PT1292722E - Dispositivo para a protecção de depósitos metálicos contra a corrosão, em particular, caldeiras - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA A PROTECÇÃO DE DEPÓSITOS METÁLICOS CONTRA A CORROSÃO, EM PARTICULAR, CALDEIRAS"

Campo técnico A invenção refere-se a um dispositivo para a protecção de depósitos metálicos contra a corrosão de, em particular, caldeiras. Técnica Anterior

Para caldeiras, das que funcionam a gás e eléctricas, e também para qualquer aparelho com uma composição metálica com base em ferro, que é concebido para conter água quente ou água a ser aquecida, a corrosão que ocorre nas superfícies internas do referido depósito de água representa um grave problema. A referida corrosão deve-se, obviamente, ao contacto entre a água e o material ferroso e aumenta a sua agressividade, no supracitado aparelho, pela temperatura elevada da água.

No caso de caldeiras, deve salientar-se que, embora a superfície interna do depósito de água seja, de um modo geral, revestida com porcelana ou meios de revestimento semelhantes, a corrosão continua a existir. 1

Durante algum tempo, utilizaram-se dois métodos de protecção eléctrica para impedir ou, pelo menos, limitar a corrosão: um tipo de protecção denominado "anódico" e outro denominado "catódico". A protecção anódica é conseguida ao fazer-se com que a estrutura da caldeira atinja um valor de potencial que é superior ao de outro eléctrodo até se chegar a um valor de passivação e, neste caso, a estrutura a proteger funciona como um ânodo. A referida protecção catódica é obtida ao tornar o potencial da estrutura de caldeira mais negativo do que o do meio agressor, representado, no caso em questão, por água para fins sanitários.

Com este tipo de protecção, faz-se circular uma corrente continua, por meio da água armazenada, desde um ânodo para um cátodo constituído pelas paredes do depósito de caldeira. 0 elemento que funciona como um ânodo é gradualmente consumido quando, a referida caldeira, está a ser utilizada e, consequentemente, o referido ânodo é denominado "sacrificial".

Também se pode fazer circular corrente por meio de um gerador externo e, neste caso, o método de protecção é designado por "corrente imposta". 0 sistema de protecção anódica tem o inconveniente de a tensão necessária a aplicar ser um valor extremamente preciso e, por conseguinte, se este valor não for respeitado com precisão, as paredes da estrutura a proteger não são protegidas contra a passivação e a acção destrutiva da corrosão é rápida. 2 É por isso que, dado que o valor de tensão tem que ser verificado com tanto cuidado, a protecção anódica não é, , na prática, recomendada para sistemas de aquecimento para água sanitária num ambiente doméstico.

No que se refere à protecção catódica, o assim denominado sistema "anódico sacrificial" tem um inconveniente na medida em que o ânodo é consumido o que obriga a substitui-lo regularmente. Se não se fizer esta substituição, a corrosão começa imediatamente a instalar-se.

Quanto à protecção catódica com o assim denominado método de "corrente imposta", este tipo de protecção é cada vez mais utilizado, mas todas as soluções propostas até agora têm inconvenientes, representados, de um modo geral, por custos elevados e uma dificuldade persistente em garantir a distribuição uniforme da corrente imposta, bem como por operações de montagem de eléctrodos de algum modo complexas. 0 eléctrodo é constituído por diversos materiais electricamente condutores com pouca probabilidade de se corroerem, e. g., barras de liga de titânio e há métodos físicos ou químicos normalmente conhecidos para proteger parte da superfície externa das referidas barras, para que as partes da superfície não emitam corrente.

No documento da técnica anterior EP 0771889, o elemento tubular que constitui uma bainha de recipiente para os sensores de termostato funciona como um suporte para o eléctrodo. As funções do vedante e do isolamento eléctrico entre o eléctrodo e o elemento tubular são realizadas por um suporte adequado. 3 0 pedido de patente Italiana N° AN99A000003 tem um pormenor interessante na ligação eléctrica entre o eléctrodo e o depósito de caldeira que é o facto de a ligação ser feita sem quaisquer cabos eléctricos. Isto aplica-se, pelo menos, na secção entre o referido eléctrodo e a superfície externa da supracitada caldeira. 0 referido documento da técnica anterior também prevê um eléctrodo maciço, não corrosivel, que está inserido e ligado, electricamente, à extremidade da bainha de recipiente dos sensores de termostato. A bainha, por sua vez, está fixa à flange com uma junta constituída por um material isolante para impedir o contacto eléctrico entre o eléctrodo e o depósito a proteger. Dado que o supracitado suporte tubular é constituído por um metal corrosivel, tem que ser eficientemente protegido em todo o seu comprimento e mesmo o ponto de inserção de eléctrodo na supracitada bainha tem que ser protegido.

