BRPI9905430B1

BRPI9905430B1 - Dispositivo de medição de hidrogênio permeado em estrutura metálica e processo de montagem externa e interna do mesmo em uma estrutura metálica.

Info

Publication number: BRPI9905430B1
Application number: BRPI9905430-2A
Authority: BR
Inventors: Luiz Augusto Demaria Correa
Original assignee: Ana Cristina Marchiorato Carneiro Corrêa
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2015-08-25
Also published as: WO2001040782A2; EP1238247B1; BR9905430A; US6537824B1; CA2393130A1; WO2001040782A3; AU1977901A; EP1238247A2

Description

“ DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE HIDROGÊNIO PERMEADO EM ESTRUTURA METÁLICA E PROCESSO DE MONTAGEM EXTERNA E INTERNA DO MESMO EM UMA ESTRUTURA METÁLICA [01] Refere-se a presente Patente de Invenção a processo de medição de fluxo de hidrogênio permeado em máquinas, equipamentos, tubulações ou outros aparelhos metálicos utilizados na indústria de petróleo, refinarias, indústrias químicas, indústrias petroquímicas, unidades de produção, bombeamento, transporte e estocagem de petróleo e gás, tanques, máquinas e equipamentos que trabalham com hidrogênio ou compostos que gerem hidrogênio e indústria nuclear, através de sensor que utiliza propriedades de junções de materiais dissimilares em adequada construção e instalação para medição de grandezas elétricas entre uma junção de medição e uma junção de referência. O valor da grandeza medida é função da quantidade de hidrogênio permeado pela superfície metálica do item a ser monitorado, e consequentemente obteve-se um processo de medição de corrosão ou de fluxo de hidrogênio com aparelho de baixo custo de construção e com tempo de vida ilimitado, por não usar materiais de consumo, com alta velocidade de resposta, com acurácia e precisão equivalente ou melhor que os processos de medição convencionais, com instalação extremamente simples e barata, com baixo custo de manutenção e com fácil integração a computadores de processo digitais ou analógicos. [02] Como é de conhecimento dos meios técnicos ligados a corrosão industrial, danos estruturais a tubulações, a vasos de pressão, e a outros equipamentos são causados, em muitos casos, pela intrusão de hidrogênio na estrutura metálica, hidrogênio este proveniente de meios ácidos contendo prótons livres ( cátion H+ ) ou de processos químicos que favoreçam a formação destes prótons, de hidrogênio nascente ( H° ), ou mesmo de gás hidrogênio ( H2) adsorvido na estrutura metálica. Os danos estruturais causados pelo hidrogênio são bastante variados, dentre os quais podemos citar: Fissura Induzida pelo Hidrogênio ( FIP ), empolamento, Trincamento sob Tensão em presença de Sulfetos ( SSC ), e Trincamento pelo Hidrogênio Orientado por Tensão ( SOHIC). Diversos processos foram desenvolvidos para controlar estes danos, tais como a formação de camadas de materiais protetivos, o controle das condições dos meios em contato com o material sujeito à corrosão, evitando a formação de hidrogênio, etc.. No entanto, um dos principais problemas está em como medir de maneira segura, economicamente viável, e principalmente rápida, a formação de Hidrogênio junto a uma superfície sujeita à corrosão, de modo que se possa utilizar ou monitorar estes processos de controle a tempo de evitar os graves danos que podem advir. [03] Considerável esforço vem sendo realizado nos últimos tempos para obter um sensor de Hidrogênio com tempo de resposta suficientemente rápido, de instalação fácil, com a menor manutenção possível, que apresente resultados precisos e acurados, com integração a sistemas de processamento de dados e evidentemente com o menor custo possível, uma vez que o processo de deterioração, ocorrendo em plantas de produção contínua, necessita de pronta ação corretiva. [04] Os sensores de Hidrogênio permeado em estrutura metálica atualmente desenvolvidos podem ser classificados em 4 grupos: sensores de pressão, sensores a vácuo, sensores