MX2013015082A - Dispositivo para albergue y resguardo de anodos para proteccion catodica de estructuras metalicas sumergidas. - Google Patents

Abstract

La siguiente patente está relacionada con el diseño y construcción de un sistema de albergue y resguardo de ánodos utilizados en los sistemas de protección catódica para aplicaciones acuáticas y/o marinas, los cuales están protegidos mecánicamente por una estructura flexible y resistente al impacto de diferentes objetos flotantes o a las fuerzas de presión ejercidas por corrientes naturales de agua, que pueden provocar el deterioro de los mismos, impactando en la eficiencia del sistema de protección catódica y la consiguiente pérdida del control de la corrosión de la estructura a proteger. Este dispositivo está constituido por una columna de barras conectadas por medio de articulaciones las cuales permiten el movimiento relativo de sus partes, con una capacidad de giro en ángulo solido que permite ceder a la colisión de objetos flotantes. El elemento de la columna donde se alojan los ánodos se localiza de manera típica en los segmentos inferiores sumergidos y cuenta con una estabilidad hidrodinámica para garantizar que la cantidad de corriente suministrada a la estructura a proteger se disperse adecuadamente. Asimismo, el dispositivo por sus materiales de fabricación, se encuentra aislado dieléctricamente lo que evita descargas eléctricas al entrar en contacto directo con terceros, garantizando igualmente la integridad de los elementos anódicos.

Description

DISPOSITIVO PARA ALBERGUE Y RESGUARDO DE ÁNODOS PARA PROTECCIÓN CATÓDICA DE ESTRUCTURAS METÁLICAS SUMERGIDAS CAMPO TÉCNICO La presente invención pertenece al campo teenico de la química o metalurgia, particularmente al campo técnico de revestimiento de materiales metálicos y más particularmente al campo técnico de dispositivos para protección catódica.

La patente de invención desarrollada tiene como objeto prevenir el daño y deterioro en ánodos de corriente impresa o sacrificio utilizados en aplicaciones acuáticas y/o marinas al estar expuestos a choques o impactos de objetos flotantes o a fuerzas de presión ejercidas por corrientes acuáticas, evitando con esto la perdida de la eficiencia en los sistemas de protección catódica instalados para el control de la corrosión exterior de estructuras metálicas sumergidas.

ANTECEDENTES La protección catódica es la tecnología con mayor aceptación internacional como protección contra la corrosión de ductos, pozos, muelles y otras estructuras que se encuentren enterradas o sumergidas en electrolitos corrosivos. La protección catódica se ha vuelto una práctica universal para el control de la corrosión de distintos componentes estructurales de muelles, obras de infraestructura e instalaciones diversas que se encuentran inmersas en suelos o bancos de agua.

Uno de los problemas que llega afectar la eficiencia de los sistemas de protección catódica instalados en medios acuáticos y/o marinos es la colisión de objetos flotantes en contra de las camas anódicas, lo cual llega a generar daños irreparables, causando la perdida parcial o total de la inversión realizada de estos sistemas. Adicionalmente a este daño, se considera el gasto económico que representa la interrupción o intermitencia de la protección catódica de la estructura a proteger, lo que genera avances en la corrosión, accidentes, fugas de líquido o gas así como también daños en el medio ambiente.

En relación a lo anterior, a continuación se presentan distintos tipos de dispositivos que existen en el mercado para albergar y colocar ánodos en bancos de agua y humedales para la protección contra la corrosión de estructuras metálicas sumergidas, sin embargo, ninguno de ellos considera la prevención de impactos de objetos flotantes o arrastrados por corrientes acuáticas que pueden ser originadas por flujos pluviales o bien las corrientes naturales que muchos de estos ambientes marinos poseen. Estos dispositivos tampoco consideran el acceso físico a los ánodos mencionados o bien una forma hidrodinámica que brinde estabilidad ante el oleaje o las corrientes acuáticas.

Algunos de estos sistemas son el Sistema de ánodos submarino RetroBuoy de DeepWater Corrosión Services, el cual está fabricado para drenar hasta 400 amperios con un solo equipo y el uso de ánodos de óxidos mixtos. Aun cuando su diseño es capaz de dispersar corriente como la presente invención, el diseño del RetroBuoy posee algunas diferencias y espacios de oportunidad como el hecho de que, al ser este muy ligero, es vulnerable a distintos daños ambientales.

