BR112013006334B1

BR112013006334B1 - anodo para proteção catódica e método para fabricar o mesmo

Info

Publication number: BR112013006334B1
Application number: BR112013006334A
Authority: BR
Inventors: Mojana Corrado; Tremolada Simone
Original assignee: Industrie De Nora Spa
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2020-01-21
Also published as: EA024024B1; CO6680713A2; NZ606985A; EP2616568B1; MX2013002844A; US20130168261A1; SG188189A1; KR20140001837A; PT2616568T; EA201390399A1; ECSP13012490A; MA34596B1; AR084116A1; CA2808397C; DK2616568T3; ES2711605T3; WO2012035107A1; JP2013537261A; PL2616568T3; AU2011303882B2

Abstract

anodo para proteção catódica e método para fabricar o mesmo. a presente invenção refere-se a um anodo metálico para proteção catódica na forma de uma fita de malha tendo malhas cujos furos são de forma romboidal caracterizado por ter tais furos de forma romboidal dispostos com a diagonal maior orientada ao longo da direção do comprimento da fita e pelo fato que as bordas laterias ao longo do comprimento da fita estão livres de protuberâncias cortantes. está também descrito um método para obter tal anodo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ANODO PARA PROTEÇÃO CATÓDICA E MÉTODO PARA FABRICAR O MESMO.

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se ao campo de proteção catódica de estruturas de concreto reforçado, e especificamente a um projeto de um anodo especificamente eficiente em termos de resistência elétrica por comprimento unitário e de flexibilidade, e especificamente seguro para instalar e manipular.

[002] A invenção também refere-se ao método de produção de tal anodo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [003] Os fenômenos de corrosão que afetam as estruturas de concreto reforçado são bem conhecidos na técnica. O reforço de aço inserido nas estruturas de cimento para aperfeiçoar as suas propriedades mecânicas normalmente funciona em um regime de passivação induzido pelo ambiente de concreto alcalino; no entanto, após algum tempo, a migração de íons através da superfície porosa do concreto causa um ataque localizado ao filme de passivação protetor. Especificamente preocupante é o ataque por cloretos, os quais estão virtualmente presentes em todos os tipos de ambientes onde as estruturas de concreto reforçado são empregadas, e a um grau ainda mais alto onde uma exposição à água salobra (pontes, pilares, prédios localizados em zonas marinhas), sais anticongelamento (pontes e estruturas de estrada em zonas de clima frio) ou mesmo água do mar, tal como, por exemplo, no caso de piers e docas, acontece. O valor crítico de exposição ao cloreto foi estimado ao redor de 0,6 kg por metro cúbico de concreto, além do qual o estado de passivação do aço de reforço não é garantido. Outra forma de decaimento de concreto é representada pelo fenômeno de carbonatação, isto é a formação de carbonato

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2/8 de cálcio por reação do calcário da mistura de cimento com o dióxido de carbono atmosférico. O carbonato de cálcio diminui o conteúdo de álcali do concreto (de pH 13,5 para pH 9) trazendo o ferro em um estado desprotegido. A presença de cloretos e a carbonatação simultânea representa a pior das condições para a preservação da barra de reforço das estruturas. Os produtos de corrosão de aço são mais volumosos que o próprio aço, e a tensão mecânica que resulta de sua formação pode levar a fenômenos de delaminação e fratura de concreto, o que traduz-se em enormes danos do ponto de vista de economia além de um de segurança. Por esta razão, é conhecido na técnica que o método mais efetivo para prolongar indefinidamente a vida útil de estruturas de concreto reforçado expostas aos agentes atmosféricos, mesmo no caso de concentrações de sal relevantes, consiste em polarizar catodicamente o reforço de aço. Deste modo, o último torna-se o local de uma redução catódica de oxigênio suprimindo a corrosão anódica e as reações de dissolução. Tal sistema, conhecido como proteção catódica de concreto reforçado, é praticado acoplando estruturas anódicas de vários tipos ao concreto, em relação ao qual o reforço a ser protegido atua como um contraeletrodo catódico; as correntes elétricas envolvidas suportadas por um retificador externo transitam através do eletrólito que consiste no concreto poroso parcialmente embebido com uma solução salina.

