ES2347135T3 - Dispositivo para la proteccion de depositos metalicos contra la corrosion, en particular calderas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la protección de un depósito metálico o depósitos metálicos (1) contra la corrosión, en particular calderas, siendo dicho dispositivo del tipo que aplica el principio de protección catódica mediante un electrodo infungible que comprende un elemento tubular (4), actuando la superficie exterior de dicho elemento tubular (4) o por lo menos una parte de su capa superficial como electrodo, desempeñando asimismo dicho elemento tubular (4) unas funciones adicionales en el interior del depósito (1) a proteger, caracterizado porque dicho elemento tubular (4) actúa como cubierta que contiene unos sensores termostáticos.
Description
Dispositivo para la protección de depósitos
metálicos contra la corrosión, en particular calderas.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para la protección de depósitos metálicos contra la
corrosión, en particular calderas.
En el caso de las calderas, tanto las que
funcionan con gas como las que funcionan con energía eléctrica, y
asimismo en el caso de cualquier aparato con una composición
metálica similar basada en el hierro que se diseña para contener
agua caliente o agua a calentar, la corrosión que se produce en las
superficies interiores de dicho depósito de agua constituye un
problema importante.
Dicha corrosión se debe evidentemente al
contacto entre el agua y el material ferroso y resulta más agresiva,
en dicho aparato, con una temperatura elevada del agua.
En el caso de las calderas, se ha de indicar
que, incluso las que presentan generalmente la superficie interior
del depósito de agua cubierta con porcelana o con unos medios de
revestimiento similares, la corrosión se produce igualmente.
Durante algún tiempo, se han utilizado
generalmente dos métodos de protección eléctrica para evitar, o por
lo menos limitar, la corrosión: un tipo de protección denominada
"anódica" y otro denominado "catódica".
La protección anódica se realiza proporcionando
a la estructura de la caldera un valor de potencial superior a otro
electrodo hasta que se alcanza un valor de pasivación y en este caso
la estructura a proteger actúa como ánodo.
Dicha protección catódica se obtiene haciendo
que el potencial de la estructura de la caldera sea más negativo
que el de los medios agresivos, representándose en el caso en
cuestión por el agua sanitaria.
Con dicho tipo de protección, se hace circular
corriente continua, mediante el agua almacenada, desde un ánodo
hasta un cátodo constituido por las paredes del depósito de la
caldera. El elemento que actúa como ánodo se consume gradualmente
mientras se utiliza la caldera y, por consiguiente, dicho ánodo se
denomina "de protección fungible".
La corriente eléctrica se puede hacer circular
asimismo mediante un generador externo, y en este caso se hace
referencia al método de protección como "protección catódica por
diferencia de potencial eléctrico".
El sistema de protección anódica adolece del
inconveniente de que el voltaje que hace falta aplicar es un valor
extremadamente preciso y, por lo tanto, si dicho valor no se respeta
con exactitud, las paredes de la estructura a proteger no se
protegen contra la pasivación y el desarrollo destructor de la
corrosión es rápido.
Por este motivo, debido a que el valor del
voltaje se ha de verificar tan cuidadosamente, realmente no se
recomienda la protección anódica para calentar sistemas de agua
sanitaria en un ámbito doméstico.
Con respecto a la protección catódica, el
denominado sistema "anódico de protección fungible" adolece del
inconveniente de que se consume el ánodo, lo que tiene como
resultado que es necesario cambiar periódicamente dicho ánodo. Si
no se realiza dicha sustitución, inmediatamente se iniciará la
corrosión.
En lo que se refiere a la protección catódica en
el denominado método de 'protección catódica por diferencia de
potencial eléctrico', este tipo de protección se está utilizando
cada vez más pero las soluciones propuestas hasta la fecha adolecen
de inconvenientes que consisten sustancialmente en unos costes
elevados y en una dificultad persistente para garantizar la
distribución uniforme de la protección catódica por diferencia de
potencial eléctrico, así como en unas operaciones complicadas de
montaje del electrodo.
