Nella tecnica di misurazione per ambienti marittimi e salmastri, i sensori piezoresistivi sono strumenti indispensabili. Forniscono dati precisi su pressione, livello o altri parametri – anche in condizioni estreme. Tuttavia, due nemici invisibili possono compromettere significativamente le prestazioni e la durata di questi sensori: il biofouling e l'introduzione di idrogeno tramite processi di elettrolisi. Questo articolo esamina entrambi i fenomeni e propone soluzioni pratiche.
Il biofouling è la crescita biologica e descrive l'accumulo di microrganismi, alghe, piante e piccoli organismi su superfici umide. Per la tecnica di misurazione significa:
Misurazioni imprecise
Sensori che richiedono manutenzione o sostituzione più frequente
Aumento dei costi operativi
Soprattutto impianti con contatto diretto con l'acqua, come sistemi di stagno, scafi di navi, tubazioni, piattaforme offshore, serbatoi d'acqua e naturalmente i sensori installati in questi ambienti, sono colpiti. Il biofouling è un problema diffuso nell'industria marittima, nella misura ambientale e nella gestione delle acque. Esistono varie misure antifouling per combatterlo – tra cui rivestimenti speciali, tecnologie ad ultrasuoni o metodi elettrochimici volti a prevenire o ritardare la crescita degli organismi.
Strategie antifouling: panoramica dei meccanismi di protezione
Rivestimenti tossici: efficaci, ma progressivamente limitati o vietati da normative ambientali come la direttiva UE sui biocidi.
Rivestimenti antiaderenti non tossici: di solito a base di silicone o polimeri, impediscono l'adesione tramite bassa energia superficiale.
Tecnologia a ultrasuoni: vibrazioni ad alta frequenza disturbano l'insediamento degli organismi.
Impulsi laser pulsati: tecnologia al plasma che elimina il biofouling in modo puntuale.
Elettrolisi con ioni di rame: efficace, ma potenzialmente con effetti collaterali – in particolare sui sensori.
Nei sistemi di antifouling elettrolitico, il rame viene rilasciato da un anodo attraverso differenze di tensione per ostacolare la crescita biologica. Tuttavia, si producono anche ioni di idrogeno (H⁺), che si muovono verso il catodo – di solito lo scafo della nave o la carcassa del serbatoio.
Il problema si presenta quando i sensori sono installati vicino a questo catodo:
Gli ioni di idrogeno positivi migrano verso il sensore
Se penetrano nella sottile membrana del sensore, si forma idrogeno molecolare (H₂) all'interno
Questo si accumula nel liquido di riempimento
Danni a lungo termine per accumulo di idrogeno
Le conseguenze per i sensori piezoresistivi sono gravi:
Rigonfiamento della membrana: la membrana si espande in modo incontrollato
Deviazione del valore di misura: i sensori forniscono dati inaccurati e instabili
Aumento della durata di vita: spesso si verifica un guasto prematuro
La scelta del materiale come chiave: perché l'acciaio inossidabile non basta
Studi a lungo termine su sensori in acciaio inossidabile installati in serbatoi di zavorra per due-tre anni mostrano chiaramente:
L'acciaio inossidabile non resiste a questa esposizione a lungo termine.
Diffusione di idrogeno attraverso la membrana
Corrosione da cloruri
Fatica meccanica
Al contrario, il titanio si distingue per:
Eccellente resistenza alla corrosione
Bassa permeabilità all'idrogeno
Stabilità a lungo termine in mare e acque salmastre
Basandosi su oltre dieci anni di esperienza, STS Sensors si impegna a utilizzare nei propri sensori per applicazioni marine:
Sensori piezoresistivi senza elastomeri
Custodie e membrane in titanio
Costruzione robusta per ambienti estremi
Il risultato: soluzioni di sensori durevoli e affidabili per applicazioni esigenti in serbatoi di zavorra, impianti offshore, infrastrutture portuali e sistemi di misura subacquei.
Chi utilizza sensori in ambienti marittimi deve considerare più della semplice precisione di misura. Il biofouling e l'introduzione di idrogeno attraverso processi elettrochimici sono rischi seri – tecnici, economici e ambientali.
Con un design accurato, materiali appropriati e lunga esperienza applicativa, STS offre soluzioni che non solo misurano, ma funzionano a lungo termine.