PT2084939E

PT2084939E - Método e dispositivo para remover revestimentos numa estrutura de metal

Info

Publication number: PT2084939E
Application number: PT07834781T
Authority: PT
Inventors: Tom Arne Baann
Original assignee: Rpr Technologies As
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2010-08-11
Also published as: DK2084939T3; CA2666812C; DE602007006338D1; WO2008048111A1; CN101574015A; PL2084939T3; ATE467330T1; NO20064745L; ES2345737T3; EP2084939A1; EP2084939B1; NO333020B1; CN101574015B; ZA200903297B; US7857914B2; US20080092919A1; CA2666812A1

Description

ΕΡ 2 084 939/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Método e dispositivo para remover revestimentos numa estrutura de metal"

Campo técnico O presente invento refere-se a um dispositivo e método para remover ferrugem e revestimentos da superfície de estruturas de metal. 0 invento pode ter aplicação na indústria do gás e do petróleo para a manutenção de oleodutos, de plataformas petrolíferas no mar e de tanques de petróleo e de produtos químicos, na engenharia civil para remoção de ferrugem em pontes ou outras grandes estruturas de metal, ou no sector marítimo, por exemplo, em navios. Técnica anterior É conhecido da patente norueguesa NO 314296, propriedade da presente requerente, um dispositivo para remoção de ferrugem e tinta dos cascos de navios com a utilização de aquecimento por indução. Uma unidade aquecedora por indução portátil é colocada sobre a chaparia do casco. A referida unidade inclui uma bobina de indução, accionada por um potente gerador de sinais. O campo magnético da bobina de indução estabelece correntes de eddy na chapa de aço, as quais serão transformadas em calor pelas perdas óhmicas no aço. O calor levantará as camadas de tinta e de ferrugem devido tanto à temperatura como às diferenças nos coeficientes de expansão. O calor fornecido deverá ser suficiente para levantar a tinta. No entanto, deve ser evitado o sobreaquecimento para impedir a cozedura prematura da tinta e a emissão de gases desagradáveis e perigosos para a saúde. O sobreaquecimento pode ser também prejudicial para os objectos dispostos no interior da chaparia. Em particular, se estiverem presentes quaisquer gases inflamáveis e pode até recozer o aço e alterar as suas propriedades de um modo indesejável. Assim, é muito importante controlar de forma precisa o calor fornecido. A unidade apresentada em NO 314296 é movida de modo manual sobre o casco e será movida naturalmente com uma velocidade não uniforme. Está montada uma roda tacómetro na unidade para controlar o calor 2 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ fornecido. A roda define o movimento e controla o campo de indução, isto é, a unidade está adaptada para fornecer uma quantidade controlada de energia por área. Apesar do sistema da técnica anterior controlar o calor fornecido de uma maneira adequada sob condições ideais, o mesmo apresenta um conjunto de inconvenientes. Inicialmente, o sistema tem de ser configurado de modo manual para as condições predominantes no navio em questão, isto é, tem de ser definido um valor médio que esteja ajustado à espessura média da camada de tinta. À medida que os trabalhadores se deslocam para outra parte do navio, estas condições podem-se alterar devido a alterações na espessura da ferrugem e da tinta, na espessura e na condutibilidade do aço. É conhecida do pedido de patente alemã DE 19940732 Al, remover a camada exterior dos revestimentos das torres de transmissão, a utilização de aquecimento por indução de alta-frequência. É utilizado um detector de infra-vermelhos para medir a temperatura da superfície; a temperatura medida é utilizada como uma entrada para controlar a saída de potência do dispositivo de aquecimento por indução. É ainda conhecida de um pedido de patente francês, FR 2843316 Al, a utilização de aquecimento por indução para aquecer as estruturas magnéticas em veículos. Uma tinta anticorrosiva, cera ou semelhante é aplicada à referida estrutura e a estrutura é aquecida com a utilização de aquecimento por indução, provocando desse modo a tinta anticorrosiva ou a cera a serem menos viscosas, esta viscosidade inferior torna a penetração do anticorrosivo mais fácil. A utilização de aquecimento por também indução garante um aquecimento mais rápido com a utilização de menos energia, o que implica um arrefecimento rápido em comparação com o que é conseguido com a utilização de aquecimento com irradiação ou ar aquecido forçado.

