noroeste de Somalia. Cabe recalcar que incluso existenrelatosdeembarcacionesegipciasentiemposromanosquedescribíaneslorassuperioresalos55metros.
LaprimeramenciónquesetienesobreelfoulingesunareferenciadeAristótelesenelsigloIVa.C.enlaquenomencionabadirectamenteelfoulingsinoqueatribuíaelefectocreadoporelfoulingalarémoraqueactuabacomoship-stopper,esdecirqueelpezencuestiónconseguíaralentizarlaembarcaciónyendoamáximavelocidadoinclusodetenerlasilaembarcaciónestabaprácticamentedetenidaenunpunto.EnrelaciónaestacreenciaPlutarcoseñalóqueeramásprobablequelacausaresponsablefueseelfoulingy
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nolarémoraquesemencionabaenlaépoca.Tambiénmanifestóquesiseeliminabanlasalgas,yrestosenlaobravivadelaembarcaciónseríamásfácilnavegar.
SedicequelosantiguosFeniciosyCartaginesesempleabanrevestimientosdecobreenlaobravivadesusembarcaciones. Aunqueno sepuededemostrarque suuso fueseestrictamenteparaprevenirelfouling, ya que probablemente se usasen esos elementos para crear superficies lisas o reforzar laestructuradelcasco.
Seemplearondistintosmaterialescomocera,alquitrányapartirdelsigloIIId.C.seempezaronautilizarrevestimientosdeplomoinclusoconociendosusefectoscorrosivosconelhierro.Apesardesusefectoscorrosivoselrevestimientodeplomofueelmaterialescogidoymáscomúnmenteempleadoantesdellegar al siglo XVIII. Incluso las embarcaciones de Arquímedes y embarcaciones romanas empleabanrevestimientosdeplomoparaelcasco.
ElusodelrevestimientodeplomofueadoptadoporlosinglesesduranteelsigloXVenelreinadodeHenryVIdebidoasuprotecciónantelosgusanosqueaparecíanenelcasco.SinembargonoseusabaamenudoenInglaterraysedicequeintrodujeronelrevestimientodeplomodelasembarcacionesespañolas.
En1682serealizóunacomisiónparainvestigarporquelosgrandesnavíosdelaépocacomothePhoenix,the Plymouth eran victimas del efecto de la corrosión causada por el revestimiento de plomo,provocándola en los hierros del timón y en consecuencia que no fuese seguro salir a mar abierto,provocandoasíelfindelrevestimientodeplomoenelalmirantazgo.Apesardeestadecisiónydeléxitodelrevestimientodecobreen1761,en1768elMarlboroughfuerevestidoconplomoconsuposteriorresultadodeunaobravivatotalmentegastadaycomidaporelfoulingquedecidieronreemplazarloconrevestimientodemadera.
Los revestimientos de madera se generalizaron después de los problemas que producían losrevestimientos de plomo y eran empleados con pelo animal y alquitrán ya que prevenían lasincrustacionesdegusanosenelcasco.Selesañadíaademásdealquitrán,sulfurosoaceitesparamejorarsuspropiedadesantiincrustantes.
2.1.2.PRIMEROSREMEDIOSANTEELFOULING
Laprimerasuperficieantiincrustantequerecibióungranreconocimientofueelrevestimientodecobre.Apesardequeyahabíasidoutilizadoanteriormente,elprimerusoconocidofueelempleadopor losFeniciosenembarcacionesgriegasyromanasparadarunextradevelocidadsinconocersuspropiedadesantiincrustantes.
Apesarde suusoentre los siglos XII y XVen tejados, no fue sinohasta los siglos XVII y XVIII que seempezaronautilizarestosrevestimientosenloscascosdelosbarcoscomoantiincrustante.
Seestablecieronpatentesdelusodelcobrecomoantiincrustanteenel1625yen1728comounnuevométododeconservarlaobravivadelasembarcaciones,apartirdeesemomentoseutilizóendistintasembarcacionesdeimportanciadestacable.Laprimeraymásimportantefueen1758conlafragatade32cañones H.M.S. Alarm en la cual fue empleado el revestimiento de cobre como experimento paracomprobar la conservación del casco ante el problema de la incrustación de gusanos. A raíz de esteexperimentoseextrajeron3conclusiones:
Capítulo1.Elproblemadelbiofoulingenlahistoria
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• Elrevestimientodecobreprotegíaantelaamenazadelasincrustacionesdelosgusanosyademásnodañabalastablasdelnavío.
• Lasventajasqueteníaerantanimportantesqueenlospróximosexperimentosserecomendaríasuuso.
• Aislarelcobredelhierroomantenerlosaciertadistanciadebidoasusproblemasdecorrosión.
EnlospróximosañosseempleóendistintosnavíosdelaflotabritánicacomoporejemploenelAuroraen1765,elStagen1770,cuatroembarcacionesmásen1776ynuevemásen1777,yenlossiguientestres años toda la flota inglesa emplearía el usodel cobre y en 1789dispondríande 2 embarcacionesfabricadasúnicamentedecobre.
A pesar de ser lamejor superficie antifouling conocida en la época, no era perfecta, pues tenia susinconvenientes como la incertidumbre de sus funciones como anti incrustante ya que no siemprefuncionabaigualentodosloscasosysucorrosiónanteelhierrosuponíaunproblema.
Paraevitarestosinconvenientes,en1803serealizarontrabajossobreelcobreconlafinalidaddetrabajarelcobrededistintosmodosparaobtenersoluciones.Duranteestasinvestigaciones,SirHumphryDavy,en1824,indicóquelacausadelaelevadacorrosiónnoeranlasimpurezasdelcobrecomosepensabaenlaépocasinoqueelaguapropiadelmarreaccionabaconelmaterial,conociendoqueelcobretieneunpotencialdereducciónligeramentepositivosisepudieseconseguirqueenvezdeligeramentepositivofueseligeramentenegativolacorrosiónseríanula.PortantopropusorealizarexperimentosañadiendoZinc,estañoohierroalcobre.
Posteriormenteenla industrianavalseempezaronautilizarcascosdehierropor loquedirectamentehacíaquesedejasedeutilizarelcobrecomoantiincrustantedebidoasuaccióncorrosivaconelhierro.
2.1.3.LAPROBLEMÁTICAPARALAPROTECCIÓNENCASCOSDEHIERRO
LoscascosdehierrosurgieronenlaindustriaafinalesdelsigloXVIIIdebidoalascostosasreparaciones,escasezdemaderay la introduccióndemotoresavapor. Losbarcosdemaderaestaban limitadosenlongitudyenresistenciaestructuraleinclusoconnuevastécnicasdeconstrucciónnopodíancompetirencuantoaprecioconnavíosdehierro.Tambiénexistíaelproblemadelasvibracionesproducidasporlosprimerosmotoresypropulsores,quelasembarcacionesdemaderanopodíansoportarestructuralmente.
Paralaviabilidaddelhierrocomomaterialaemplearenloscascosexistíandosvariantesfundamentalesacombatirqueeranlacorrosiónyelfouling.
Durantelosprimerosañosenlaetapadeloscascosdehierrosurgierondistintosproblemasasociadosalacorrosión,debidoalusoderevestimientodecobre,comocasosmásconocidosdestacanlosdelH.M.S.Jacakalenelquelacorrosióndegradótodas lasplacassinquenadiesediesecuentadeello,tambiéndestacaelcasodelTritonen1862elcualporculpadelacorrosiónsusplacasllegaronatenerespesordelaminasdepapel.Segúnsucomandanteelbarcosemantuvoafloteporelfoulingqueteniaadherido.
Apesardequeelproblemadelfoulingyaexistíaanteriormente,seenfatizómuchoenesteaspectoparalaobtencióndegrandesvelocidadesenlasembarcacionesyaquealcambiaraembarcacionesdehierroeramásdifícilconseguirdichasvelocidadesymaniobrabilidad.Elcasomásextremoreportadoenlaépocafueeldeunballeneroquenavegósolamente6mesesenlascostasafricanaselcualapesardequecada
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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messelimpiabaelfouling,eraprácticamenteinmanejableynopodíanavegardebidoalagrancantidaddefouling.
Debido a la problemática existente se propuso deshacerse de los navíos de hierro y se empezaron avender,sinembargoesasventasfueronfrenadasdebidoaquenoseconocíamejormaterialporaquelentoncesparalosrequerimientosdelasembarcaciones.
Comoconsecuenciadeldesusodelrevestimientodecobreporsucorrosiónconelhierroseempezaronainvestigar distintos revestimientos metálicos que tuviesen propiedades similares en cuanto a antiincrustanteperosinelproblemadelacorrosiónobieninvestigarmétodosdeaislarelcobredelcascodehierro.
SeempezóautilizarelZinccomosustitutoylosresultadosfueronlosuficientementebuenosencuantoaprevencióndelfouling,sinembargo,sedesgastabamuyrápidolocualnosalíarentable.
Se probaron infinidad de elementos metálicos como el metal Muntz, laminado de plomo, hierrogalvanizado,Níquel,aleacionesdeplomoyAntimonio,dePlomoyZinc,…Sinembargoestoselementosnotuvieronéxitoenlaspruebas.
Tambiénseprobaronrevestimientosnometálicoscomoporejemplodefibra,goma,ebonita,corchoypapel.
Unadelasgrandesconsecuenciasexpuestasanteriormentealemplearcascosdehierrofueelinterésporencontrarcomposicionesquepermitieseneliminarelfoulingquetantosproblemascausaba,araízdeesteinterés se desarrollaron las pinturas antifouling que se conocen en la actualidad que sustituyen losrevestimientosdecobre.
2.1.4.PINTURASANTIFOULING
Laprimerapinturaregistradacomoprotecciónantifoulingdatade1625cuandoWilliamBealepatentóunapinturacompuestaporhierroenpolvo,cementoyuncompuestodecobre.Probablementeestefueseelprimerusodel cobre comoanti incrustante.Más tardeen1670HowardyWatsonpatentaronunapinturacompuestaporalquitrányresinaenunbarnizdeceradeabeja,aguarrásdecrudoylacadisueltaenalcohol.
EnelsigloXVIIIsepatentaron3composiciones,laprimeraconteníavidriomachacadoenunamezcladealquitrán,aceiteycal.LasegundaconteníaEstañomolidoenunapastadeZinc.YfinalmentelatercerapatentadaporWilliamMurdocken1791eraunacomposicióndesulfurodeHierroyZincmezcladoconbarniz.
En1737seprobarondistintascomposicionesenPortsmouthdeloscualeselmejorfueunamezcladealquitrányazufreelcualfuelosuficientementebuenoparacombatirlosgusanosqueseincrustanenelcascoperoquenocombatíancompletamenteelfoulingdelcasco.
HastaelsigloXVIIIquenoseemplearonenabundancialoscascosdehierro,laspinturasantifoulingnopasaronaunprimerplanoencuantoasoluciónalproblemadelfouling.Fueentoncesapartirde1835,araízdelosproblemasprovocadosporlacorrosióngalvánica,queseempezóarecuperarlaatenciónenlaspinturasantifouling.Apartirdeentonceslaproduccióndepinturasascendiórápidamenteennúmero
Capítulo1.Elproblemadelbiofoulingenlahistoria
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y en 1865 ya se disponían de más de 300 patentes solamente en Inglaterra en cuanto a pinturasantifouling.
Lasprimerascomposicionesapartirde1865lagranmayoríafueronunfracasoyaqueinclusoparecíaqueatraían más el fouling en vez de repelerlo. Debido a estos malos resultados iniciales, las pinturasantifoulingobtuvieronunamalareputacióninicial.
Seempleabantóxicosparaacabarconelfouling,losmásutilizadoserancobre,arsénicoymercurioendistintascomposiciones.Seutilizabanporseparadoymezcladosentreellos.
AfinalesdelsigloXVIIIlaspinturasmásempleadaseranMoravianyMcIness,Rahtjen,TarryWonson’s.
Sinembargoestaspinturasapesardetenerbuenasprestacionesanteelfoulingerandemasiadocarasydecortaduracióneinclusoavecesinciertasensueficacia.Portantoelfoulingseguíasiendounproblemaconsiderableenla industria.LosprimerosproductoscomercializadosenEstadosUnidosseconseguíanmediante pujas y no tenían especificaciones técnicas ni se realizaban inspecciones, simplemente semirabalacantidaddepinturaenviada.
LosprimerostestdelaspinturasexperimentalesfueronrealizadosenelastillerodeNorfolk,enelcualseprobaron21tiposdeformulasdebarnicesdepinturas.Enoctubrede1907seobservóqueunaformulaen concreto estaba dando unos resultados magníficos, debido al éxito de esta formula las primeraspinturasconéxitoenlaindustrianavalfueronrealizadasporelastillerodeNorfolk.
LaformulaempleadaconéxitoconsistíaenelusocomobiocidademercuriorojoengradoA,gomalaca,alcoholetílico,aguarrás,betúnasfáltico,óxidodeZinc,Zincenpolvoyrojoóxido.Estaformulafueusadadesde1908hasta1926porlaArmada.
Desde 1911 hasta 1921 se siguieron realizando experimentos para mejorar las pinturas antifoulingexistentesenelmercadocreadasenNorfolk.EntreellossebuscabaunsustitutoalÓxidodemercuriodebidoasutoxicidad,yqueademáseramuycaroydifícildetratar.
En1921secreóunsubcomitéenlaAmericanSocietyforTestingMaterials(ASTM)dedicadoalaspinturasantifouling conelobjetivodeestablecerestándaresde toxicidaden los ingredientesempleadosen laelaboracióndeestaspinturas.
Apartirde1926laarmadaempezóarealizartestconpanelesdeaceroconresultadosmuysatisfactorios,enlosqueseaplicabanpinturaspoliméricasqueempleabanÓxidodecobreyÓxidodemercuriocomobiocidas.
Comoresultadode losavancesen laspinturasantifoulinghoydía losbarcospuedenpasarmásde24mesesenelmarsinproblemasdereducciónenvelocidadniaumentodecombustibledebidoalfouling.
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Ilustración2.Hechosdestacadosenlaevolucióndelaspinturasantifoulingenlahistoria.Fuente:“Modernapproachestomarineantifoulingcoatings”porL.D.Chambers,K.R.Stokes,F.C.Walsh,R.J.K.Wood.23deJunio
20062.1.5.DESARROLLODELASPINTURASANTIFOULING
Paraeldesarrollodelaspinturasseempleabaelfamosométododeensayoyerror,elcualllevóaformulasquecadavezeranmásymáscomplicadasyaquecadacomponenteintroducidoenlaformuladespuéssufríapequeñasmodificacionesconelobjetivodepuliraúnmáslosresultadosycambiabaparámetrosquemodificabanelrestoprovocandoasínuevosproblemasosolucionesdistintasalasesperadas.
Promovidosporeldeseodeobtenermás informaciónacercade laprevencióndel fouling, laArmadaempezóarealizarexperimentosbiológicos.Atravésdeestosproyectosseobteníanmuchosdatosdelatoxicidaddeloselementosqueseempleabansobrelosorganismosmarinoscreadoresdelfouling.
Enlaactualidadelmayorproblemasobrelaspinturasantifoulingeselcontroldeladescargadebiocidaenlasuperficie.
2.2.FORMACIÓNDELBIOFOULING
Recordando el concepto de fouling obiofouling, se denomina biofouling al fenómeno natural el cualconsiste en la acumulaciónde losorganismos vivos, entreellos sepuedenencontrarbacterias, algas,cirrípedos,mejillones,etc.Éstosseacumulansobrecualquiersuperficieartificialsumergidaoencontactoconelagua,comoclaramenteseobservaenloscascosdelosbarcos.
Existeunainmensavariedaddemicroorganismosyorganismoscausantesdelfouling,seregistranentre1700y4000especiesdistintasqueprovocanestefenómeno.
Sedividenendosgruposcomosonelmicrofouling,quesonmicroorganismosqueseadhierenentreellosyelmacrofoulingquesonorganismosdetamañovisiblesasimplevista.
Capítulo1.Elproblemadelbiofoulingenlahistoria
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Debidoa laquímicade cadaorganismoy subiología se clasifican tambiénhard-foulingqueenglobanpercebes, briozoos, moluscos entre otros y soft-fouling como hidroides o algas. El conjunto demicroorganismosyorganismossonloscausantesdelfouling.
Enlaformacióndelfoulingexistenetapasdistinguidasenlasqueseformaelecosistemafavorableparalaaparicióndeéste.Estasetapassedividenen:
I. Composiciónde labiocapa (Primerosminutos). Primeramenteconsisteen la formaciónde labiocapacreadapor losmicroorganismos loscualesproducensustanciaspoliméricasycrean labiocapa.Laformacióndelasbiocapasescompleja,noobstantesepuedegeneralizaren4básicospasosexplicadosacontinuación:
II. Creación de la película acondicionadora. La creación de una película acondicionadora en lasuperficie,lacualpermitealosmicroorganismosadherirse.