Esta dupla necessidade de protecção contra corrosão é o motivo de um primeiro inconveniente de natureza funcional, dado que se podem formar imperfeições na cobertura protectora do supracitado suporte tubular e também na área de inserção de eléctrodo do próprio suporte.

Um segundo inconveniente refere-se à construção do referido aparelho, devido aos processos tecnológicos implicados na ligação entre o suporte tubular e o eléctrodo e na produção da supracitada cobertura protectora.

Nas duas patentes acima mencionadas, a altura mínima de posicionamento do eléctrodo está condicionada pelo comprimento 4 mínimo da bainha que, por sua vez, está condicionado pela altura de posicionamento dos sensores. Seria, por conseguinte, impossível posicionar o eléctrodo no centro de gravidade de metade do depósito.

Divulgação da Invenção 0 objectivo desta invenção é superar todos os inconvenientes acima mencionados. A invenção refere-se a dispositivos para a protecção de depósitos metálicos contra a corrosão, em particular, caldeiras (sendo os referidos dispositivos do tipo em que se aplica o princípio da protecção catódica através de um eléctrodo não consumivel), como enunciado nas reivindicações 1, 4 e 6 independentes. Em particular, a superfície externa de um elemento tubular é utilizada como eléctrodo, tendo o referido elemento tubular outras funções, tais como, por exemplo, funções de contenção e/ou protecção para outros meios presentes no depósito, sendo o referido elemento tubular ou, pelo menos, parte da sua camada de superfície feito/a em titânio ou outro material adequado para funcionar como um eléctrodo e que pode ser trabalhado e é mecanicamente resistente, características que são necessárias para as possíveis aplicações da invenção. Estas e outras características irão surgir com mais clareza na descrição que se segue de duas formas de realização preferidas desta invenção proporcionadas na forma de exemplos não limitativos com desenhos anexos, nos quais: A figura 1 mostra, de acordo com uma primeira forma de realização possível da invenção, um corte do depósito metálico com a penetração de uma bainha de recipiente para 5 os sensores de termostato; a superfície externa da referida bainha funciona, pelo menos parcialmente, como um eléctrodo; A figura 2 mostra, de acordo com uma segunda forma de realização possível da invenção, um corte de um depósito metálico com a penetração de um tubo para extracção da água quente coberto com uma resistência eléctrica impressa por serigrafia que é, por sua vez, protegida por um invólucro anti-abrasão; a superfície externa do referido invólucro funciona, pelo menos parcialmente, como um eléctrodo.

No que se refere aos referidos desenhos, 1 indica um depósito de armazenamento de uma caldeira eléctrica não ilustrada.

Uma flange 2 está fixa na parte inferior do depósito e ligada, indirectamente, a esta flange (por um casquilho 3 fabricado em material dieléctrico) há um elemento 4 tubular, cuja superfície externa, pelo menos parcialmente, é fabricada em titânio ou num material com características anticorrosão semelhantes. Esta referida superfície externa funciona como um eléctrodo. A flange 2 também está concebida para suportar o elemento de aquecimento eléctrico não ilustrado. A ligação entre o acima mencionado elemento 4 tubular e a supracitada flange 2 e feita de modo a garantir, com um meio normalmente conhecido, uma impermeabilidade à água e, como mencionado anteriormente, a manter o elemento tubular electricamente isolado da referida flange 2 e também, por 6 conseguinte, do depósito 1 de armazenamento a proteger.

Utilizando quaisquer meios normalmente conhecidos, tais como, por exemplo, tratamentos químicos ou a aplicação de materiais dieléctricos, uma parte 5a da superfície externa do elemento 4 tubular pode ser isolada electricamente para não emitir correntes na direcção do depósito 1. Obviamente, pode haver mais do que uma parte 5a no mesmo elemento 4 tubular; no entanto, a parte superior da superfície do elemento 4 tubular, que não está coberta por tratamentos ou materiais de isolamento, é uma parte 5b activa do referido elemento 4 tubular e pode, por conseguinte, emitir uma corrente. Naturalmente, também pode haver mais do que uma parte 5b activa. A opção de tornar uma ou mais partes 5a e 5b da superfície externa do elemento 4 tubular inactivas ou activas pode ser útil, em determinadas aplicações da invenção, para uma melhor distribuição da corrente imposta no interior do depósito 1 a proteger. Há um sensor 6 de temperatura (do tipo bolbo), como mostrado, no interior do elemento 4 tubular, que, como mencionado anteriormente, funciona como uma bainha para os sensores de termostato.

