ES2711605T3 - Anodo para protección catódica y método para fabricarlo - Google Patents

Abstract

Ánodo para la protección catódica en forma de cinta de metal expandido con mallas romboides libres de secciones sólidas extendidas longitudinalmente no perforadas, caracterizado por que dichas mallas romboidales están dispuestas geométricamente con la diagonal mayor paralela a la dirección de la longitud de la cinta, obteniéndose dichas mallas romboidales haciendo correr la cinta metálica a través de un dispositivo de expansión equipado con al menos una fila de cuchillos que tienen cuchillas de una primera longitud predeterminada dispuestas en paralelo a la dirección del desplazamiento y la expansión de la cinta metálica por medio de acción de presión y punción de dicha al menos una fila de cuchillos, y por que los perfiles de los bordes laterales a lo largo de la longitud de dicha cinta están libres de discontinuidades, obteniéndose dichos perfiles de bordes laterales por formación de perfiles de bordes laterales de la cinta metálica expandida por medio de acción de presión y punción de una última fila de cuchillos que tienen cuchillas de una segunda longitud predeterminada más alta que dicha primera longitud.

Description

DESCRIPCION

Anodo para proteccion catodica y metodo para fabricarlo

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere al campo de la proteccion catodica de estructuras de hormigon armado y en particular a un diseno de un anodo particularmente eficiente en terminos de resistencia electrica por longitud unitaria y de flexibilidad y particularmente seguro para la instalacion y el manejo.

Antecedentes de la invencion

Los fenomenos de corrosion que afectan a las estructuras de hormigon armado son bien conocidos en la tecnica. El reforzamiento de acero insertado en las estructuras cementosas para mejorar las propiedades mecanicas de las mismas normalmente funciona en un regimen de pasivacion inducido por el ambiente de hormigon alcalino; sin embargo, despues de algun tiempo, la migracion de iones a traves de la superficie porosa del hormigon provoca un ataque localizado a la pellcula de pasivacion protectora. Es particularmente preocupante el ataque por los cloruros, que estan presentes en practicamente todas las clases de ambientes donde se emplean las estructuras de hormigon armado, y en un grado incluso mas alto cuando tiene lugar una exposicion a agua salobre (puentes, pilares, edificios localizados en zonas marinas), sales anticongelantes (puentes y estructuras de carretera en zonas de clima frlo) o incluso agua de mar, tales como por ejemplo en el caso de embarcaderos y muelles. El valor crltico de la exposicion a cloruro se ha estimado alrededor de 0,6 kg por metro cubico de hormigon, mas alla del cual el estado de pasivacion del acero de reforzamiento no se garantiza. Otra forma de desintegracion del hormigon se representa por el fenomeno de la carbonatacion, que es la formacion de carbonato calcico por reaccion de la cal de la mezcla cementosa con dioxido de carbono atmosferico. El carbonato calcico disminuye el contenido de alcali del hormigon (de pH 13,5 a pH 9) llevando al hierro a un estado desprotegido. La presencia de cloruros y la carbonatacion simultanea representa las peores condiciones para la conservacion de la barra de reforzamiento de las estructuras. Los productos de corrosion del acero son mas voluminosos que el propio acero y el estres mecanico que resulta de su formacion puede dar lugar a la deslaminacion del hormigon y a fenomenos de fracturacion, que se traducen en grandes danos desde el punto de vista de la economla ademas del de la seguridad. Por esta razon, se sabe en la tecnica que el metodo mas eficaz para prolongar indefinidamente la vida util de las estructuras de hormigon armado expuestas a los agentes atmosfericos, incluso en el caso de concentraciones de sal relevantes, consiste en polarizar catodicamente el refuerzo de acero. De esta manera, el ultimo se vuelve el sitio de una reduccion catodica de oxlgeno, suprimiendo las reacciones de corrosion y disolucion anodicas. Dicho sistema, conocido como proteccion catodica del hormigon armado, se practica acoplando estructuras anodicas de diversas clases al hormigon, con respecto al cual el refuerzo a protegerse actua como un contraelectrodo catodico; las corrientes electricas implicadas soportadas por un rectificador externo transitan a traves del electrolito que consiste en el hormigon poroso parcialmente empapado con una solucion salina.