El electrodo se realiza con diversos materiales
conductores eléctricos que difícilmente se corroen, por ejemplo,
barras de aleación de titanio, y existen procedimientos físicos o
químicos habitualmente conocidos para proteger parte de la
superficie exterior de dichas barras de tal modo que las partes de
la superficie no emitan corriente eléctrica.
El documento anterior EP 0 771 889 presenta el
elemento tubular constituyendo una cubierta para los sensores
termostáticos como soporte del electrodo. Las funciones de cierre
hermético y de aislamiento eléctrico entre el electrodo y el
elemento tubular se realizan mediante un soporte apropiado.
La solicitud de patente italiana n.º AN99A000003
presenta un detalle interesante en la conexión eléctrica entre el
electrodo y el depósito de la caldera que consiste en que la
conexión se realiza sin cables eléctricos. Ello se puede aplicar,
por lo menos, en la sección entre dicho electrodo y la superficie
exterior de dicha caldera.
Dicho documento anterior considera un electrodo
sólido incorrosible que se introduce y conecta eléctricamente con
el extremo de la cubierta de los sensores termostáticos. La
cubierta, a su vez, se fija a la base con una junta realizada con
un material aislante para evitar el contacto eléctrico entre el
electrodo y el depósito a proteger. Debido a que dicho soporte
tubular se realiza con un metal corrosible, se ha de proteger
eficientemente a lo largo de toda su longitud e incluso se ha de
proteger el punto de introducción del electrodo de dicha
cubierta.
Dicha doble necesidad de protección contra la
corrosión provoca un primer inconveniente de naturaleza funcional,
ya que se pueden formar imperfecciones en la cubierta protectora del
soporte tubular mencionado anteriormente y asimismo en el área de
introducción del electrodo del propio soporte.
Un segundo inconveniente se refiere a la
construcción de dicho aparato, teniendo en cuenta los procedimientos
técnicos implicados tanto en la conexión entre el soporte tubular y
el electrodo como en la producción de la cubierta protectora
mencionada anteriormente.
En ambas patentes mencionadas anteriormente, la
altura mínima para disponer el electrodo viene condicionada por la
longitud mínima de la cubierta que, a su vez, viene condicionada por
la altura en la que se disponen los sensores. Sería, por lo tanto,
imposible disponer el electrodo en el centro de gravedad en la mitad
del depósito.
El objetivo de la presente invención es superar
todos los inconvenientes mencionados anteriormente. El dispositivo
para la protección de depósitos metálicos contra la corrosión, en
particular calderas (siendo dicho dispositivo del tipo que aplica
el principio de protección catódica mediante un electrodo
infungible) tal como se describe en las reivindicaciones
independientes 1, 4 y 6. En particular, se utiliza como electrodo la
superficie exterior de un elemento tubular, desempeñando dicho
elemento tubular unas funciones adicionales en el depósito a
proteger, tal como, por ejemplo, las funciones de contener y/o
proteger otros medios presentes en el depósito, y estando realizado
dicho elemento tubular, o por lo menos una parte de su capa
superficial, de titanio o de otro material apto para actuar como
electrodo y que es factible y mecánicamente resistente,
características que resultan necesarias para las aplicaciones
posibles de la presente invención. Éstas y otras características se
pondrán más claramente de manifiesto en la descripción siguiente de
dos formas de realización preferidas de la presente invención que
se presentan en forma de ejemplos no limitativos con los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 representa, según una primera forma
de realización posible de la presente invención, una sección del
depósito metálico con, penetrando en el mismo, una cubierta para los
sensores termostáticos; la superficie exterior de dicha cubierta
actúa, por lo menos en parte, como electrodo;
la figura 2 representa, según una segunda forma
de realización posible de la presente invención, una sección de un
depósito metálico con, penetrando en el mismo, un conducto para
extraer el agua caliente cubierta con una resistencia eléctrica
impresa con estarcido, que, a su vez, se protege mediante una
envoltura antiabrasiva; la superficie exterior de dicha envoltura
actúa, por lo menos en parte, como electrodo.
