Scafo di alluminio e differenza di potenziale

[acarloz]

l'altro giorno ho passato l'intero pomeriggio a cercare di capire qualcosa dell'impianto elettrico (che dovrei decidermi a rifare, se solo avessi soldi e/o tempo) della mia barca da lavoro.

lo scafo è in alluminio. il negativo della batteria servizi è collegato al motore. il positivo è interrotto dallo staccabaterie.
misurando con il voltmetro tra negativo della batteria e scafo trovo 0.25V di differenza (lo scafo è più negativo)!

secondo voi c'entra qualcosa l'alluminio (cioè navigo su una pila da 0.25V) o c'è una qualche dispersione nell'impianto?

[sonmì]

Ho trovato questo, ma non riesco a ricavare il link
... allora copio e incollo

Alluminio: la corrosione non è una fatalità

Se l’alluminio non ha il forte successo che si merita, lo deve in parte alla sua reputazione di essere un materiale a rischio di corrosione.
Oggi i sistemi costruttivi che vengono adottati dai professionisti per costruire scafi con questo materiale hanno risolto la maggioranza dei problemi.
Ecco di seguito, riassunte e semplificate, le forme di corrosione dell’alluminio e le precauzioni da adottare per evitarle.
Come quasi tutti i metalli, l’alluminio si ossida e si corrode. Perché allora molte barche in alluminio che navigano in un ambiente ostile a tutti i metalli (acqua di mare), non sono neanche verniciate?
Una contraddizione? Si e no. Poiché la forme di corrosione di cui è affetto fanno parte di meccanismi molto complessi; tuttavia non c’è bisogno di possedere un grosso bagaglio scientifico per capire la parte essenziale di questi processi.
Per semplificare si distinguono quattro tipi di corrosione nei quali i processi talvolta si sovrappongono.

L’erosione
È un processo meccanico che si nota a volte sulla pala del timone realizzato in alluminio posta dietro l’elica di propulsione. Un fenomeno legato alla presenza di bolle d’aria generate dall’elica e che sbattono sul bordo d’attacco della pala. Si nota che l’ossigeno è un potente agente corrosivo.
Ciò accade a volte su certe vecchie barche che hanno le pale dell’elica deformate. Questo genera un effetto di cavitazione continuo.
Si può confondere questo tipo di attacco con l’elettrolisi, poiché anche essa prende l’apparenza di punture abbastanza simili. Rimane comunque molto rara da riscontrare sulle barche.

La corrosione elettrolitica
Tutte le corrosioni al contrario dell’erosione sono di natura elettrochimica. Esse derivano direttamente dal principio della pila (batteria) inventata dall’italiano Volta nel 1800: tra due metalli diversi immersi in una soluzione, sia essa acida o salina, si crea per differenza di potenziale una corrente elettrica (tensione).
Questa corrente è dovuta alla circolazione di elettroni fra i due metalli (poli) attratti dal materiale meno carico.
Questa corrosione prende forma nei seguenti due fenomeni:

Corrosione galvanica
Quando due metalli molto diversi (bronzo e alluminio per esempio), sono accostati in un ambiente secco, non scambiano praticamente nessun flusso di elettroni. Immergeteli nell’acqua, meglio ancora acqua di mare e la corrosione parte a tutto andare! E’ il principio della pila. La galvanizzazione di un metallo non è altro che un processo simile controllato.
Così si protegge l’acciaio ricoprendolo con un sottile strato di zinco. Avviene un trasferimento di materia che prende il nome di galvanizzazione.
La corrosione galvanica intacca dei metalli assemblati in modo non omogeneo. Un esempio lampante?
Una galloccia in bronzo fissata con viti di inox su un baglio in alluminio!
L’elettrolisi
Spesso usato a vanvera, questo termine indica l’azione non controllata di una fuga di corrente, anche piccolissima, in presenza di metalli. Essa accelera il processo di corrosione proporzionalmente all’intensità della corrente. La galvanizzazione e l’elettrolisi producono dei risultati abbastanza simili, ma hanno differenti cause.

