BR112012019258A2 - Processo de injeção de um líquido em um material poroso e sistema para permitir a aplicação do processo de injeção de um líquido em um material poroso - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE INJEÇÃO DE UM LÍQUIDO EM
UM MATERIAL POROSO E SISTEMA PARA PERMITIR A APLICAÇÃO DO PROCESSO DE
INJEÇÃO DE UM LÍQUIDO EM UM MATERIAL POROSO. A presente invenção tem
por objeto um processo de injeção de um líquido num material poroso (2)
ou um material incluindo interfaces de descontinuidade, em que o
referido processo inclui as etapas de: incorporação de uma parte da
injeção (1) no referido material, definindo 10 essa parte da injeção (1)
uma câmara de compressão (5) com pelo menos uma superfície do referido
material (6); injetando o referido líquido na referida câmara de
compressão (5), a baixa pressão; e aplicando uma onda acústica de alta
potência ao referido líquido usando um 15 elemento de uma peça desenhada
(7), em que o referido elemento da peça desenhada (7) estende-se para
dentro da referida câmara de compressão.
Description
E SISTEMA PARA PERMITIR A APLICAÇÃO DO PROCESSO DE INJEÇÃO DE UM LÍQUIDO EM UM MATERIAL POROSO” Objeto da invenção 5 A presente invenção diz respeito ao domínio dos tratamentos de materiais sólidos, em particular a injeção de líquido em materiais porosos ou compreendendo interfaces de descontinuidade, tendo em vista melhorar as suas propriedades. 10 Em particular, a presente invenção tem por objeto a proteção contra os efeitos da oxidação das armaduras cativas ou passivas embebidas numa massa de betão, podendo as referidas armaduras apresentar-se sob a forma de conjuntos de fios, de cabos ou de barras metálicas 15 quer dispostos numa manga quer sem manga. Estado da técnica Os especialistas na matéria sabem bem que os materiais de construção submetidos a condições externas têm tendência para se degradar; trata-se de processos de fissuração 20 devidos ao gelo e à humidade, à corrosão das armaduras no betão ou a outras agressões, .... Face a degradações potenciais, os especialistas na matéria aplicam diferentes processos. Para limitar as infiltrações de água no betão, 25 contaminada por produtos tais como cloretos, efeitos do gelo, efeitos da carbonação do ar, sabe-se que se tem de retirar as partes degradadas do betão e aplicar um isolante de reparação. Este processo apresenta o inconveniente de só tratar o betão de uma forma 30 superficial. No quadro de estruturas reforçadas por armaduras metálicas, pré-esforçadas ou não, degradadas pela corrosão, já foram propostas outras soluções diferentes. A patente norte-americana 5427819 descreve um processo 35 para a reabilitação do betão armado, no qual se retira a maior parte do betão por cima da armadura a tratar, satura-se o betão restante na proximidade imediata da armadura com um inibidor de corrosão específico para a corrosão devida aos cloretos e, por fim, substitui-se com uma argamassa com pouca permeabilidade, em lugar do betão retirado na primeira etapa.
No caso em que o betão armado 5 sofreu uma corrosão generalizada, este processo é complexo e caro.
A patente norte-americana 5422141 descreve uma composição para a reabilitação do betão armado que contém inibidores de corrosão e agentes de penetração da composição, sendo 10 esta composição aplicada depois na superfície do betão armado.
Se a difusão da referida composição for insuficiente, a penetração da composição melhora por meio de uma escarificação da superfície a tratar, podendo esta escarificação ir até cerca de 1 cm das armaduras a 15 tratar.
Uma outra estratégia conhecida dos técnicos consiste numa proteção catódica das armaduras tal como descrito no documento US5228959. O inconveniente deste tipo de método é o facto de exigir um acompanhamento regular durante 20 toda a vida da estrutura e de ter uma aplicação muito cara.
Além disso, não convém tratar armaduras pré- esforçadas porque corre-se o risco de as fragilizar.
A patente EP 0733757 descreve um processo para impregnar betão pré-esforçado, em que se injeta, a baixa pressão, 25 uma solução contendo inibidores de corrosão, em todos os orifícios perfurados até às armaduras a tratar.