[004] Os anodos comumente utilizados para a proteção catódica de concreto reforçado consistem em um substrato de titânio revestido com óxidos metálicos de transição ou outros tipos de catalisadores para a evolução de oxigênio anódico. Como o substrato é possível fazer uso de outros metais de válvula, ou puros ou ligados; o titânio puro é, no entanto, a escolha grandemente preferida para o bem do custo.

[005] A Patente Europeia EP458951 descreve uma estrutura eletródica do tipo de grade para proteção catódica que consiste em uma

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3/8 pluralidade de fitas metálicas que têm um revestimento eletrocatalítico, as ditas fitas metálicas tendo vazios de diferentes geometrias.

[006] Este tipo de fitas pode ser fabricado puncionando fitas metálicas sólidas ou mais comumente pelos métodos tradicionais de expansão de metal em que uma chapa metálica é expandida pressurizando e puncionando através de uma série de facas dispostas ortogonais à direção de avanço da própria fita. Esta primeira etapa permite obter uma chapa metálica expandida. Tal chapa é então sujeita a uma segunda etapa de corte adequada para obter as fitas das dimensões requeridas. As ditas fitas metálicas expandidas apresentam malhas que têm vazios de forma romboidal com a diagonal maior orientada ortogonal ao comprimento da fita.

[007] Este método de fabricação tem a inconveniência de produzir fitas metálicas com malhas tendo protuberâncias de lado cortante automaticamente formadas durante a operação de corte, tornando estes anodos difíceis de manipular e a fase de instalação consequentemente perigosa.

[008] Fitas metálicas com bordas laterais lisas estão descritas no

Pedido de Patente Canadense CA 2078616 A1; pelo método descrito neste documento, as fitas obtidas apresentam uma seção sólida que estende longitudinalmente contínua de uma certa largura, a qual é invariavelmente formada no processo de fabricação e a qual pode somente ser utilizada para soldagem por ponto. Nos sistemas de proteção catódicos atuais, no entanto, é preferido não soldar os anodos de fita de todo, mas ao invés sobrepô-los diretamente ao reforço com espaçadores plásticos dispostos entre estes. Em tal caso, a seção sólida que estende longitudinalmente é apenas uma perda de material, especialmente porque esta seção sólida invariavelmente é revestida com metais preciosos durante a aplicação da camada catalítica. Tal camada catalítica, no entanto, não pode funcionar apropriadamente sobre

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4/8 uma estrutura não foraminosa e afeta o cálculo da densidade de corrente real impressa na estrutura anódica, por meio disto complicando o projeto do sistema de proteção catódica total.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] Vários aspectos da invenção estão apresentados nas reivindicações acompanhantes.

[0010] Sob um aspecto, a invenção refere-se a um anodo na forma de fita de malha para sistemas de proteção catódica, por exemplo, de proteção catódica de estruturas de concreto reforçado, superando as inconveniências da técnica anterior, cujas bordas são substancialmente livres de descontinuidades na forma de protuberâncias cortantes e têm uma forma senoidal.

[0011] No contexto da presente descrição referência é feita, para o bem de simplicidade, à proteção catódica de estruturas de concreto reforçado; é compreendido que a invenção pode ser praticada no campo de proteção catódica em geral, por exemplo, compreendendo a proteção catódica de fundos de tanques metálicos.

[0012] Sob um aspecto, a invenção refere-se a um método para fabricar o dito anodo.

[0013] Sob um aspecto adicional, a invenção refere-se a um sistema de proteção catódica que compreende pelo menos um anodo na forma de fita de malha cujas bordas são substancialmente livres de protuberâncias cortantes.

[0014] Alguns dos resultados mais significativos obtidos pelos inventores estão apresentados na descrição seguinte, a qual é meramente provida como exemplo sem desejar limitar a invenção.