III. Adsorciónyadhesióndelasmoléculas.Todavíanoseconocenexactamentelosmecanismosdecómolosmicroorganismosrealizansuadhesión,peroexistelateoríaDLVO,nombradaasíporsuscreadores Boris Derjaguin, Lev Landau, Evert Verwey y Theodoor Overbeek. La teoría es laexplicacióndeloscoloidesensuspensión.Describequelaspartículasdispersasestánsujetasados tipos de fuerzas de largo alcance, que influyen en el hechodequedos partículas que seacercanbajolaaccióndelmovimientoBrownianolleguenatocarseypermanecerencontactoono.Conestateoríaseexplicalaadhesióndelasmoléculas.
IV. Crecimiento y colonización. A raíz de de las sustancias poliméricas creadas por las partículas(polisacáridos),éstashacendeanclaentrelasbacteriasylasuperficiealaquesequierenadherir.Apartirdeesemomentoempiezaelcrecimientoyacumulacióndeorganismosenlabiocapa
V. Formación de la biocapa. Una vez formada la biocapa, contiene una matriz EPS (Sustanciaspoliméricas extracelulares) y estructuras verticales separadas por espacios intersticiales. Lasbiocapasformadastienenestructurasheterogéneasquepermitenalmacenarmásorganismos.
Ilustración3.Formacióndelabiocapa.Fuente:“CBERegulatoryMeeting:Anti-BiofilmTechnologies:Pathways
toProductDevelopment.1deFebrerode2017
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En la imagenanterior sepuedeobservar la formaciónde labiocapa/biopeliculaenel sustratodeunaembarcacióndescritaenlosdistintosprocesosanteriores.
VI. AdhesióndelaBiocapa(24horas).Unavezsehacreadolabiocapa,éstasehadeadheriralasuperficieparalacreacióndelfoulingenlaembarcación.Parasuadhesiónexistendosfactoresquedeterminansuadhesióncomosonelnúmerodecélulasadsorbidasenelsustratoyelnúmerodecélulastransportadasalsustrato.
Las células se acumulan directamente en la superficiemediante la adsorción, una vez elmaterial desuperficieestáenelmediomarino,lasmoléculasorgánicasloadsorbenhacialasuperficie.Esentoncescuandosecreaunacapadeacondicionamientocompuestadeglicoproteínasquebeneficialaaparicióndemásmoléculasdefoulingdebidoalentorno.
Para determinar la adhesión de la biocapa existe una ecuación de eficiencia en la cual se calcula elcoeficientedeadhesión.
𝜓 =𝛼𝑇
Enlacual:
𝜓eselcoeficientedeadhesión
αeselnúmerodecélulasadsorbidasenelsustrato
Teselnúmerodecélulastransportadasalsustrato
Creación de microfouling (1 semana).Debido a la combinación de la capa acondicionadora y de lacantidaddecélulasmuertasdelasbacteriasexistentesseempiezaacrearlaprimerafasedemicrofoulingen la superficie que se conoce como primera capa.Más adelante se crean colonias de diatomáceas,macroalgas y esporas de protozoos incrementando el microfouling extendiéndolo las primeras 2-3semanascreandolasegundacapa.
Creacióndemacrofouling (Primermes).Finalmenteelmicrofouling creadoanteriormenteestimula acoloniasdealgas,esporasylarvasanimales,quesonproseguidasporlasincrustacionesdeorganismosmarinoscomoporejemplomejillones,consideradoscomomacrofouling.
Comoresumendelcicloqueexperimentalacreacióndelfoulingseincluyeenlasiguienteilustraciónunesquemadelaformacióndefoulingencuantoatiempo,tamañoyorganismocreadoencadainstante.
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Ilustración4.Ciclodeformacióndelbiofouling.Fuente:Propia.Basadoen“Non-toxic,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineaplications”.26dejunio2015
2.3.TIPOSDEBIOFOULING
2.3.1.CLASIFICACIÓNGENERAL
Engeneral,laclasificacióndelbiofoulingseestableceporelorigendelmismo.Sepuedeoriginardeformavegetalobiendetipoanimal.Loscasosmáscomunesenlanáuticasonlosdeorigenvegetaldebidoaquenaveganporzonasmáscosterasquesonpropensasaestetipodefouling.Acontinuaciónsemuestraunesquemaenelcualsedividenlostiposdeincrustacionesvegetalesyanimalesysussubdivisiones.
Ilustración5.Clasificaciónvegetaldelfouling.Fuente:Propia.Basadoen“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Náutica&Yatesmagazine”
Vegetal Microalgas Limos
Macroalgas
Verdes(Ulva)
Marrones(Ectocarpus)
Rojas(Cryptopleura)
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Lasincrustacionesdeorigenvegetalsedividenentremicroalgasquesonmásconocidascomoloslimos,ymacroalgasquesedividenencoloresparasudistincióndelascualesdestacanlasalgasverdes(Ulva),lasalgasmarrones(Ectorcarpus)ylasalgasrojas(Cryptopleuras).
Ilustración6.Clasificacióndelfoulinganimal.Fuente:Propia.Basadoen“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Náutica&Yatesmagazine”
Encuantoalasincrustacionespororigenanimaldestacansegúnsubiología,sisondecuerpoblandocomolosbriozoos,hidroidesydecuerpoduroquesonlosmásvistosenembarcacionesmásgrandescomoloscaracolillos,losmejillonesylostubosdegusanos.
2.3.2.INCRUSTACIONESMÁSCOMUNESENNÁUTICA
Delasincrustacionesnombradasanteriormenteexisten3tiposquesonlasmáscomuneseneldíaadíadelanáuticacomosonlasalgas,loslimosylasincrustacionesdeconcha.Enesteapartadoseprocederáaunanálisisdecadaunadeestasincrustaciones:INCRUSTACIONESDETIPOALGA
Estas incrustaciones están divididas en tres grandes grupos por sus colores como se ha explicadoanteriormente.Sedividenenalgasverdes,marronesyrojas.Todasycadaunadeellassuponenelmismoproblemaalcrecerenelcascoyseencuentranalrededordetodoelmundo,sinembargocadagrupotienesuscaracterísticasquelosdiferenciandelosotrostiposdealga.Comotodaslasplantasqueexistenenelplanetasolopuedencrecerenlugaresdondeexistaluz.
Lasalgasverdesnecesitanmuchamásluzquelasalgasmarronesqueasuveznecesitanmásluzquelasalgasrojas.Sinembargocomosehamencionadoanteriormentetodasnecesitanluzparapodercrecer,por lo tanto, todas las algas suelen crecer y concentrarse alrededor de la línea de flotación de lasembarcaciones.
Anim
alCuerpoBlando
Briozoos
Hidroide
Cuerpoduro
Caracolillo
Mejillón
Tubodegusano
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Ilustración7.Incrustacionesenobravivadetipoalga.Fuente:“Navegar.comTiposdeantifoulingeincrustacionesquecombaten”porJuanPedroDiego.6deJulio2015
Comosepuedeobservarenlaanteriorimagensediferencianclaramentelasalgasverdesmáscercanasalalíneadeflotaciónylasmarronesyrojasmásalejadasdelalíneadeflotación.
INCRUSTACIONESDETIPOLIMO
Estasincrustacionesafectansobretodoalosyatesqueacostumbranatenerunacapalimosaparecidaalmusgoyquesesuelenotarmásenloslateralesdelaembarcaciónqueenelfondodelcasco.Debidoasuorigenvegetal, avecesalgasde tamañomenor seenredan formandohilosmicroscópicoscreandoasíorganismosllamadosdiatomeas.
Existendistintostiposdelimossegúnelcoloryaquepuedenserverdes,marrones,marronesrojizosonegros.
Debido a que los elementos anti incrustantes cada vez se han vueltomás eficientes, han conseguidoeliminarloselementoscomoalgasomejillonesconunagraneficacia,sinembargolacompletaeliminacióndeloslimosnoestansencillayquedanpresentesbacterias,diatomeasqueprovocanincrustacionesmuytenaces y difíciles de combatir. Debido a este motivo se puede considerar que los limos son lasincrustacionesmásdifícilesdecontrolar.
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Ilustración8.Incrustacionesenobravivadetipolimo.Fuente:Interlux“Hullfouling”
Enlaimagenanteriorsepuedeapreciardistintostiposdeincrustaciones,noobstantesepuedeapreciarquelaorzaestarecubiertadelimoverde.
INCRUSTACIONESDETIPOCONCHA
Este tipo de incrustaciones son similares en cuanto al crecimiento a las algas ya que los organismosmicroscópicosestánenelmediomarinodispersosybuscanadherirseaun lugarcomoporejemploelfondodelcascodeunaembarcación.
Laincrustaciónmásconocidadetipoconchasonloscirrípedos,llamadoscomúnmentepercebes,deloscualeshaydistintasespeciesclasificadasportamaño,puedenirdesde0,75cmhastalos7cmdediámetro.
Cuandoloscirrípedosseadhierenalfondodelcascodelbarco,continúancreciendoyejercenunapresiónsobreeláreaelcualestánadheridos.
Loscascosdefibradevidriosonmuydurosperosinembargonosoninmunesasudestruccióndebidoaloscirrípedosadheridos.Poresemotivodejar loscirrípedosadheridosalcascopuedeprovocargravesdañosenlaembarcaciónenlasuperficiedelgelcoat.
Debidoasufuerteadhesión,alrascarelcirrípedoparasueliminación,dejanelcascoimpregnadodeunaespeciedepegamentoquepuedearrancarelgelcoatalintentarquitarlaincrustación.
Existenotrostiposdeincrustacióndetipoconchacomolosmejillones,queapartedesuproblemáticacomo incrustación en si, también existen varias especies invasoras debido a los tanques de lastre deciertosbuquescomoporejemploelmejillóncebra.
Otrotipodeincrustacióndeconchasonlosgusanosdetuboquesonmuydañinosparalasembarcacionesdemaderacomolosgusanosdeteredo,conocidostambiéncomolastermitasdelmar,yaquepuedenllegaradestruiruncascodemaderasinprotecciónenmuypocotiempo.Ademásdelamaderatambiénpuedencolonizarembarcacionesdefibradevidrio,loquehacequeestetipodeincrustacionesseanmuypeligrosas.
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Adiferenciadelasalgas,estetipodeincrustacionesprefierenlaszonasoscurasporloquesemantendránsobretodoentimones,quillasyorzas.
Ilustración9.Incrustacionesenlaobravivatipoconcha.Fuente:Yachtingpages“Acompleteguideonultrasonicantifouling”porMichaelHenson.20deJunio2016
Enlaimagenanteriorsepuedeapreciarlagrancantidaddemejillonesypercebesadheridosalasuperficiedelcasco.
2.4.FACTORESENLAAPARICIÓNDEFOULING
Existenmuchosfactoresqueinfluyenenesteámbito,inclusounaembarcaciónenunazonaconcretadeunamarinatendrámásincrustacionesquesiestuvieraenotrazonadelamismamarina.Éstasdependeránde factores tales como los cambios de las mareas, el grado de salinidad del agua, o el grado decontaminacióndelaguaydesutemperatura.
Sinavegamosporzonastropicalespodremosnotarcomolaselevadastemperaturasdelaguaayudanaquecrezcanmásorganismos,encambio,por lasaguasmásfrías,cercanasalÁrtico,seobservaquelaobravivasemantienelimpiaysinincrustaciones.
Comoejemplo,podemosafirmarqueelincrementodetansolounosgradosenlatemperaturadelaguadelMediterráneoenunaño,puedemotivarqueelantiincrustantequeutilizamoshabitualmenteresultetotalmenteineficazesatemporada.
El principal factor de los mencionados anteriormente es la temperatura tanto como del agua comoambiental,esdecir,esmásprobablequeseproduzcafoulingenlaszonascalientesdelgloboterrestrequeenlaszonasfrías.Debidoalcambioclimáticoyensuconsecuenciaalcalentamientoglobalcadavez
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seregistrantemperaturasmáselevadasentodoelocéanoloquepermitelafacilidaddelaadhesióndeorganismosalasembarcacionesyaquecreaunambientemásfactibleparasudesarrollo.
Estaevoluciónenelcalentamientodelosocéanossemuestraenlasiguientefigura:
Ilustración10.Aumentodetemperaturaanualenlosultimos140años.Fuente:NASAGISSSurfaceTemperatureAnalysis
SegúnlosdatosobtenidosporelInstitutoGoddarddeEstudiosEspaciales(GISS)alolargodelosañoslatemperaturamediadelosocéanoshaidoincrementandoyseesperaquesigaincrementandosinosecreanmedidasparaimpedirlo.Comosehamencionadoantes,estecalentamientoglobalencuantoalasincrustacionesafectadirectamenteyaqueamástemperaturaennuestrosocéanosmásincrustacionesexistirányademásenmászonasqueprobablementeantesnoexistíanestasincrustaciones.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
2.1.CAPADELIXIVIACIÓN
Parapodercomprenderconexactitudelfuncionamientodelaspinturasantifoulingsehadeintroducirunconcepto,lavelocidaddelacapadelixiviación.
Lavelocidaddelixiviaciónserefierealavelocidaddedisoluciónodesprendimientodelosbiocidasdeunrevestimientoantifouling.
Elrendimientodeunrevestimientoantifoulingdependehastaciertopuntodelavelocidadconquelosbiocidasespecíficossedisuelvenenelmar,enlasuperficieadyacentedelbarco.Estopuedeafectarseporlatemperaturadelagua,lasalinidadylavelocidaddeflujodelaguasobresuperficies.
Conociendo esta característica las pinturas se clasifican, como ya se ha visto en el trabajo, según lavelocidaddelixiviacióndelacapa.Demodoqueparacadadeterminadavelocidadseobtieneuntipodematriz.
Comosehamencionadoanteriormenteseclasificanlosantifoulingsentresgrandesgrupos,dematrizduraoinsoluble,dematrizconvencionalosolubleyAutopulimentables.
2.1.1.MECANISMODEFUNCIONAMIENTO
Unavezsehavistolostiposdeincrustacionesylaproblemáticaqueconllevalidiarconellossemuestraacontinuaciónelfuncionamientodelaspinturasantiincrustantesenfuncióndeltipoqueseescoja.
Lamejor soluciónpara las incrustacionesesel tratamientodel cascocon laspropiaspinturas,existendiversosmétodosalternativosparaeliminar las incrustacionesquesemostraránmásadelanteenotroapartado.Laspinturasantifoulingcontienenbiocidasquesedisuelvenalrededordelcascopararepelerlosorganismosincrustantes.
Lavelocidadalaquesedisuelveelbiocidaesunfactorclavedebidoaquesisuvelocidaddeliberaciónesmuyrápida,lapinturaseacabarádemasiadoprontoysuefectoseráenvano,encambiosisuvelocidaddedeliberaciónesmuylentaelantifoulingseráineficazespecialmenteenáreasconaltaconcentracióndefouling.
Esenelprocesoenelquelosorganismosintentanadherirsealcascocuandolaspinturasantiincrustanteshanderealizarsuefecto.De locontrario,si se incrustanenelcasco, laspinturasanti incrustantesnotendránefectosobreelfoulingyelúnicoremedioposibleserárascaryraspar.
La elección del mejor producto anti incrustante con el biocida más apropiado y su correspondientevelocidaddeliberacióndependedelasituacióndecadaembarcaciónydecadasituaciónenlaqueseencuentreelusuario.Porejemplo,laspinturasantiincrustantesconaltocontenidoencobrenopueden
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ser utilizadas en cascos de aluminio, algunas embarcaciones se secan durante horas mientras estánamarradasconlamareabaja,otrasencambiopermanecensumergidastotalmente.Unasnecesitanserpulidasalmáximocomolasembarcacionesdecompetición,otrasnecesitancoloresllamativos,esdecirquecadaembarcaciónycadasituaciónesunmundototalmentedistinto.Yestoprovocaquelaeleccióndelapinturaantiincrustantenoseatrivialysecomprelaprimeraqueseencuentre.
Deestemodo laspinturasanti incrustantessolotienenparecidossuperficialesalrestode laspinturasempleadasenelusocotidiano.Asimplevistalaspinturasantiincrustantestienentexturaparecida,huelencomolasdemáspinturasyseaplicanigualquelasdemáspinturas,sinembargomientrasqueelrestodepinturasserealizanconelobjetivodeteneraltapermeabilidadyqueseanresistentesalagua,laspinturasanti incrustantesparaquerealicensufunciónhandeconteneraguaparapoder liberarelbiocidaquecontienendemodocontroladoduranteeltiempodeduradadelapintura.
