MX2013002844A - Anodo para proteccion catodica y metodo para producirlo. - Google Patents

Abstract

Está descrito un ánodo metálico para protección catódica en forma de cinta de red que tiene mallas cuyos agujeros tienen forma romboidal, caracterizado por tener dichos agujeros de forma romboidal dispuestos con la diagonal mayor orientada según la dirección de la longitud de la cinta y porque las orillas laterales a lo largo de la longitud de la cinta están desprovistas de protuberancias cortantes. Está también descrito un método para obtener dicho ánodo.

Description

ANODO PARA PROTECCIÓN CATÓDICA Y MÉTODO PARA PRODUCIRLO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere al campo de la protección catódica de estructuras de" hormigón armado y en particular a un diseño de ánodo particularmente eficiente en términos de resistencia eléctrica por unidad de longitud y de flexibilidad, y particularmente seguro de instalar y manej ar .

La invención también se refiere al método de producción de dicho ánodo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los fenómenos de corrosión que afectan las estructuras de hormigón armado son bien conocidos en la técnica. El acero de refuerzo insertados en las estructuras cementicias para mejorar sus propiedades mecánicas funciona normalmente en un régimen de pasivación inducido por el ambiente alcalino del concreto; sin embargo, después de un cierto tiempo, la migración iónica a través de la superficie porosa del concreto causa un ataque localizado a la película protectora de pasivación. Particularmente preocupante es el ataque por los cloruros, virtualmente presentes en todo tipo de ambiente en donde se utilicen estructuras de hormigón armado, y más todavía en donde ocurra una exposición a aguas salobres (puentes, pilares, edificios situados en zonas marinas) , sales anticongelantes (puentes y estructuras viarias en zonas de clima frío) o inclusive agua de mar, como por ejemplo en el caso de muelles y embarcaderos. El valor crítico de exposición a los cloruros ha sido estimado alrededor de 0,6 kg por metro cubo de concreto, más allá del cual el estado de pasivación del acero de refuerzo no está garantizado. Otra forma de decaimiento del concreto está representada por el fenómeno de carbonatación, o sea la formación de carbonato de calcio por reacción de la cal de la mezcla cementicia con el bióxido de carbono de la atmósfera. El carbonato de calcio baja el contenido de álcali en el concreto (de pH 13,5 a pH 9), llevando el hierro a un estado desprotegido. La presencia de cloruros y la simultánea carbonatación representan las condiciones peores para la conservación de la barra de refuerzo de las estructuras. Los productos de corrosión del acero son más voluminosos que el acero mismo, y la tensión mecánica que resulta de su formación puede ocasionar fenómenos de delaminación y fracturación del concreto, que se traducen en unos daños enormes desde el punto de vista económico además de la seguridad. Por esta razón, es bien conocido en la técnica que el método más eficaz para prolongar indefinidamente el tiempo de vida de las estructuras de hormigón armado expuestas a los agentes atmosféricos, hasta en el caso de concentraciones salinas relevantes, consiste en la polarización catódica del refuerzo de acero. De tal manera, este último se vuelve el sitio de una reducción catódica de oxígeno, suprimiendo las reacciones de corrosión anódica y de disolución. Este sistema, conocido como protección catódica del hormigón armado, es practicado acoplando estructuras anódicas de vario tipo al concreto, con respecto al cual el refuerzo a proteger actúa como contraelectrodo catódico; las corrientes eléctricas involucradas, soportadas por un rectificador externo, transitan a través del electrolito constituido por el concreto poroso parcialmente impregnado de solución salina.

Los ánodos comúnmente utilizados para¦ la protección catódica del hormigón armado están constituidos por un substrato de titanio revestido de óxidos de metales de transición u otros tipos de catalizadores para evolución anódica de oxigeno. Como substrato se pueden utilizar otros metales de válvula, puros o aliados; el titanio puro es de todas maneras la opción ampliamente preferida en razón de su costo.

La patente europea EP458951 divulga una estructura electródica de rejilla para protección catódica constituida por una pluralidad de cintas metálicas provistas de revestimiento electrocatalitico, en que dichas cintas metálicas tienen aberturas de diferentes geometrías.

Cintas de este tipo pueden ser producidas por perforación de cintas metálicas llenas o más comúnmente por los métodos tradicionales de expansión de metales en donde una lámina metálica es expandida por compresión y punzonado a través de una serie de cuchillos dispuestos perpendicularmente a la dirección de avance de la cinta misma. Esta primera etapa permite obtener una lámina metálica expandida. La lámina es entonces sometida a una segunda etapa de corte apta para obtener cintas de las dimensiones requeridas. Dichas cintas metálicas expandidas presentan unas mallas con aberturas de forma romboidal cuya diagonal mayor está orientada perpendicularmente a la longitud de la cinta.