Los anodos comunmente usados para la proteccion catodica del hormigon armado consisten en un sustrato de titanio revestido con oxidos de metales de transicion u otros tipos de catalizadores para el desprendimiento de oxlgeno anodico. Como el sustrato es posible hacer uso de otros metales de valvula, bien puros o aleados; sin embargo el titanio puro es la eleccion ampliamente preferida por el bien del coste.

La Patente Europea EP458951 desvela una estructura electrodica de tipo rejilla para la proteccion catodica que consiste en una pluralidad de cintas metalicas que tienen un revestimiento electrocatalltico, teniendo dichas cintas metalicas huecos de diferentes geometrlas.

Este tipo de cintas pueden fabricarse punzando cintas de metal solido o mas comunmente por los metodos tradicionales de expansion de metal en los que se expande una lamina metalica presurizando y punzando a traves de una serie de cuchillos dispuestos ortogonales a la direccion de avance de la propia cinta. Esta primera etapa permite obtener una lamina de metal expandido. Dicha lamina despues se somete a una segunda etapa de corte adecuada para obtener cintas de las dimensiones requeridas. Dichas cintas de metal expandido presentan mallas que tienen huecos de forma romboidal con la diagonal mayor orientada ortogonal a la longitud de la cinta.

Este metodo de fabricacion tiene el inconveniente de producir cintas metalicas con mallas que tienen protrusiones laterales cortantes formadas automaticamente durante la funcion de corte, haciendo a estos anodos diflciles de manejar y a la fase de instalacion en consecuencia peligrosa.

Las cintas metalicas con bordes laterales suaves se desvelan en la Solicitud de Patente Canadiense CA 2078616 A1; por el metodo descrito en este documento, las cintas obtenidas presentan una seccion solida que se extiende longitudinalmente continua de una cierta anchura, que se forma invariablemente en el proceso de fabricacion y que solamente puede usarse para la soldadura de punto. En los sistemas de proteccion catodica de hoy en dla, sin embargo, se prefiere no soldar los anodos de la cinta, sino solaparlos directamente al reforzamiento con espaciadores de plastico dispuestos entremedias. En dicho caso, la seccion solida que se extiende longitudinalmente es solo una perdida de material, especialmente porque esta seccion solida invariablemente se recubre con metales preciosos durante la aplicacion de la capa catalltica. Dicha capa catalltica sin embargo no puede funcionar apropiadamente en una estructura no perforada y afecta al calculo de la densidad de corriente real impresa a la estructura anodica, complicando de esta manera el diseno del sistema de protection catodico global.

Sumario de la invencion

Varios aspectos de la invencion se exponen en las reivindicaciones adjuntas.

En un aspecto, la invencion se refiere a un anodo en forma de cinta de malla para sistemas de proteccion catodica, por ejemplo de proteccion catodica de estructuras de hormigon armado, superando los inconvenientes de la tecnica anterior, cuyos bordes estan sustancialmente libres de discontinuidades en forma de protrusiones de corte y tienen forma sinusoidal.

En el contexto de la presente description se hace referencia, por el bien de la simplicidad, a la proteccion catodica de estructuras de hormigon armado; se entiende que la invencion puede practicarse en el campo de la proteccion catodica en general, por ejemplo que comprende la proteccion catodica de fondos de tanques metalicos.

Bajo otro aspecto, la invencion se refiere a un metodo para fabricar dicho anodo.

Bajo un aspecto adicional, la invencion se refiere a un sistema de proteccion catodico que comprende al menos un anodo en forma de cinta de malla cuyos bordes estan sustancialmente libres de protrusiones cortantes.

Alguno de los resultados mas significativos obtenidos por los inventores se presenta en la siguiente descripcion, que se proporciona meramente a modo de ejemplo sin desear limitar la invencion.