Lacapacreadaporlapinturaactúacomounembalsedebiocidaelcualgradualmentesevamermandohastasucompletaeliminación.Deestemodolaembarcaciónsoloestarálibredeincrustacionesmientrasquedebiocidaconcentradoenlacapadeaguadelasuperficie.
Elprocesodedisolucióndelbiocidaseconocecomolixiviaciónylavelocidaddedisolucióndelacapadebiocidaseconocecomovelocidaddelixiviación.
Elprincipalproblemaenlosantiincrustantesescrearlosproductosqueasuvezmantenganunacapadelixiviaciónconstanteduranteeltiempodevidadelproductoyunaseriedecaracterísticascomofluidez,secado,adhesiónylaestabilidaddelacapaenelentornomarino.
Enel casoque la liberacióndelbiocida seaexcesivamente lentaoexcesivamente rápidaprovocará laexistenciade foulingen laembarcación independientementedeemplearelbiocida.Deestemodoesinviableaplicartantocomounacapamuyfinadeantiincrustantedebidoaquetendrámuypocobiocidaniaplicar5capasdeantiincrustantedebidoaquenodurarálacapa5vecesmássinoqueobstruirálaliberacióndelbiocidayportantoseguiráadhiriéndosefoulingalaembarcación.
Paraconocerlaefectividaddelantiincrustanteseleccionadosehandetenerencuentadistintosfactorestalescomoeltipodebiocidaquecontieneyeltipoderesinasiesnaturalosintéticaquerealizanlafunciónadhesiva.
Paraclasificarlaspinturassedividensegúnelmétododeliberacióndelbiocidadeloscualessedistinguensisondematrizdura,blanda,co-polimerosoAutopulimentables.
2.2.MATRIZINSOLUBLEODURA
Laspatentesdematrizdurautilizanbiocidasqueseliberanmuylentamenteenelagua,demodoquevanactuandogradualmenteamedidaqueavanzalatemporada.Alsecar,lapinturaquecontienelaspartículasde biocida forma una capa dura que se puede limpiar periódicamente durante la temporada, lo quepermitemantenerelcascoenperfectoestado.
Enestaspinturaslavelocidaddelixiviaciónestádiseñadaparaquerealiceunprocesocontroladoenelqueseempiezaaliberarelbiocidaaaltavelocidadyamedidaqueavanzalatemporadavadisminuyendoconstantemente hasta que no exista el suficiente biocida en la pintura para seguir protegiendo laembarcación.Unavezseterminaelbiocidalacapadepinturapermaneceintacta.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Este tipo de antifouling no mantiene sus propiedades anti incrustantes si la embarcación no estáconstantementeenelagua.Unadesusmayoresventajasesqueestetipodepinturassonresistentesalaabrasiónyalfrote,porlotantoesidealparabarcosderegataquepermanecenamarradosyparalanchasrápidasyaqueesnecesariorascarelfondodelcascoregularmenteparaunmayorrendimiento.
Elprincipalinconvenientedeestetipodepatenteesquelascapasdematrizdurasevanacumulandoyen algún momento habrá que eliminarlas para volver a empezar lo que representa un gasto demantenimiento.
Ilustración11.Actuacióndelbiocidaenmatricesduras.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
Enlaanteriorfigurasepuedeobservarelfuncionamientodelosbiocidasysufasedeactuaciónestetipodeantiincrustanteenelcualsedesprendepocoapocoelbiocidaenelagua.
Ilustración12.Rugosidaddelsustratoenelqueseaplicalapintura.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
En laanteriorfigurasepuedeobservaranivelmicroscópicocomoqueda lasuperficiesobre lacualseempleaenantiincrustanteelcualdejaunasuperficierugosaalliberarselentamentelosbiocidasenelagua.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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2.3.MATRIZSOLUBLEOBLANDA
Las pinturas dematriz blanda sonmás eficientes en la liberación del biocida ya que empleanmenosbiocidaparaunamayorprotecciónantelasincrustaciones.Aldecirquelamatrizesblandasignificaqueseerosionaconfacilidad,sinembargoexistendistintosmodosderápidaerosión.
Las patentes de matriz soluble están basadas en aglomerantes, resinas, sensibles al agua salada ygeneralmentecontienenoxidocuprosocomobiocidaprincipal,tambiénseañadenotrosbiocidasconelobjetivodeaumentarlaspropiedadesdelproductoysuperiododefuncionalidad.Estaspinturasabsorbenaguamientraslapartesolubledelaresinasevadesintegrando,dejandounaestructurainsolublequesevadisolviendodondelassustanciasactivasevitanlaadherenciadelosorganismosmarinosenelcasco.
Losperiodosdevidanormaldelosrecubrimientosdematrizsolubleenaguastempladasesde6mesesmáximo,enaguastempladastropicalesentre6y9mesesyenocasioneshasta12mesessisetratadeunexcelentediseño.
Ilustración13.Desprendimientodelbiocidayrugosidaddelsustratoempleandomatrizblanda.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
En laanteriorfigurasepuedeobservaranivelmicroscópicocomoqueda lasuperficiesobre lacualseempleaenantiincrustanteelcualdejaunasuperficiemuyrugosaalliberarselentamentelosbiocidasenelagua.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Ilustración14.Capadelixiviacióndematrizblanda.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
En laanterior figuraseobservacomoal ser lavelocidadde lixiviaciónmás lentaqueenotros tipodepinturas conlleva a que su capa de lixiviación es más prolongada comparada con otro tipo de antiincrustantes.
2.3.1.MATRIZBLANDADERESINA
Estetipodepinturasestánhechasapartirderesinasnaturalesisonlasdematrizmásblandaexistentesenelmercado.Secrearonenunprincipioparaaplicarlasaembarcacionesentremareasydeestemodotuviesenunsecadomuyrápido.Lasfórmulasmásantiguasmostrabanquelasembarcacionespintadasconestetipodepinturas,enmenosde72hdesecadopodíanserbotadasdenuevo.
Lagranventajadeeste tipodepinturasesque son lasmásbaratasdel sector. Se suelenemplearenembarcacionesdecargaycomerciales.
2.4.AUTOPULIMENTABLES
Esetipodeantifoulingutilizaunapinturaconunciertogradodesolubilidadenelagua,demodoquesusfragmentosmicroscópicossevanerosionandopaulatinamentedejandoexpuestoelbiocidaactivo.Unaventajaobviaesquenohayacumulacióndecapasyaquesuespesorsevareduciendoconeltiempoyalalarga,tiendeasermásbaratoquelosantifoulingsconmatricesinsolubles.Elprincipalinconvenienteesquenosepuedelimpiarelcasco.LaspatentesAutopulimentablessonmásadecuadasparabarcosdecrucero,avelaoamotor,yembarcacionesdedesplazamiento.
Setratadeunapinturaquesehadesarrolladoconlaintencióndemejorarlosproblemasrespectoalavelocidaddelixiviación.Estaspinturasestáncombinadasquímicamenteconelaguasalada.Laliberacióndelbiocidaseoriginacuandolacapasuperficialdelpolímeroseconviertesolubleenelaguasaladaysedisuelveprogresivamente,esdecir,amedidaquenavegaelbarco,elantifoulingseautopule,dejandolibremáscapashastaquesedesgastatotalmente.Lavelocidaddelixiviaciónestácontrolada,porestemotivoeltiempodefuncionalidadesproporcionalalespesordelapelículaqueseaplica.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Ilustración15.DesprendimientobiocidaenpinturasAutopulimentables.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
EnlaanteriorfigurasepuedeapreciarlosdiferentesestadosenelprocedimientodeliberacióndebiocidaenlosantifoulingsAutopulimentables.Primeramenteexisteunestadoinicialenelcuallapinturaentraencontactoconelagua,progresivamentesevadisolviendoconelaguahastasucompletadisolución.
Ilustración16.DesprendimientodebiocidayrugosidaddelsustratosobrepinturasAutopulimentables.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
Anivelmicroscópicosepuedeobservarenlafiguraanteriorcomolasuperficiesobrelacualseempleaelantiincrustantequedamuylisayprácticamentesinrugosidadesencomparaciónconlosantifoulingdematrizdurayconvencionalenlosqueseapreciaunagranrugosidadenlasuperficie.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Ilustración17.CapadelixiviaciónenpinturasAutopulimentables.Fuente:ApuntesasignaturaInspeccióndeembarcacionesdeRecreoporJordiTorralboGavilán
En cuanto a la capa de lixiviación, que se observa en la figura anterior, se puede apreciar que encomparaciónconlamatrizblanda,aldisolverseprogresivamentequedaunacapadelixiviaciónmuchomáslinealconunespesormenoryregularqueenotrotipodepinturascondiferentesmatrices.
2.5.TIPOSDEPINTURASALTERNATIVAS
2.5.1.COPOLÍMERODESOLUBILIDADCONTROLADA
Estetipodepinturassonparcialmentesolublesloquesignificaqueenelmomentoqueelaguatraspasalasuperficiedelapinturasellevaconsigolasuperficie,parahacerseunaideaocurrealgoparecidocomocuandoelaguasetopaconunapastilladejabón.Laaccióndelaguasobrelasuperficiereduceelgrosordelacapacreada,loqueprovocaquedurantetodalatemporadaelbiocidaencontactoconlasuperficieestéfrescoconstantemente.Porestemotivoestetipodepinturacumplemuybienconsufunciónantiincrustanteenlaszonasdemásincrustacionesdelcascoysudurabilidadesproporcionalalascapasdepinturasaplicadas.
Este tipodepinturasestáncompuestasapartirdeunamezclade resinanaturalyde resinasintética.Variandolacantidaddenaturalysintéticaseobtendráundeterminadoproductosegúnlacomposición.Porejemplolaresinanaturalesmuchomásbarataquelasintéticaporloquelosproductosconmásresinanaturalquesintéticatendránunpreciomásasequible,sinembargotendránunamenordurabilidadqueunapinturaconmáspartesintética.
Lasembarcacionesalascualesseaplicanestetipodepinturaspuedenbotarsesinnecesidaddevolverarepintarlasdesdequelacapadelbiocidaestéquímicamentealbordedelacapa.
AestetipodepinturasavecesselesatribuyeelnombredeAutopulimentablesdebidoaqueelsimplemovimientodelbarcoconelaguaerosionalacapadelixiviaciónyseliberaelbiocida.
SinembargonosepuedenconsiderarAutopulimentablesyaqueadiferenciadeéstos,losco-poliméricosnorealizanningunareacciónquímicainicialsinoquesimplementeseerosionan.
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2.5.2.ANTIINCRUSTANTESDEDOBLERESINA
Estetipodesistemacontienelasventajasdelosantifoulingdematrizdurayblandaalmismotiempoysepuedenemplearencualquiertipodeembarcación.Tienenladurabilidaddelaspinturasdematrizduraqueasuveztieneunmecanismodeerosióndelbiocidaparecidaalaspinturasdematrizmásblanda.
2.6.COMPOSICIÓNDELASPINTURASANTIFOULING
Todaslaspinturasantiincrustantesexistentesenelmercadosonproductodeunacombinacióndecuatrocomponentes:
v Resinav Pigmentov Disolventev Biocida
La resinaeselelementoque forma la capadepinturaymantieneel compuestodepinturaestableycontrola la liberación del biocida correspondiente, que dictará el tipo de anti incrustante que es elproducto.Elpigmentoeselqueotorgaelcoloryelgrosordelapintura.Eldisolventemarcalavelocidaddelixiviaciónyeltiempodesecado,yfinalmenteelbiocidaeselcomponenteactivoencargadoderepelerlasincrustaciones,suelensercomponentesdecobrescomoporejemploelÓxidodecobre.
2.6.1.TIPOSDEBIOCIDAS
Elcomponentemásimportantedelaspinturasantifoulingeselbiocidayaqueseencargadelafunciónderepelerlasincrustacionesdelcasco.Existendiversostiposdebiocidascomosemuestraacontinuación:
ÓXIDODECOBRE
Loselementosderivadosdelcobresonlosmásempleadosdesdehaceyamásde100añosenlasfórmulasde las pinturas antifouling. Su función como anti incrustante es alejar las larvas de elementos comomejillonesopercebesyevitarquecrezcanalrededordelcasco.Tambiénesunexcelenteantimicrobianoyevitaasíformacionesdelimosyorganismosvegetalesquesepuedanformaralrededor,sinembargoparacombatirestosúltimossenecesitancantidadesmásgrandesdeestebiocida.Sonpinturasdecoloresdegamaoscura.
TIOCIANATODECOBRE
SintenerlamismaeficaciaqueelÓxidodecobre,estecompuestodecobretrabajademanerasimilarcombatiendoelfouling,evitandolaformacióndelarvasdemejillonesopercebes.Elcontenidoencobredeestebiocidaes considerablementemenorqueelÓxidodecobre loque lohacebastanteútilparacascosdealuminio.Sonpinturasdegamabrillanteycoloresclaroscomoelblanco.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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IRGAROL1051
Estecomponentefuncionacomobiocidaantelaaparicióndealgasenlaspinturasantiincrustantes.Esunbiocidaconunagrancapacidaddeinhibiciónsobrelafotosíntesisloqueprovocaquetengaunexcelentecontrolsobrelasalgasqueaparecenenlasuperficiedelcasco.Subajasolubilidadenaguaprovocaunavelocidaddelixiviaciónbaja.
PIRITIONATODEZINC
ComosehamencionadoanteriormenteelÓxidodecobreesmuyefectivoantelasincrustacionesdetipoconchacomomejillonesopercebes,yparamejorarsuspropiedadesantiincrustantesanteotrotipodeincrustacionescomoalgas,limos,hongos,etc.seleañadeelPiritionatodezinc,estamezclaproducequela superficie este muy protegida de incrustaciones tipo alga y limos además de la existente anteincrustacionesdetipoconchadebidoalóxidodecobre.
ECONEA
Es un agente anti incrustante sin metales que protege los cascos de los barcos, es indicado paraincrustacionesdetipoconchaydeorganismosinvertebrados.Seerosionaconrapidezunavezseponeencontactoconelagua.Unavezestáenelmediomarino,Econeatieneunmínimoimpactoenelmedioambientedebidoasucomposiciónporproductosbiodegradables.
2.7.PINTURASSINBIOCIDAS
Comoprincipalobjetivodelaspinturasantiincrustantessindudaalgunaeseldeevitarlasincrustacionesenloscascosdelasembarcaciones,sinembargoesafunciónconllevaelusodebiocidasqueapesardesusbuenosresultadosnodejandesersustanciastóxicasenviadasalmediomarino.Porestemotivosehan desarrollado alternativas a las pinturas que emplean biocidas como por ejemplo el Intersleek deInternationaloSilicOnedeHempelquesonelnombrecomercialqueadoptanestetipodeproductos.
Estaspinturasnocontienenbiocidasactivosyportantonopuedenrepelerconstantementelaaparicióndeincrustacionesenelcasco.Elpropósitodeestetipodepinturasescrearunasuperficiealrededordelbarcoenlacualseamuycomplicadoquelosorganismosseadhieranaellaycreenposteriormentefouling.Unavezseadhiereelfoulingalcasco,debidoalasuperficiecreada,ésteesdébilysiseencuentraenunafaseinicialesmuysencilloderascarynorequieremayoresfuerzoensueliminación.
Estetipodepinturassondegranutilidadenbarcosenlosquelosbuzosrealizansulimpiezaregularmente.
2.7.1.EVOLUCIÓNDEPINTURASSINBIOCIDAS
Paracomprenderlaspropiedadesdeestetipodepinturasysuevolucióneneltranscursodelahistoriasehandeconocerciertascaracterísticasquímicascomoporejemplolaenergíadesuperficiequeeselexcesodeenergíadelasmoléculasdelasuperficieencomparaciónconlasmoléculasdelinterior.Lacantidadde
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energíadesuperficierepresentalacapacidaddelasuperficiedeinteractuarespontáneamenteconotrosmateriales.
En 1970 se examinaron la adhesión de percebes entre otros organismos marinos en sustratos condiferentes energías de superficie. Se supuso que existiría una relación entre el valor de energía desuperficie y la adhesión correspondiente que sufre la superficie. Acorde con las suposiciones, lassuperficiescuyovalordeenergíaerasuperiora25mN/mteníanincrustacionesmayoresamedidaqueaumentabaelvalordeenergíadesuperficieaumentabanlasincrustaciones.Sinembargoaldisminuirde25mN/men lugardedisminuir lasadhesiones,aumentabandenuevo,por loqueelvalormínimodeenergíadesuperficierondabalos25mN/myelvalormínimodeadhesiónseconsideraba1comomuestralasiguientefigura.
