IT202100008279A1 - Dispositivo per la protezione catodica di componenti metallici di imbarcazioni - Google Patents

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Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo ?Dispositivo per la protezione catodica di componenti metallici di imbarcazioni?
DESCRIZIONE
Ambito dell?invenzione
La presente invenzione riguarda l?ambito della corrosione galvanica di strutture metalliche esposte ad un ambiente elettrolitico, quale acqua dolce o acqua marina.
In particolare, l?invenzione riguarda un dispositivo di protezione catodica a corrente impressa.
Descrizione della tecnica nota
Come noto, la corrosione galvanica ? una reazione elettro-chimica che si innesca quando metalli di diverso potenziale elettrico, immersi in un liquido conduttore (detto elettrolita), entrano in contatto tra loro, direttamente o per intervento di un ulteriore elemento che funge da collegamento. La corrente elettrica che si genera ? capace di intaccare il metallo con il potenziale pi? basso (anodo), di norma il metallo meno nobile, corrodendolo.
Quando un?imbarcazione ? immersa in acqua, quest?ultima, essendo un ottimo elettrolita, costituisce un ambiente altamente favorevole all?innesco di questo fenomeno, mettendo in serio pericolo i metalli immersi dell?imbarcazione (elica, asse, chiglia, deriva, presa a mare, flaps, ecc.) e tutti i componenti metallici che sono in contatto con questi elementi (valvole, tubazioni, ecc.). Maggiore ? il grado di salinit? dell?acqua, la sua temperatura e la presenza di ossigeno, maggiore ? la probabilit? di corrosione.
Solitamente, la soluzione pi? efficace per proteggere l?imbarcazione consiste nell?utilizzo di anodi opportunamente posizionati, che generano naturalmente la corrente di protezione. Questi elementi di metallo meno nobile (comunemente lega di zinco o di alluminio, ma anche lega di magnesio) si corrodono, impedendo la corrosione di parti pi? importanti e costose dell?imbarcazione. Per questo motivo vengono comunemente definiti anodi sacrificali. Un esempio di applicazione di tale sistema ? descritto in WO2004101851.
Tuttavia, tale sistema comporta una progressiva usura degli anodi sacrificali, che necessitano di costanti ispezioni al fine di mantenere efficace la protezione dell?imbarcazione, oltre a dover essere sostituiti annualmente durante il rimessaggio invernale. Inoltre, durante la corrosione, gli anodi sacrificali rilasciano ossidi di metalli nell?ambiente marino producendo elevato inquinamento.
Un sistema alternativo ? la cosiddetta protezione catodica a corrente impressa, nella quale il metallo da proteggere ? portato ad un potenziale elettrico di sicurezza mediante una corrente impressa da una forza elettromotrice, generalmente fornita da un opportuno alimentatore in corrente continua, detto alimentatore catodico.
Alcuni esempi di protezione catodica a corrente impressa sono descritti in RU2713898, US4592818, US3929606, US3930977.
Tuttavia, in tali sistemi vi ? un unico generatore di corrente, posto in posizione remota rispetto al metallo da proteggere, che viene connesso ai vari componenti posti sullo scafo mediante complesse circuiterie.
Per questo, tali sistemi vengono solitamente utilizzati in imbarcazioni di grosse dimensioni, dove risulta possibile ricavare lo spazio per un generatore di corrente in grado di alimentare i sistemi di protezione dell?intera imbarcazione.
Inoltre, i circuiti necessari per connettere elettricamente i componenti metallici da proteggere con il generatore sono generalmente ricavati sulla superficie dello scafo. Questo risulta estremamente complesso in caso di scafi non interamente metallici, ad esempio realizzati in vetroresina o in legno.
Sintesi dell?invenzione
? quindi scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di protezione catodica a correnti impresse che possa essere utilizzato su imbarcazioni di piccola taglia, ad esempio imbarcazioni da diporto, o su strutture o componenti metallici immersi in ambiente elettrolitico.
? anche scopo della presente invenzione fornire un siffatto dispositivo che sia completamente autonomo e installabile direttamente sui componenti metallici dell?imbarcazione o delle strutture immerse, senza necessit? di circuiterie per la connessione ad un generatore centrale.