Este método de producción tiene la desventaja de producir cintas metálicas con mallas que tienen protuberancias cortantes formadas automáticamente durante la operación de corte, volviendo estos ánodos difíciles de manejar y la fase de instalación consecuentemente peligrosa.

Cintas metálicas con orillas laterales lisas están divulgadas en la solicitud de patente canadiense CA 2078616 Al; por el método descrito en este documento, las cintas obtenidas presentan una sección llena continua de una cierta anchura que se extiende longitudinalmente, la cual se forma inevitablemente en el proceso de producción y que puede ser utilizada nada más para aplicarle puntos de soldadura. En los actuales sistemas de protección catódica, sin embargo, se prefiere no soldar para nada las cintas anódicas, sino apoyarlas directamente al elemento de refuerzo con unos espaciadores plásticos arreglados en el medio. En este caso, la sección llena que se extiende longitudinalmente no es otra cosa que una pérdida de material, especialmente porque esta sección llena queda inevitablemente revestida de metales preciosos durante la aplicación de la capa catalítica. Dicha capa catalítica de todas maneras no puede funcionar adecuadamente sobre una estructura no agujereada y afecta el cálculo de la densidad de corriente efectiva impartida a la estructura anódica, complicando de tal manera el diseño global del sistema de protección catódica.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Varios aspectos de la presente invención están presentados en las reivindicaciones adjuntas.

Bajo un aspecto, la invención se refiere a un ánodo en forma de cinta de red para sistemas de protección catódica, por ejemplo de protección catódica de estructuras de hormigón armado, que supera los inconvenientes de la técnica anterior, cuyas orillas están sustancialmente desprovistas de discontinuidades en forma de protuberancias cortantes y tienen forma sinusoidal.

En el contexto de la presente invención se hará referencia, por simplicidad, a la protección catódica de estructuras de hormigón armado; debe entenderse que la invención puede ser practicada en el ramo de la protección catódica en general, lo que por ejemplo incluye la protección catódica del fondo de tanques metálicos.

Bajo otro aspecto, la invención se refiere a un método para producir dicho ánodo.

Bajo un aspecto ulterior, la invención se refiere a un sistema de protección catódica que comprende al menos un ánodo en forma de cinta de red cuyas orillas están sustancialmente desprovistas de protuberancias cortantes. Algunos de los resultados más significativos obtenidos por los inventores están presentados en la siguiente descripción, que se proporciona únicamente como ejemplo sin querer limitar la invención.

El ánodo de acuerdo con la invención está constituido por una cinta de metal expandido caracterizada por tener mallas con aberturas de forma romboidal con la diagonal mayor orientada según la dirección de la longitud de la cinta. En una forma de realización, las orillas laterales de la cinta tienen un perfil sinusoidal y están desprovistas de protuberancias cortantes.

Los inventores han sorprendentemente observado que un ánodo para protección catódica como antes descrito muestra una resistencia óhmica por unidad de longitud notablemente reducida, por ejemplo hasta 4 veces menor, con respecto a los ánodos de acuerdo con la técnica anterior.

La resistencia eléctrica disminuida vuelve posible reducir el número de conexiones eléctricas, por ejemplo en un sistema de rejilla, con un sensible ahorro de materiales y tiempo de instalación.

En una forma de realización, la cinta de red metálica está hecha de titanio.

En otra forma de realización, la cinta de red metálica está revestida con un revestimiento catalítico que contiene metales nobles o sus óxidos.

En una forma de realización, las dimensiones de la cinta pueden tener una anchura entre 3 rara y 100 , con un espesor entre 0 , 25 mm y 2 , 5 mm y una longitud entre 1 m y 150 m.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DE LA INVENCIÓN Para mejor comprensión de la invención, se hará referencia a los siguientes dibujos, que tienen el propósito de ilustrar algunas de sus formas de realización sin limitar su alcance.

La Fig. 1A muestra una vista superior de un ánodo metálico expandido tradicional.

La Fig. IB muestra una vista superior de un ánodo metálico expandido según la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En detalle, la Fig. 1A muestra una vista superior del ánodo tradicional en donde se pueden distinguir las protuberancias cortantes 1 debidas al método de producción que incluye una etapa de corte, la geometría romboidal con la diagonal mayor 3 de las aberturas romboidales dispuesta en la dirección de la anchura de la cinta y la diagonal menor 4 de las mismas dispuesta en la dirección de la longitud de la cinta.

La Fig. IB muestra una vista superior del ánodo según la invención en donde se pueden distinguir las orillas laterales redondeadas no cortantes 2, la geometría romboidal con la diagonal mayor 3 de las aberturas romboidales dispuesta en la dirección de la longitud de la cinta y la diagonal menor 4 de las mismas dispuesta en la dirección de la anchura de la cinta.