APRESENTAÇÃO DO INVENTO É um objecto do presente invento proporcionar um dispositivo melhorado para a remoção de ferrugem e revestimentos em chapas de metal que evita os inconvenientes dos dispositivos da técnica anterior. 3 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ

Este objecto é conseguido no invento, como reivindicado nas reivindicações anexas. Em particular, de acordo com um primeiro aspecto, o invento refere-se a um dispositivo para remover revestimentos de uma estrutura de metal, incluindo o referido dispositivo um gerador de sinais que acciona uma bobina de indução, que está adaptada para ser posicionada sobre a estrutura e uma unidade de controlo que inclui um detector de temperatura e a qual está adaptada para controlar a saída de potência do gerador de sinais de acordo com a temperatura detectada. Em que o detector de temperatura está adaptado para medir a temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e dos outros revestimentos, e a saída de potência do gerador de sinais é uma função da temperatura na estrutura de metal.

De acordo com um segundo aspecto, o invento refere-se a um método para remover revestimentos numa estrutura de metal. O referido método inclui a indução de correntes alternas na estrutura, a determinação de uma temperatura e o controlo da potência da corrente induzida de acordo com a referida temperatura. O método inclui ainda a medição da temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e dos outros revestimentos, e o controlo da saída de potência do gerador de sinais (201) em função da temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e dos outros revestimentos.

Outras concretizações vantajosas do invento surgem das reivindicações dependentes anexas.

Breve descrição dos desenhos O invento será agora descrito em relação aos desenhos anexos, nos quais: a Fig. 1 é um diagrama de blocos esquemático, que mostra os principais componentes de um dispositivo da técnica anterior para remoção de ferrugem e revestimentos, a Fig. 2 é um diagrama esquemático através de um dispositivo correspondente de acordo com o presente invento, 4 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ a Fig. 3 é um diagrama que mostra um detector de temperatura para utilização no dispositivo na Fig. 2, a Fig. 4 é uma concretização alternativa do detector de temperatura na Fig. 3, a Fig. 5 é um detector de temperatura alternativo para utilização no dispositivo ilustrado na Fig. 2.

Descrição pormenorizada

Um dispositivo da técnica anterior para remoção de ferrugem e tinta está mostrado na Fig. 1. Em utilização, o dispositivo é posicionado sobre uma superfície de metal que está revestida com uma camada de tinta e ferrugem 10 7. Esta camada pode, evidentemente, incluir também outros revestimentos, tais como revestimentos de epóxi, borracha, retardantes de fogo e vários outros revestimentos para evitar incrustações nos cascos dos navios, etc. Uma unidade de fornecimento de energia 101 acciona uma bobina 102. A unidade de fornecimento de energia 101 actua como um gerador de sinais de potência que fornece um sinal forte de CA. A bobina 102 estabelecerá um campo magnético alterno na estrutura de metal. O campo magnético induzirá uma corrente de eddy na chapa de metal 106, a qual aquecerá o metal. Para controlar o calor induzido no aço, por exemplo, se o dispositivo for mantido estacionário durante um momento, um tacómetro 104 ou outro detector de movimento mede a velocidade de deslocamento do dispositivo. Uma unidade lógica 105 lê a saída do tacómetro 104 e a potência fornecida pela unidade de fornecimento de energia 101. Um sinal de controlo é produzido e enviado para a unidade de fornecimento de energia 101. Este dispositivo da técnica anterior está adaptado para fornecer uma quantidade constante de calor por área da superfície do metal. A Fig. 2 mostra um dispositivo correspondente concebido de acordo com o presente invento. O dispositivo inclui uma unidade de fornecimento de energia 201 que acciona uma bobina 202, como no dispositivo da técnica anterior. No entanto, este dispositivo inclui um detector de temperatura 208 que detecta a temperatura na chapa de metal 206 por debaixo do 5 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ dispositivo. Um microcontrolador 209 lê a saída do detector de temperatura 208 e a potência fornecida pela unidade de fornecimento de energia 201. É utilizado um algoritmo para determinar a potência adequada necessária, a qual é comparada com a saída de potência real. É produzido um sinal de controlo e enviado para a unidade de fornecimento de energia 201. Então a temperatura na chapa pode ser sempre mantida numa janela de valores aceitáveis, independentemente de variáveis locais tais como a espessura da chapa ou a presença de objectos no interior da chapa. O detector de temperatura 208 deve ser capaz de medir a temperatura na chapa de metal 206 por debaixo do revestimento 207. Isto evita a utilização de dispositivos baseados na medição de temperaturas na superfície, tais como detectores de raios infravermelhos normais do mercado. Este requisito ditou o desenvolvimento de detectores de temperatura adequados para esta aplicação. A Fig. 3 ilustra um circuito detector de temperatura indutivo. 0 detector inclui um circuito oscilador cuja frequência é determinada por um circuito de ressonância, constituído por uma bobina LCOil e um condensador em paralelo Cose· 0 circuito oscilador está ligado ao microcontrolador 312 . A bobina LCoil é um indutor de núcleo de ar convencional, o qual, quando accionado por um sinal, é ligado electromagneticamente à chapa de metal. Se o detector for colocado próximo de uma estrutura de aço, as bobinas do oscilador serão afectadas pelo aço de forma correspondente a um núcleo de ferro numa bobina de ressonância comum, aumentando a sua indutância. O invento é aplicável a outros metais desde que os mesmos tenham propriedades magnéticas. O circuito oscilador consiste da correspondente bobina Lcoilí ligada através de cabo blindado a um condensador em paralelo C0sc e a um amplificador de ganho muito alto não inversor 310. O circuito oscila à frequência de ressonância natural da combinação LC, em que o desvio de fase do circuito é zero e ocorre assim a realimentação positiva. 6 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ A saída do oscilador é nominalmente uma onda quadrada digital com a frequência:

1\ ‘COO. 2 onde Lcoil é a indutância da bobina, Rcoil é a perda no circuito e C0sc é a capacitância do condensador externo. C0sc tem, evidentemente, também algumas perdas internas, mas as mesmas são, em geral, negligenciáveis quando comparadas com as perdas na bobina e não estão incluídas na fórmula.

Lcoil é afectada pela chapa de metal, tal como o é Rcoil· O oscilador induzirá uma corrente de eddy fraca no metal e as perdas neste circuito estão também incluídas em Rcoil· As perdas na chapa de metal dependem da temperatura e, por conseguinte, a frequência actual do oscilador variará em resposta à temperatura. A proximidade da chapa de metal afectará também a indutância da bobina e, deste modo, a frequência do oscilador, mas assume-se aqui que a distância do metal é constante, pelo que este parâmetro pode ser ignorado. O facto da indutância estar também dependente da proximidade ao metal implica que este circuito também possa ser utilizado para medir a distância à chapa de metal, desde que a temperatura seja mantida constante.

Para melhor desempenho, deverá ser utilizado arame de grande calibre na bobina para reduzir a Rcoil interna. Além disso, o Cose deverá ter um coeficiente de temperatura pequeno. Estas medidas proporcionam baixa deriva da temperatura no oscilador. A resistência Rloop no circuito de realiment ação é idealmente definida de tal modo que a mesma é igual à impedância do circuito ressonante LC em ressonância, o que origina o maior sinal possível na entrada do amplificador e, deste modo, minimiza o efeito de ruído. 7 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ Ο ruído na entrada do amplificador é traduzido em instabilidade de temporização na saída de ondas quadradas, o que afecta tanto a frequência como o ciclo de serviço da saída. Por conseguinte, o sinal de saída do oscilador é passado para um circuito de bloqueio de fase IC 313, o qual remove de forma eficaz a instabilidade. O microcontrolador 312 observa as saídas do PLL 313. O microcontrolador está adaptado para calcular a temperatura do metal a partir destes dados.

Para melhorar a imunidade ao ruído, o microcontrolador pode extrair o valor médio das várias leituras de temperatura.

Para melhorar a estabilidade e precisão do detector de temperatura, um oscilador de referência pode ser incorporado no circuito, como ilustrado na Fig. 4. Este circuito inclui um primeiro oscilador 407 e um segundo oscilador 410 com os circuitos de ressonância 406 e 409, respectivamente. Os osciladores são posicionados sobre o metal; o primeiro oscilador é colocado na zona quente por debaixo ou próximo do aquecedor de indução, enquanto o segundo oscilador é colocado na zona fria fora da área afectada pelo aquecedor de indução. O sinal de cada oscilador é enviado para uma unidade microcontroladora 412, que conta e compara as frequências dos osciladores. Para cada sinal a mesma mede o tempo requerido para ocorrerem 200 oscilações. O tempo é medido em ciclos de relógio do processador. O microcontrolador 412 exibe então estes dados num dispositivo exibição 414. Este é o microcontrolador indicado como 209 na Fig. 2 e 312 na Fig. 3. 0 microcontrolador está adaptado para produzir um sinal de saída que é utilizado para controlar o gerador de sinais na unidade de indução, como explicado acima. O circuito pode incluir circuitos de bloqueio de fase 413a, b para remoção da instabilidade.

Um método alternativo para medição da temperatura no metal está ilustrado na Fig. 5. 0 método é baseado na medição da velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas no metal. 8 ΕΡ 2 084 939/ΡΤ Ο sinal aplicado ao transdutor A cria uma onda de ultra-sons, que se desloca de A para o detector no ponto B. O sinal aplicado podia ser quer um único impulso quer um sinal com um varrimento de frequência entre as duas frequências fai e fa2.