Um gerador 7 de corrente está ligado electricamente ao elemento 4 tubular por meio de um primeiro condutor 8 e à flange 2 por meio de um segundo condutor 9; a flange 2 está, por sua vez, ligada, electricamente, ao depósito 1 utilizando um qualquer meio normalmente conhecido (nao mostrado). Em alternativa, o condutor 9 poderia ser ligado directamente, de modo eléctrico, ao depósito 1. 7 0 dispositivo em questão na presente invenção, de acordo com as funções da forma de realização acabada de ilustrar, funciona de um modo muito fácil: a ligação eléctrica entre a parte 5b superior da superfície do elemento 4 tubular e o depósito 1 efectuada por meio do referido elemento 4 tubular, do primeiro condutor 8, do gerador 7 de corrente, do segundo condutor 9 e, potencialmente, da flange 2, permite o estabelecimento de um fluxo de corrente, através da água contida no depósito, entre a parte 5b superior da superfície do elemento 4 tubular, agindo como um ânodo, e as superfícies molhadas do depósito 1 de armazenamento, agindo como um cátodo.

No que se refere à figura 2, além dos elementos já descritos recorrendo à figura 1, há um tubo 10 de extracção, como mostrado, que extrai ou traz água quente ou fria do ou para o depósito 1; o referido tubo 10 está fixo ao depósito 1 por um meio normalmente conhecido, tal como, por exemplo, um casquilho 11 enroscado numa porca 12 anelar; o referido tubo 10 suporta um elemento 4.1 tubular que constitui o eléctrodo nesta segunda forma de realização da invenção; a composição do referido eléctrodo já foi descrita e, também neste caso, podem existir diversas secções 5a e 5b de superfície externa que são, respectivamente, passivas e activas. Uma camada 13 de isolamento, cuja composição pode ser a descrita em seguida, pode ser colocada entre o tubo 10 e o elemento 4.1 tubular. Há uma técnica normalmente conhecida na qual, circuitos eléctricos resistivos impressos são fabricados para a produção de elementos de aquecimento eléctricos.

Nesta técnica, uma ou mais primeiras camadas de um material dieléctrico são depositadas numa base constituída por um metal 8 adequado (sendo as referidas camadas impressas utilizando, por exemplo, um método de serigrafia) com uma resistência eléctrica, que é, depois, isolada externamente com uma ou mais segundas camadas de material dieléctrico. Também há meios conhecidos fabricados utilizando esta tecnologia que são utilizados para ligar os referidos circuitos impressos com cabos eléctricos.

Fez-se um pedido de patente distinto no qual esta tecnologia é utilizada para fabricar resistências eléctricas de aquecimento impressas nas superfícies externas de tubagem posicionada no interior do depósito de uma caldeira eléctrica. De acordo com o referido pedido de patente, pode valer a pena empregar uma bainha protectora anti-abrasão para as camadas eléctricas externas.

Todo o conjunto das referidas primeiras camadas dieléctricas, resistência eléctrica impressa por serigrafia e as segundas camadas de material dieléctrico pode constituir o que está indicado, no seu todo, como a camada 13 de isolamento na figura 2. Ao passo que os elementos 4.1 tubulares executam as funções duplas de eléctrodo e invólucro protector anti-abrasão para a referida camada 13 de isolamento, a referida camada 13 de isolamento garante, por sua vez, o isolamento eléctrico entre o referido elemento 4.1 tubular e a tubagem 10. Além disso, o elemento 4.1 tubular não necessita de uma ligação eléctrica directa ao depósito 1; esta ligação pode ser feita utilizando um qualquer meio normalmente conhecido, por exemplo, construindo o casquilho 11 utilizando um material dieléctrico, enquanto a ligação eléctrica entre a referida bainha 4.1 e o gerador 7 de corrente é feita como descrito anteriormente para a primeira forma de realização possível da invenção, acrescentando-se o facto de, no entanto, parte da ligação eléctrica (do interior 9 para o exterior do depósito, até ao primeiro condutor 8) poder ser produzida de acordo com a segunda técnica acabada de mencionar resumidamente utilizando as resistências eléctricas impressas por serigrafia ou, em alternativa, a referida bainha 4.1 poderia ser prolongada para chegar ao exterior do depósito 1 a ser ligado directamente ao primeiro condutor 8.

Naturalmente, nada impede, de acordo com uma terceira forma de realização possível e simplificada da invenção, que o elemento 4.1 tubular satisfaça a única função de eléctrodo, tendo a camada 13 de isolamento a única função de elemento de separação entre o elemento 4.1 tubular e a tubagem 10 ou a bainha dos sensores de termostato, ao passo que as funções e características dos elementos restantes, tais como os elementos de isolamento e as ligações eléctricas, poderiam ser exactamente como descrito anteriormente.