A penetração da solução de tratamento é auxiliada pela aplicação de uma onda acústica no seio do líquido e gerada por uma bomba de ultrassons de potência, numa 30 câmara de compressão externa.
Este processo tem o inconveniente de os ultrassons sofrerem uma atenuação em função da profundidade do tratamento.
Esta patente também não descreve o processo de tratamento da superfície do betão armado. 35 Finalidades da invenção A presente invenção tem por objeto um processo e um sistema de injeção de líquido em materiais porosos ou que têm interfaces de descontinuidades tais como betão, pedras, ... e que não tem os inconvenientes da técnica anterior.
A presente invenção tem por objeto, em particular, 5 impregnar, em profundidade, as superfícies ou as descontinuidades destes materiais, em particular na proximidade das estruturas de reforço, mas particularmente das armaduras metálicas e dos cabos de pré-esforço. 10 Resumo da invenção Um primeiro aspeto da presente invenção diz respeito a um processo de injeção de um líquido em materiais porosos ou compreendendo interfaces de descontinuidade, compreendendo o referido processo as etapas de: 15 - fixação de uma peça de injeção no referido material, delimitando a referida peça uma câmara de compressão, com pelo menos uma superfície do referido material; - injeção, na referida câmara de compressão, do referido líquido e aplicação, ao referido líquido, de uma onda 20 acústica de elevada potência, por meio de um elemento pulsante, estando o referido elemento pulsante prolongado na referida câmara de compressão.
De acordo com as modalidades de execução da presente invenção, o processo de injeção do líquido comporta pelo 25 menos uma ou uma combinação apropriada das características que se seguem: - a câmara de compressão é delimitada, praticamente, pelas paredes de uma cavidade do material; - antes da fixação da peça de injeção ao material, 30 perfura-se a cavidade no referido material; - o material compreende uma ou várias estruturas metálicas de reforço de modo a que a cavidade perfurada no material não desemboque na estrutura metálica de reforço do referido material; 35 - o material compreende uma ou várias estruturas metálicas de reforço de modo a que a cavidade perfurada no material desemboque na estrutura metálica de reforço do referido material; - o referido material compreende betão; - o referido material compreende uma ou várias estruturas metálicas de reforço; 5 - o líquido compreende inibidores de corrosão; - o líquido compreende nitritos e o referido líquido está a um pH compreendido entre 10 e 12,5; - o líquido compreende um corante; - o referido material compreende as montagens metálicas 10 que compreendem as interfaces (11) de metal com metal; - a onda acústica de elevada potência apresenta uma frequência superior a 20 kHz. - utiliza-se um ou mais reservatórios de vácuo dispostos numa ou em várias superfícies do material, que se colocam 15 em baixa pressão, facilitando assim o transporte do líquido através do material poroso ou das interfaces de descontinuidade presentes no material poroso.
Um outro aspeto da presente invenção diz respeito a um sistema que permite a aplicação do processo da invenção e 20 compreende: - uma fonte de onda acústica de elevada potência compreendendo um elemento pulsante; - uma peça de injeção que permite a injeção de um líquido, sob pressão, compreendendo a referida peça de 25 injeção um ou vários meios de fixação aptos a fixar a referida peça de injeção num material poroso e estando a referida peça de injeção apta a formar uma câmara de compressão com uma superfície do material, contra ou no referido material poroso; 30 caracterizado pelo facto de o elemento pulsante, que constitui uma saliência da peça de injeção, estar apto a gerar uma onda acústica no seio da referida câmara de compressão.
Num modo de realização preferido da presente invenção, o 35 elemento pulsante desliza em relação à peça de injeção de modo a regular a sua posição por meio de um suporte de deslizamento.
A presente invenção também tem por objeto um sistema que permite a aplicação do processo, tal como descrito antes e compreende: - uma fonte de onda acústica de elevada potência 5 compreendendo um elemento pulsante; - uma peça de injeção que permite a injeção de um líquido, compreendendo a referida peça de injeção um ou vários meios de fixação aptos a fixar a referida peça de injeção num conjunto metálico e estando a referida peça 10 de injeção apta para formar uma câmara de compressão contra o referido conjunto, com uma superfície desse conjunto, em frente de uma interface; caracterizado pelo facto de o elemento pulsante, que constitui uma saliência da peça de injeção, estar apto a 15 gerar uma onda acústica no seio da referida câmara de compressão, permitindo tratar a interface metálica.