? inoltre scopo della presente invenzione fornire un siffatto dispositivo che possa registrare e trasmettere in tempo reale informazioni riguardo le grandezze elettriche monitorate localmente.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un dispositivo di protezione catodica atto a realizzare una protezione catodica a correnti impresse di un elemento metallico configurato per essere immerso in ambiente elettrolitico, il dispositivo di protezione catodica comprendendo:
? un corpo contenitore comprendente una camera interna e almeno un?interfaccia conduttiva atta ad essere elettricamente connessa all?elemento metallico;
? un dispersore anodico solidale al corpo contenitore ed avente una porzione che si affaccia esternamente rispetto al corpo contenitore; ? un elettrodo di riferimento solidale al corpo contenitore ed avente una porzione che si affaccia esternamente rispetto al corpo contenitore;
la cui caratteristica principale ? di comprendere inoltre:
? un generatore di corrente continua interno al corpo contenitore e comprendente un polo negativo, elettricamente connesso all?interfaccia conduttiva, e un polo positivo, elettricamente connesso al dispersore anodico;
? un?unit? di controllo interna al corpo contenitore e atta a misurare una differenza di potenziale elettrico tra l?interfaccia conduttiva e l?elettrodo di riferimento quando il dispositivo di protezione catodica si trova immerso in un ambiente elettrolitico;
e di essere configurato in modo tale che, quando l?unit? di controllo rileva una differenza di potenziale elettrico dove ? un valore di soglia predeterminato, il generatore di corrente continua eroga una corrente elettrica tra l?interfaccia conduttiva e il dispersore anodico tale da ripristinare una condizione
In tal modo, la presente invenzione permette di ottenere una protezione catodica a correnti impresse dell?elemento metallico, evitando l?utilizzo di anodi sacrificali, ma avendo al contempo autonomia energetica del dispositivo o dei dispositivi posti sugli elementi metallici. Questo permette di poter fare a meno di un generatore centrale, di cui necessitano invece i sistemi di protezione catodica a correnti impresse di tecnica nota.
In particolare, l?interfaccia conduttiva ? configurata per fissare meccanicamente il corpo contenitore all?elemento metallico.
Vantaggiosamente, l?interfaccia conduttiva comprende almeno una flangia configurata per fissare il corpo contenitore all?elemento metallico sia meccanicamente che elettricamente.
In particolare, il corpo contenitore comprende elementi di tenuta ermetica configurati per isolare la camera interna dall?ambiente elettrolitico.
Vantaggiosamente, il dispersore anodico comprende almeno uno tra i seguenti elementi:
? titanio;
? titanio attivato con iridio e rutenio;
? titanio attivato con platino;
? niobio attivato con platino.
? una combinazione dei precedenti.
In particolare, l?unit? di controllo ? inoltre atta a generare un registro in cui ? riportato l?andamento nel tempo di parametri elettrici scelti tra:
? la differenza di potenziale elettrico tra l?interfaccia conduttiva e l?elettrodo di riferimento;
? la corrente elettrica erogata dal generatore di corrente continua;
? una differenza di potenziale elettrico tra il polo positivo e il polo negativo del generatore di corrente continua;
? una combinazione dei precedenti.
In tal modo, ? possibile monitorare l?andamento dei parametri nel tempo e realizzare statistiche e/o previsioni utilizzabili per modificare le correnti di protezione.
Vantaggiosamente, nella camera interna ? inoltre disposta un?antenna wireless atta a connettere l?unit? di controllo ad un dispositivo in remoto. Il dispositivo pu? essere, ad esempio, uno smartphone, un tablet, un computer o un server che raccoglie dati.
In particolare, l?unit? di controllo ? atta a trasmettere dati presenti sul registro mediante l?antenna wireless.
Vantaggiosamente, ? inoltre previsto un dispositivo di ricarica atto a ricaricare il generatore di corrente continua, in particolare mediante energia motrice o energia solare.
Vantaggiosamente, il generatore di corrente continua ? atto ad accumulare energia mediante ricarica wireless. Ad esempio, la batteria pu? ricaricarsi mediante dispositivi a induzione magnetica o a risonanza.
In particolare, il dispositivo pu? comprendere un dispositivo di segnalazione visiva dello stato della batteria e/o dello stato di funzionamento del dispositivo, quale in particolare un LED.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e/o vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiari con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
? la figura 1 mostra una possibile forma realizzativa del dispositivo di protezione catodica secondo la presente invenzione;
? la figura 1A mostra uno schema logico del funzionamento del dispositivo di protezione catodica;
? la figura 2 mostra una possibile forma realizzativa del dispositivo di protezione catodica secondo la presente invenzione, comprendente dispositivo di ricarica, antenna per la connessione wireless con un dispositivo posto in remoto e dispositivo di segnalazione visiva;
? la figura 3 mostra una forma realizzativa del dispositivo di protezione catodica in cui ? presente una turbina esterna come dispositivo di ricarica;
? la figura 4 mostra in maniera schematica una possibile applicazione di alcuni dispositivi di protezione catodica, secondo la presente invenzione, disposti sullo scafo di un?imbarcazione.