Ilustración18.Relaciónentrelaadhesiónrelativaylaenergíadesuperficie.Fuente:“Foulreleasesystemsanddrag”porM.Candries,UniversityofNewcastle.Abrilde2001
Por lo que se apreciaba que existía otro parámetro a parte de la energía de superficie que afectabadirectamente en la adhesión de fouling. Para explicar estas adhesiones se encontraron 2 factoresimprescindiblesparalaspinturassinbiocida,elmódulodeelasticidadyelgrosordelacapa.
Sielgrosordelacapaesmuyfino,lasincrustacionestipoconchapuedenabrirsepasofácilmentehastallegaralapinturaanticorrosivaoinclusohastallegaralpropiocasco.
Unavezdesarrolladoelconceptodeenergíasuperficialysuadhesiónrelativa,paraevitarlaadhesióndeestosorganismosseintentanevitarsuscuatroprincipalesmecanismosdeadsorción.
Elprimermecanismoestabasadoenlasinteraccionesquímicas.Aunquevariasinteraccionesquímicasnosepuedenevitar,lasinteraccionesdipolares,iónicasycovalentessepuedenexcluirempleandofraccionesapolaresenlasuperficie.
Elsegundomecanismoestábasadoenlasinteraccioneselectrostáticasquesepuedeneliminarevitandolapresenciadeheteroátomos,gruposionesypolaresenlasuperficie.
Otro mecanismo de adhesión ocurre mediante entrelazamientos mecánicos. Incluso si la adhesiónquímicaylasinteraccioneselectroestáticasestánobstaculizadas,losorganismospuedenpenetrarenlasuperficieyadherirse.
Yporúltimo,otromecanismoconsisteenlaadhesióndesuperficiesinestablesquesepuedenreorganizarenpresenciadeadhesivosbiológicos,permitiendoasíladifusióndelosorganismosincrustantes.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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La superficie ideal tendría que prevenir estos cuatro mecanismos de adsorción de los organismosincrustantes.
Para crear estas pinturas se investigaron diferentes materiales poliméricos como se muestran en lasiguientetabla:
Tabla1.MaterialespoliméricosenpinturasAFsinbiocidas.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineapplications”porAydaG.Nurioglu,A.CatarinaC.
EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015
Número Polímero Adhesiónrelativa
Energíasuperficial(mN/m)
MóduloElásticoE(Gpa)
1 dimetilsiloxano 6 23 0,0022 hexafluoropropileno 21 16,2 0,53 tetrafluoretileno 16 18,6 0,54 fluorurodevinilo 18 25 1,25 etileno 30 33,7 2,16 metil-metacrilato 48 41,2 2,87 estireno 40 40 2,98 Nylon66 52 45,9 3,1
Existeunarelaciónentrelaadhesiónrelativaylaraízdelproductoentrelasuperficiecriticadeenergíayelmóduloelásticodecadapolímero,estarelaciónsemuestraenlasiguientegráfica:
Ilustración19.Relaciónentreadhesiónrelativaycoeficientecalculadodelospolímeros.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineapplications”porAyda
G.Nurioglu,A.CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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En conclusión a los distintos estudios realizados en profundidad para ver el comportamiento de lospolímeros,eldiseñodelamejorpinturasinbiocidasencuantoaeficienciadeberíareunirlassiguientescaracterísticasmásrelevantesqueson:
Ø Unacadenaflexible,linearquenotengainteraccionesnodeseadasØ Elsuficientenúmerodegruposactivosenlasuperficiequelespermitamoverselibrementepor
lasuperficiedentrodelrangodeseadoØ ModuloelásticopequeñoØ Superficie lisaanivelmolecularparaevitar la infiltracióndeadhesivosbiológicosquederivea
entrelazamientosmecánicosØ Moléculasquemantenganestablessuspropiedadesfísicasyquímicasenentornomarino
Acordealascaracterísticasanteriores,lossiloxanos(basadosensiliconas)ylosfluoropolimerossonlospolímerosconmejoresnúmerosdeobtenerunabajaadhesiónybuenaspropiedadesmecánicas.
PINTURASBASADASENSILICONAS
Las siliconas son polímeros compuestos de grupos inorgánicos centrales de silicona-oxigeno y gruposorgánicosenloslados.EnelcontextodelaspinturassinbiocidasserefierenalassiliconascomoPDMS.
ElPDMSeselpolímeroorgánicobasadoensiliciomásutilizadoyesparticularmenteconocidoporsusinusualespropiedadesreológicas(odeflujo).PDMSesópticamentetransparentey,engeneral,inerte,notóxicoynoflamable.Tambiénconocidocomodimeticonayesunodelosvariostiposdeaceitedesilicona(siloxano polimerizado). Sus aplicaciones van desde lentes de contacto y dispositivos médicos hastaelastómeros.
Elpolímerosefabricaenmúltiplesviscosidades,quevandesdeunlíquidofluidodebajaviscosidad,hastaunsemi-sólidoahuladoespeso.LasmoléculasdePDMStienencadenasdepolímerobastanteflexiblesdebido a sus enlaces de siloxano, que son análogos a los enlaces de éter usados para impartircaracterísticasdehulealospoliuretanos.Talescadenasflexiblesseenredanligeramentecuandoelpesomolecularesalto,loquedalugaralnivelinusualmentealtodeviscoelasticidaddelPDMS.
Paraformarunpolímerosólidoelastomérico,elPDMSsehacereaccionarconunagentereticulanteyuncatalizador, esto puede ser, utilizando calor o lo que se conoce como vulcanización a temperaturaambiente,enlaquelosmaterialesreaccionanporsísolos.
LoscompuestosformadosporsiliconassonlosmásempleadosenlaspinturassinbiocidasdebidoasubajaenergíasuperficialysubajaTemperaturadetransición.
Muchoscompuestosdesiliconaestánenelmercadoactualcomopinturasantiincrustantessinbiocidas,sinembargounodesusmayoresinconvenientesessupobreadhesiónalsustratoysusbajaspropiedadesmecánicas, que producen en consecuencia una reducción de las prestaciones y una reducción en elserviciodurantesuvidaútil.Paramejorarlaadhesiónyladurabilidadyasuvezmantenerlasexcelentespropiedades como anti incrustante se incorporan rellenos inorgánicos y anti incrustantes adicionalescomoelpoliuretanoyporcionesdeepoxy.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Sehanestudiadootrosmodosdemejorarlascaracterísticasdeestoscompuestoscomoporejemplolaimpregnacióndelaspinturasconaditivosdepocaenergíasuperficialcomoaceites,creandoasíotracapaadicionaldébilqueinvitaaquelosorganismosincrustantesnoseadhieranalsustrato.
Sinembargolaspinturasbasadasensiliconasonbastantecuestionablesenelámbitomedioambientalyenlaproteccióndelmediomarino.
En relación a los nuevos avances en este campo, existe el diseño de sistemas basados en agentesreticulantesconlahabilidaddeserauto-estratificables,queconstituyenelavancemásprometedorencuantoadesarrollodepinturassinbiocidasbasadasensiliconas.
Estediseñoconsisteenlaunióndeagentesreticulantesdepolisiloxanoypoliuretanoquemostrabanunadisminuciónsignificantedelafuerzadeadhesióndelosorganismostipoconchacomopercebes.
LosejemplosdelasestructurasquímicasempleadasenlosPDMSsonlossiguientes:
Ilustración20.Estructurasquímicasdelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineapplications”porAydaG.Nurioglu,A.
CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015
a.Poliuretano
b.Poliurea
c.Epoxy
d.Oxetano
Enconclusiónsobreloscompuestosbasadosensilicona,sonloscompuestosenelcampodepinturassinbiocidas que tienenmás éxito en cuanto a prevención de incrustaciones blandas, sin embargo sigueexistiendoelproblemadesucortadurabilidadasumáximorendimiento,loqueconllevalanecesidaddedesarrollarproductosconciclosdevidamáslargos.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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PINTURASBASADASENFLUOROPOLIMEROS
Lospolímerosquecontienengruposflúorsonlaelecciónmásobviaparalaspinturassinbiocidasdebidoasubajaenergíasuperficialysuestabilidadquímica.Suenergíasuperficialoscilaentrelos10ylos20Mn/m. Existeun rangoampliodematerialesbasadosen Fluoropolimerosque son investigados comopinturassinbiocidas.Elpolitetrafluoroetileno(PTFE)otambiénconocidocomoteflóncomercialmenteesunodelosmejorescandidatosensuaplicaciónentrelosfluoropolimerosapinturasantifoulingdebidoasu excelente resistencia ante el pH, la salinidad, rayos UV, temperatura y ante la exposición acomponentes orgánicos como disolventes o aceites. Sin embargo presenta limitaciones debido a suinsolubilidad en disolventes orgánicos comunes. Además debido a susmicro cavidades, el biofoulingpuedepenetraryadherirsealsustratomedianteentrelazamientosmecánicos.
Recientemente se ha aprovechado esa porosidad de los PTFE para diseñar pinturas antifouling. Lassuperficiesresbaladizasporosas(SLIPS)abasedemembranasporosasdePTFEmuestranunasexcelentespropiedadesantiincrustantesantebacteriasenpruebasdurante7díasenunmediodefluidoconstante.
ApesardeestosavancesenelámbitodelosSLIPSdemomentosonunplanteamientoconampliocampode mejora. Sin embargo los más empleados en la industria actual son fluorometacrilatos,perfluoroalquieter(PFPE)ypolietilenglicol(PEG).
Lasestructurasquímicasdeloselementosflúormásempleadossonlassiguientes:
Ilustración21.Estructurasquímicasdelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineapplications”porAydaG.Nurioglu,A.
CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015
a.Perfluorometacrilatocon2-isopropenil-2-oxazoline
b.Polialquilmetacrilatocon2perfluoroctilmetacrilatos
c.d.Copolimerosdefluorconcadenassemicristalinas
En la búsqueda más reciente de fluoropolimeros cabe destacar los compuestos que contenganpropiedadesanfipáticas,esdecir,quecontienenmoléculasquesonsolublesenaguaymoléculasquerechazanelagua,cuyafinalidadesladereducirlainteracciónentrelasuperficieyelentornomarino.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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COMBINACIÓNDEFLUORUROSYSILICONA
Lacombinacióndeestosdosmaterialesproporcionaunnuevomaterialantiincrustantequecombinalabajaenergíasuperficialdeloselementosdesiliconaconlarigidezylaestabilidadquímicadelosenlacesdelosgruposflúor.
Estascombinacionesdemezcladecapasproducenunaspinturasconunasmuybuenasprestacionesaniveldeincrustacionesyunrendimientomayoranteincrustacionesdetipoalgayorganismostipoconchaquelaspinturasabasedesiliconas.
Existen distintos ejemplos de componentes en cuanto a combinación de fluoruros y siliconas. Acontinuaciónsemuestranlosprincipalesaplicadosalaspinturasantifouling.
Ilustración22.Estructuraquímicadelospolímerosa,b,cyd.Fuente:“Non-toxica,non-biocide-releaseantifoulingcoatingsbasedonmolecularstructuredesignformarineapplications”porAydaG.Nurioglu,A.
CatarinaC.EstevesyGijsbertusdeWith.26deJunio2015
a.TrifluorometilconramadePFPE
b.DiorganolinearacabadoconPFPE
c.FluoradoTEOS
d.Copolimeroperfluoradoypolisiloxano
PRESENTEYFUTURODEPINTURASSINBIOCIDAS
En cuantoa las investigaciones actuales y lasmás venideras, se apuestaporpinturasdepropiedadesanfifílicas,esdecirqueseanhidrófobasehidrófilasalmismotiempo.Estadoblepropiedadenlaspinturasconsiguencrearquelosorganismosnotenganlaintencióndeadherirsealasuperficieyademásañadenunaresistenciaproteínica,factorquedificultasuadhesión,todoenunmismocomponentedepintura.
EstetipodepinturassurgieronaraízdelasinvestigacionesdeFreijLarsonsobreelcomportamientoenlaadsorcióndeestetipodepolímerosanfifilicosensuperficiesysobrelosefectosdeestospolímerosenlaadsorcióndeciertasproteínas.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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En el futuro se espera que predominen las tecnologías libres de biocidas como las existentes en elmercadoactualcomoporejemploIntersleekyderivadosdeotrasmarcascomoHempelSilicOne.
Segúnestudiosrealizadosendistintosbarcoscomercialeshandemostradoqueestetipodeproductospuedenaportargrandesbeneficiosa susarmadores, suponiendoungranahorroencombustibleyenmantenimiento.
EnlaactualidadelproductoexistenteenelmercadomásdesarrolladoesIntersleek,quehaevolucionadoenvariasfases,desdeel425hastael1100SR.Esteproductoharevolucionadoelmercadodelanáuticayactualmenteseestáempleandocongranéxitoenembarcacionesderecreo.
ELÉXITODEINTERSLEEK
Intersleekesunrevestimientodefluoropolímero,quenoliberaningúntipodebiocida.Sebasaenunasuperficiedebajaenergía,loqueevitaquelasincrustacionesseadhieranalasuperficie.Deestemodo,se pueden quitar fácilmente con la mano, utilizando esponjas, cepillos de cerdas suaves o cualquiermétodonoagresivo.Sisetocatienelaaparienciayeltactoalapieldeundelfín.Ylafrecuenciadelalimpiezadependerádelascondicionesdesuciedadydelusoquesedéalaembarcación.
Ofreceunasuperficielisaquereducelafricciónyproporcionaunamejoraenelahorrodecombustible,de forma que los buques se benefician en promedio de un 6% más de ahorro de combustible queutilizandopinturasanti incrustantes tradicionales.Elmenorconsumodecombustible tambiénsuponeunareduccióndedióxidodecarbonoydelasemisionesdedióxidodeazufreemitidasalaatmosfera.
Sehautilizadoampliamenteenlaindustriadeltransportemarítimoentodoslostiposdebuquescomograneleros, carga general, petroleros, cruceros, etc. y sus ventajas sonmuchas. Supesoesmenor encomparaciónaotrosantifoulingsconvencionales;noliberabiocidas,nifueranidentrodelagua;nosegastalacapaypuededurarmúltiplestemporadas;yesfácildereparar.Sinembargo,suadopciónexigeuncambiodementalidadenelarmador,yaqueesmáscaroqueunrevestimientoconvencionalynecesitaunmantenimientocontinuosilaembarcaciónnosemueve.
EstáfuncionandoconéxitoenCalifornia,yaqueesunaprácticabastantenormalelqueunsubmarinistalimpie los cascos en el puerto mensualmente. En este sentido California tiene una cultura bastanteecológica, y al respecto, se están realizando pruebas por todo el mundo en diferentes tipos deembarcaciones.
Uncambiodementalidadenestesentidopuedeayudaravivirenunplanetamenoscontaminado.Laevolución de estos productos no acaba aquí, y actualmente se está trabajando en proyectos denanotecnologíaybiomecánica (enzimasyproteínasnaturales)paradesarrollarmediosecológicosantiincrustantesquegaranticenefectividadymenorimpactoambientalparafuturasgeneraciones.
COMPARATIVAENTRESUPERFICIESTRATADASCONPINTURASAUTOPULIMENTABLESYCONINTERSLEEK
Existe una diferencia considerable entre superficies tratadas con pinturas Autopulimentables o conIntersleek900.SeapreciaqueconIntersleek900sepuedeconseguirunasuperficiemuchomáslisaqueconlosproductosAutopulimentables.
Capítulo2.Funcionamientopinturasantifouling
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Aquísepuedeapreciar,antesydespuésdelavarapresión,unasuperficietratadaconintersleek900enunveleroderegatas.EnlaprimerafigurasepuedeapreciarlarugosidaddelsustratoenelqueseaplicanpinturasAutopulimentables.
EnlasegundafigurasepuedeapreciarunasuperficiemuchomáslisadebidoalusodeIntersleek900.
Ilustración23.Visióndelarugosidaddelasuperficietratadaconpinturaautopulimentable.Fuente:
“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Nautica&Yatesmagazine”
Ilustración24.VisióndelarugosidaddelasuperficietratadaconIntersleek900.Fuente:
“Mantenimiento,elfuturodelosantifoulings”porAntonioRodríguez.“Nautica&Yatesmagazine”
INTERSLEEK1100SR
Intersleek 1100SR es el producto más novedoso de la gama Intersleek y con las propiedades másavanzadasencuantoalaspinturassinbiocidas.Estáespecialmentediseñadoparacombatirelproblemadelasincrustacionesporlimosenlasembarcaciones.Esteproductoeslaultimaversióndelacategoríade Intersleek que combina grandes prestaciones ante el control delmicro y elmacrofouling con unaresistenciamejoradaenaguastropicales.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Estanuevapatenteestabasadaen fluoropolimerosque inclusoevita la incrustaciónde limos abajasvelocidades.Comoresultantedelusodelproducto,lasembarcacionesreduceneldragydisminuyenelconsumodecombustible.