Breve descrição das figuras A figura 1 descreve um modo particular de realização da presente invenção, no caso do tratamento de betão armado 20 ou pré-esforçado.
A figura 2 representa um modo particular de realização da presente invenção em que se aplica vácuo à superfície posterior oposta ao material tratado.
Também se pode aplicar vácuo à superfície anterior que rodeia o 25 dispositivo ultrassónico.
A figura 3 representa uma aplicação particular da presente invenção, na qual se trata a interface entre dois elementos, por exemplo, duas chapas metálicas.
Descrição detalhada da invenção 30 Um primeiro objeto da presente invenção é um processo para injeção de um líquido num material poroso, no qual se injeta o referido líquido numa câmara de compressão composta, pelo menos em parte, por uma superfície do referido material a tratar.
Uma particularidade da 35 presente invenção consiste em auxiliar a penetração do líquido por meio da aplicação de uma onda acústica de elevada potência.
Preferencialmente, a potência é suficiente para provocar um fenómeno de cavitação em fase de vapor.
A densidade de potência ultrassonora, no seio do líquido, é superior a 5W/1, de preferência superior a 10W/1. De preferência, a frequência dos ultrassons 5 injetados está compreendida entre 20 e 100 kHz.
De preferência, a presente invenção tem por objeto um processo em que se gera uma onda acústica na proximidade imediata do sítio do material poroso a tratar, numa câmara de compressão formada por pelo menos uma 10 superfície 6 do referido material (fig. 1). Este processo pode-se aplicar, na proximidade das superfícies exteriores do referido material, quer em profundidade no referido material e em particular na proximidade das armaduras metálicas de reforço, quer nos cabos de pré- 15 esforço, por via de uma câmara de compressão formada numa cavidade 5 praticada no referido material (ver fig. 1). Esta cavidade pode ser obtida, por exemplo, por perfuração.
Este processo permite assim, entre outras coisas, proteger as estruturas metálicas do betão armado 20 sem modificar o seu aspeto, exceto as reparações superficiais praticadas em alterações deste betão.
A cavidade perfurada pode ser entubada ou não.
Numa modalidade particular da presente invenção, utilizada no quadro do tratamento do betão armado ou pré- 25 esforçado, a onda acústica apresenta-se sob a forma de ondas ultrassonoras de potência que gera uma cavitação em fase de vapor.
Com vantagem, pode obter-se então uma decapagem suplementar dos produtos de corrosão das armaduras metálicas.
De preferência, para o tratamento de 30 betão pré-esforçado ou armado, cria-se uma câmara fazendo uma perfuração no betão e emergindo, com vantagem, nas armaduras metálicas a tratar ou na sua proximidade.
Numa modalidade preferida de realização da presente invenção posiciona-se a fonte de ultrassons de potência 35 na proximidade imediata das armaduras a tratar para favorecer, graças à vibração gerada pelos ultrassons, uma migração de um líquido, tal como um inibidor de corrosão.
Numa outra modalidade de realização da presente invenção, o líquido é injetado na porosidade do material para impregnar os volumes a tratar.
O processo da presente invenção também pode ser utilizado 5 para obter uma injeção de líquido entre duas superfícies de estruturas, tal como, por exemplo, nós de junção das estruturas metálicas.
Aplica-se então, no sítio da interface, uma vedação de compressão, tal como descrito antes. 10 O líquido injetado penetra em profundidade, mesmo com interfaces muito próximas, da ordem de algumas dezenas de mícrones.
A pressão de injeção do líquido é adaptada à resistência mecânica à rutura do material.
Para o betão, limita-se a 15 alguns bar.
Para outros materiais pode ser adaptada às capacidades de resistência do material tratado.