Alluminio: un’ossidazione naturale!
L’alluminio contrariamente all’acciaio, si rivela passivo per natura: non c’è bisogno di proteggerlo dall’ossidazione naturale da parte dell’aria e dell’acqua.
In effetti la prima reazione dell’alluminio è quella di…ossidarsi! Particolarità unica, in un tempo brevissimo si copre di uno strato infinitesimale di allumina (ossido naturale di alluminio), praticamente trasparente e di uno spessore che non supera i quattro millesimi di millimetro.
Questo avviene tanto più esso è legato a materiali come il magnesio, che rinforza l’alluminio grazie alla coesione della sua struttura.
Possiamo quindi dire che l’alluminio si autoprotegge tramite l’ossidazione naturale superficiale.
Questa invisibile e permanente pellicola, permette all’alluminio di autoproteggersi contro diverse aggressioni, tra le quali la corrosione atmosferica.
In dieci anni, in condizioni sfavorevoli di umidità e di inquinamento, la perdita di materia originale non è superiore a qualche millesimo di millimetro.
Ecco perché la maggior parte delle barche in alluminio rimangono “nude”. Inutile dipingerle!
In compenso l’estetica è discutibile, soprattutto se si ha, spazzolando o lucidando in modo severo, fatto perdere l’aspetto brillante tipico di questo materiale. Cosa che comunque non ha alcuna influenza sulla sua protezione naturale, ritrovata istantaneamente dopo l’ultimo colpo di spazzola!
L’alluminio si protegge da solo, d’accordo.
Ma l’ossidazione protettrice naturale è diversa dalla corrosione distruttrice. Essa si manifesta essenzialmente in due forme come abbiamo già detto: la corrosione galvanica dovuta alla presenza ravvicinata di uno o più metalli di diverso potenziale, e l’elettrolisi che è legata principalmente a una fuga di corrente elettrica proveniente dalla barca stessa o, ancora più grave, dal pontile al quale essa è ormeggiata.

Anodi. Un sacrificio indispensabile
La prevenzione della corrosione galvanica si traduce su qualsiasi barca nell’installazione di anodi di zinco, il metallo meno nobile nella scala galvanica. A cosa serve?
Se ci rifacciamo al principio della pila , dal momento che due metalli di diverso potenziale vengono a contatto nell’acqua di mare, il più nobile diventa il polo positivo della pila (il catodo) e l’altro il negativo (l’anodo). C’è trasferimento di ioni di materia da un elettrodo verso l’altro, producendo della corrente elettrica continua di bassissima intensità.
Se la vostra barca in alluminio fosse in mezzo al mare, sola, e se non fosse munita di un asse d’elica in inox e di un elica in bronzo, l’anodo non servirebbe praticamente a nulla. Lo scafo in alluminio si autoproteggerebbe senza dover combattere la corrosione galvanica.
Ma l’acqua di mare, anche se in quantità piccolissime, contiene metalli e minerali in soluzione che aumentano la conduttività. Soprattutto la vostra barca è munita di quei famosi accessori metallici di cui sopra.
Per avere sotto controllo tutta l’attività galvanica elettrica, l’anodo in zinco diventa obbligatorio.
Esso sacrifica la sua materia disgregandosi nel tempo e neutralizzando le differenze di potenziale nelle vicinanze.
Essi proteggono nello stesso tempo lo scafo in alluminio e l’elica in bronzo per circa un anno.
Per sapere se il vostro anodo funziona correttamente, osservate bene la vostra elica in bronzo.
Essa deve, a ogni carenaggio, presentare un aspetto rugoso che non ha niente a che vedere con le sporcizie marine, ma si rivelerà essere semplicemente ossido di zinco depositato dall’anodo vicino.
In teoria più la dimensione della barca aumenta, più anodi ci vogliono per compensare l’incremento di superficie esposta dello scafo e le dimensioni degli accessori.
In realtà la protezione da parte di pitture di varia natura e la cura adottata nella costruzione limitano spesso l’applicazione di anodi a quelli che si possono trovare su una comune barca in VTR.
Infine per ottenere il migliore contatto possibile fra lo scafo e l’anodo, bisogna che quest’ultimo sia imbullonato o saldato, senza strati di pittura o isolanti di varia natura.