Intersleek 1100SR es el primer producto en la industria en aplicar una tecnología libre de biocidasmedianteelusodefluoropolimeros.HEMPELSILICONE
PorpartedelosfabricantesdeHempel,hasalidorecientementealmercadoHempelSilicOnequeempleaunsistemaantiadherentesinbiocidasbasadoenlasiliconayelhidrogel,loscualesconfierenaláreadepintadopropiedadesacuosasquedificultanlaadhesiónalcascodelosorganismosresponsablesdelasincrustaciones,queasuvezfacilitasueliminacióncuandolaembarcaciónestáenmovimiento.Otrasdesusventajassonlafacilidaddelimpiezadelasincrustacionesylasencillezderepintado,queayudanareducircostesalargoplazo.LatecnologíadeSilicOneconsisteen:
Ø PinturasinbiocidasqueevitalasincrustacionesØ PinturaantiadherenteØ Sincobre
Elhidrogelestábasadoenpolímerosúnicosnoreactivosqueseañadenalapintura,creandounabarrerainvisibleentrelasuperficiedelcascoyelagua.Losorganismoscausantesdelasincrustacionespercibenelcascocomosifueseunlíquidoy,enconsecuencia,elíndicedeincrustacionesesmuchomenor.
Capítulo3.Otrastecnologíasantifouling
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Capítulo3.Otrastecnologíasantifouling
Enestecapítulosedanaconocerotrosmétodosalternativosalaspinturasqueseestánempleandoenlaactualidadyqueseestánextendiendoporelmercadodelastecnologíasparacombatirelproblemadelfoulingyportanto,merecelapenaexplicarlos.Unodelosmásimportantesesdeunsistemaantifoulingempleandoultrasonidos.
El principio de antifouling con ultrasonidos se basa en hacer vibrar el casco de la embarcación afrecuencias ultrasónicas (de 20000 a 50000 vibraciones por segundo). Estas vibraciones sonimperceptibles para el ser humano, ya que el casco se desplaza milésimas de milímetro, pero sonsuficientes para que el casco sea una superficie hostil para cualquier microorganismo que intenteadherirseaél.
Losultrasonidosformanpartedeunarecientetecnologíaquesirveparaqueelcasodelasembarcacionesnoseensucienyayudaaquepermanezcandurantemástiempolibredeorganismoseincrustaciones.
Ilustración25.Funcionamientodeantifoulingporultrasonidos.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Serecomiendacombinarelsistemaporultrasonidosconpinturasantifoulingparamayorefectividadymantenerelcascodelaembarcaciónenperfectoestadoduranteporlomenostresocuatroaños.Enelcasodequelapinturaantifoulingpierdasuspropiedadeselsistemaporultrasonidosseguirámantenidolaembarcaciónlibredeorganismosmarinos.
Enlosmúltiplesensayosquesehanrealizado,sehapodidocomprobarqueaplicandoultrasonidosaloscascos de las embarcaciones a frecuencias ultrasónicas determinadas, se elimina el problema de lasincrustacionesyademásnoafectaalaestructuranialrendimientodelcasco.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Estoesdebidoaquelosmicroorganismosmarinosnosepuedendesarrollarenunasuperficiequeestásujetaaseñalesultrasónicas.
Lavibraciónproducidaporlosultrasonidossehaadecuadoparanoperjudicaraningúnelementodelaembarcaciónnitampocoalafaunamarina.
Se trabaja con amplitudes de micras (milésimas de milímetros), no obstante estas amplitudes sonsuficientesparaquelosorganismosnosedesarrollenenloscascosdelasembarcaciones.
Elsistemadeantifoulingconultrasonidoprotegecualquierzonaquedealgúnmodoestéencontactoconel casco, colas, hélices, orza, etc. Se ha de tener en cuenta que las vibraciones generadas por lostransductoresserámásdifícildealcanzarenestaszonas.
3.1.EQUIPOS
Elsistemaantifoulingultrasónicosecomponedeunaunidaddecontrol,transductoresycablesdecobrequeunenlaunidaddecontrolconeltransductor.
3.1.1.UNIDADDECONTROL
Esunprogramaúnicodefrecuenciasyarmónicosespecíficosdiseñadoparaeliminardiversosorganismosincrustantes.
Elnivelcontinuoyprecisodelultrasonidosetransmitedeformaeficazaltransductor.Cuandoseutilizandosomássistemasdetransductores,lasondassonorasprotegensucascodesdetodoslostransductoresdeformasimultánea.
3.1.2.TRANSDUCTOR
Los transductores reciben las señales emitidas de la unidad de control y las propaga en forma devibracionesportodoelcascodelbuqueparamaneterloasalvodelasincrustaciones.
Ilustración26.Equiposempleadosenelsistemaporultrasonidos.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Capítulo3.Otrastecnologíasantifouling
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3.2.INSTALACIÓN
Elsistemaesfácildeinstalaryelpropiousuariodelaembarcaciónpuederealizarlainstalaciónmediantelasinstruccionesdondesedetallanlospasos.
Noesnecesarioqueelequipoestésometidosiemprealabateríadelaembarcación.Sepuedeelegirentreconectaralabateríadelaembarcaciónoconectarloalatomadelpuertomedianteelalimentadorquesuministraalosotrosequipos.Perosíesnecesarioqueelsistemaestésiempreconectadomientraselbarconoestáenmovimiento.
Existentransductoresquevienenconsistemadeplacasolar,queincluyenunabateríayuncontroladorqueautogestionalaenergíaparamantenerbajoprotecciónlaembarcación,inclusoenlargosperiodosdepocairradiaciónsolar.
Tampocoesnecesariosacarlaembarcaciónfueradelaguaparapoderinstalarelsistemayaquenoserequiereperforarenlaobravivadelaembarcación.
Ilustración27.Transductor.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE3.2.1.TIEMPODEINSTALACIÓN
Eltiempototalpararealizarlainstalacióndependerádeltamañoytipodebarcoydelsistemaquesehayaadquirido.Lainstalaciónsolamenterequierecolocarunoodosanillosdemontajeparaeltransductorenlaparteinteriordelcascoconresinaepoxiyunacajademandoatornilladaaunmamparoadyacente.Nodeberíallevarmásde3o4horas,aunqueserecomiendaquecuandosehayancolocadolosanillosdemontajeparaeltransductorsedejenasentarseduranteunas24horashastaqueesténcompletamentesecos.
3.2.2.POSICIÓNDELTRANSDUCTOR
Sedebecolocarenlaobravivadelaembarcación,enelcasoquelaembarcaciónseadedoblecascootipo“sándwich”sehandeencontrarzonasparaaccederalaobraviva.Enlasembarcacionesdondenotenganningúnmododeaccesoalcascoexterior,sedeberánbuscar laszonasdondelosdoscascossejuntan,sinorealizarunagujeroenelinteriorparapodercolocareltransductorenelcascoexterior.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Ilustración28.Localizacióndeltransductorenembarcacióndedoblecasco.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Enelcasodequelaembarcacióntengamásdedoscascossedeberácolocartransductoresparacadacasco.Elsistemaantifoulingultrasónicosebasaenvibracionesquesepropaganporelcasco,noatravésdelagua.
Ilustración29.Localizacióndetransductorencasogeneral.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Laposicióndeltransductordependerádelosnúmerosdetransductoresquesequieracolocar.Enelcasodeemplearunsolotransductor,éstedeberácolocarsecercadelahéliceydelejeparaayudaraprotegerestaspiezasaisladas.
Ilustración30.Localizacióndelostransductoresadicionales.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Capítulo3.Otrastecnologíasantifouling
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Lostransductoresadicionalessehandecolocarhaciaadelantedependiendodelaesloradelbarco.Lostransductores deben colocarse en una parte sólida del casco y lejos de las estructuras, tirantes ymamparosdelmismoparaevitaráreasquepuedantenercapasconpequeñasbolsasdeaireojuntas.
Ilustración31.Propagacióndelasondascon2transductores.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Ilustración32.Propagacióndelasondascon3transductores.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Laembarcacióntipocatamaránotrimarántieneunamangamenorquelasembarcacionesmonocasco,demodoqueparaprotegercadacascodeuncatamaránotrimaránseutilizaránmenostransductoresqueenelcasodeunaembarcaciónmonocasco.
Ilustración33.Colocaciónypropagacióntransductoresenuncatamarán.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Ilustración34.Distribucióndetransductoresenbuquesmercantes.Fuente:SONIHULLUltrasonicAntifoulingsystemNRGMARINE
Cabedestacarqueelsistemaantifoulingfuncionaperfectamenteenloscascosdefibradevidrio,peroenloscascosmetálicossuefectividadesmayor.Enloscascosdemaderanofuncionan.Estoesdebidoaquelasvibracionessepropaganatravésdelcascoylamaderaesunmaterialquelasabsorbe,demodoqueesimposiblepropagarlas.
Capítulo3.Otrastecnologíasantifouling
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3.3.OTRASTECNOLOGÍASENAUGE
Existenotrossistemasalternativosparalaszonasdondeexisteunagranacumulacióndefouling,comoporejemploenlastomasdemar,sistemasderefrigeracióndeaguasaladaentreotraslocalizaciones.EselcasodelossistemasMMEMarineGrowthPreventionSystem(MGPS),quesebasaenlascorrientesimprimidas.
Sufuncionamientoconsisteenelempleodecorrientes,medianteelusodeánodosdesacrificioycátodosdeaceroqueestánconectadosaunrectificadoreléctricoconuncontrolador.Elsistemageneraionesdecobreprincipalmentemedianteelectrólisisenaguasalada,estosionesfluyenenelsistemacreandoasíunambienteelcualrepelelaadhesióndemicroorganismos.Losánodosdesacrificioempleadossuelenserdehierrooaluminio,quesuelenreemplazarsecadavezquelaembarcaciónestáendiqueseco.
Lasprincipalesventajasdelsistemaporcorrientesimprimidasson:
Ø ProteccióndualantelacorrosiónyanteelfoulingØ FácilinstalaciónØ FácilmantenimientoØ Abarcandistintostiposdeembarcacionesydedistintasesloras
Elesquemadesufuncionamientoseríaelsiguiente:
Ilustración35.EsquemadefuncionamientodelMGPS.Fuente:MMEGroup"Alongerlife"
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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Capítulo4.Normativaaplicadaalosproductosantifouling
4.1.MARCOLEGALSOBRELASPINTURASANTIFOULINGENLANÁUTICA
Elbiofoulingmarinopresenteenlasembarcaciones,enlosequiposmarinosyestructurasestáreconocidocomounportadormuyimportantedeplagasaecosistemasimpropiosdeciertasespecies.Siguiendolasinstruccionesdeciertosinformessobrelasincrustacionesinspeccionadasendistintosgobiernossecreandistintoscódigosacercadelbiofoulingydelaspinturasantiincrustantes.
Elprimerpasoenesteprocesofueconsiderarelnecesariodesarrollodelasprestacionesdelosantifoulingatravésdeconstantesevaluacionesenlasinfraestructurasparaasíobtenersusrespectivasaprobacionesyverificacionesenelmercadolaboral.
4.2.ESTRUCTURADELINFORME
Estosinformescreadosparaevitarlapropagacióndelfoulingenecosistemamarinoajenoalaespecieyparamejorarlaspropiedadesdelosantiincrustantessedividenen4componentes,cuyafinalidadesquelas embarcaciones que navegan entre costas estén dotadas de una correcta protección ante losorganismoscreadoresdeincrustaciones.
Supervisióndelosproductos.Laexistencianecesariadeunostercerosencargadosdesupervisarquecadapinturaantifoulingconcuerdeconsusregulacionesencuantoasuaplicación,mantenimiento,…
Certificadodevalidez. Ladisposicióndeun sistemaquecertifiquequeunapinturaantifouling seusacorrectamenteylacalidaddeéstesealaapropiadaparaquesemantenganintactassuspropiedadesantiincrustantes.
Sistemadeaprobacióndelproducto.Ladisponibilidadodesarrollodeunsistemaparaverificaroaprobarlaeficaciayrendimientodelosproductosantifouling.
Especificacionesdeproductosantifouling.ElRendimientodelaspinturasantifoulinghadeserfuncionalatodotipodetratamientosdelaobravivadelcascoqueabarcatratamientosconpinturasconbiocidaysin biocida. Estas especificaciones han de ser vigentes con todo tipo de embarcaciones que puedansuponer un riesgo de translocación de especiesmarinas en los cascos, incluyendo embarcaciones derecreo,embarcaciones comerciales y infraestructurasmóviles. Lasnormativashande considerara laspinturasantifoulingsnosimplementecomoproductossinocomounaactividaddeunsistemaconsuscaracterísticascorrespondientesyunusocorrectodeestoselementos.
Capítulo4.Normativaaplicadaalosproductosantifouling
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Resultados de la investigación en la necesidad de adoptar nuevos sistemas se desarrollan en análisisprevio,consultaaorganismos,síntesisyrecomendaciones.
NORMATIVAVIGENTESOBREPRODUCTOSANTIFOULING,CERTIFICADOYESTANDARIZACIÓN
Laprimera incursiónde la IMOen la regulaciónde temasrelacionadosconelantifouling fueen1990mediante el comité de protecciónmedioambiental para prohibir o limitar el uso de las pinturas queconteníanaltosnivelesdecomponentesorganoestánnicos.Lasoluciónrecomendadaqueadoptaronlosgobiernos fue eliminar el uso de pinturas antifouling que contenían TBT (Tributilo de estaño) en lasembarcacionesmenoresde25mconcascosqueno fuesendealuminioyeliminarelusodepinturasantifoulingcuyavelocidaddelixiviaciónfuesedemásde4microgramosdeTBTpordía.
LaIMOacogióel5deoctubrede2001laconvenciónsobreelcontroldeldañodelossistemasantifoulingenbuques.Estaconvenciónimplementólaprohibicióndelusodecomponentesorganoestánnicosapartirdel1deenerode2003.Másadelante,apartirdel1deenerode2008seprohibiríaelusodeTBTentodosloscascos.
Estaconvenciónseaplicaalosbarcosqueondeanbanderalacualsuinstituciónratificasucolaboraciónconelconvenio.
ElcertificadodeaprobacióndelosmétodosempleadosenelantifoulingsehadeobtenermediantelaInternationalAntifoulingSystem(IAS),tambiéncuandosehaderenovarelpermiso.
Para la aprobación del certificado por la IAS, se realizarán inspecciones mediante los partidos de laconvención como parte de los Port State Control (PSC). Las embarcaciones que no cumplan con lasespecificacionesdelaresolucióndelaconvenciónpuedenllegaraestardetenidos,expulsadosoexcluidosdetodoslospuertosquecumplenconlajurisdicciónestablecida.
LamayoríadelosgobiernosdeestadoprohibieronelusodelosTBTenembarcacionesmenoresde25mdeesloraylimitaronlavelocidaddelixiviacióndeTBTenembarcacionesmayoresde25mdeeslora.
ROLDELASSOCIEDADESDECLASIFICACIÓN
LasSociedadesdeClasificaciónseestablecieronen1760cuandolasociedadderegistroseformóconlosclientes de una cafetería y se creó Lloyd´s cuya función fuese proporcionar a losmercaderes y a lascompañíasdesegurosinformaciónsobrelascondicionesdelasembarcaciones.
Elroldelassociedadesdeclasificaciónhaidoevolucionandoconstantementealpasodelosaños.
Las Sociedades de Clasificación tradicionalmente se han mostrado al margen en cuanto a pinturas,exceptuando casos de requerimientos especiales para pinturas de tanquede lastre paraminimizar lacorrosión.Sinembargo,desdelallegadadelaConvenciónAntifouling, lasSociedadesestánllegandoaacuerdosparaayudaralosarmadoresdeembarcacionesqueestánbajosociedaddeclasificaciónparacumplirconlaconvención.
El comité por la protección del medio ambiente marino (MEPC) de la OMI ha emitido una serie dedirectricesparalasinspeccionesyloscertificadosdeantifoulingsenunaembarcación.Estasdirectricesindican que las inspecciones de las embarcaciones serán realizadas por el país del cual muestraprocedencialabanderadelaembarcación.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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LasembarcacionesobtendránuncertificadoIASunavezcumplanlosrequisitosdelaconvención.
Elcertificadodecumplimientoesbuscadoportodoslosarmadoresdelasembarcacionesypropietarios,cosaquedemuestraloconcienciadaqueestálasociedadanteestefactordelaspinturasantifouling.DetNorskeVeritasofrecelaentregadeestadocumentaciónenelprimeratraquedelaembarcación.Ensuwebofrecelosrequisitosycaracterísticasquehadetenerelsistemaantifouling.