El anodo de acuerdo con la invencion consiste en una cinta de metal expandido caracterizada por mallas con huecos de forma romboidal con la diagonal mayor orientada a lo largo de la direction de la longitud de la cinta. En una realization, los bordes laterales de la cinta tienen un perfil sinusoidal y estan libres de protrusiones cortantes.

Los inventores se han dado cuenta sorprendentemente de que un anodo para la proteccion catodica como se ha descrito anteriormente en el presente documento muestra una resistencia ohmica marcadamente reducida por longitud unitaria, por ejemplo hasta 4 veces reducida, con respecto a los anodos de la tecnica anterior.

La resistencia electrica menor hace posible reducir el numero de conexiones electricas, por ejemplo en un sistema de rejilla, con ahorros sensibles de material y tiempo de instalacion.

En una realizacion, la cinta metalica esta hecha de titanio.

En otra realizacion, la cinta de malla metalica se reviste con un revestimiento catalltico que contiene metales nobles u oxidos de los mismos.

En una realizacion, las dimensiones de la cinta pueden tener una anchura que varla de 3 mm a 100 mm con un espesor de 0,25 mm a 2,5 mm y una longitud de 1 m a 150 m.

Breve descripcion de los dibujos

Por el bien de un mejor entendimiento de la invencion, se hara referencia a los siguientes dibujos, que tienen el fin de representar algunas realizaciones preferidas de la misma sin limitar su alcance.

- La Figura 1A muestra una vista superior de un anodo metalico expandido tradicional.

- La Figura 1B muestra una vista superior de un anodo metalico expandido de acuerdo con la invencion.

Descripcion detallada de los dibujos

En detalle, la Figura 1A muestra una vista superior del anodo tradicional en el que son distinguibles protrusiones cortantes 1 debido al metodo de fabrication que incluye una etapa de corte, la geometrla romboidal con la diagonal mayor 3 de los huecos romboidales dispuesta en la direccion de la anchura de la cinta y la diagonal menor 4 de los mismos dispuesta en la direccion de la longitud de la cinta.

La Figura 1B muestra una vista superior del anodo de acuerdo con la invencion en el que son distinguibles bordes laterales despuntados no cortantes 2, la geometrla romboidal con la diagonal mayor 3 de los huecos romboidales dispuesta en la direccion de la longitud de la cinta y la diagonal menor 4 de los mismos dispuesta en la direccion de la anchura de la cinta.

Ejemplo

Algunos de los resultados mas significativos obtenidos por los inventores se informan en la Tabla 1, en los que los datos de resistencia ohmica de anodos representativos de la invencion se comparan con los anodos tradicionales. Los anodos etiquetados A y B son anodos de geometrla romboidal con la diagonal mayor de los romboides orientada ortogonal a la longitud de la cinta igual que se representa en la Figura 1A, obtenidos tradicionalmente por expansion longitudinal con respecto a la direction de desplazamiento de una cinta de metal solido. Los anodos etiquetados C y D son anodos de geometrla romboidal de acuerdo con una realization de la invencion, igual que se representa en la Figura 1B.

Los anodos C y D se prepararon por expansion ortogonal con respecto a la direccion de desplazamiento de una cinta de metal solido que se deja correr en un aparto junto con una fila paralela de cuchillos que expanden la cinta solida en una direccion ortogonal presurizando y punzando. La fabrication de la cinta se completa por medio de una ultima serie de cuchillos, que tienen cuchillas de longitud predefinida mas altas que las cuchillas de los cuchillos previos, que tras aplicar una presion son adecuados para modelar el borde lateral de la cinta como se representa en la Figura 1B. Ademas de las ventajas ya explicadas en terminos de conductividad debida a la geometrla del anodo, este metodo tiene la ventaja de proporcionar una cinta de metal expandido libre de secciones solidas que se extienden longitudinalmente que, sin cortarse posteriormente, no presentan ningun borde cortante y por lo tanto es mucho mas seguro y facil de manejar durante la instalacion. Este metodo ademas permite obtener ventajosamente una cinta metalica de la longitud deseada directamente tras completarse la expansion. Dicho metodo de production permite ademas obtener cintas de longitud mas alta que el metodo tradicional facilitando de esta manera instalacion de tamano grande que requerirla conexiones de multiples cintas, con una solidez menor del sistema anodico global.