Descrizione di alcune forme realizzative preferite In figura 1 ? mostrata una forma realizzativa preferita del dispositivo di protezione catodica 100, secondo la presente invenzione, atto a realizzare una protezione catodica a correnti impresse di un elemento metallico 10 di un?imbarcazione o di altra struttura quando tale elemento 10 ? immerso in un ambiente elettrolitico, quale acqua di mare o acqua dolce.
In particolare, il dispositivo di protezione catodica 100 comprende un corpo contenitore 110 comprendente una camera interna 111, isolata dall?esterno, e due interfacce conduttive 115, che permettono la connessione meccanica ed elettrica tra il corpo contenitore 110 e l?elemento metallico 10 da proteggere.
Il dispositivo di protezione catodica 100 comprende inoltre un dispersore anodico 120 ed un elettrodo di riferimento 130, disposti entrambi esternamente al corpo contenitore 110 a contatto con il liquido elettrolitico.
Nella camera interna sono inoltre posti un generatore di corrente continua 140, in particolare una batteria ricaricabile, ed una unit? di controllo 150.
In particolare, la batteria 140 ? connessa mediante il polo negativo ad una interfaccia conduttiva 115 e con il polo positivo al dispersore anodico 120, creando un circuito mediante il liquido elettrolitico.
L?unit? di controllo 150 ? invece atta a misurare la differenza di potenziale elettrico tra l?interfaccia conduttiva 115 e l?elettrodo di riferimento 130.
Con riferimento anche a figura 1A, il dispositivo 100 ? configurato in modo tale che, quando l?unit? di controllo 150 rileva una differenza di potenziale elettrico
dove ? un valore predeterminato, la batteria 140 eroghi una corrente elettrica tra l?interfaccia conduttiva 115 e il dispersore anodico 120 tale per cui l?interfaccia conduttiva 115, e dunque l?elemento metallico 10 ad essa connesso, si comporti da catodo, permettendo di ripristinare una condizione
In tal modo, la presente invenzione permette di ottenere una protezione catodica a correnti impresse dell?elemento metallico 10, evitando l?utilizzo di anodi sacrificali, ma avendo al contempo autonomia energetica del dispositivo o dei dispositivi posti sugli elementi metallici. Questo permette di poter fare a meno di un generatore centrale, di cui necessitano invece i sistemi di protezione catodica a correnti impresse di tecnica nota.
In particolare, l?unit? di controllo pu? comprendere una scheda elettronica 151 atta a generare un registro in cui ? riportato l?andamento nel tempo di parametri elettrici quali, ad esempio, la differenza di potenziale elettrico
tra l?interfaccia conduttiva 115 e l?elettrodo di riferimento 130, la corrente elettrica erogata dalla batteria 140 e la differenza di potenziale elettrico della batteria 140. Inoltre, l?unit? di controllo pu? registrare eventuali picchi di corrosione e fenomeni di ?over protection?.
In tal modo, ? possibile monitorare l?andamento dei parametri nel tempo e realizzare statistiche e/o previsioni utilizzabili per modificare le correnti di protezione.
Con riferimento alle figure 2 e 3, in una forma realizzativa dell?invenzione, l?unit? di controllo pu? comprendere inoltre una scheda elettronica 152 ed un?antenna wireless atta a connettere l?unit? di controllo 150 ad un dispositivo in remoto 200, quale uno smartphone, un tablet, un computer o un server che raccoglie dati, per trasmettere dati presenti sul registro dei parametri elettrici monitorati.
In tal modo, mediante il dispositivo remoto ? possibile monitorare in tempo reale i parametri registrati, lo stato di corrosione/protezione dell?elemento metallico 10 e lo stato della batteria, permettendo di intervenire in caso di guasto, o necessit? di manutenzione del dispositivo, o anche in caso si desideri regolare il valore di soglia della differenza di potenziale elettrico oltre il quale si attiva la corrente di protezione.
Vantaggiosamente, ? inoltre previsto un dispositivo di ricarica 154 atto a ricaricare la batteria 140, ad esempio mediante energia motrice o energia solare.
In particolare, tale dispositivo di ricarica 154 pu? essere, ad esempio, una turbina idroelettrica disposta all?esterno alla camera interna 111 (figura 3). Alternativamente, il dispositivo di ricarica pu? essere un generatore giroscopico attuato dal moto ondoso e posto internamente alla camera interna 111. Questa seconda soluzione permette di evitare l?usura del dispositivo di ricarica che pu? derivare dall?immersione in ambiente marino o, in generale, in ambiente elettrolitico.
In tal modo, il generatore pu? essere ricaricato mediante energia derivata dal movimento della barca o dal moto ondoso in caso di lunga sosta.