4.3.NORMATIVADNVSISTEMASANTIFOULING
INTRODUCCIÓN
SeemplealanormativaDetNorskeVeritas[4]paraconocerlascondicionesyrequerimientosnecesariosparacumplirconlosacuerdos.
Esunanormativamuyempleadaentantouniversidadescomoenastillerosyesunadelassociedadesdeclasificaciónconmejorreputaciónactual.Todaslassociedadesdeclasificaciónmantienencriteriocomúnenelámbitodelossistemasantifouling,demodoqueprácticamenteesigualentodaslassociedadesdeclasificación.OBJETIVO
ElobjetivodeaplicacióndeestanormativaeseldedescribirlaaprobacióndeTipo(TA)paralossistemasantifouling.LosrequerimientosparalaobtencióndelcertificadoporpartedeDNVestánrecogidosenelCP0338.ElprocedimientodescritoenesteCPesaplicableparalaobtencióndelcertificadodeaprobación.
ALCANCE
ElCPdescribelosprocesosyrequerimientosenrelaciónaladocumentación,diseñoytipodeantifoulingaemplear.
El trámitedeobtencióndel certificadoconstadevariosaspectos tales comoel tipode antifoulingencondiciones líquidas y una vez aplicado según las recomendaciones del fabricante. Sin embargo, loscontrolesdecalidaddurantelapreparacióndelasuperficieylaaplicacióndelapinturanoestánincluidasenlaaprobación.
Elcertificadootorgadoporlasociedadestálimitadoaunsolofabricante.TYPEAPPROVALCERTIFICATE(TAC)
La obtención del certificado Tipo (TAC) confirma el cumplimiento de la norma del producto con losrequerimientosestablecidosparaelproducto.
Este certificado confirma la aprobacióny la conformidadde los requisitosespecíficoseneldiseñodemateriales,productosysistemas.
Capítulo4.Normativaaplicadaalosproductosantifouling
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DOCUMENTACIÓNNECESARIA
Para laobtencióndelcertificadodeaprobaciónporpartede laSociedaddeClasificaciónenestecasoDNV,sehadepresentarunaseriededocumentosporelfabricante.
Sehadeelaborarunalistaconformeelproductoconsusrespectivosdatos:
I. Designacióntipo,esdecirelnombredelproducto(grado)conunalistadevariantesincluidasen
elcertificadoTAdelanormativadeDNVII. Descripcióndelproducto(IDdelproducto,númeroytipodecomponentes,color,consistencia,
etc.)III. CampodeaplicaciónylimitacionesdelproductoIV. Especificacionesdelproductoquecontenga:
-Nombredemarcadelproductoantifouling-Tipodesistemaantifouling,siesautopulimentable,matrizdura,matrizblanda,silicona,etc.-Documentacióndelelementoantifouling,siactúacomobiocidaosiesperjudicialparalavidaorgánica-Tipodeadhesivo-Contenidodesólidos-Viscosidad-Biocidasactivos-Temperaturadeservicio-Limitacionesoperacionales-Limitacionesrelacionadasconlahumedad-Métodosdeaplicación-Rangodetemperaturasparalaaplicación-Instruccionespararepintar-Tiempodesecadodelproducto
V. DescripcióndelfabricanteVI. Descripcióndelcontroldecalidadincluyendocopiasdecertificadosconelnúmerodeexpediente
yfechaVII. Resultadosde test con referencias a losestándares,métodose información relevanteparael
certificadoVIII. InformaciónrelevantesobreelempaquetamientoIX. ExperienciaenserviciosisedisponedeellaX. Resultadosexperimentadossobreelproductoyunbrevereportesobresufuncionalidaden la
evaluacióninicial
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
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4.4.REQUERIMIENTOSGENERALES
El fabricantehadepresentarunproductoacordecon lasnormasde la ISO9001 [5]oequivalente.Elcontroldecalidadhadepasarporlasiguientelistadeespecificaciones:
• Controldematerial• Controldecalidaddelosmétodos,cantidadesyequipamientoempleadohadetenerestándaren
ISO• Trazabilidadysistemademarcado• Condicióndealmacenamientoyproceso
REQUERIMIENTOSYPRUEBASDELABORATORIO
Lacondiciónparaelcertificadodeaprobaciónesqueeltotaldeestañoseamenordel0,25%porpesoenlacapaseca.
Sieltotaldecontenidoenestañoessuperioral0,25%porpesoenlacapasecasenecesitaráuntestdelaboratorioadicional.Elcertificadodeaprobaciónsoloseentregarásielestañonoesempleadocomobiocida.
Seañadiránalostestunapruebadesecadoparacorroborarlafuncionalidad,añadiendopruebahúmedademodoopcional.Lapruebadesecadoconsistiráen:
1. Realizarunamuestraaplicandolapinturaenunaláminadeplásticoosimilardeunos10x10cm2. Dejarsecardurante2díasomásaunos20ºComásycubrirloconunplásticoblando3. LapinturahadeserretiradaenpresenciadeunperitodelaSociedaddeClasificación4. Lapruebaopcionalconsisteenunamuestramojadade100mldelrecipientedepintura.
REQUERIMIENTOSPARAELROTULADODEPRODUCTO
Todoelempaquetamientohadesermarcadoyhadecontraerlasiguienteinformación:
ü Nombredelfabricanteylogoü Direccióndelaempresadelfabricanteü Tipodedesignaciónü Tipodesistemaantifoulingü Instruccionesdealmacenamientoü Fechadefabricaciónü Númerodelote
Elrotuladohadeirdelamejorformaencuantoavisibilidad,legibilidadeindeleble.
Encuantoalaclasificaciónenlanormativaestándarestánreconocidosdoscategorías,conbiocidasysinbiocidas. Dentro de las pinturas con biocidas se pueden clasificar en matriz dura, blanda yautopulimentables.
Según los criterios enel rendimientode cada sistema se especifican las siguientes categorías para suclasificación:
Capítulo4.Normativaaplicadaalosproductosantifouling
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Duraciónenuso:12/24/36/60meses
Actividaddelbuque:Estático/baja/alta
Velocidaddelbuque:Baja(<10Kn),Moderada(10-20Kn),Alta(>25Kn)
Materialdelcasco:Compuestos/Madera/Acero/Aluminio/Caucho
Riesgodefoulingenambiente:Bajo/Alto
Para laclasificaciónde losproductosantifoulingalrededordelmundoseadoptael sistemaempleadodentrode laArmadade losEstadosUnidosquemuestraunaclasificaciónde losproductosantifoulingsegúnsusespecificacionesyrendimiento.Araízdeestesistemalaclasificaciónseríalasiguiente:
TIPODEPRODUCTO
TipoI.Últimacapadepinturaablativa(Conbiocidas)
TipoII.Últimacapadepinturano-ablativa(Conbiocidas)
TipoIII.Últimacapadepinturano-ablativa(Sinbiocidas)CLASEDEPRODUCTO
1. Aptoparausoenmaterialescompuestos2. Aptoparausoenmadera3. Aptoparausoenmetalesaexcepcióndealuminio4. Aptoparausoenmetalesincluyendoaluminio5. Aptoparausoencaucho
GRADODEPRODUCTO
A. ParaembarcacionesmásestáticasyestructurasB. ParaembarcacionesdepocaactividadC. ParaembarcacionesdealtaactividadD. Paraembarcacionesdebajavelocidad(<10nudos)E. Paraembarcacionesdemedianavelocidad(10-20nudos)F. Paraembarcacionesdealtavelocidad(>25nudos)
SISTEMADEAPLICACIÓN
a. Cada12mesesb. Cada24mesesc. Cada36mesesd. Cada60meses
Para el certificadodeun tipodepintura seprocedería a seguir con la lista anterior demodoqueunproductoenconcretoseríaporejemplocertificadocomoTipoI,Clases1,2,3&5,GradosB&D,Aplicaciónc.
Deestemodoesmássencilloclasificarelproductoyconocerlaspropiedadesdelproducto.
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4.5ESPECIFICACIONES/RENDIMIENTODEPRODUCTOSSEGÚNELTIPO
SISTEMASQUEEMPLEANBIOCIDAS(TIPOIYII)
EstosproductossetestanmedianteelmétodoAS1580.481.5.Paraobtenerelcertificadoestándar,nosedeberíadeencontrarfoulingpersistenteen12mesesentemperaturayairetropical.ParalosproductosdetipoIenespeciallosquecontengangradosCyFsehadeasegurarquecumplenconlos12mesesdeduracióndeprotecciónestablecidosporelfabricante.
ParalosproductosdetipoIIconaplicacionesbosuperioressehanderealizartestconelmismométodoanteriordeAS1580.481.5.Paraestetipodeproducto, lasaplicacionesmayoresqueunaaplicación‘a’requiereunsistematécnicodeespecificaciónyaplicación.
LaspinturasdetipoIparaaplicaciones‘b’osuperiorrequierenunacombinacióndepruebasestáticasydinámicasestableciendounciclodinámicodecondicionesestáticasy/ocuantificarelgradodeablaciónavelocidadesnormales.
SISTEMASSINBIOCIDAS(TIPOIII)
Con el reciente desarrollo de pinturas sin biocidas se han expuesto vacíos legales en las normativasexistentesencuantoalaspinturasantifouling.
El método más apropiado para probar este tipo de pinturas sería exponiéndolas a fouling marino ydeterminar ladificultadquetieneelfoulingparaadherirse.Segúnlasespecificacionesdelproductoseestimaríanunosresultadosaproximados.
LaArmadaestadounidensesigueestaspautasdeciclosdeinmersióndematerialconestaspinturasencanalesdeensayoysusposterioresobservacionesencuantoalaspropiedadesdelproductoempleado.
Algunos sistemas antifouling sin biocidas como las pinturas de Fibreflock supuestamente han dedeteriorar el fouling. Para evaluar este deterioro sobre el fouling se realizan pruebas con elmétodoAS1580.
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
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Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
5.1.INTRODUCCIÓNALESTUDIO
Las incrustaciones en el casco de las embarcaciones cuesta a la industria naval unosmilmillones dedólarescadaañoencuantoaexcesodecombustible,segúnClaesSkat-Rørdam,eldirectordemarketingdelfabricantedepinturasdanésHempel.RefiriéndosealaConferenciaMarítimoTécnicacelebradaenCopenhagueenOctubrede2015,citócifrasobtenidasdeDNVGL(basandoesosdatosenlosobtenidosdeenlaCoalicióndeEmbarque)tanaltascomo30milmillonesdedólaresalaño.
Estascifrassinembargoestánbasadasenunpreciodecombustiblede500dólareslatonelada.
Lascapasdepinturaantifoulingsonelelementoquehacequeunaembarcaciónseaeficiente.SegúnelSr.Skat-Rørdam,Elfoulingpresenteenelcascodeunaembarcaciónpuedeañadirunaumentodel2%encuantoaconsumodecombustible.Sisebuscaahorrarengrancantidadenunaembarcación,sehadeaplicarunacapadepinturaantifoulingdebuenacalidad.
Muchosdelospropietariosoptanporescogerlacapadepinturamáseconómicayahorrareneseaspectoyaqueeselarmadorelquepagaelcombustible.Sinembargoúltimamentelosarmadoresestánsiendomáscuidadososalahoradecomprarelcombustibleparalaembarcación.Paraelloseaconsejaemplearunacapaapropiadapara laembarcaciónconcretayaquenotodos losantifoulings funcionan igualentodoslosbarcossinoqueparacadatipodeembarcaciónexisteunapinturaantifoulingquepresentarámejorespropiedades.
5.2.METODOLOGÍAEMPLEADAPARADETERMINARELCOSTE
Enelaño2000seadoptóunametodología[6]paradeterminarelcosteextraqueconllevaeltenerunaembarcacióncon incrustacionesyasíobservar lasventajasybeneficiosde lossistemasantifouling.Lainformación empleada para elaborar estemétodo ha sido obtenida de representantes de compañíasnavierasydeindustriasfabricantesdeestetipodepinturas,ademásdeinformacióndeastillerosdeIndia.
Esnecesarioconocerelcosteadicionalquesuponeviajarconunaembarcaciónconfoulingincorporadoparadeterminarelcostede lossistemasantifouling.Deahí la importanciadeobtenerdatossobre lasembarcacionesparacompararsuscostesoperativosconysinincrustacionesantesdeponerlaseneldiqueseco.
Loscostesadicionalesproducidosporelfoulingmásimportantesqueseestudianacontinuaciónsonelaumentodecombustible, loscostesdeoperaciónenvelocidadesreducidasde laembarcación,costesoperacionalesdelaembarcaciónendiqueseco,costesenlasdistintaspinturasaemplear,etc.
Paraelestudiodelrendimientodelaspinturasantifoulingsecomparanlasprestacionesdelosbarcossinadhesiónde fouling antesdel dique seco y conembarcacionesque llevan consigo incrustaciones. Los
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
54
parámetroscomocostesoperacionalesdiarios,estanciaendiquesecoyconsumodecombustiblesonlosutilizadosenlacomparación.
5.2.1.COSTEOPERACIONALDIARIO
Losdatosparaelcosteoperacionaldiario(DOC)sepuedenobtenerparaembarcacionesindividualesdela industria naval. DOC incluye datos como los salarios de la tripulación, reparaciones, recambios,inspecciones periódicas, diésel, aseguradoras, costes administrativos, miscelánea y costes deamortización.
5.2.2.COSTEOPERACIONALADICIONALDEBIDOALFOULING
Loscostesadicionalesdebidosalfoulingincluyenelaumentodelconsumodecombustibledebidoaladisminución de la velocidad del buque por las incrustaciones. Estos costes adicionales se calculanmediantelasiguienteformula:
𝑪𝑨 = 𝑪𝒔𝒑 + 𝑪𝒇𝒄
EnlaqueCAsonloscostesadicionalesdebidosalfouling,CspeselaumentodecostedebidoalapérdidadevelocidadyCfceselaumentodelcostedelconsumodecombustible.
I.CÁLCULODEAUMENTODECOSTEDEBIDOALAPÉRDIDADEVELOCIDAD(CSP)
Seasumequeunbuquemoviéndosea1nudo(kn)develocidadviajaa1millaporhora(establecidoporlaindustrianaval).Enconsecuencia,sepuedecalcularlapérdidadevelocidadduranteundía.Pararealizarelsiguientecálculosehadeaplicarlalógicadeamenorvelocidaddebidoalfoulingsignificarámástiempodenavegaciónportantomásdíasenaltamar,demodoqueparaobtenerelCspsemultiplicaelnúmerodedíasaumentadosdebidoalapérdidaenvelocidadporelcosteoperacionaldiariodelbuque(DOC)talycomosemuestraenlasiguienteformula:
𝑪𝒔𝒑 = 𝑫𝑶𝑪 ∗ 𝑫𝒊
EnlaqueCspeselcostedebidoalapérdidadevelocidad,DOCeselcosteoperacionaldiariodelbuqueyDisonelnúmerodedíasaumentadosporlaspérdidasenvelocidad.II.CÁLCULODEAUMENTODECOSTEDEBIDOALAUMENTODECONSUMODECOMBUSTIBLE(CFC)
El aumentode consumode combustible y en consecuencia el aumentodel coste de éste se calculanmediantelacantidaddefuelextranecesarioyelpreciodeéste.Paraestudiarelaumentodecombustibledebidoalfouling(Cfc)secalculanlosdostiposdefuelempleadoscomosonelFuel-OilyelDiésel-Oil.SupreciodebidoalaextraccióndedatosdelaIndiarondaba33600rupias/toneladaequivalentesaunos490
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
55
dólares/toneladay46200rupias/toneladasequivalentesaunos670dólares/toneladaencuantoalDiésel-Oil.5.2.3.COSTEDELDIQUESECO
Elfoulingreduceelintervalodetiempoquehadepasareneldiquesecounaembarcación.Elrealizarunaestanciaendiquesecoadicionalsueleocurrirdebidoalacantidaddefoulingenelcasco.
Elcostedeldiquesecoincluyetambiénelcosteoperacionaldiariodelbarcodurantelosdíasqueestáendiqueseco.Portantoelcostetotalseriaelsiguiente:
𝑪𝒅𝒔 = 𝑬𝒅𝒔 + (𝑫𝑶𝑪𝒅𝒔 ∗ 𝑫𝒅)
EnlaqueCdseselcostetotaldeldiqueseco,Edssonloscostesporentrarendiqueseco,DOCdseselcosteoperacionaldiarioduranteeldiquesecoyDdsonelnúmerodedíasrequeridosdeestanciaendiqueseco.