Uma primeira vantagem do dispositivo em questão na invenção é que não há necessidade de fabricar suportes especiais para os elementos 4 ou 4.1 tubulares concebidos para funcionarem como eléctrodos não consumáveis.

Uma segunda vantagem importante da invenção, excepto no caso da terceira forma de realização simplificada, é que os referidos eléctrodos constituídos pelos elementos 4 ou 4.1 tubulares são criados utilizando meios mecânicos, tais como uma bainha de sensores de termostato ou um invólucro protector anti-abrasão, que já são uma parte essencial do depósito 1.

Outra vantagem da invenção é que os referidos elementos 4 ou 4.1 tubulares podem ser prolongados livremente para cobrir todo o comprimento do depósito ou que a corrente imposta pode 10 melhor ser fornecida a secções da superfície 5a de modo distribuir a referida corrente imposta.

Lisboa, 20 de Agosto de 2010 11

Claims (2)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para a protecção de um depósito metálico ou depósitos (1) metálicos contra a corrosão, em particular, caldeiras, sendo o referido dispositivo do tipo em que se aplica o principio de protecção catódica através de um eléctrodo não consumivel compreendendo um elemento (4) tubular, funcionando a superfície externa do referido elemento (4) tubular ou, pelo menos, uma parte da sua camada de superfície como o eléctrodo, tendo também o referido elemento (4) tubular outras funções no interior do depósito (1) a proteger, caracterizado por o referido elemento (4) tubular ir funcionar como uma bainha que contém sensores de termostato.

   2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida bainha conter um sensor (6) de temperatura.

   3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o sensor (6) de temperatura ser do tipo bolbo.

   4. Dispositivo para a protecção de um depósito metálico ou depósitos (1) metálicos contra a corrosão, em particular, caldeiras, sendo o referido dispositivo do tipo em que se aplica o princípio de protecção catódica através de um eléctrodo não consumivel compreendendo um elemento (4.1) tubular, funcionando a superfície externa do referido elemento (4.1) tubular ou, pelo menos, parte da sua camada de superfície como o eléctrodo, tendo também o referido elemento (4) tubular outras funções no interior do depósito (1) a proteger, caracterizado por o referido elemento (4.1) 1 tubular executar a dupla função de eléctrodo e invólucro protector anti-abrasão para uma camada (13) de isolamento, colocada entre o referido elemento (4.1) tubular e um tubo (10) que extrai ou traz água quente ou fria desde ou para o depósito (1).

   5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a referida camada (13) de isolamento ser constituída por primeiras camadas dieléctricas, uma resistência eléctrica impressa por serigrafia e segundas camadas de material dieléctrico.

   6. Dispositivo para a protecção de um depósito metálico ou depósitos (1) metálicos contra a corrosão, em particular, caldeiras, sendo o referido dispositivo do tipo em que se aplica o princípio de protecção catódica através de um eléctrodo não consumivel compreendendo um elemento (4.1) tubular, funcionando a superfície externa do referido elemento (4.1) tubular ou, pelo menos, parte da sua camada de superfície como o eléctrodo, tendo também o referido elemento (4) tubular outras funções no interior do depósito (1) a proteger, caracterizado por o referido elemento (4.1) tubular executar a dupla função de eléctrodo e invólucro protector anti-abrasão para uma camada (13) de isolamento, colocada entre o referido elemento (4.1) tubular e a bainha de sensores de termostato.

   7. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1, 4 ou 6, caracterizado por o referido elemento (4, 4.1) tubular não ter ligação eléctrica directa com o depósito (1) e um casquilho (3, 11) para fixar o tubo (10) ou a bainha (3) fabricada num material dieléctrico ser utilizada 2 para fixar a bainha ou o tubo (10) ao depósito (1). Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1, 4 ou 6, caracterizado por um gerador (7) de corrente estar ligado, electricamente, ao referido elemento (4, 4.1) tubular por meio de um primeiro condutor (8) e ou a uma flange (2) por meio de um segundo condutor (9), estando a referida flange (2) ligada, electricamente, ao depósito (1) ou directamente ao depósito (1) por meio de um segundo condutor (9). Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1, 4 ou 6, caracterizado por o referido elemento tubular ou, pelo menos, parte da sua camada de superfície ser constituído/a por titânio ou outro material adequado para funcionar como um eléctrodo e poder ser trabalhado e mecanicamente resistente. Lisboa, 20 de Agosto de 2010 1/2
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