eletroquímicos, e sensor por célula de combustível, que passaremos a descrever: [05] 1 - Os sensores de pressão baseiam-se na medição da pressão gerada pelo hidrogênio gasoso (H2), formado pela combinação dos átomos do hidrogênio nascente ou atômico ( H° ), quando estes atravessam a superfície sob permeação de hidrogênio ou as paredes de um tubo reacional inserido no meio gerador de hidrogênio. Estes podem ser de dois tipos: [06] 1.1 Sensores de pressão por inserção: este modelo é constituído por um tubo de aço carbono de parede fina ( tubo reacional), que tem uma de suas extremidades fechada, enquanto a outra comunica-se com medidores de pressão, estando este tubo inserido no meio gerador hidrogênio. Conforme se pode observar pela FIGURA 4, um sensor de pressão por inserção típica possui um medidor de pressão ( 11 ), tipicamente um manômetro, uma conexão ( 12 ), um corpo externo ( 13 e 14 ), um tubo reacional ( 15 ), inserido no meio gerador de hidrogênio ( 16 ). O hidrogênio atômico ( H° ), formado a partir das reações de corrosão na parede externa do tubo do tubo racional ( 15 ) atravessa esta parede e após transformar-se em hidrogênio molecular gasoso ( H2), com maior volume molecular que o H°, não consegue mais retomar ao meio gerador de hidrogênio, acumulando-se no interior do tubo e aumentando a pressão interna do tubo, que é então medida pelo medidor de pressão ( 11 ). Tal sensor permite verificar a eficiência de inibidores de corrosão por supressão da formação de hidrogênio no meio, havendo uma estabilização da pressão quando um inibidor cumpre seu papel. No entanto, não possui um tempo de resposta rápido ( podendo levar ate um mês para tingir níveis mensuráveis ), nem uma grande sensibilidade, podendo mesmo indicar um processo corrosivo quando esta já esta irremediavelmente adiantada, além de ser de difícil integração com computadores de processo. [07] 1.2 Sensores de pressão externos: este modelo semelhante ao anterior no principio de funcionamento, porém o sensor de pressão é instalado extemamente, formando-se uma câmara entre a parede externa da superfície passível de corrosão e o sensor, onde o hidrogênio molecular ( H2) acumula-se gerando uma pressão, do mesmo modo que ocorre nos sensores de inserção. Na FIGURA 5, temos um sensor de pressão externo típico, com o acoplamento de fixação externa (21 ), o conjunto manômetro-termômetro ( 22 ), a câmara de pressurização ( 23 ), estando este conjunto acoplado diretamente à superfície sob corrosão por hidrogênio ( 24 ). Este sensor apresenta a vantagem, sobre o sensor de inserção mostrado no item 1.1, de poder ser montado extemamente à superfície sob corrosão, sem interferir no processo industrial, porém continua apresentando as outras desvantagens citadas, tendo seu tempo de resposta ainda mais prejudicado pela maior espessura das paredes das superfícies sujeitas à corrosão, em relação à parede do tubo reacional dos sensores de inserção citados no item 1.1. [08] - Sensores a vácuo: Estes sensores utilizam o princípio da mudança na corrente de grade de uma válvula eletrônica a vácuo quando seu exterior, construído em aço, sofre corrosão por hidrogênio, sendo esta corrente proporcional à quantidade de hidrogênio que adentra o tubo. Podem ser instalados tanto extemamente à superfície sob corrosão quanto através de inserção no meio corrosivo, e têm evoluído grandemente nos últimos tempos, possuindo sobre os sensores de pressão a vantagem de uma maior sensibilidade. Sensores a vácuo representando o estágio mais evoluído do estado-da-arte trabalham com a cavidade de coleta de hidrogênio sob alto vácuo (10-6Pa ) e conseguem medir níveis de 10-9 g de hidrogênio. Apesar de sua maior sensibilidade, no entanto, os sensores a vácuo são indicados somente para trabalhos de laboratório ou unidades industriais com ambiente muito controlado, como por exemplo em plantas nucleares, devido à sua eletrônica e “ hardware “ muito dispendiosos