Haciendo referencia a dichos dibujos, la
referencia numérica 1 indica un depósito de almacenamiento de una
caldera eléctrica, que no se representa.
Se fija una base 2 en la parte inferior del
depósito y unido indirectamente a dicha base (mediante un manguito
3 realizado con un material dieléctrico) se encuentra un elemento
tubular 4, cuya superficie exterior, por lo menos en parte, se
realiza con titanio o con un material con unas características
anticorrosivas similares. Dicha superficie exterior actúa como
electrodo.
La base 2 se diseña asimismo para que soporte el
elemento calefactor eléctrico, no representado.
El enlace entre dicho elemento tubular 4 y dicha
base 2 se realiza de tal modo que garantice, con unos medios
habitualmente conocidos, la estanqueidad y, tal como se ha
mencionado anteriormente, se mantenga el elemento tubular aislado
eléctricamente de dicha base 2 y asimismo, por lo tanto, del
depósito de almacenamiento 1 a proteger.
Con unos medios cualesquiera habitualmente
conocidos, tales como por ejemplo tratamientos químicos o la
aplicación de materiales dieléctricos, una parte 5a de la
superficie exterior del elemento tubular 4 se puede aislar
eléctricamente de tal modo que no emita corrientes hacia el depósito
1. Obviamente, puede existir más de una parte 5a en el mismo
elemento tubular 4; la parte superior de la superficie del elemento
tubular 4, sin embargo, que no se recubre con tratamientos o
materiales aislantes, constituye una parte activa 5b de dicho
elemento tubular 4 y puede, por lo tanto, emitir corriente
eléctrica. Naturalmente, puede existir asimismo más de una parte
activa 5b. La opción de realizar una o más partes 5a y 5b de la
superficie exterior del elemento tubular 4 inactivas y activas
puede resultar útil, en determinadas aplicaciones de la presente
invención, para distribuir mejor la protección catódica por
diferencia de potencial eléctrico en el interior del depósito 1 a
proteger.
Representado en el interior del elemento tubular
4, que, tal como se ha mencionado anteriormente, actúa como
cubierta para los sensores termostáticos, se encuentra un sensor
térmico 6 (de tipo bombilla).
Un generador de corriente eléctrica 7 se conecta
eléctricamente con el elemento tubular 4 mediante un primer
conductor 8 y con la base 2 mediante un segundo conductor 9; la base
2, a su vez, se conecta eléctricamente con el depósito 1 utilizando
unos medios cualesquiera habitualmente conocidos (no representados).
Alternativamente, el conductor 9 se podría conectar eléctricamente
directamente con el depósito 1.
El dispositivo en cuestión de la presente
invención según la forma de realización que se acaba de ilustrar
funciona de un modo muy sencillo: la conexión eléctrica entre la
parte superior 5b de la superficie del elemento tubular 4 y el
depósito 1 realizado mediante dicho elemento tubular 4, el primer
conductor 8, el generador de corriente eléctrica 7, el segundo
conductor 9 y, potencialmente, la base 2, permiten establecer una
circulación de corriente eléctrica, a través del agua contenida en
el depósito, entre la parte superior 5b de la superficie del
elemento tubular 4 que actúa como ánodo y las superficies húmedas
del depósito de almacenamiento 1 que actúan como cátodo.
Haciendo referencia a la figura 2, aparte de los
elementos ya descritos con respecto a la figura 1, existe un
conducto de extracción 10 representado que extrae o proporciona agua
caliente o fría desde o hacia el depósito 1; dicho conducto 10 se
fija al depósito 1 con unos medios habitualmente conocidos tales
como, por ejemplo, un manguito 11 atornillado en una tuerca redonda
12; dicho conducto 10 soporta un elemento tubular 4.1 que
constituye el electrodo en dicha segunda forma de realización de la
presente invención; ya se ha descrito anteriormente la composición
de dicho electrodo y, asimismo en este caso, pueden existir diversas
secciones de la superficie exterior 5a y 5b, que sean
respectivamente pasivas y activas. Se puede disponer una capa
aislante 13, cuya composición puede ser tal como se describirá
posteriormente, entre el conducto 10 y el elemento tubular 4.1.