[0015] O anodo de acordo com a invenção consiste em uma fita de metal expandido caracterizada por malhas com vazios de forma romboidal com a diagonal maior orientada ao longo da direção do comprimento da fita. Em uma modalidade, as bordas laterais da fita têm um

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5/8 perfil senoidal e estão livres de protuberâncias cortantes.

[0016] Os inventores surpreendentemente notaram que um anodo para proteção catódica com aqui acima descrito exibe uma resistência ôhmica por comprimento unitário notadamente reduzido, por exemplo, até 4 vezes reduzida, com relação aos anodos da técnica anterior.

[0017] A resistência elétrica mais baixa torna possível reduzir o número de conexões elétricas, por exemplo, em um sistema de grade, com economias sensíveis de material e tempo de instalação.

[0018] Em uma modalidade, a fita de malha metálica é feita de titânio.

[0019] Em outra modalidade, a fita de malha metálica está revestida com um revestimento catalítico que contém metais nobres ou seus óxidos.

[0020] Em uma modalidade, as dimensões da fita podem ter uma largura variando de 3 mm a 100 mm e uma espessura de 0,25 mm a 2,5 mm e um comprimento de 1 m a 150 m.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0021] Para o bem de uma melhor compreensão da invenção, referência será feita aos desenhos seguintes, que têm o propósito de apresentar algumas suas modalidades preferidas sem limitar a sua extensão.

[0022] Figura 1A mostra uma vista de topo de um anodo metálico expandido tradicional.

[0023] Figura 1B mostra uma vista de topo de um anodo metálico expandido de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [0024] Em detalhes, a Figura 1A mostra uma vista de topo de um anodo tradicional na qual estão distinguíveis as protuberâncias cortantes 1 devido ao método de fabricação que inclui uma etapa de corte, a geometria romboidal com a diagonal maior 3 de vazios romboidais dis

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6/8 posta na direção da largura da fita e a diagonal menor 4 da mesma disposta na direção do comprimento da fita.

[0025] A Figura 1B mostra uma vista de topo do anodo de acordo com a invenção na qual estão distinguíveis as bordas laterais embotadas não cortantes 2, a geometria romboidal com a diagonal maior 3 de vazios romboidais disposta na direção do comprimento da fita e a diagonal menor 4 da mesma disposta na direção da largura da fita.

EXEMPLO [0026] Alguns dos resultados mais significativos obtidos pelos inventores estão relatados na Tabela 1, em que os dados de resistência ôhmica de anodos representativos da invenção são comparados com os anodos tradicionais. Os anodos identificados A e B são anodos de geometria romboidal com a diagonal maior de rombóides orientadas ortogonais ao comprimento da fita do mesmo modo apresentado na Figura 1A, tradicionalmente obtidos por expansão longitudinal com relação à direção de deslocamento de uma fita metálica sólida. Os anodos identificados C e D são anodos de geometria romboidal de acordo com uma modalidade da invenção, do mesmo modo apresentada na Figura 1B.

[0027] Os anodos C e D foram preparados por expansão ortogonal com relação à direção de deslocamento de uma fita metálica sólida permitida correr em um aparelho ao longo de uma fila paralela de facas as quais expandem a fita sólida em uma direção ortogonal por pressurização e puncionamento. A fabricação da fita é completada por meio de uma última série de facas, que têm lâminas de comprimento predefinido mais altas do que as lâminas das facas anteriores, as quais quando da aplicação de uma pressão são adequadas para modelar a borda lateral da fita como apresentado na Figura 1B. Além das vantagens já explicadas em termos de condutividade devido à geometria do anodo, este método tem a vantagem de prover uma fita metáli

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7/8 ca expandida livre de seções sólidas que estendem longitudinalmente as quais, não sendo subsequentemente cortadas, não apresentam nenhuma borda cortante e são, portanto, muito mais seguras e fáceis de manipular durante a instalação. Este método mais ainda permite vantajosamente obter uma fita metálica de comprimento desejado diretamente quando do completamento da expansão. Tal método de produção mais ainda permite obter fitas de maior comprimento do que o método tradicional por meio disto facilitando a instalação de grandes tamanhos o que requereria conexões de múltiplas fitas, com uma menor solidez do sistema anódico total.