e frágeis em relação às condições rudes de trabalho em uma indústria de petróleo. [09] - Sensores eletroquímicos: A partir do trabalho de Devanathanet ahi, que visava inicialmente determinar a difusividade do hidrogênio através das chapas metálicas, utilizando uma dupla célula eletroqumúca em que o corpo de prova do metal era a superfície de separação entre as semi-células, foram desenvolvidos sensores eletroquímicos baseados na oxidação do hidrogênio atômico ou nascente ( H° ), e redução eletroquímica do hidrogênio iônico ( H ) formado para gerar hidrogênio molecular ( H2 ), sendo a corrente de oxidação produzida proporcional à massa de hidrogênio permeado. Como exemplo comercial deste tipo de sensor, temos o sensor de paládio mostrado na FIGURA 6, neste modelo, o hidrogênio atômico que permeia a superfície sob corrosão ( 31 ), e pela superfície acoplante ( 32 ) é oxidado ao permear um folha de paládio ( 33 ), polarizada através de um potenciostato, formando cátion hidrogênio ( H+ ) ao entrar em contato com o eletrólito ( 37 ) contido na câmara ( 34 ). 0 cátion hidrogênio assim produzido é então reduzido no eletrodo auxiliar ( 35 ), formando hidrogênio molecular e acompanhando-se com o eletrodo de referência ( 36 ). Neste modelo, uma desvantagem é o uso de um metal nobre ( paládio ), com o consequente aumento no custo do sensor. Os sensores eletroquímicos em geral são de construção complexa, necessitando instrumentos de medição caros, possuem uma baixa velocidade de resposta, agravada pela necessidade de montagem externa, e apresentam a desvantagem adicional de possuírem uma vida útil limitada, já que as reações eletroquímicas implicam em desgaste das células. Além disso, os processos eletroquímicos podem ser muito complexos, estando sujeitos a interferências devido aos contaminantes do meio e dos eletrólitos, à temperatura, etc. Inúmeras variantes têm sido desenvolvidas recentemente, tais como sensores com eletrólitos sólidos, porém nenhum dos esforços conseguiu realmente eliminar as desvantagens citadas. [010] 4 - Sensores por célula de combustível.

Neste tipo de sensor, recentemente estudado, e objeto da patente americana USNN09/119.088, de Yépez e Vera, é utilizado o principio da célula de combustível, no qual há geração de corrente elétrica quando o hidrogênio gerado pelo meio corrosivo que atravessa a superfície sob corrosão (ânodo), na forma atômica (H°), transforma-se em hidrogênio iônico (H), ao entrarem contato com um eletrólito, e reage com oxigênio do ar em um cátodo poroso, formando água e gerando corrente elétrica. Uma vez que cada átomo de hidrogênio fornece um elétron, a corrente gerada é proporcional ao fluxo de hidrogênio pela superfície. Um exemplo deste tipo de sensor, utilizando como eletrólito sólido uma membrana trocadora de prótons de polímero de ácido sulfônico perfluorado, é visto na FIGURA 7, onde temos a superfície passível de corrosão cujo fluxo de hidrogênio se quer medir ( 41 ) e que corresponde ao ânodo da célula de combustível, o ponto de entrada de hidrogênio ( 42 ), o eletrólito sólido em forma de membrana ( 43 ), o eletrodo poroso (44 ), que capta oxigênio do ar e corresponde ao cátodo da célula de combustível, e o coletor de corrente ( 45 ), que é conectado eletricamente, assim como o material sob corrosão ( 41 ), a um micro amperímetro para medição da corrente elétrica proporcional ao fluxo de hidrogênio. Para obter o maior transporte de oxigênio do ar possível, o cátodo (44)é feito em grafite prensada com partículas de platina de grande superfície de contato, tomando o sensor dispendioso. Além disso, sua construção mecânica é relativamente complexa, aumentando os custos de produção em série deste modelo. Finalmente, este tipo de sensor não elimina realmente as desvantagens dos sensores eletroquímicos, também necessitando de montagem externa com consequente atraso no tempo de resposta, e de instrumentos de medição complexos e caros.