Otro tipo de sistema es el de la empresa ANOTEC quienes fabrican arreglos de ánodos de hierro silicio con un lastre de concreto para aplicaciones marinas. Sin embargo, este sistema no contempla ninguna protección mecánica, lo que mantiene expuestos a los ánodos directamente al medio.

Existe además la solicitud internacional con número de publicación WO 03/042429 A1 titulada “Ánodos de preempacado monolítico, nuevo sistema de protección catódica para ahorro de energía electrica e incremento de la vida útil de los ánodos”. Este documento describe un diseño para la instalación de ánodos típicos empleados en aplicaciones marinas o en otros bancos de agua con la intención centrada en el ahorro de energía eléctrica y del incremento de la vida útil de los ánodos. La estabilidad hidrodinámica no es un elemento considerado en este diseño.

Se revisaron además las patentes de esquemas constructivos de una variedad de configuraciones de sistemas de protección catódica (US 4515669, US 4504375, US 6193443 B1, US 6461082 B1, US 4089767, US 6331242 B1, US 6214203 B1, US 4175021, US 6744265 B2, US 3868313, US 4169028, US 5305631). En ninguna de ellas se encontraron elementos constructivos que pudieran tener semejanza a los descritos en la patente que se describe ahora.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención desarrollada está relacionada a la construcción de un dispositivo para el albergue y resguardo de ánodos de corriente impresa o sacrificio utilizados en sistemas de protección catódica para aplicaciones en ríos, riadas y aguas agitadas con variedad de objetos de arrastre, siendo el propósito principal prevenir el daño y deterioro de estos elementos al estar expuestos a posibles impactos o choques de objetos flotantes y/o a fuerzas de presión ejercidas por corrientes acuáticas, evitando la perdida de eficiencia de los sistemas de protección catódica instalados en este tipo de medios marinos.

La invención funciona de manera general, a partir de un ensamble de barras articuladas ancladas mediante un sistema de sujeción a una base firme de la estructura metálica a proteger, la cual puede ser pilotes de muelles, puentes, plataformas, entre otras. Las articulaciones con que cuenta el dispositivo permiten el movimiento de la columna de barras en un ángulo de giro sólido que le permite ceder antes las fuerzas de impacto o empuje de corrientes u objetos de arrastre, mitigando el daño de los ánodos instalados. Los ánodos se localizan en la parte sumergida de la columna, alojadas para su resguardo en una o varias barras que se encuentran ranuradas, para permitir el flujo de iones por medio del electrolito marino hacia la estructura a proteger.

El sistema debe de contar con el montaje de mínimo tres barras y sus respectivas articulaciones pudiendo aumentar dependiendo de la demanda de corriente de protección catódica necesaria. Asimismo la invención referida evita el riesgo de accidentes por descargas eléctricas a terceras personas al no estar estos elementos expuestos directamente al contacto humano.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1. Esquema general del dispositivo para el albergue y resguardo de ánodos de protección catódica para aplicaciones en ríos, riadas y aguas agitadas con variedad de objetos de arrastre.

Figura 2. Vista isométrica de articulación esférica o rótula con capacidad de girar en ángulo sólido permitiendo a la columna de barras ceder al impacto y/o empuje de objetos de arrastre y corrientes de ríos, riadas y aguas agitadas.

Figura 2 A. Vista superior de articulación esférica o rótula la cual cuenta con conducto coaxial para permitir el paso de los cables anódicos de la protección catódica.

Figura 2 B. Vista lateral de la articulación esferica o rótula.

Figura 2 C. Vista frontal de la articulación esférica o rótula.

Figura 2 D. Vista inferior de la articulación esférica o rótula.

Figura 3. Articulación doble en la parte superior del dispositivo que amplía la capacidad de giro en ángulo sólido hasta 2p en la zona de flotación donde se presenta la máxima capacidad de ceder al impacto y/o empuje de objetos de arrastre y corrientes de ríos, riadas y aguas agitadas.

Figura 3 A. Acercamiento de la figura 3, donde se muestra el mecanismo de doble articulación, además de un elemento de ajuste para la sujeción a una base firme del dispositivo.

Figura 4. Vista ¡sométrica del sistema de sujeción para la fijación y anclaje de la columna de barras articuladas a una base firme de la estructura metálica a proteger.