In alternativa, il dispositivo di ricarica 154 pu? essere un pannello solare posto in remoto rispetto al dispositivo di protezione catodica 100, ad esempio sullo scafo o sopra coperta dell?imbarcazione.
Inoltre, la batteria 140 pu? essere ricaricabile mediante ricarica wireless. In tal modo, ? possibile ricaricare la batteria senza dover rimuovere il dispositivo 100 dallo scafo. Ad esempio, la batteria pu? ricaricarsi mediante dispositivi a induzione magnetica o a risonanza.
Inoltre, il dispositivo 100 pu? comprendere un dispositivo di segnalazione visiva 153 dello stato della batteria e/o dello stato di funzionamento del dispositivo, quale in particolare un LED.
In tal modo, ? possibile fare una rapida ispezione visiva del dispositivo 100 e verificarne il corretto funzionamento (ad esempio, luce verde o luce verde intermittente), il guasto o l?imminente esaurimento della batteria (ad esempio, luce rossa o luce rossa intermittente) o la rottura totale del dispositivo o della batteria (assenza di luce).
La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche ? in grado di mostrare l?invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di protezione catodica (100) atto a realizzare una protezione catodica a correnti impresse di un elemento metallico (10) configurato per essere immerso in ambiente elettrolitico, detto dispositivo di protezione catodica (100) comprendendo: ? un corpo contenitore (110) comprendente una camera interna (111) e almeno un?interfaccia conduttiva (115) atta ad essere elettricamente connessa a detto elemento metallico (10); ? un dispersore anodico (120) solidale a detto corpo contenitore (110) ed avente una porzione che si affaccia esternamente rispetto a detto corpo contenitore (110); ? un elettrodo di riferimento (130) solidale a detto corpo contenitore (110) ed avente una porzione che si affaccia esternamente rispetto a detto corpo contenitore (110); detto dispositivo di protezione catodica (100) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: ? un generatore di corrente continua (140) interno a detto corpo contenitore (110) e comprendente un polo negativo, elettricamente connesso a detta interfaccia conduttiva (115), e un polo positivo, elettricamente connesso a detto dispersore anodico (120); ? un?unit? di controllo (150) interna a detto corpo contenitore (110) e atta a misurare una differenza di potenziale elettrico tra detta interfaccia conduttiva (115) e detto elettrodo di riferimento (130) quando detto dispositivo di protezione catodica (100) si trova immerso in un ambiente elettrolitico; e dal fatto di essere configurato in modo tale che, quando detta unit? di controllo (150) rileva una differenza di potenziale elettrico dove ? un valore di soglia predeterminato, detto generatore di corrente continua (140) eroga una corrente elettrica ? tra detta interfaccia conduttiva (115) e detto dispersore anodico (120) tale da ripristinare una condizione
  2. 2. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detta interfaccia conduttiva (115) ? configurata per fissare meccanicamente detto corpo contenitore (110) a detto elemento metallico (10).
  3. 3. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detta interfaccia conduttiva (115) comprende almeno una flangia configurata per fissare detto corpo contenitore (110) a detto elemento metallico (10) sia meccanicamente che elettricamente.
  4. 4. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo contenitore (110) comprende elementi di tenuta ermetica configurati per isolare detta camera interna (111) da detto ambiente elettrolitico.
  5. 5. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispersore anodico (120) comprende almeno uno tra i seguenti elementi: ? titanio; ? titanio attivato con iridio e rutenio; ? titanio attivato con platino; ? niobio attivato con platino. ? una combinazione dei precedenti.
  6. 6. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detta unit? di controllo (150) ? inoltre atta a generare un registro in cui ? riportato l?andamento nel tempo di parametri elettrici scelti tra: ? detta differenza di potenziale elettrico tra detta interfaccia conduttiva (115) e detto elettrodo di riferimento (130); ? detta corrente elettrica erogata da detto generatore di corrente continua (140); ? una differenza di potenziale elettrico tra detto polo positivo e detto polo negativo di detto generatore di corrente continua (140); ? una combinazione dei precedenti.
  7. 7. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui in detta camera interna (111) ? inoltre disposta un?antenna wireless atta a connettere detta unit? di controllo (150) ad un dispositivo in remoto.
  8. 8. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui detta unit? di controllo (150) ? atta a trasmettere dati presenti su detto registro mediante detta antenna wireless.
  9. 9. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui ? inoltre previst un dispositivo di ricarica (154) atto a ricaricare detto generatore di corrente continua (140).
  10. 10. Il dispositivo di protezione catodica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto generatore di corrente continua (140) ? atto ad accumulare energia mediante ricarica wireless.
IT102021000008279A 2021-04-01 2021-04-01 Dispositivo per la protezione catodica di componenti metallici di imbarcazioni IT202100008279A1 (it)

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