[011] “ DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE HIDROGÊNIO PERMEADO EM ESTRUTURA METÁLICA E PROCESSO DE MONTAGEM EXTERNA E INTERNA DO MESMO EM UMA ESTRUTURA METÁLICA ”, objeto da presente patente foi desenvolvido para superar as desvantagens e inconvenientes dos sensores e processos atuais, pois utiliza conceito de instrumentos básicos, como é o caso de termopares, para uma nova aplicação, através de utilização das propriedades físicas de junções de materiais dissimilares e dotado de duas partes, sendo uma parte a medição, soldada na superfície metálica em contato com o meio hidrogênio que se quer medir, de modo a formar continuidade com esta superfícies, ou unida a esta superfícies por qualquer outro meio que garanta a difusão de hidrogênio por esta junção, estando por permeação de hidrogênio, e outra parte ajunção de referência,apenas encostada na face da superfícies metálica em contato com o meiogerador de hidrogênio, de modo a não formar Continuidade metalúrgica comesta superfícies, não havendo então a permeação de hidrogênio por esta junção. As junções de medição e de referência são ligadas a medidores de grandezas elétricas, tais como potencial elétrico, sendo a diferença de valor da grandeza elétrica entre as junções uma função do fluxo mássico de hidrogênio permeado através da superfície. Como se um processo de medição de fluxo de hidrogênio com Sensor de simples e barata construção ( fabricação ) e instalação, podendo ser montado tanto extemamente ( caso em que a superfície metálica sob permeação de hidrogênio será a própria superfície do item sob monitoramento ), quanto por inserção ( caso em que a superfície metálica sob permeação de hidrogênio será um tubo reacional de parede fina, inserido no fluido de processo, com vantagem de menor tempo de resposta em relação à montagem externa), de baixíssimo custo de manutenção e com tempo de vida ilimitado e que obtém; alta velocidade de resposta, com acurácia e precisão equivalentes ou melhores que os processos de medição convencionais com instalação extremamente simples e barata, e com fácil integração a computadores de processo digitais ou analógicos. [012] Para melhor compreensão do presente invento são anexados os seguintes desenhos: [013] FIGURA 1., que mostra o diagrama elétrico do processo de medição de hidrogênio da patente; [014] FIGURA 2., que mostra o conjunto célula de geração de hidrogênio, medidor de volume e sensor piloto utilizado na fase de pesquisa; [015] FIGURA 3., que mostra o gráfico relacionando vazão de hidrogênio por área versus diferença de potencial; [016] FIGURA 4., que mostra um sensor de pressão por inserção típico; [017] FIGURA 5., que mostra um sensor de pressão externo típico; [018] FIGURA 6., que mostra um sensor eletroquímico de paládio típico; e [019] FIGURA 7., que mostra um sensor por célula de combustível. [020] O princípio em que se baseia o presente patente é a descoberta de que as propriedades físicas de uma junção de condutores dissimilares, tais como aquelas amplamente utilizadas em termopares para medição de temperatura, por serem função da diferente densidade de elétrons nas redes atômicas de cada um dos materiais, são extremamente influenciadas pelo fluxo de hidrogênio atômico ( H°), que contém um elétron desemparelhado ( representado pelo ponto na fórmula ( H· ) através desta junção. Para garantir este fluxo, é necessário que a junção de medição forme uma rede cristalina de continuidade metalúrgica com a superfície a ser medida. Como a temperatura também influencia estas propriedades é necessária uma junção de referência, de materiais permanecerem na mesma temperatura da junção de medição, eliminando a influência da temperatura sobre o potencial medido. Como o potencial da junção de referência só pode provir da temperatura é necessário que a mesma não seja permeada pelo hidrogênio. [021] Por esta razão, a junção de medição é somente encostada na superfície a ser medida, e, por não formar continuidade metalúrgica com esta, não é permeada por hidrogênio atômico. [022] Para a confirmação dos conceitos técnicos da presente patente foi realizada uma pesquisa com diversos experimentos utilizando conjunto célula de geração de hidrogênio, medidor de volume e sensor piloto ( Ver Figura 2 ), com variação de materiais e com diversas técnicas de trabalho. [023] Montou-se uma célula de geração de hidrogênio( 8 ) em formato cilíndrico horizontal simulando um item sob permeação de hidrogênio, a qual continha a superfície sob permeação ( 1 ),em formato de tampa circular, presa por flanges de vedação, formando a superfície sob permeação. Montou-se um gerador de corrente ( 9 ) através de condutor ( eletrodo ) ( 9-A) com haste no interior da célula, o qual foi ligado a um