Existe una técnica habitualmente conocida en la
que se realizan unos circuitos eléctricos resistivos impresos para
la producción de elementos calefactores eléctricos.
En dicha técnica, se depositan una o más
primeras capas de un material dieléctrico en una base realizada de
un metal apto (imprimiéndose dichas capas utilizando, por ejemplo,
un procedimiento de impresión con estarcido) con una resistencia
eléctrica, que a continuación se aísla externamente con una o más
segundas capas de material dieléctrico. Existen asimismo unos
medios conocidos realizados utilizando dicha técnica que se utilizan
para conectar dichos circuitos impresos con cables eléctricos.
Se ha presentado una solicitud de patente
independiente en la que dicha técnica se utiliza para realizar
resistencias calefactoras eléctricas impresas en las superficies
exteriores de conductos dispuestos en el interior del depósito de
una caldera eléctrica. Según dicha solicitud de patente, puede
resultar ventajoso utilizar una cubierta protectora antiabrasiva
para las capas eléctricas exteriores.
La estructura completa de dichas primeras capas
dieléctricas, la resistencia eléctrica impresa con estarcido y las
segundas capas de material dieléctrico puede constituir lo que se ha
indicado, en conjunto, la capa aislante 13 de la figura 2. Al mismo
tiempo que los elementos tubulares 4.1 realizan la doble función de
electrodo y de envoltura protectora antiabrasiva para dicha capa
aislante 13, dicha capa aislante 13 garantiza, a su vez, el
aislamiento eléctrico entre dicho elemento tubular 4.1 y los
conductos 10. Además, el elemento tubular 4.1, no necesita una
conexión eléctrica directa con el depósito 1; dicha conexión se
puede realizar utilizando unos medios cualesquiera habitualmente
conocidos, por ejemplo, construyendo el manguito 11 utilizando un
material dieléctrico, mientras que la conexión eléctrica entre
dicha cubierta 4.1 y el generador de corriente eléctrica 7 se
realiza tal como se ha descrito anteriormente para la primera forma
de realización posible de la presente invención, con el añadido de
que, sin embargo, una parte de la conexión eléctrica (desde el
interior hacia el exterior del depósito, ascendiendo hasta el
primer conductor 8) se puede realizar según la segunda técnica que
se acaba de mencionar resumidamente utilizando las resistencias
eléctricas impresas con estarcido o, alternativamente, se puede
extender dicha cubierta 4.1 para que alcance el exterior del
depósito 1 para conectarse directamente con el primer conductor
8.
Naturalmente, nada evita, según una tercera
forma de realización posible simplificada de la presente invención,
que el elemento tubular 4.1 realice la única función de electrodo y
que la capa aislante 13 desempeñe el único papel de elemento de
separación entre el elemento tubular 4.1 y los conductos 10 o la
cubierta de los sensores termostáticos, mientras que las funciones
y características de los elementos restantes, tales como los
elementos de aislamiento y las conexiones eléctricas, pueden ser
exactamente tal como se ha descrito anteriormente.
Una primera ventaja del dispositivo en cuestión
de la presente invención es que no hay necesidad alguna de realizar
soportes especiales para los elementos tubulares 4 ó 4.1 diseñados
para que actúen como electrodos no fungibles.
Una segunda ventaja importante de la presente
invención, excepto en el caso de la tercera forma de realización
simplificada de la presente invención, es que dichos electrodos
constituidos por los elementos tubulares 4 ó 4.1 se realizan
utilizando medios mecánicos tales como una cubierta de los sensores
termostáticos o una envoltura protectora antiabrasiva, que es ya
una parte esencial del depósito 1.