EJEMPLO Algunos de los resultados más significativos obtenidos por los inventores están reportados en la Tabla 1, en donde datos de resistencia óhmica de ánodos representativos de la invención están comparados a ánodos tradicionales. Los ánodos etiquetados como A y B son ánodos de geometría romboidal con la diagonal mayor de los rombos orientada perpendicularmente a la longitud de la cinta como ilustrado en la Fig. 1A, tradicionalmente obtenidos por expansión longitudinal con respecto a la dirección de desplazamiento de una cinta metálica llena. Los ánodos etiquetados como C y D son ánodos de geometría romboidal según una forma de realización de la invención, como ilustrado en la Fig. IB. Los ánodos C y D fueron producidos por expansión ortogonal con respecto a la dirección de desplazamiento de una cinta metálica llena que se hizo progresar en un aparato a lo largo de una hilera paralela de cuchillos que expanden la cinta llena en dirección ortogonal por compresión y punzonado. La producción de la cinta es completada por medio de una última serie de cuchillos que tienen hojas de longitud predefinida superior a aquella de las hojas de los cuchillos anteriores, los cuales están aptos para modelar la orilla lateral de la cinta por aplicación de una presión como ilustrado en la Fig. IB. Además de las ventajas ya explicadas en términos de conductividad debida a la geometría anódica, este método tiene la ventaja de proporcionar una cinta de metal expandido desprovista de secciones llenas que se extienden longitudinalmente la cual, por no ser cortada posteriormente, no presenta orillas cortantes y es por lo tanto mucho más segura y fácil de manejar durante la instalación. El método además permite obtener ventajosamente una cinta metálica de la longitud deseada directamente al completarse la expansión. Este método de producción además permite obtener cintas de longitud superior que con los métodos tradicionales facilitando de tal manera las instalaciones de grande tamaño que requerirían unas juntas de varias cintas, con una menor solidez del sistema anódico global.

De los datos reportados en la tabla se puede notar como por una dada anchura, los ánodos de la invención muestran una resistencia óhmica inferior de aproximadamente 60%.

Tabla 1 La descripción anterior no se entenderá como limitativa de la invención, que puede ser practicada según diferentes formas de realización sin alejarse de sus objetivos, y cuyo alcance está unívocamente definido por las reivindicaciones anexas .

En la descripción y en las reivindicaciones de la presente solicitud, la palabra "comprender" y sus variaciones tal como "comprende" y "comprendido" no tienen el objetivo de excluir la presencia de otros elementos o componentes accesorios .

La discusión de documentos, actas, materiales, aparatos, artículos y similares está incluida en la presente solicitud con el solo propósito de proporcionar un contexto para la invención. No está sugerido o representado que alguna de estas materias formaban parte de la técnica anterior o constituían conocimientos generales comunes en el ramo relativo a la presente invención antes de la fecha de prioridad de cada una de las reivindicaciones de esta solicitud .

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Ánodo para protección catódica en forma de cinta de metal expandido con mallas romboidales desprovista de secciones llenas que se extienden longitudinalmente, caracterizado porque dichas mallas romboidales están dispuestas geométricamente con la diagonal mayor paralela a la dirección de la longitud de la cinta.

2. Ánodo según la reivindicación 1, caracterizado porque los perfiles de las orillas laterales a lo largo de la longitud de dicha cinta están desprovistos de discontinuidades .

3. Ánodo según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho metal es titanio.

4. Ánodo según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en donde dicho metal está revestido con una capa catalítica .

5. Ánodo según la reivindicación 4, en donde dicha capa catalítica comprende metales nobles o sus óxidos.

6. Método de producción del ánodo según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3 que comprende las siguientes etapas : progresión de una cinta metálica a través de un aparato de expansión equipado con al menos una hilera de cuchillos de una primera longitud predeterminada arreglados paralelamente a la dirección de desplazamiento de la cinta, expansión de la cinta metálica por medio de la acción de compresión y punzonado de dicha al menos una hilera de cuchillos, formación de los perfiles de la orillas laterales de la cinta de metal expandido por medio de la acción de compresión y punzonado de una última hilera de cuchillos que tienen hojas de una segunda longitud predeterminada menor que dicha primera longitud.

7. Un sistema de protección catódica que comprende al menos un ánodo según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5 englobado en una estructura cementicia provista de barras metálicas de refuerzo.

8. Método para protección catódica de una estructura de hormigón armado que consiste en aplicar un potencial anódico a dichos ánodos de dicho sistema de protección catódica según la reivindicación 7. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Está descrito un ánodo metálico para protección catódica en forma de cinta de red que tiene mallas cuyos agujeros tienen forma romboidal, caracterizado por tener dichos agujeros de forma romboidal dispuestos con la diagon-al mayor orientada según la dirección de la longitud de la cinta y porque las orillas laterales a lo largo de la longitud de la cinta están desprovistas de protuberancias cortantes. Está también descrito un método para obtener dicho ánodo.