5.2.4.PÉRDIDASDERÉDITODEBIDOALFOULING
Laspérdidasderéditodebidasalfoulingincluyenlaspérdidasocasionadasporlareduccióndevelocidadylaspérdidasocasionadasporlaestanciaendiqueseco.Paraelcálculodeestosparámetrosseaplicalasiguientefórmula:
𝑳𝑹𝒇 = 𝑳𝑹𝒔𝒑 + 𝑳𝒅𝒅
Donde LRf son las pérdidas de rédito debidas al fouling, LRsp son las pérdidas de rédito debidas a lareduccióndevelocidaddelaembarcaciónyLRddsonlaspérdidasderéditodurantelaestanciaendiqueseco.A.PÉRDIDASDERÉDITODEBIDASALAREDUCCIÓNDEVELOCIDADDELAEMBARCACIÓNLRSP
Secalculanmediante:
𝑳𝑹𝒔𝒑 = 𝑭𝑹 ∗ 𝒅
DondeLRspsonlasPérdidasderéditodebidasalareduccióndevelocidaddelaembarcación,FReselfletamentoporviajeydeselaumentodedíasdeviajedebidoalareduccióndevelocidad.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
56
B.PÉRDIDADERÉDITODURANTELAESTANCIAENDIQUESECO
Duranteelperiododediquesecolasembarcacionespermaneceninoperantes.Demodoqueelarmadordelbarcopierderédito.Comolosfletamentosporviajeestánenauge,estehechocreadisconformidadenelsectornaval.Estaspérdidassecuantificandelsiguientemodo:
𝑳𝒅𝒅 = 𝑭𝑹 ∗ 𝑫𝒅
DondeLddsonlaspérdidasderéditodurantelaestanciaendiqueseco,FRsonlosfletamentosporviajeyDdeselnúmerodedíasrequeridosdeestanciaendiquesecodelaembarcación.
5.2.5.COSTETOTALDELFOULING
El coste total ocasionado por el fouling se puede calcular como el sumatorio de todos los costesadicionalesmostradosanteriormente;quesonelaumentodecostedebidoa lapérdidadevelocidad,aumentodecostedebidoalaumentodeconsumodecombustible,costetotaldeldiquesecoypérdidasderéditodebidoalfouling.
Demodoque:
𝑪𝑨 = 𝑪𝒔𝒑 + 𝑪𝒇𝒄 + 𝑪𝒅𝒔 + 𝑳𝑹𝒇
Donde:
CAeselcosteadicionaldebidoalfouling
Cspeselaumentodecostedebidoalapérdidadevelocidad
Cfceselaumentodecostedebidoalaumentodeconsumodecombustible
Cdseselcostetotaldeldiqueseco
LRfsonlaspérdidasderéditodebidoalfouling
Portantoelcostedelfouling(CF)esunafuncióndedistintosfactoresysecalculadelasiguientemanera:
𝑪𝑭 = 𝑫𝑶𝑪 ∗ 𝒅𝒊 + 𝑪𝒇𝒄 + 𝑬𝒅𝒔 + 𝑫𝑶𝑪𝒅𝒔 ∗ 𝒅𝒅 + 𝑭𝑹 ∗ 𝒅𝒊 + (𝑭𝑹 ∗ 𝒅𝒅)
Donde:
DOCeselcosteoperacionaldiariodelbuque
Disonelnúmerodedíasaumentadosporlaspérdidasenvelocidad
Cfceselaumentodecostedebidoalaumentodeconsumodecombustible
Edssonloscostesporentrarendiqueseco
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
57
DOCdseselcosteoperacionaldiarioduranteeldiqueseco
Ddsonelnúmerodedíasrequeridosdeestanciaendiqueseco
FReselfletamentoporviaje
Laeficienciadelossistemasantifoulingesproporcionalmenteinversaalcostecausadoporelfouling.Portantolaeficienciasepuedemedirmediante:
𝑬𝜶𝟏𝑪𝑭𝒊
𝑬 = 𝑲 ∗ 𝑪𝑭
DondeKesunaconstanteyCFesel costedel foulingcalculadoanteriormentecomoel sumatoriodecostes.
5.3.APLICACIÓNPRÁCTICADELMÉTODOAEMBARCACIONES
Elanteriormétodohasidoaplicadoa120embarcacionesparadeterminarelcostequeconllevaelfouling.ParalaobtencióndedatosdelasdistintasembarcacionesserealizaroncuestionariosalosresponsablesdeempresasfabricantesdepinturasenelámbitonavalparaobtenerdatosmásprecisosyseorganizaronmediantehojasdedatosExcel.
Lasembarcacionesseleccionadasparaelanálisisquedanenunrangode150mhasta250mdeeslorayconTRB(ToneladasdeRegistradoBruto)desde20.000hasta40.000.
EsterangodecaracterísticasfueelseleccionadodebidoaquelaConvencióndeSistemasAntifoulingesaplicableaembarcacionesporencimade400TRB.Másadelantecomoobjetivodelanálisisseclasificaranen3categoríasenfuncióndelcostedebidoasusTRB’s.5.3.1.ANÁLISISDELOSDATOSCOSTEOPERACIONALDIARIO(DOC)
Losdatosempleadosparaelcosteoperacionaldiariode losbuquesseobtienende la industrianaval.Como se ha mencionado anteriormente, DOC incluye los salarios de la tripulación, reparaciones,aseguradoras,costesadministración,…
EnlasiguientetablasemuestranloscostesdecadabuqueenfuncióndesuTRB
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
58
Tabla2.Costeoperacionaldiariodelasembarcaciones.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwala
Pangam.30Enero2015
Embarcación(TRB) Costeoperacionaldiario(DOC)(dólares)
Menosde20.000 5.73020.000-30.000 6.606Másde30.000 11.275
COSTEADICIONALDEBIDOALFOULINGA.INCREMENTODELCOSTEDEBIDOALAREDUCCIÓNDEVELOCIDAD
Paracalcularloscostesadicionalesdebidosalfoulingexistenteenelcascoseempleaunavelocidadmedianormalde14nudosyunavelocidadreducidadebidaalfoulingdeunos8,5nudos.EstosnúmerossonextraídosdedosviajesrealizadosdesdeSanFranciscohastaYokohama,enelcual lamayordiferenciaexistenteentrelosbuquesesqueelbarcoconincrustacionesporfoulingperdíadelos14nudosalos8,5nudos.
Estecosteadicionaldebidoalareduccióndevelocidadseclasificaentrescategoríasdiferentesdebuques.Segúnlosdatosobtenidosexistíaunapérdidade1,4knenlavelocidadmediaconun31,67%defoulingenloscasosenlasbuquesdelaprimeracategoríademenosde20.000TRB.MientrasembarcacionescuyoTRBvaríaentre20.000-30.000perdían1,3kndevelocidadconun18,22%defoulingenelcasco.Asimismolasembarcacionesconmásde30.000TRBteníanunapérdidamediade1,7knconun22,75%defoulingenelcasco.
Porlotantoexisteunincrementoenelnúmerodedíasdeviajecosaqueincrementaelcosteoperacionaldiario.Elcosteadicionaldebidoalareduccióndevelocidadsemuestraacontinuaciónenlasiguientetabla.
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
59
Tabla3.Incrementodelcostedebidoalareduccióndevelocidad.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyan
andPrajwalaPangam.30Enero2015
Embarcación(TRB)
Costeoperacional
diario(dólares)
Velocidadnormal
embarcación(nudos)
Velocidadembarcaciónconfouling(nudos)
Reduccióndela
velocidadacausadelfouling(nudos)
Incrementodedíasde
viajedebidoalareducción
delavelocidad(días)
Incrementodelcostedebidoalareducción
delavelocidad(dólares)
Menosde20.000 5.730 12 10,6 1,4 3 17.190
20.000-30.000 6.606 12 10,7 1,3 2,1 13.875
Másde30.000 11.275 13,9 12,2 1,7 2 22.550
Latabla4calculaelcostedebidoalretrasoenelviajeacausadelasincrustacionesenelcasco.Enestecasoestudiadoseasumequeelbuquehadecubrirunadistanciade5000millasconunavelocidadde1kn/mn (establecido por las industrias navales). Se observa que cuando el buque esta lleno deincrustacionesseretrasaunos2-3díasencubrirladistancialoqueimplicaunaumentodelcostede5.730$a17.190$parabuquesdemenosde20.000TRB’s.Unatendenciasimilarseobservaenembarcacionesquevande20.000a30.000TRBcomotambiénenbuquesdemásde30.000TRBqueincrementaríade6.606$a13.875$yde11.275$a22.550$respectivamente.
B.INCREMENTODELCOSTEDEBIDOALAREDUCCIÓNDEVELOCIDAD
Se observó que de los datos obtenidos de los buques existía un incremento de 2,5 Toneladas/día encuantoaconsumodecombustibleparabuquesdemenosde20.000TRBconun31,67%defouling.CasosimilarexistíaenlasembarcacionescuyoTRBvaríaentre20.000-30.000conun18,22%defoulingenelcasco ya que consumían unas 2 Toneladas/día de combustible adicional. Además en el caso de lasembarcacionesconmásde30.000TRBteníanunincrementodelconsumode2,7Toneladas/díaconun22,75%defoulingenelcasco.
Estos resultados muestran que el aumento de coste operativo de un buque debido al consumo decombustibleadicional,aumentaen1.160$enembarcacionesmenoresa20.000TRB,enlosbuquesentre20.000 y 30.000 TRB se observa un aumento de 650 $ y en buques demás de 30.000 TRB existe unincrementode835$.
Estosdatosmostradosanteriormentesepuedenobservarenlasiguientetabla:
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
60
Tabla4.Incrementodelcosteendiferentesembarcacionesdebidoalincrementodelconsumodecombustible.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’s
hull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero2015
Embarcación(TRB)
Consumonormal(Toneladas/dia)
Consumoconfouling
(Toneladas/dia)
Incrementodefueldebidoal
fouling(Toneladas)
Incrementodelcostedebidoalaumentodel
consumo(dólares)
Menosde20.000
19 21,5 7,5 1.160
20.000-30.000
19,1 21,1 4,2 650
Másde30.000
20 22,7 5,4 850
COSTEDELAESTANCIAENDIQUESECO
El costede laestanciaendique secoesuna sumade todos losgastosduranteelperiododepintadodurante el dique seco y los costes operacionales durante los días en estancia en dique seco. Estainformaciónsemuestraenlasiguientetabla:
Tabla5.Costedeldiqueseco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.30Enero
2015
Embarcación(TRB)
Costedelapintura(dólares)
Costealquilertotalporpintar
duranteeldiqueseco(dólares)*
Gastosendiqueseco(dólares)
Costeoperacional
diariodurantedique
seco(dólares)(DOCds)
Costeoperacional
totaldurante
diqueseco(dólares)
Costedeldiqueseco(dólares)**
(Cds)
Menosde20.000 29.470 313 29.784 2,85 19.855 49.640
20.000-30.000 31.260 313 31.570 5,19 25.794 57.544
Másde30.000 36.615 313 36.930 8,31 58.140 95.067
*Costedelalquilertotal=alquilerdiario*núm.dedíaspintando
**Incluyeelcostedelapintura,elalquilerdeldiquesecoyloscostesoperacionalesdurantediqueseco
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
61
PÉRDIDASDERÉDITODEBIDOALFOULING
Laspérdidasderéditodebidoalfoulingincluyenlaspérdidasderéditodebidasalareduccióndevelocidadylaspérdidasderéditodurantelaestanciaendiqueseco.
A.PÉRDIDASDERÉDITODEBIDASALAREDUCCIÓNDEVELOCIDADDELBUQUE
Lareduccióndelavelocidaddelbuquedebidoalfoulingderivaa lapérdidaderédito.Estapérdidaesequivalentealapérdidadefletamentoporviajedebidoalnúmerodedíasadicionalesdeviaje.Lapérdidaderéditodebidaalareduccióndevelocidadestárepresentadaenlasiguientetabla.
Tabla6.Pérdidasderéditodebidoalareduccióndevelocidad.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanand
PrajwalaPangam.30Enero2015
Embarcación(TRB)
Velocidadnormal
embarcación(nudos)
Velocidadembarcaciónconfouling(nudos)
Reduccióndela
velocidadacausadelfouling(nudos)
Incrementodedíasdeviajedebido
alareduccióndelavelocidad(días)(di)
Pérdidasderédito
debidoalareduccióndevelocidad
(dólares/día)(LRsp)
Menosde20.000 12 10,6 1,4 3 4689
20.000-30.000 12 10,7 1,3 2,1 18383
Másde30.000 13,9 12,2 1,7 2 18755
B.PÉRDIDADERÉDITODURANTEELPERÍODODEDIQUESECO
Elincrementodeperiodoeneldiquesecocausatambiénpérdidasdederédito.Estaspérdidassepuedencalcularmediantelosfletamentosdeviajeperdidosdurantelosdíasadicionalesestandoeneldiquesecodebidoalfouling.Estainformaciónsemuestraenlasiguientetabla:
Tabla7.Pérdidaderéditoduranteestanciaeneldiqueseco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanand
PrajwalaPangam.30Enero2015
Embarcación(TRB)
Númerodedíaseneldiqueporpintado
Tarifadefletediaria(dólares)
Pérdidaderéditoduranteestanciaeneldiqueseco(Ldd)(dólares)
Menosde20.000 7 2500 10.941
20.000-30.000 7 14000 61.265Másde30.000 7 15000 65.640
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
62
COSTETOTALDELFOULING
Elcostetotaldebidoal foulingsecalculamediante lasumadetodos loscostesadicionalesdebidosalfoulingcalculadosanteriormente,esdecir,elsumatoriodelincrementodelcostedebidoalareducciónde velocidad, coste de la estancia en dique seco y pérdidas de rédito debido al fouling. Los costesadicionalessemuestranenlatabla8.Estatablaesunatablaresumendetodosloscostesadicionalesqueocurrenenlosbuquesdebidoalfouling.Estatablasemuestraacontinuación:
Tabla8.Costeadicionaldebidoalfouling.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyanandPrajwalaPangam.
30Enero2015
Embarcación(TRB)
Incrementodelcostedebidoalareducción
delavelocidad(dólares)(Csp)
Incrementodelcostedebidoal
aumentodelconsumo(dólares)(Cfc)
Costedeldiqueseco(dólares)(Cds)
Pérdidasderédito
debidoalareducción
develocidad(dólares/día)
(LRsp)
Pérdidaderéditodurante
estanciaeneldiqueseco
(dólares)(Ldd)
Costeadicionaldebidoalfouling(dólares)(CA)
Menosde20.000 17.415 1.173 49.640 4689 10.941 83.844
20.000-30.000 14.066 656,4 57.544 18383 61.265 151.911
Másde30.000 22.863 844 95.067 18755 65.640 203.158
Seobservaqueexisteunincrementodel85%enelcostetotalenlosbuquesdemenosde20.000TRB,unincrementodel133%enbuquesentre20.000y30.000TRByunincrementodel118%enbuquesdemásde30.000TRBdebidoalaactuacióndelfoulingenelcasco.
Esteestudiodemuestraque ladisposicióndeunbuensistemaantifoulingesesencialparaprevenir laaparicióndeésteyevitarloselevadoscostesadicionalesqueprovoca.Debidoaladificultaddeobtencióndedatossobrecuaneficazresultaunsistemaantifoulingesteestudioes lomásparecidoposiblea loscostesestimadosprovocadosporestefenómeno.Unavezseconsiganmejoressistemasdeobtencióndedatosparalaspinturasantifouling,sepodránmostrarresultadosmásprecisos.
Capítulo5.Costesadicionalesdebidosalbiofouling
63
5.4.CONCLUSIÓNDELESTUDIOCOMPARATIVO
ElaumentoderugosidaddelcascodebidoalfoulingprovocaelaumentodeconsumodecombustiblequeasuvezimplicaunaumentodelasemisionesdeCO2.
En el año 2007, Westergaard mediante su regla del dedo indicó que por cada 10 micrómetros derugosidadseaumentaaproximadamenteun1%elconsumodecombustible.
Laresistenciaalafricciónpuedeserenlamayoríadeloscasosel90%delaresistenciatotalinclusosiloscascosestánlibresdefoulingysonmuylisos.Acausadelfoulinglaresistenciaalafricciónenloscascosaumentaconsiderablemente,apesardequepartedelainfluenciaesproducidaporeltipoycantidaddefoulingexistente.Enalgunoscasoslaresistenciaalafricciónparavelocidadesentre5y15nudospuedeaumentarun5%debidoaloslimospresentesenloscascos.