Figura 4 A. Vista frontal del sistema de sujeción para la fijación y anclaje de la columna de barras articuladas.

Figura 4 B. Vista lateral del sistema de sujeción para la fijación y anclaje de la columna de barras articuladas.

Figura 4 C. Vista superior del sistema de sujeción para la fijación y anclaje de la columna de barras articuladas.

Figura 4 D. Vista inferior del sistema de sujeción para la fijación y anclaje de la columna de barras articuladas.

Figura 5. Elemento de la columna, a localizarse típicamente en los segmentos inferiores sumergidos, que consiste en una barra para el albergue y resguardo de ánodos de protección catódica.

Figura 6 A. Alternativa de articulación tipo cilindrica para la movilidad del dispositivo.

Figura 6 B. Alternativa de articulación tipo pivote para la movilidad del dispositivo.

Figura 6 C. Alternativa de articulación tipo plana para la movilidad del dispositivo.

ESPECIFICACIÓN DE LA INVENCIÓN El invento en forma detallada consiste en un dispositivo (Figura 1), que contempla un sistema de ensamble de barras articuladas diseñadas para sostener, contener, aislar y proteger de manera estructural a ánodos de sacrificio o corriente impresa utilizados en los sistemas de protección catódica, para instalación e inmersión en ríos, riadas, puertos, o en cualquier instalación que se encuentre en aguas de alta movilidad y turbulencia de corrientes marinas.

El dispositivo se encuentra sujetado a una base firme (4), de la estructura a proteger la cual puede ser un muelle, puente, plataforma o cualquier construcción que se encuentre en el agua, mediante una barra de anclaje (2), que soporta al ensamble de barras articuladas (1). Los ánodos de corriente impresa o sacrificio se localizan dentro de una barra en la parte sumergida de la columna, contando con diversas ranuras (3) para permitir el paso de corriente de protección catódica hacia la estructura metálica.

Las articulaciones (Figura 2) con que esta ensamblada la columna de barras son del tipo esferica o rotulas (5), le proporciona al dispositivo un movimiento con 3 grados de libertad en dirección traslacional y rotacional en relación a los ejes X, Y, y Z, permitiéndole la capacidad de moverse en un ángulo de giro cercano a los 45° en cualquier dirección posible. De esta manera cada barra del ensamble cede ante las presiones, impactos o empuje de corrientes acuáticas u objetos de arrastre como troncos, lirios, algas o cualquier cuerpo inmerso en el agua, minimizando los esfuerzos mecánicos que se generan por estas condiciones, logrando prevenir el daño en los ánodos instalados. Cada articulación posee un conducto coaxial (6) que permite el paso de los cables anódicos de la protección catódica, los cuales estarán revestidos de un material resistente a esfuerzos de deformación, por flexiones causadas por el movimiento relativo de las barras articuladas. Para esta invención las articulaciones utilizadas son del tipo esférica o rotula (5), pero también se puede considerar otro tipo de articulaciones como cilindrica (Figura 6 A), pivotes (Figura 6 B), planas (Figura 6 C), entre otras configuraciones que permitan la movilidad del dispositivo para poder prevenir el daño a los ánodos del sistema de protección catódica instalado.

La barra de anclaje que soporta la columna en conjunto (Figura 3), tiene la opción de contar con doble articulación (7) para asegurar que esta realice un giro en ángulo sólido de hasta 2p logrando ceder hasta 90° casi colocándose en posición horizontal en cualquier dirección posible que pueda generarse, así mismo contempla un elemento de fijación (8) que mantiene ajustado a la columna de barras articuladas del dispositivo.

Las dimensiones del conjunto de barras dependen de los requerimientos geométricos que demande el diseño de protección catódica, lo que hace que cada barra tenga una longitud variable de entre uno y tres metros, generando un sistema con una longitud total que puede ir desde un metro hasta 50 metros en total, dependiendo del número de articulaciones que utilice. El sistema debe de contar con un mínimo de tres barras con sus articulaciones, con la libertad de poder ampliarse de manera indefinida dependiendo de las dimensiones de la instalación y de la demanda de corriente de protección catódica necesaria.