Otra ventaja de la presente invención consiste
en que dichos elementos tubulares 4 ó 4.1 se pueden extender
libremente para cubrir la longitud entera del depósito o en que la
protección catódica por diferencia de potencial eléctrico se puede
suministrar a secciones de la superficie 5a a fin de distribuir
mejor dicha protección catódica por diferencia de potencial
eléctrico.
Claims (9)
1. Dispositivo para la protección de un depósito
metálico o depósitos metálicos (1) contra la corrosión, en
particular calderas, siendo dicho dispositivo del tipo que aplica el
principio de protección catódica mediante un electrodo infungible
que comprende un elemento tubular (4), actuando la superficie
exterior de dicho elemento tubular (4) o por lo menos una parte de
su capa superficial como electrodo, desempeñando asimismo dicho
elemento tubular (4) unas funciones adicionales en el interior del
depósito (1) a proteger, caracterizado porque dicho elemento
tubular (4) actúa como cubierta que contiene unos sensores
termostáticos.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha cubierta contiene un sensor
térmico (6).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el sensor térmico (6) es de tipo
bombilla.
4. Dispositivo para la protección de un depósito
metálico o depósitos metálicos (1) contra la corrosión, en
particular calderas, siendo dispositivo del tipo que aplica el
principio de protección catódica mediante un electrodo infungible
que comprende un elemento tubular (4.1), actuando la superficie
exterior de dicho elemento tubular (4.1) o por lo menos una parte
de su capa superficial como electrodo, desempeñando asimismo dicho
elemento tubular (4) unas funciones adicionales en el interior del
depósito (1) a proteger, caracterizado porque dicho elemento
tubular (4.1) realiza la doble función de electrodo y de envoltura
protectora antiabrasiva para una capa aislante (13), dispuesta
entre dicho elemento tubular (4.1) y un conducto (10) que extrae o
proporciona agua caliente o fría desde o hacia el depósito (1).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicha capa aislante (13) está
constituida por unas primeras capas dieléctricas, una resistencia
eléctrica impresa con estarcido y unas segundas capas de material
dieléctrico.
6. Dispositivo para la protección de un depósito
metálico o depósitos metálicos (1) contra la corrosión, en
particular calderas, siendo dicho dispositivo, del tipo que aplica
el principio de protección catódica mediante un electrodo
infungible que comprende un elemento tubular (4.1), actuando la
superficie exterior de dicho elemento tubular (4.1) o por lo menos
una parte de su capa superficial como electrodo, desempeñando
asimismo dicho elemento tubular (4) unas funciones adicionales en
el interior del depósito (1) a proteger, caracterizado
porque dicho elemento tubular (4.1) realiza la doble función de
electrodo y de envoltura protectora antiabrasiva para una capa
aislante (13), dispuesta entre dicho elemento tubular (4.1) y la
cubierta de los sensores termostáticos.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 4 ó 6, caracterizado porque dicho
elemento tubular (4, 4.1) no presenta una conexión eléctrica
directa con el depósito (1) y se utiliza un manguito (3, 11) para
fijar el conducto (10) o la cubierta (3), realizados de un material
dieléctrico, para fijar la cubierta o el conducto (10) al depósito
(1).
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 4 ó 6, caracterizado porque un generador
de corriente eléctrica (7) se conecta eléctricamente a dicho
elemento tubular (4, 4.1) mediante un primer conductor (8) y con
una base (2) mediante un segundo conductor (9), estando dicha base
(2) conectada eléctricamente con el depósito (1) o directamente con
el depósito (1) mediante un segundo conductor (9).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 4 ó 6, caracterizado porque dicho
elemento tubular, o por lo menos una parte de su capa superficial
se realiza de titanio o de otro material apto para actuar como
electrodo y que es factible y mecánicamente resistente.
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