Como conclusión del estudio comparativo de costes entre un buque con fouling y otro en perfectascondicionesseadjuntalasiguientetabla:
Tabla9.Comparaciónentrecostesconysinfoulingadheridoenelcasco.Fuente:Propia,Basadoen”Amethodforanalysisofcostsandbenefitsofantifoulingsystemsappliedonship’shull”porSangeetaSonak,AshaGiriyan
andPrajwalaPangam.30Enero2015
Embarcaciónsinfouling Embarcaciónconfouling
Embarcación(TRB)
Nºdías DOC($)
CosteTotal($)
Nºdías Csp($)
Cfc($)
Cds($)
Ldd($)
LRsp($)
CA($)
CosteTotal($)
%incrementa
do
Menosde
20.00017 98.684 98.684 20 17.415 1.173 49.640 10.941 4689 83.844 182.52
8 85
20.000-
30.00017 113.86
6113.86
6 19 14.066 656,4 57.544 61.265 18383 151.911
265.777 133
Másde30.000 17 171.46
9171.46
9 17 22.863 844 95.067 65.640 18755 203.158
374.627 118
Elempleodeunsistemaantifoulingdecalidadpuedereducirenormementeelimpactoenelcascoyporlotantoungranahorroencuantoacostesadicionalesdebidosalfouling.Sinembargo,elmercadodeproductos antifouling mueve alrededor de 250 millones de dólares al año que es bastante poco encomparación con el aumento del coste de registros y otro tipo de certificados de aprobación paraproductos.
Desde laAsociacióndeSistemasAntifoulingseprohibieron laspinturasantifoulingbasadasenestaño,debidoaestaconvenciónsedestinaronrecursosalainvestigaciónenpinturasantifoulingsinbiocidas,queevitandañarelmediomarino.Seexaminarondistintoscompuestosparahacerlacomparativaentreprestaciones. Se comparó la pintura Hempasil basada en componentes de silicona y una pinturaautopulimentable convencional. Para el buque demayor eslora se observó que existía un ahorro decombustibleentre1800y7800toneladasalañooentérminoseconómicosunahorrodeentre0,6y2,6millonesdedólaresalaño.
EstudioyrealizacióndebasededatosdepinturasAntifoulingparaembarcacionesderecreo
64
Capítulo6.Definicióndeunaherramientawebsobreantifouling
6.1.PROBLEMÁTICA
Enelmundodelanáuticaexisteninfinidaddeproductos,marcas,empresas,sinembargo,existenpocasherramientas para el usuariomedio que es propietario de una embarcación de recreo la cual utilizaduranteelveranoynecesitaconsejooayudapararealizarsucapadeproteccióndepintura.Apesardelaexistenciadeportalesoforosdondesediscutenestostemasnoexisteunportalglobalizadodondeelusuariomediosepaconexactitudquepinturaemplearyconquecantidadyqueprecioeselrazonable.
Generalmentelospreciosdeestosproductosenlacompraatercerosestánporencimadelamediayalnoexistirunconocimientomayoritariodeéstosporlosusuarios,suelenacabarpagandodemásporunproductoquepuedecostarbastantemenos.Parasolucionaresteproblemaexistenteacontinuaciónsepresentaunapropuestadeserviciowebenelquelosusuariospuedanaccederdeformagratuitayescogerelmejorproductoyalmejorprecio,consiguiendoasí,unabuenaaproximaciónalaseleccióndelproductomásóptimoquepuederesolversuproblemadebiofouling.
6.2.CREACIÓNDELPORTALWEB
Debidoalaproblemáticaanterior,laideaprácticadeestetrabajocentradoenlaspinturasantifouling,eslarealizacióndeunportalwebparaquecualquierusuariopuedaconsultarsegúnlascaracterísticasdesuembarcaciónquétipodepinturaeslamásapropiadaysucorrespondientepreciosintemoraescogerunproducto inadecuadoopagarmás,debidoa laespeculaciónque ciertosproductosde consumoenelmercadodelanáuticaderecreoexperimentan,sobretodo,siseestáeneláreadeinfluenciadelpuertoenquesetieneamarradalaembarcaciónyavecesqueaprovechanlasituacióndedesconocimientoporpartedeunsectorampliodelosusuarios.
ParalacreacióndelawebconceptualseempleaelsoftwareMicrosoftofficePublisherelcualpermitecrearunawebvisualamedidadelusuario.Eldiseñocreadoessimpleysencillodemodoquecualquierusuariohabituadoanavegarporlaredpuedahacerusodeesteportal.
Elportaldisponededistintaspartes:
Sedisponedeuncatálogoconunagranvariedaddeproductosdelasempresasconmayorreputacióninternacionalyconlasmejorestecnologíasenlaelaboracióndesuspinturas.EstecatálogoestáformadopordistintosproductosalmacenadosenunabasededatosAccesendistintastablas.
Lafuncionalidaddelportalwebpermitiríaentreotrasacciones,realizarlassiguientesaccionesbásicas:
Capítulo6.Definicióndeunaherramientawebsobreantifouling
65
ü Disponerdeuncatálogoonlineparaqueunusuariocualquierapuedaobtenerinformaciónyver
lascaracterísticasdeformadetalladasobreelproductoquequieraü Unmododebúsquedaconfiltroenelcualintroduciendounaseriededatossobrelaembarcación
queposeeelusuario,elsistemapuedadeducirmediantelabasededatosimplementadaenelportalquéproductoeselmásadecuadoenfuncióndelosdatosintroducidos.Añadiendoademásunaopcióndefiltradoporprecio
ü Unaventanadeclientesenlacualpermitaalusuarioregistrarsedeformagratuitayasípodercomprardeformadirectaoindirectavíaelportalwebelproductoseleccionado
ü Unaventana y enlacesdirectos a la listadeProveedoresmás importantes enelmundode lanáuticaconsusrespectivosdatosalmacenadosenlabasededatoscreada
Para la creacióndel portal se creanprincipalmente 5 apartados en los que sepermite ver unabrevedescripción del portal, otra ventana de información relativa sobre el portal en cuanto a ubicación,contacto,teléfonoymail.Unavezcreadaslasventanasdeinformaciónmásgeneralsecreaelcatálogodeproductoscontodoslosproductosexistentesenlabasededatosdondeaparecenlosmásvendidosalos usuarios en la ventana principal. En la ventana del catálogo se permite filtrar la búsqueda porfabricanteoporcualquierotrocampocreadoenlabasededatos,loquepermiterealizarbúsquedapor:
• Tipodeembarcación• Materialdelcasco/Zonadeaplicación• Color• TipodeAntiincrustante(Matrizdura,matrizblanda,autopulimentable)• Precio*
*Encuantoalpreciodebidoaquelainformaciónobtenidasobrelosproductosesatravésdeloscatálogosnosedisponedeunprecioexactoparacadaproducto.Deestaformaamododesoluciónparaobtenerprecioyacuerdoconlosfabricantessepodríancrearacuerdosentreportalyfabricanteparalaobtencióndeprecioscompetitivosenelmercadoyestablecerunmargendebeneficiodel5%comointermediarioentrefabricanteyusuario.
También se incluirán en el portal web los vínculos con los fabricantes de cada pintura añadiendo suteléfonodecontacto,sudirección,sudireccióndecorreoelectrónicoysuspáginasweb.
Deestemodoeldiseñodelportalwebquedaríadelasiguientemaneracomosemuestraenlasiguientefigura:
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Ilustración36.Páginaprincipaldelportalweb.Fuente:Propia
Enlapáginaprincipaldelportalsepuedeobservarunabrevedescripcióndelportalysusfuncionalidadesconunaseriedecontactosparaunamayorfacilidadparaelusuariopodercontactarconelportal.
Lasiguienteventanadelportalesladeinformacióndecontactoquesemuestraenlasiguientefigura:
Ilustración37.Ventanadeinformacióndecontacto.Fuente:Propia
Capítulo6.Definicióndeunaherramientawebsobreantifouling
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Enlaventanadeinformacióndecontactosepuedeverconmásdetallelaubicacióndelasededelportaljuntoa las indicacionesparapoderaccedera la facultaden transportepúblicoyunmapaadjuntodegooglemapsconsuubicaciónexacta.
Unavezelusuarioconocelaempresaylosmétodosdecontactosobreellapuedeaccederalcatálogodeproductosquetieneunlistadodeproductosdeloscualessepuedefiltrarsubúsquedapordistintoslosdistintoscamposestablecidosenlabasededatoscomoporejemplofabricante,aplicación,tipodematriz,precio,etc.
Elcatálogounavezfiltradoapeticióndelusuariotienecomoaspectoeldelasiguienteilustración:
Ilustración38.Ventanaconlalistadeproductosdisponible.Fuente:Propia
NOTA:Comosehaexplicadoanteriormenteenlacreacióndelabasededatos,alnodisponerdecontactoconlosproveedoresnosepuedeasignarunpreciodefinitivoencadaproducto.Sinembargo,sepuedenestablecer convenios con dichos fabricantes para obtener un precio y permitir la transacción entrefabricanteyusuarioyobtenerunporcentajedebeneficiocomointermediario.
Enelcasoqueelusuarioesté interesadoenunproductoyquieraconocermás informacióndetalladasobre dicho producto simplemente haciendo click sobre “Más” automáticamente se despliega lainformación detallada sobre el producto como se muestra en la siguiente figura sobre un productocualquiera:
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Ilustración39.Ventanaampliadadeseleccióndeproducto.Fuente:Propia
EnelcasoqueelusuarioestéinteresadoenHempelSilicOneseabreunaventananuevaenlaquetienedisponibleunadescripciónmásdetalladasobrelascaracterísticasdelproducto,gammadecoloresyelusomáshabitualdelproductoenrelaciónalasembarcaciones.
Enelportalseañadenlasfuncionesdelistadeserviciosexplicadosanteriormente.Enestalistaelusuariopuederegistrarseenlazonaclientesparaaccederadescuentosexclusivos,obtenerpuntosalrealizarlascomprasyposteriormentecanjearlospordescuentosenproductosyobtenerun registrode todas lascompras realizadas al detalle lo que facilita las futuras compras del usuario en el portal. También sedisponedeunazonadedescuentosenlaquecadamesdelañosedispondránenfuncióndelatemporadadenavegaciónunaseriededescuentosparatodoslosusuariosencuantoalosproductosmásdestacados.Enel casoqueel usuario esté registradoenel portal obtendráun5%extradedescuentoendichosproductos.
En esta sección del portal es donde se realizan las compras de los productos una vez se hanpreseleccionadoenelcatálogoapareceránenlasecciónparapoderfinalizarlacompra.Yfinalmenteseañadeunaguíadeseguridadenlacualsemuestranunaseriedeinstruccionesyprecaucionesparatodoslosusuariosquedecidanrealizarelpintadoporsumano.
Todasestasopcionessemuestranenlasiguientefigura:
Capítulo6.Definicióndeunaherramientawebsobreantifouling
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Ilustración40.Ventanadeserviciosdisponiblesdelportalweb.Fuente:Propia
6.3.CREACIÓNDELABASEDEDATOS
Paralacreacióndelportalwebconsuposteriorconsultadedatossobreunabasededatosalmacenadaenunservidor,primerosecrealabasededatosconsoftwareAccesdebidoasufuncionamientosencilloyvisual.
Se crean distintas tablas para facilitar la obtención de datos posterior. Se crea una tabla por cadafabricantedeproductos,secreantablasparaproductosHEMPEL,JOTUN,INTERNATIONAL(yachtpaint)yTITANLUXcomoprincipalesproveedoresaescalanacional.
Una vez creadas las tablas para cada fabricante se introducen todos los productos disponibles en elmercadoactualdecadafabricanteconunpatróndecaracterísticascomúnentodaslastablascomoson:
Ø NombredelproductoØ Materialdelcasco/ZonaaaplicarØ ColorØ PrecioØ Fabricante
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Unavezdefinidos,estoscampossonlosqueestarándisponiblesparaelusuarioenelportalwebparapoderdeterminarquéproductoantifoulingseráelquemejorseadapteasusnecesidades.
Además de las tablas de productos creadas en la base de datos se crean tablas relacionadas deproveedoresconsusdatosdecontactoparacrearenlacesdirectosytambiénunatabladeclientesparaofrecerelservicioyobtenerlosdatosdelosusuariosdadosdealtaparaunmejorfuncionamientoglobalentreproveedor-portal-usuarioyporsifuesenecesarioencasodereclamaciónoinconvenientepoderobtenerunarápidarespuestaentreusuarioyproveedoresoentreusuarioyadministradoresdelportalenfuncióndelproblema.
Una vez se crean todas las tablas se pasa a la creación de las relaciones entre ellas. La relaciónmásimportantepara facilitar labúsquedaescrearunfiltropor fabricante,deestemodosiseagrupan losproductosporsufabricantecuandoelusuarioquierarealizarbúsquedaporfabricante,labasededatosbuscarádentrode latabladeproductossurelaciónestablecidacon lamarcadel fabricanteytansólomostraráproductosdelosfabricantesdeseadosporelusuario.Delmismomodosepermitealusuariofiltrarresultadosporotroscamposenlatabladeproductosenfuncióndelanecesidadquetenga.
ExisteunarelaciónentreproductosyfabricanteconelcampocomúndeNombredelfabricanteenambastablasdemodoquecadaconsultasobreunfabricantemostrarálosproductosdisponibles.
Estarelaciónestablecidaentrelastablasenvistadediseñodelabasededatossemuestradelasiguienteformasegúncadafabricante:
Ilustración41.RelacióndeproductosHEMPELyfabricante.Fuente:Propia
Capítulo6.Definicióndeunaherramientawebsobreantifouling
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Ilustración42.RelacióndeproductosINTERNATIONALyfabricante.Fuente:Propia
Ilustración43.RelacióndeproductosJOTUNyfabricante.Fuente:Propia
Ilustración44.RelacióndeproductosTITANLUXyfabricante.Fuente:Propia
Deestemodoquedanestablecidaslasrelacionesentrefabricanteyproductoenlabasededatos.
Otradelasopcionesdelportalwebseríaeldeunazonaclientesenlacualelusuariopuederegistrarseaccediendoasícomoclienteenelportalyobtenerunregistrosobresusdatos,comprasyvaloracionessobre productos obteniendo así un feedback de cada usuario sobre el portal y podermejorarlo. Estarelaciónde tablasquepermitealusuarioquedar registradoenel servidorypoderverqueproductoscompraysuposteriorvaloraciónsemuestraacontinuaciónenlasiguientefigura:
Ilustración45.Ventanadeclienteconrespectivohistorialdecompra.Fuente:Propia
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Unavezcreadaslastablas,sedisponeacrearlasrelacionesentreellasparaquefuncionencorrectamenteyqueelordenadorbusquelainformaciónrequeridaenuncampouotro.Lasrelacionesestablecidasentrelastablassemuestranacontinuaciónenlasiguientefigura:
Ilustración46.Relacionesentretablasdelabasededatos.Fuente:Propia
Conclusiones
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ConclusionesAlolargodeltrabajosehapodidoobservarqueelbiofoulingsiguesiendounodelosmayoresproblemasexistentesenelsectornaval,yqueconllevaagrandespérdidasdedinerodebidoaloscostesadicionalesporsueliminación,tratamientooprevención.Sinembargocabedestacarquesehaproducidoungranavanceencuantoalasmedidasparaprevenirlaaparicióndelfouling,yéstascadavezsonmásecológicasycuidadosasconelmedioambiente.
Sehaplanteadoydefinidolaarquitecturaparaunsistemadeapoyoyadquisición/compradeproductosantifoulingque,apartirdeunabasededatosactualizableperiódicamentepuedaservirparaseleccionardemaneraóptimaestetipodeproductos,consiguiendoalavezinformacióntécnicaquegeneralmentenoesdefácilaccesoodedominiogeneralizado.Unaversiónmásavanzadadeestaherramientapodríatomarcomobaselaaproximaciónhechaenestetrabajoyserelobjetodeotrotrabajodeinvestigación.
Al realizar este trabajo, se puede observar también las tendencias en el mercado y hacia dondeevolucionanlaspinturasantifouling.Losfabricantesylasnormativasexistentesquesevanremodelandotienenunadireccióncomúnyeshaciaunfuturosinelementostóxicosquesepuedandesprenderenelocéano.Tambiénsedesarrollansistemasalternativosalaspinturasquecuidanelmedioambienteycadavezsedestinanmásfondosparasuinvestigaciónymejora.
Finalmente,destacarelhechodequeelmercadodelosproductosantifouling,asícomolohasidoeldelaspinturasyrecubrimientosylaluchacontralacorrosión,esunmercadoencrecimientoqueseguirásuevolución, permitiendo crear más investigación y el desarrollo y producción de productos, lo quegarantizaráuna industriaespecializaenestoproductos yquegenerarámáspuestosde trabajo yunaeconomíaespecíficaconbastantesopcionesdeexpansión.
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