A partir de los datos informados en la tabla puede observarse que para una anchura dada, los anodos de la invencion muestran una resistencia ohmica aproximadamente un 60 % menor.

Tabla 1

La description previa no pretende limitar la invencion, que puede usarse de acuerdo con diferentes realizaciones sin salir de los alcances de las mismas, y cuya extension se define inequlvocamente por las reivindicaciones adjuntas.

A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones de la presente solicitud, el termino “comprender” y variaciones del mismo tales como “que comprende” y “comprende” no pretenden excluir la presencia de otros elementos o aditivos.

El analisis de documentos, actas, materiales, dispositivos, artlculos y similares se incluye en la presente memoria descriptiva unicamente para el fin de proporcionar un contexto para la presente invencion. No se sugiere ni se representa que cualquiera o todas estas materias formen parte de la base de la tecnica anterior o fueran de conocimiento general comun en el campo relevante a la presente invencion antes de la fecha de prioridad de cada revindication de la presente solicitud.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Anodo para la protection catodica en forma de cinta de metal expandido con mallas romboides libres de secciones solidas extendidas longitudinalmente no perforadas, caracterizado por que

dichas mallas romboidales estan dispuestas geometricamente con la diagonal mayor paralela a la direction de la longitud de la cinta, obteniendose dichas mallas romboidales haciendo correr la cinta metalica a traves de un dispositivo de expansion equipado con al menos una fila de cuchillos que tienen cuchillas de una primera longitud predeterminada dispuestas en paralelo a la direccion del desplazamiento y la expansion de la cinta metalica por medio de action de presion y puncion de dicha al menos una fila de cuchillos,

y por que los perfiles de los bordes laterales a lo largo de la longitud de dicha cinta estan libres de discontinuidades, obteniendose dichos perfiles de bordes laterales por formation de perfiles de bordes laterales de la cinta metalica expandida por medio de accion de presion y puncion de una ultima fila de cuchillos que tienen cuchillas de una segunda longitud predeterminada mas alta que dicha primera longitud.

2. Anodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho metal es titanio.

3. Anodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho metal esta revestido de una capa catalltica.

4. Anodo de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que dicha capa catalltica comprende metales nobles u oxidos de los mismos.

5. Metodo de fabrication de un anodo para la proteccion catodica en forma de una cinta metalica expandida con mallas romboidales libres de secciones solidas extendidas longitudinalmente no perforadas, que comprende las siguientes etapas:

- hacer correr una cinta metalica a traves de un dispositivo de expansion equipado con al menos una fila de cuchillos que tienen cuchillas de una primera longitud predeterminada dispuestas en paralelo a la direccion del desplazamiento de la cinta,

- expansion de la cinta metalica por medio de accion de presion y puncion de dicha al menos una fila de cuchillos, de tal manera que las mallas romboidales se disponen geometricamente con la diagonal mayor paralela a la direccion de la longitud de la cinta,

- formacion de perfiles de los bordes laterales de la cinta metalica expandida por medio de accion de presion y puncion de una ultima fila de cuchillos que tienen cuchillas de una segunda longitud predeterminada mas alta que dicha primera longitud, de tal manera que las mallas romboidales se disponen geometricamente con la diagonal mayor paralela a la direccion de la longitud de la cinta metalica, y de tal manera que los perfiles de los bordes laterales a lo largo de la longitud de la cinta metalica expandida esten libres de discontinuidades.

6. Un sistema de proteccion catodico que comprende al menos un anodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 integrado en una estructura cementosa equipada con barras de refuerzo metalicas.

7. Metodo para la proteccion catodica de una estructura de hormigon armado que consiste en la aplicacion de un potencial anodico a dichos anodos de dicho sistema de proteccion catodico de la reivindicacion 6.