Corrente elettrica: fughe da controllare
L’elettrolisi non controllata, su una barca di alluminio, è ancora più grave.
Per principio, si tratta di una fuga di corrente elettrica che sconvolge l’equilibrio galvanico che avete creato posizionando degli anodi di zinco sullo scafo.
Energizzando tutte le parti metalliche della barca con una fuga di corrente con origine a bordo, si accelera drammaticamente il processo galvanico.
Un anodo che in condizioni normali è in grado di durare un anno, può così distruggersi in meno di un mese!
E quando sarà sparito, l’elettrolisi attaccherà il metallo seguente della scala galvanica, generalmente l’alluminio stesso.
Su una barca la componentistica più esposta è il basamento Saildrive, dove possiamo trovare delle leghe diverse, poi l’elica in bronzo, il metallo successivo sulla lista. Una catastrofe!
Nei fatti, la fuga di corrente di debole tensione,12/24 volt, nella maggior parte delle barche, non ha che degli effetti limitati, soprattutto se impiegate degli anodi di zinco praticamente puro e che aderiscono perfettamente allo scafo o alla linea d’asse.
La corrente di bassa tensione si dissipa facilmente attraverso lo scafo e in ogni caso metterà a terra le vostre batterie prima che gli anodi siano disintegrati e che la barca affondi.
In compenso la fuga di corrente persistente può diventare un incubo per il diportista.
In generale un modello di barca già vecchio qualsiasi sia la qualità dell’impianto elettrico, è soggetto a ogni forma di corrosione, di cui la principale causa dipende dall’ossidazione delle connessioni elettriche.
È sufficiente che un cavo, non necessariamente scoperto, ma semplicemente poroso, tocchi un punto dello scafo metallico affinché parta l’elettrolisi.
I cablaggi di pompe elettriche e le batterie che hanno permanentemente il fondo nell’acqua, sono gli esempi migliori.
Attraverso la plastica, mai totalmente stagna, l’umidità si propaga e crea una coppia galvanica potente, attivata dalla corrente elettrica residua.
Sorvegliate dunque le vostre sentine e non lasciate mai dell’acqua stagnante vicino a un cablaggio elettrico.
A bordo di una barca in alluminio, la sicurezza assoluta di un circuito consiste in tre punti:
1.un isolamento perfetto, vale a dire privo di qualsiasi contatto con lo scafo
2.utilizzare disgiuntori bipolari, per controllare che il polo negativo non veicoli fughe elettriche
3.utilizzare disgiuntori differenziali per il circuito 220 volt, che misurano l’intensità tra la fase e il neutro (deve essere la stessa; se c’è una fuga verrà rilevata e la corrente interrotta. Questo è molto importante a causa del voltaggio elevato.
4.installare un trasformatore di isolamento per isolare il Saildrive.


Massa e negativo. Non confondeteli!
Su una barca, la massa corrisponde alla “terra” in una casa.
Essa è identificata da un filo giallo/verde che collega fisicamente le apparecchiature elettriche alla terra per disperdere l’energia elettrica in caso di dispersione causata da cattivo isolamento dell’impianto o a una sovratensione.
Questa terra collega evidentemente tutti i disgiuntori, stacca-circuiti e interruttori.
Su una barca la massa collega tutti gli elementi metallici verso il motore che è immerso nell’acqua attraverso l’asse dell’elica che può quindi dissipare la corrente.
Su una barca di alluminio, questa massa deve essere isolata dagli alternatori e dai motorini di avviamento che sono collegati alla batteria, da un trasformatore d’isolamento.
Il negativo non è che il circuito di ritorno della corrente che circola sempre in un solo senso.

Disgiuntori bipolari e differenziali
Il disgiuntore differenziale permette di evitare qualsiasi rischio di fulminazione interrompendo la circolazione della corrente quando una persona tocca il circuito elettrico 220 volt alternati.
Il termine differenziale significa che il disgiuntore misura una eventuale differenza di intensità fra la fase e il neutro (il + e il – del circuito). La differenza deve essere nulla.
Se non lo è, c’è una fuga di corrente. Questo tipo di disgiuntore è in generale tarato su un valore debole (30 ma) per evitare qualsiasi rischio e deve essere installato su qualsiasi tipo di barca dotata di caricabatteria da banchina.
Il disgiuntore bipolare (che può anche essere differenziale) permette, qualora ci fosse un corto circuito, di interrompere la corrente su tutti e due i poli, poiché questi, su una barca metallica, sono sempre e obbligatoriamente separati dalla massa. Il disgiuntore differenziale scatta più facilmente del semplice bipolare.

Porti: attenzione alle corrosioni
Sotto i pontili esiste una massa di materiali diversi che crea sotto gli scafi delle coppie galvaniche importanti. Sul fondo possiamo trovare biciclette, batterie, stoviglie, utensili, motori fuoribordo, etc.
Questi porti pattumiera sono per fortuna rari. Ormeggiare la propria barca in alluminio sopra questo ammasso metallico può fare paura, ma ciò non può creare un fenomeno elettrolitico paragonabile a quello generato dall’alimentazione delle colonnine dei moli. Ecco il vero problema!
Il primo errore è quello di lasciare la vostra barca collegata ad un caricabatteria da banchina durante la vostra assenza.
Se non avete dei consumi a bordo (illuminazione, riscaldamento, apparecchiature elettroniche sotto tensione), le vostre batterie terranno la piena carica per delle settimane, facilmente per mesi.
Questo collegamento permanente ha degli effetti disastrosi poiché la barca si ritrova come decine di altre, legata non alla propria massa, ma alla terra dell’alimentazione del pontile (il filo giallo/verde del cavo a tre fili).
Questo significa che se una delle barche ormeggiate ha un impianto difettoso e che è dotata di un basamento Saildrive in alluminio (legato al motore), subirà gli “attacchi” di tutte le altre barche che posseggono pezzi in bronzo immersi.Poi verranno attaccati gli assi in inox di scarsa qualità.
Non ridete: è ciò che è successo a uno dei nostri lettori.
Dopo appena tre mesi di assenza ha trovato un moncone di basamento!
Fortunatamente non esiste fatalità nella corrosione dell’alluminio, solo negligenza e mancanza di manutenzione.
Ogni cantiere navale che oggi consegna delle barche in alluminio, conosce i problemi di corrosione e installa le protezioni necessarie.
La più importante rimane la buona realizzazione dell’impianto elettrico e il suo isolamento accurato dallo scafo.
A questo bisogna aggiungere i fenomeni perversi legati all’elettricità distribuita nei marina e all’utilizzo che ne fanno i diportisti. Pagare un posto in porto non deve significare il suicidio da overdose di elettricità.
Scala dei potenziali elettrici
Ecco la scala dei potenziali di dissoluzione o scala galvanica di “nobiltà” dei metalli nell’acqua di mare a 25°C (in milliwatt) .
Acciaio inox -100
Titanio -150
Bronzo -360
Ottone -360
Rame -360
Piombo -510
Acciaio -610
Ghisa -610
Alluminio -750
Zinco -1130