Por fim, quando duas faces do material estão acessíveis, pode ser útil colocar um segundo dispositivo compreendendo uma vedação colocada numa superfície oposta 20 à superfície onde se dispõe o sistema de injeção de líquido da presente invenção e criar vácuo nesta segunda vedação, de maneira a melhorar a migração do líquido no material.
Também se pode aplicar vácuo à superfície anterior ou lateral que rodeia o dispositivo 25 ultrassónico.
A natureza dos líquidos injetados é função da problemática a tratar: pode tratar-se de inibidores de corrosão no caso de betão armado ou pré-esforçado ou outros produtos, permitindo, por exemplo, reduzir a 30 porosidade do material depois do tratamento, sem que estes exemplos de impregnação sejam limitativos.
Entre os inibidores de corrosão, os que são à base de nitrito, tal como os nitritos de cálcio ou de sódio são particularmente adaptados ao tratamento de estruturas de 35 reforço tal como armaduras ou cabos metálicos sujeitos à corrosão, em presença de cloretos, podendo estes últimos ser incorporados aquando do fabrico inicial do betão ou na presença de outros produtos tal como sais de eliminação da neve ou em meios marinhos.
São particularmente eficazes as composições à base de nitrito com um pH estável compreendido entre cerca de 10 e cerca 5 de 12,5. Eventualmente, a adição de líquido de inibidores orgânicos podem ainda melhorar a eficácia da mistura.
No caso do tratamento de materiais porosos particulares como betão, compreendendo estruturas de reforço como armaduras metálicas, pode ser útil determinar, 10 previamente às etapas do processo de tratamento da presente invenção, a concentração de cloretos nas diferentes partes do material a tratar.
Com efeito, estes cloretos são os principais responsáveis pelos fenómenos de corrosão das armaduras metálicas.
É então possível 15 limitar o processo de tratamento da presente invenção às zonas que exibem uma concentração de cloretos superior a um certo limite.
De preferência, cuidar-se-á de tratar mais especificamente as zonas nas quais a concentração de iões de cloreto é superior a 0,1 % Cl- em relação à massa 20 de betão.
Por meio do processo da presente invenção, a migração do líquido pode ser controlada visualmente, observando a cor do material tratado ou a transpiração do líquido na outra extremidade de uma interface.
Esta observação pode ser 25 facilitada pela junção de corantes ao líquido de tratamento.
Descrição de uma modalidade preferida de realização da presente invenção A figura 1 representa uma modalidade particular de 30 realização do processo da presente invenção aplicada ao tratamento de betão armado ou pré-esforçado.
O sistema que permite a aplicação do processo da presente invenção comporta uma peça de injeção 1 que compreende um tubo de admissão 4 permitindo a injeção de um líquido numa câmara 35 de compressão 5. A referida câmara de compressão 5 é formada essencialmente pelas paredes 6 de uma cavidade feita (perfurada) numa superfície do referido material a tratar 2. Um tubo de saída 8 permite a saída do líquido de tratamento.
Este líquido pode ser controlado e, em seguida, injetado novamente.
A penetração do líquido no material poroso é feita pela 5 emissão de uma onda acústica de elevada potência gerada por meio de um elemento pulsante 7. A profundidade a que o elemento pulsante 7 gera a onda acústica pode ser regulada pelo deslizamento de uma peça móvel 3 em relação à peça de injeção 1. Em particular 10 pode-se obter também uma melhor limpeza das porosidades, das fissuras e das microfissuras presentes no meio poroso o que permitem otimizar a penetração do líquido no referido meio.
Numa modalidade particular de realização da presente 15 invenção (fig. 2), melhora-se a penetração do líquido, no seio dos materiais porosos 2, por meio da utilização de uma vedação 15 na qual se pode criar vácuo pelos meios 16 conhecidos dos técnicos da especialidade, podendo a referida vedação 15 estar disposta em toda a superfície 20 do material 2 a tratar, tal como representado na figura 2, no caso da superfície oposta.
Na modalidade de realização representada nesta figura, a peça de injeção 1 utilizada aqui compreende, para além do tubo de admissão 4 do líquido de tratamento, um circuito de arrefecimento, 25 com uma entrada 12 e uma saída 13 do líquido de arrefecimento assim como um tubo de saída 14 do líquido de tratamento.