potenciostato ( 9-B ), do qual saía um outro condutor (contra eletrodo) ( 9-C ) para ligar a face da superfície sob permeação (1), cuja finalidade do conjunto era fornecer corrente elétrica para acelerar a geração de hidrogênio na solução ácida contida no interior da célula. Montou-se um medidor de volume de hidrogênio gerado ( 10 ) através de formação de câmara ( 10-A ) no lado externo da superfície sob permeação ( 1 ) por solda total de uma pequena chapa ( 10-B ) distanciada da face externa da referida tampa, chapa esta contendo um orifício comunicante com um tubo em “U” ( 10-C ) contendo etilenoglicol. [024] Montou-se um aparelho dotado de sensor piloto ( 2 ) com duas partes em formato de “ U ” ( 2-A e 2-B ), sendo um na lateral ( 2-A-l e 2-B-l ) e a base do ” U “ ( 2-A-2 e 2-B-2 ) em um mesmo material e a outra lateral do “ U “ ( 2-A-3 e 2-B-3 ) em outro material e soldado na base do “ U com uma das partes (junção de medição ( 2-A)) soldada pela base do “ U “ ( 2-A-2 ) na face externa da tampa circular, de modo a formar uma superfície com continuidade metalúrgica com a tampa circular e a outra parte (junção de referência ( 2-B )) somente encostada pela base do “U” ( 2-B-2 ) na face externa da tampa circular ( 1 ), de modo que não forme continuidade metalúrgica entre as superfícies. As ditas partes do sensor foram ligadas por condutor de medição ( 3 ), e condutor de referência (4 ) a um voltímetro ( 5 ), o qual mede diferença de potencial. [025] Foram realizados os ensaios a seguir descritos, repetindo-se 3 vezes cada teste e os resultados apresentaram baixa dispersão e foram registrados no gráfico (Figura 3 ) relacionando vazão de hidrogênio por área; versus diferença de potencial entre o par de medição e o par de referência. [026] ENSAIO N° 1 [027] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 )dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 C na superfície sob permeação ( 1 ),e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV (Ver ponto A, do gráfico da Figura 3); [028] ENSAIO N° 2 [029] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção Fe-CuNi, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 O C na superfície sob permeação ( 1 ), e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV; [030] ENSAIO N° 3 [031] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-NiAl, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30,40, 50, 60 e 70 ° C na superfície sob permeação ( 1 ), e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV; [032] ENSAIO N° 4 [033] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A) e junção de referência ( 2-B ) com junção PtlORh-Pt, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 ° C na superfície sob permeação ( 1 ), e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV; [034] ENSAIO N° 5 [035] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção Pt30Rh-Pt, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 0 C na superfície sob permeação ( 1 ), e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV; [036] ENSAIO N° 6 [037] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) vazia, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção Cu-CuNi, mediu-se a voltagem no voltímetro( 5 ), para temperaturas variando de 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 0 C na superfície sob permeação ( 1 ), e observou-se que o valor do potencial ficou praticamente constante em zero mV; [038] ENSAIO N° 7 [039] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) carregada com Solução aquosa de Ácido Acético 1/3 Molar, sob agitação durante 48 horas, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição (2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 0 C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,06 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 1,0 mm/h de etilenoglicol na coluna ( 10-C ), o que corresponde a uma vazão de 0,54 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 de superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto B do gráfico da Figura 3); [040] ENSAIO N° 8 [041] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) carregada com Solução aquosa de Ácido Acético 2/3 Molar, sob agitação durante 48 horas, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 ° C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,14 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 1,6 mm/h de etilenoglicol na coluna ( 10-C ), o que corresponde a uma vazão de 0,8 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 de superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto C do gráfico da Figura 3); [042] ENSAIO N° 9 [043] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) carregada com Solução aquosa de Ácido Acético 1,0 Molar, sob agitação durante 48 