Ci si accorge che la lega di alluminio è fortemente elettronegativa, superata solamente dallo zinco.
È la naturale spiegazione dell’applicazione degli anodi di zinco sugli scafi delle barche, poiché è il materiale che per primo si dissolve nell’acqua, elettroliticamente parlando, nella scala sopra citata.

Alberi anodizzati: una protezione aleatoria
L’idea di base dell’anodizzazione di un albero in alluminio è di rafforzare lo strato di ossidazione naturale per mezzo di una pellicola di ossido supplementare (spesso dorato o argentato), una anodizzazione solforica realizzata per elettrolisi.
Ciò migliora l’aspetto dell’albero e rinforza la protezione contro le corrosioni atmosferiche e l’abrasione.
Sfortunatamente con il passare del tempo, su numerosi alberi si formano numerose macchie o crateri poiché vengono attaccati dalla corrosione galvanica nei punti dove sono fissati gli accessori.
L’isolamento delle viti e dei rivetti deve essere eseguito a regola d’arte (i rivetti in alluminio devono essere della stessa lega dell’albero, se no c’è coppia galvanica).
Le macchie sull’albero non sono dovute per forza al deposito di sale, ma spesso all’uso di saponi o di prodotti che non sono concepiti specificatamente per la pulizia dell’alluminio.
In generale l’alluminio detesta i saponi alcalini.

Concludendo:
Il termine “alluminio” qui usato si riferisce a ogni tipo di lega. L’alluminio puro non ha alcuna applicazione nella costruzione navale.
L’alluminio “grado 5000” (5086 e 5083) è il più correntemente impiegato nelle costruzioni navali e contiene fini al 5% di magnesio. Le sovrastrutture sono realizzate con un altro tipo di lega.
Il cantiere normanno Garcia installa sistematicamente un trasformatore d’isolamento (Mastervolt) sulle sue barche nuove. Una difesa al deterioramento dell’alimentazione elettrica proveniente dai pontili.
Una barca che ha trascorso più di 10 anni sull’acqua deve fare verificare le connessioni elettriche nelle sentine. Se queste sono annerite, sono ossidate e bisogna rifarle.
Conoscete senza dubbio la famosa storia della moneta in lega di rame che cade in sentina, proprio in alluminio, e che finisce per mandare a fondo la barca! Sarà vero? Possiamo dubitare: ci vorrebbe davvero molto tempo prima che una semplice moneta possa fare un simile danno.
Si considera che la corrosione galvanica controllata di una barca da diporto non genera più di ½ volt.
Un qualsiasi metallo (acciaio, alluminio, etc.) che presenta un aspetto brillante sott’acqua, quando al contrario dovrebbe apparire ossidato e perciò opaco, significa che si corrode molto rapidamente sotto l’azione di un’attività elettrica continua. Verificare gli anodi e i bordi della pala dell’elica.
Bandite le prese a mare in bronzo su uno scafo in alluminio anche se ben isolati. Questo vale anche per tutti i pezzi montati sull’opera morta di ottone (o simile).
Le bolle delle pitture su uno scafo in alluminio possono essere provocate da diverse cause. Bisogna rispettare la compatibilità tra pitture e preparare la superficie perfettamente con i primer raccomandati. Le bolle possono anche essere provocate dalla porosità della pittura, poiché l’umidità genera molta allumina e scolla la vernice dalla superficie.

[Giorgio]

L'hai detto stai navigando su una pila.deve essere tutto isolato.

[acarloz]

è una parola: la barca è del 1968, e l'impianto è stato riadattato centinaia di volte: è un groviglio di fili identici, alcuni penzolanti dietro il quadro con l'aria di essere stati staccati apposta, chissà quando e chissà da chi.
l'unica soluzione è togliere tutto e rifare da capo.