Este tubo de saída 14 permite estabelecer uma circulação do referido líquido de tratamento na câmara de compressão 5, por exemplo, tendo em vista o seu 30 arrefecimento ou o seu controlo.
Esta configuração do sistema é preferida porque as ondas acústicas de potência geradas podem induzir um aquecimento local importante que pode ser compensado pelo circuito de arrefecimento. 35 É importante notar que a utilização do processo da presente invenção não se limita aos tratamentos do betão armado por inibidores de corrosão.
Como o processo não é destrutivo, este processo também se pode utilizar na renovação de monumentos classificados ou não e permite, por exemplo, o tratamento de pedras calcárias atacadas pela poluição atmosférica, a injeção de inibidores de 5 corrosão ao longo das armaduras que se incorporam em monumentos classificados ou não, aquando da sua renovação, etc.
A figura 3 representa a utilização do processo presente com uma interface 11 entre duas placas metálicas 10. Tal 10 como descrito antes, nesta figura também estão representados os meios de arrefecimento e de renovação do líquido de tratamento.
Claims (14)
1. Processo de injeção de um líquido em um material poroso, ou compreendendo interfaces de descontinuidade, dito processo, caracterizado pelo fato de compreender as 5 etapas de: - fixar uma peça de injeção (1) no referido material, delimitando a referida peça de injeção (1) uma câmara de compressão (5), com pelo menos uma superfície do referido material (6); 10 - injetar, na referida câmara de compressão (5), do referido líquido e aplicação, ao referido líquido, de uma onda acústica de elevada potência, por meio de um elemento pulsante (7), estando o referido elemento pulsante prolongado até à referida câmara de compressão. 15
2. Processo de injeção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a câmara de compressão (5) ser praticamente delimitada pelas paredes (6) de uma cavidade do material.
3. Processo de injeção, de acordo com a reivindicação 2, 20 caracterizado pelo fato de se perfurar a cavidade no referido material, antes da fixação da peça de injeção ao material.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o material compreender uma ou 25 várias estruturas metálicas de reforço (10) e pelo facto de a cavidade perfurada no material não desembocar na estrutura metálica de reforço (10) do referido material.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o material compreender uma ou 30 várias estruturas metálicas de reforço (10) e pelo fato de a cavidade perfurada no material desembocar na estrutura metálica de reforço do referido material.
6. Processo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o 35 referido material (2) compreender betão.
7. Processo de injeção, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o referido material compreender uma ou várias estruturas metálicas de reforço (10).
8. Processo de injeção, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o líquido compreender 5 inibidores de corrosão.
9. Processo de injeção, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o líquido compreender nitritos e o referido líquido ter um pH compreendido entre 10 e 12,5. 10
10. Processo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de o líquido compreender um corante.
11. Processo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o 15 referido material compreender montagens metálicas que compreendem as interfaces (11) de metal com metal.
12. Processo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de a onda acústica de elevada potência ter uma frequência 20 superior a 20 kHz.
13. Processo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de se utilizar um ou mais reservatórios de vácuo (15) dispostos em uma ou em várias superfícies do material, que se 25 colocam em baixa pressão, facilitando assim o transporte do líquido através do material poroso (2) ou as interfaces de descontinuidade presentes no material poroso (2).
14. Sistema para permitir a aplicação do processo de 30 injeção de um líquido em um material poroso, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, compreendendo: - uma fonte de onda acústica de elevada potência compreendendo um elemento pulsante (7); 35 - uma peça de injeção (1) que permite a injeção de um líquido, sob pressão, compreendendo a referida peça de injeção (1) um ou vários meios de fixação aptos para fixar a referida peça de injeção (1) a um material poroso (2) e estando a referida peça de injeção (1) apta para formar uma câmara de compressão (5), com uma superfície do material (2), contra ou no referido material poroso 5 (2); caracterizado pelo fato de o elemento pulsante (7), que constitui uma saliência da peça de injeção (1), estar apto a gerar uma onda acústica no seio da referida câmara de compressão (5).
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