El ensamble de barras de soporte de ánodos se ancla de manera firme a la base de una estructura que puede ser un muelle, puente, plataforma o cualquier construcción que se encuentre en el agua, por medio de un sistema de sujeción (Figura 4), el cual está compuesto de un mecanismo de manivela (9) acoplado a un tornillo de ajuste (10) para evitar la holgura o el juego de la barra de anclaje del dispositivo. La sujeción es importante ya que evita la fractura de la barra superior de la columna.

El elemento de la columna donde se alojan los ánodos (Figura 5) se localiza de manera típica en los segmentos inferiores sumergidos y cuenta con una estabilidad hidrodinámica a partir del empleo de materiales de fabricación de una densidad mayor en relación al agua, evitando que flote y garantizando así que la cantidad de corriente suministrada se disperse adecuadamente por medio del electrolito marino hacia la estructura a proteger. Este consiste en una barra en donde se alberga un ánodo de protección catódica, la barra posee una perforación coaxial (11) de diámetro suficiente para posicionar el ánodo y una serie de horadaciones (12) que permiten el contacto con el electrolito y el flujo de corriente de protección catódica. Las perforaciones radiales de las barras donde se localizan los ánodos poseen un ancho no mayor a 3 centímetros, lo que evita el contacto directo con terceros que pueden llegar a sufrir descargas electricas asociadas al sistema de protección catódica, ya que la barra que aloja a los ánodos por las propiedades de su material de fabricación se encuentra aislada dieléctricamente.

Todos los elementos que componen este invención se encuentran fabricados de un tipo de polímero conocido como nylon o poliamida, lo que le proporciona diferentes propiedades, tanto químicas, como mecánicas y electricas, entre las cuales destacan resistencia a la oxidación, al desgaste, absorción de impactos, aislación dieléctrica, entre otras, siendo estas características fundamentales para la funcionalidad efectiva del dispositivo.

Claims (11)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un dispositivo de protección catódica para el albergue y resguardo de ánodos utilizados para el control de la corrosión de estructuras metálicas sumergidas, caracterizado porque comprende un ensamble de barras articuladas con una longitud variable de entre 1 a 3 metros, generando un sistema con una longitud total que puede ir desde 1 hasta 50 metros en total, dependiendo del número de articulaciones que utilice.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las articulaciones que contempla, proporciona a cada barra de la columna un movimiento con 3 grados de libertad en dirección traslacional y rotacional en relación a los ejes X, Y, y Z, permitiendole la capacidad de moverse en un ángulo de giro cercano a los 45° en cualquier dirección posible en relación al empuje del flujo del agua, logrando que cada barra ceda ante los Impactos de los cuerpos de arrastre o de las corrientes acuáticas.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque debe de contar con al menos tres barras con sus articulaciones, con la libertad de poder ampliarse de manera indefinida dependiendo de las dimensiones de la instalación y de la demanda de corriente de protección catódica necesaria.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque cada articulación posee un conducto coaxial que permite el paso de los cables anódicos del sistema de protección catódica.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque contempla una barra de anclaje que soporta a los demás elementos del conjunto de barras articuladas, mediante la sujeción a una base firme de la estructura a proteger, la cual puede ser un muelle, puente, plataforma o cualquier construcción que se encuentre en el agua.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 y 5, caracterizado porque la barra de anclaje, tiene la opción de contar con doble articulación, para asegurar que esta realice un giro en ángulo sólido de hasta 2p logrando girar hasta 90° casi colocándose en posición horizontal en cualquier dirección posible que pueda generarse.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de sujeción se compone de un mecanismo de manivela acoplado a un tornillo de ajuste para evitar la holgura o el juego de la barra de anclaje.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las barras donde se localizan los ánodos se encuentran ranuradas con perforaciones radiales no mayores a 3 centímetros para permitir el contacto con el electrolito y el flujo de corriente de protección catódica hacia la estructura a proteger.

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 y 8, caracterizado porque el diseño de barras para el albergue de ánodos, contempla una perforación coaxial de diámetro suficiente para localizar al ánodo.

10. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque se fabrica a partir de materiales de una densidad mayor en relación al agua evitando que flote y garantizando así que la cantidad de corriente suministrada se disperse adecuadamente por medio del electrolito marino hacia la estructura a proteger.

11. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque todos los elementos que lo constituyen se encuentran fabricados de un tipo de polímero conocido como nylon o poliamida, lo que le proporciona diferentes propiedades tanto químicas, mecánicas y electricas, así como características operativas que permiten su funcionalidad efectiva.