horas, e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 ° C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,23 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 2,0 mm/h de etilenoglicol na coluna ( 10-C ), o que corresponde a uma vazão de 1,07 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 de superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto D do gráfico da Figura 3); [044] ENSAIO N°10 [045] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) carregada com Solução aquosa de Ácido Acético 1 Molar sob agitação e sob corrente elétrica de 10 mA, equivalente a 0,2 mA/cm2, fornecida pelo conjunto gerador de corrente ( 9 ), durante 48 horas e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 0 C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,3 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 3,0 mm/h de etilenoglicol na coluna ( 10-C ), o que corresponde a uma vazão de 1,61 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 da superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto E do gráfico da Figura 3); [046] ENSAIO N°ll [047] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) carregada com Solução aquosa de Ácido Acético 1 Molar sob agitação e sob corrente elétrica de 20 mA, equivalente a 0,4 mA/cm2, fornecida pelo conjunto gerador de corrente ( 9 ), durante 48 horas e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 ° C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,37 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 4mm/h de etilenoglicol na coluna ( 10-C ), o que corresponde a uma vazão de 2,15 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 da superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto F do gráfico da Figura 3); [048] ENSAIO N° 12 [049] Com a célula de geração de hidrogênio ( 8 ) ✓ carregada com Solução aquosa de Acido Acético 1 Molar sob agitação e sob corrente elétrica de 50 mnA, equivalente a 1,0 mA/cm2, fornecida pelo conjunto gerador de corrente ( 9), durante 48 horas e com sensor piloto ( 2 ) dotado de junção de medição ( 2-A ) e junção de referência ( 2-B ) com junção NiCr-Ni, mediu-se a voltagem no voltímetro ( 5 ), para temperatura ambiente de 20 ° C e observou-se que o valor do potencial foi de 0,44 mV e acompanhando-se a geração de Hidrogênio, mediu-se um deslocamento de 6 mm/h de etilenoglicol na coluna (10-C), o que corresponde a tuna vazão de 3,22 mm3/h de hidrogênio gerado por cm2 da superfície sob permeação de hidrogênio. (Ver ponto G do gráfico da Figura 3). [050] O processo de medição de fluxo de hidrogênio permeado é realizado, em uma disposição preferencial, porém não restritiva, por um aparelho dotado de sensor ( 2 ) com duas partes em formato de “ U “ ( 2-A e 2-B ), sendo uma lateral ( 2-A-l e 2-B-l ) e a base do “ U “ ( 2-A-2 e 2-B-2 ) em um mesmo material e a outra lateral do “ U” (2-A-3 e 2-B-3 ) em outro material e soldado na base do “ U “, com uma das partes (junção de medição (2-A )) soldada pela base do “ U ” ( 2-A-2 ) na face externa da superfície sob permeação de hidrogênio ( 1 ), de modo formar uma continuidade metalúrgica com a referida superfície e a outra parte (junção de referência ( 2-B )) somente encostada pela base do “ U ” ( 2-B-2 ) na face externa da superfície sob permeação, de modo que não forme continuidade metalúrgica entre as superfícies e objetiva e permite a correção da influência da temperatura sobre as propriedades físicas da junção. As duas partes do sensor são ligadas por condutor de medição ( 3 ), e condutor de referência (4 ) a voltímetro ( 5 ), o qual mede diferença de potencial. [051] A instalação do aparelho de medição de fluxo de hidrogênio poderá ser feita de duas formas: [052] a) EXTERNAMENTE AO ÍTEM SOB PERMEAÇÃO DE HIDROGÊNIO [053] a.l.) Solda-se a base do “ U “ ( 2-A-2 ) do primeiro material na face externa da superfície sob permeação ( 1 ) e solda-se a lateral ( 2-A-3 ) do outro material na base ( 2-A-2 ) formando o “ U “ do par de medição ( 2-A) do sensor ( 2 ); [054] a.2.) Encosta-se a base do “ U “ ( 2-B-2 ) do primeiro material na face externa da superfície sob permeação ( 1 ), fixando-a por meios adesivos convencionais que permitam o contato íntimo entre a base ( 2-B-2 ) e a superfície sob permeação e se obtenha valores reais de temperatura da superfície (1 ) e solda-se a lateral ( 2-B-3 ) do outro material na base ( 2-B-2 ) formando o ” U “ da junção de referência ( 2-B ) do sensor (2);e [055] a.3.) Conecta-se o condutor de medição ( 3 ) na lateral ( 2-A-3 ) o condutor de referência ( 4 ) na lateral ( 2-B-3 ) a um voltímetro ( 5 ), e conecta-se por solda ou outro meio convencional, as laterais ( 2-A-l e 2-B-l ) dos “ U ou esta conexão pode ser feita pela utilização de um único material formando os dois “ U “.