[0028] Dos dados reportados na tabela pode ser notado que para uma dada largura, os anodos da invenção apresentam uma resistência ôhmica aproximadamente 60% menor.

TABELA 1

Anodos de acordo com a Figura 1A	R- Resistência Ôhmica
A - 20 mm de largura	0,22 Ohm/m
B - 10 mm de largura	0,43 Ohm/m
Anodos de acordo com a Figura 1B	R- Resistência Ôhmica
C - 20 mm de largura	0,088 Ohm/m
D - 10 mm de largura	0,177 Ohm/m

[0029] A descrição anterior não pretende limitar a invenção, a qual pode ser utilizada de acordo com as diferentes modalidades sem afastar de seus escopos, e cuja extensão é univocamente definida pelas reivindicações anexas.

[0030] Através de toda a descrição e reivindicações do presente pedido, o termo compreender e suas variações tais como compreendendo e compreende não pretendem excluir a presença de outros elementos ou aditivos.

[0031] A discussão de documentos, atos, materiais, dispositivos, artigos, e similares está incluída nesta especificação somente para o

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8/8 propósito de prover um contexto para a presente invenção. Não é sugerido ou representado que qualquer um destes assuntos formavam parte da base da técnica anterior ou eram de conhecimento geral comum no campo relevante da presente invenção antes da data de prioridade de cada reivindicação neste pedido.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Anodo para proteção catódica na forma de uma fita metálica expandida com malhas romboidais livres de seções sólidas que estendem longitudinalmente, caracterizado pelo fato de que as ditas malhas romboidais estão geometricamente dispostas com a diagonal maior paralela à direção do comprimento da fita, ditas malhas romboidais obtidas pelo deslocamento de uma fita metálica através de um dispositivo de expansão equipado com pelo menos uma fila de facas de um primeiro comprimento predeterminado disposta paralela à direção do deslocamento da fita e expansão da fita metálica por meio de uma ação de pressionamento e puncionamento da dita pelo menos uma fila de facas, e em que os perfis de borda lateral ao longo do comprimento da dita fita estão livres de descontinuidades, ditos perfis de borda lateral são obtidos pela formação de perfis de borda lateral da fita metálica expandida por meio da ação de pressionamento e puncionamento de pelo menos uma fila de facas que tem lâminas de um segundo comprimento predeterminado mais alto do que o dito primeiro comprimento.
2. Anodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito metal é o titânio.
3. Anodo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito metal está revestido com uma camada catalítica.
4. Anodo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita camada catalítica compreende metais nobres ou óxidos dos mesmos.
5. Método para fabricar o anodo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

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- deslocamento de uma fita metálica através de um dispositivo de expansão equipado com pelo menos uma fila de facas de um primeiro comprimento predeterminado disposta paralela à direção do deslocamento da fita,

- expansão da fita metálica por meio de uma ação de pressionamento e puncionamento da dita pelo menos uma fila de facas, de tal forma que as malhas romboidais estão geometricamente dispostas com a diagonal maior paralela à direção do comprimento da fita,

- formação de perfis de borda lateral da fita metálica expandida por meio da ação de pressionamento e puncionamento de pelo menos uma fila de facas que tem lâminas de um segundo comprimento predeterminado mais alto do que o dito primeiro comprimento , de tal forma que que as malhas romboidais estão geometricamente dispostas com a diagonal maior paralela à direção do comprimento da fita e de forma que os perfis de borda lateral ao longo do comprimento da dita fita estão livres de descontinuidades.
6. Sistema de proteção catódica compreendendo pelo menos um anodo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de ser embutido em uma estrutura de cimento equipada com barras de reforço metálicas.
7. Método de proteção catódica caracterizado pelo fato de ser uma estrutura de concreto reforçado que consiste em aplicar um potencial anódico nos ditos anodos do dito sistema de proteção catódica como definido na reivindicação 6.