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En alta mar, los buques de guerra se exponen a elementos altamente corrosivos como el agua salada, que no solo afecta al casco y a las estructuras mecánicas, sino que también puede comprometer los conductos eléctricos, como las vías de puesta a tierra, los terminales de cables y los puntos de conexión. La corrosión es un problema importante para los buques de guerra, tanto desplegados como atracados, y constituye un tema prioritario de investigación en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos.1
Debido a la presencia de antenas, sistemas de radar y planos de conexión a tierra en la cubierta del buque, la exposición al agua salada provocará con el tiempo la oxidación de estos instrumentos metálicos. Sumado al balanceo periódico del buque, estas estructuras pueden aflojarse de su base, lo que dificulta el flujo de corriente y aumenta la resistencia de contacto. Si no se controla, el aumento de la resistencia de contacto conlleva el riesgo de una descarga eléctrica repentina, lo que representa una amenaza para la instrumentación cercana y la tripulación a bordo.
Diversas estructuras de puesta a tierra en el buque se basan en fijaciones mecánicas que unen dos superficies metálicas. En condiciones controladas y estables de temperatura y humedad, este sistema funciona muy bien, proporcionando una vía de puesta a tierra constante para la disipación de la corriente. Sin embargo, en presencia de un electrolito como el agua salada, esta unión de metales diferentes produce un par galvánico que puede iniciar la corrosión a lo largo de los límites de grano de aleaciones comunes como el acero inoxidable.
La oxidación progresiva de las estructuras de puesta a tierra conlleva mantenimiento no programado y tiempos de inactividad. Estos problemas son completamente evitables y generan costos operativos innecesarios. La Figura 1 a continuación muestra un ejemplo de corrosión galvánica de una estructura metálica híbrida.
Figura 1: Ejemplo de corrosión galvánica a bordo de un buque de guerra.
Las estructuras compuestas, como los mástiles modulares y los radomos, no son tan susceptibles a la corrosión sistémica como los metales, debido a los materiales inertes con los que están construidas. Sin embargo, también son aislantes eléctricos y, por lo tanto, propensas a la acumulación de electricidad estática con la exposición continua a la fricción. La acumulación de carga en estas superficies puede ser problemática, ya que conlleva el riesgo de una descarga eléctrica repentina.
Los recubrimientos conductores no metálicos previenen la corrosión y forman vías conductoras.
Para todas las situaciones mencionadas anteriormente, los recubrimientos conductores fabricados con rellenos no metálicos como el carbono y el grafito ofrecen una solución integral que no solo protege contra la corrosión, sino que también mantiene la conductividad eléctrica entre dos conductores. Dado que el carbono es un no metal, no se corroe al exponerse a sales y humedad, y puede mitigar la degradación galvánica cuando se utiliza como capa conductora intermedia con metales arquitectónicos comunes como el aluminio y las aleaciones de acero inoxidable.
El carbono amorfo y sus alótropos, como el grafito, también son conductores eléctricos, una característica especialmente importante para la preservación de los sistemas de puesta a tierra. El carbono amorfo posee la conductividad suficiente para la mayoría de las aplicaciones de puesta a tierra, aunque resulta insuficiente para el apantallamiento contra interferencias electromagnéticas (EMI) a frecuencias superiores a unos 10 MHz. El grafito (una estructura laminar bidimensional de carbono) presenta muchas de estas mismas características, con una conductividad y un apantallamiento superiores.
Los recubrimientos conductores de carbono y grafito son una forma rápida y sencilla de dotar a las superficies de materiales aislantes, como plásticos y compuestos, de la conductividad suficiente para la disipación de la estática y la conexión a tierra. A diferencia de los recubrimientos altamente conductores para el apantallamiento electromagnético, el carbono y el grafito son materiales más adecuados para la descarga del exceso de corriente.
Propiedades de los recubrimientos conductores a base de carbono
En comparación con otros rellenos conductores utilizados en recubrimientos conductores de electricidad, el carbono muestra una resistencia a la corrosión superior, lo que subraya su idoneidad para garantizar una mayor durabilidad. Específicamente, al someterse a condiciones de niebla salina según la norma ASTM B117 durante siete días, los recubrimientos de carbono no presentan pérdida de conductividad, mientras que rellenos más conductores como el níquel y el cobre muestran disminuciones de 2X y 50X, respectivamente.
A pesar de su menor resistencia superficial y apantallamiento electromagnético, los recubrimientos conductores de carbono son una forma sencilla de convertir los aislantes en conductores eléctricos. La resistencia superficial se puede ajustar modificando el espesor de la capa de recubrimiento, pudiendo alcanzar valores inferiores a 100 Ω/cuadrado para el carbono y alrededor de 25 Ω/cuadrado para el grafito. Estas propiedades de los materiales se han aplicado a los sistemas de recubrimiento.
Recubrimientos conductores a base de carbono de MG Chemicals
MG Chemicals ha desarrollado dos recubrimientos conductores acrílicos utilizando tecnología de escamas de carbono. 838AR es un recubrimiento conductor acrílico de 1 componente formulado con polvo de carbono. 839 El recubrimiento es un recubrimiento conductor acrílico monocomponente que utiliza escamas de grafito más refinadas. Ambos recubrimientos poseen la conductividad suficiente para la fabricación y reparación de conductos de puesta a tierra, a la vez que protegen las piezas metálicas contra la corrosión.
Para las plataformas navales expuestas continuamente a entornos corrosivos y hostiles, mantener conexiones a tierra fiables es fundamental para su durabilidad. Los recubrimientos conductores a base de carbono ofrecen una solución resistente a la corrosión y de larga duración para diversos materiales, como interfaces metálicas y compuestos. La implementación de estos recubrimientos en los programas de mantenimiento puede reducir significativamente los costes del ciclo de vida, a la vez que preserva la fiabilidad eléctrica.
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Winget, E. (13 de junio de 2025). NRL protege los activos navales: terrestres, marítimos y aéreos. PAPAS FRITAS.
https://www.doncio.navy.mil/chips/ArticleDetails.aspx?ID=19312.