[056] b) INTERNAMENTE AO ÍTEM SOB PERMEAÇÃO DE HIDROGÊNIO [057] b.l.) Fura-se o costado do item para acessar-se o seu interior. Solda-se uma luva rosqueada criando-se uma conexão. Rosqueia-se na conexão em forma de luva um poço tubular do mesmo material do item, porém de parede de espessura adequada, de modo a maximizar a permeação de hidrogênio. [058] b.2.) No interior do poço tubular implanta-se o aparelho de medição seguindo a mesma sequência dos itens a.l., a.2. e a.3. [059] Será facilmente compreendido por uma pessoa versada na técnica que a presente patente não está limitada por disposições construtivas particulares, tais como aquela apresentada anteriormente, podendo-se variar a quantidade e os materiais de junção empregados, o formato destes materiais e das junções, bem como as formas de compensação de temperatura, os instrumentos de medida, assim como as próprias variáveis elétricas medidas, sem fugir ao escopo inovador desta invenção, que é o emprego de junções de materiais dissimilares, formando junção de medição e junção de referência, estando ambas submetidas à temperatura do item sob permeação, dita junção de medição estando sob permeação do hidrogênio a ser medido, e dita junção de referência estando livre da permeação de hidrogênio, de modo a utilizar a variação das propriedades físicas da junção de medição com o fluxo de hidrogênio permeado para a medição deste fluxo, de maneira independente da temperatura.

Claims

1. “ DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE HIDROGÊNIO PERMEADO EM ESTRUTURA METÁLICA ”, caracterizado por, sensor (2 ) com duas partes em formato de “ U ” (2-A e 2-B) em NiCr-Ni, sendo uma lateral ( 2-A-l e 2-B-l ) e a base do “ U “( 2-A-2 e 2-B-2 ) em um mesmo material e a outra lateral do “U” ( 2-A-3 e 2-B-3 ) em outro material e soldado na base do “ U “, com uma das partes ( junção de medição ( 2A ) ) soldada pela base do “ U “ ( 2-A-2 ) na face externa da superfície sob permeação ( 1 ), de modo a formar uma superfície com continuidade metalúrgica com a superfície sob permeação ( 1 ) e a outra parte ( junção de referência ( 2-B ) ) somente encostada pela base do “ U “ ( 2-B-2 ) na face externa da superfície sob permeação ( 1 ), de modo que não forme continuidade metalúrgica entre as superfícies, estando as duas partes do sensor ligadas por condutor de medição ( 3 ), e condutor de referência (4) a um voltímetro (5 ), o qual mede diferença de potencial.

2. “ PROCESSO DE MONTAGEM EXTERNA EM UMA ESTRUTURA METÁLICA DO DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE HIDROGÊNIO DEFINIDO NA REIVINDICAÇÃO INDEPENDENTE 1 ”, caracterizado pelas seguintes etapas: a. 1.) Solda-se a base do “ U “ ( 2-A-2 ) do primeiro material na face externa da superfície sob permeação (1 ) e solda-se a lateral ( 2-A-3 ) do outro material na base ( 2-A-2 ) formando o “ U “ da junção de medição ( 2-A) do sensor (2); a.2.) Encosta-se a base do “ U “ ( 2-B-2 ) do primeiro material na face externa da superfície sob permeação ( 1 ), fixando-a por meios adesivos convencionais que permitam o contato íntimo entre a base ( 2-B-2 ) e a superfície sob permeação ( 1 ) e se obtenha valores reais de temperatura da superfície ( 1 ) e solda-se a lateral ( 2-B-3 ) do outro material na base ( 2-B-2 ) formando o ” U “ da junção de referência ( 2-B ) do sensor( 2 ); e a. 3.) Conecta-se o condutor de medição ( 3) na lateral ( 2-A-3 ) o condutor de referência ( 4 ) na lateral ( 2-B-3 ) a um voltímetro ( 5 ), e conecta-se por solda ou outro meio convencional, as laterais ( 2-A-l e 2-B-l ) dos “ U ou esta conexão pode ser feita pela utilização de um único material formando os dois “ U

3. “ PROCESSO DE MONTAGEM INTERNA EM UMA ESTRUTURA METÁLICA DO DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE HIDROGÊNIO DEFINIDO NA REIVINDICAÇÃO INDEPENDENTE 1 ”, caracterizado pelas seguintes etapas: b. 1.) Fura-se o costado do item para acessar-se o seu interiorT; solda-se uma luva rosqueada criando-se uma conexãOT; rosqueia-se na conexão em forma de luva um poço tubular do mesmo material do item, porém de parede de espessura adequada, de modo a maximizar a permeação de hidrogênio; e b.2.) No interior do poço tubular implanta-se o aparelho de medição seguindo a mesma seqüência dos itens a. 1., a.2. e a.3.da reivindicação 2.