Esta onda de ultra-sons passa por debaixo da bobina de aquecimento, a qual cria a temperatura T. O sinal detectado em B é medido quer no domínio do tempo, como um atraso no tempo de A para B, quer no domínio da frequência. 0 atraso ou o espectro de frequência medido será uma função ambígua da temperatura média T na área aquecida por debaixo da bobina.

Os métodos utilizados para a determinação da temperatura na chapa de metal podem ter outras aplicações diferentes do que nos dispositivos para remoção de revestimentos em metal. Na indústria, pode existir muitas vezes uma necessidade de determinação da temperatura numa estrutura de metal que não seja facilmente visível, isto é, que esteja por debaixo de uma cobertura ou revestimento de qualquer espécie, onde estes métodos podem ser utilizados com vantagem.

Lisboa, 2010-08-04

Claims

ΕΡ 2 084 939/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo para remoção de revestimentos (207) de uma estrutura de metal (206), incluindo o referido dispositivo um gerador de sinais (201), que acciona uma bobina de indução (202) que está adaptada para ser posicionada sobre a estrutura (206), uma unidade de controlo (209, 312, 412), que inclui um detector de temperatura (208), caracterizado por o detector de temperatura incluir um oscilador (307) com um circuito de ressonância (306) que inclui uma bobina e um condensador, estando o circuito de ressonância posicionado sobre uma parte aquecida da estrutura de metal, estando a referida unidade de controlo (312) adaptada para determinar a frequência de oscilação do oscilador e determinar a temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e de outros revestimentos, estando ainda a unidade de controlo (209, 312, 412) adaptada para controlar a saida de potência do gerador de sinais (201) como uma função da temperatura determinada.
2 - Dispositivo para remoção de revestimentos (207) de uma estrutura de metal (206), incluindo o referido dispositivo um gerador de sinais (201) que acciona uma bobina de indução (202) que está adaptada para ser posicionada sobre a estrutura (206), uma unidade de controlo (209, 312, 412) que inclui um detector de temperatura (208), caracterizado por o detector de temperatura incluir um primeiro oscilador (407) com um primeiro circuito de ressonância (406) que inclui uma primeira bobina e um primeiro condensador, estando o primeiro circuito de ressonância posicionado sobre uma parte aquecida da estrutura de metal, um segundo oscilador (410) com um segundo circuito de ressonância (409), que inclui uma segunda bobina e um segundo condensador, estando o segundo circuito de ressonância posicionado sobre uma parte não aquecida da estrutura de metal, estando a referida unidade de controlo (412) adaptada para determinar a diferença entre as frequências dos primeiro e segundo osciladores a fim de medir a temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e dos outros revestimentos, e em que a unidade de controlo (209, 312, 412) está ainda adaptada para controlar a saida de potência do ΕΡ 2 084 939/ΡΤ 2/4 gerador de sinais (201) como uma função da temperatura medida.
3 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, em que a unidade de controlo (412) está adaptada para produzir um sinal de controlo, o qual é uma função da diferença entre os referidos valores de frequência.
4 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, em que a unidade de controlo (412) inclui um relógio e está adaptada para estimar as referidas frequências pela contagem de um número predefinido de periodos de oscilação nos ciclos de relógio.
5 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, em que o dispositivo inclui primeiro e segundo circuitos de bloqueio de fase dispostos para receberem um sinal de saída do primeiro e do segundo oscilador, respectivamente, e fornecerem versões limpas dos sinais à unidade de controlo.
6 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, em que a unidade de controlo está adaptada para adicionar um certo número de leituras de diferenças de frequência e calcular uma média das referidas diferenças de frequência.
7 - Dispositivo para remoção de revestimentos (207) de uma estrutura de metal (206), incluindo o referido dispositivo um gerador de sinais (201), que acciona uma bobina de indução (202), que está adaptada para ser posicionada sobre a estrutura (206), uma unidade de controlo (209, 312, 412), que inclui um detector de temperatura (208), caracterizado por o detector de temperatura incluir um primeiro transdutor (A) , adaptado para transmitir um sinal ultra-sónico para a estrutura de metal, um segundo transdutor (13), adaptado para receber o referido sinal ultra-sónico, uma unidade de processador, ligada aos referidos primeiro e segundo transdutores, e a qual está adaptada para determinar a temperatura na estrutura de metal por debaixo das camadas de corrosão e de outros revestimentos, estando a unidade de controlo (209, 312, 412) ainda adaptada para controlar a saída de potência do gerador de sinais (201) como uma função da temperatura determinada. ΕΡ 2 084 939/ΡΤ 3/4
8 - Método para remoção de revestimentos (207) numa estrutura de metal (206), incluindo o referido método a indução de correntes alternas na estrutura (206) e a determinação de uma temperatura e o controlo da potência da corrente induzida de acordo com a referida temperatura, caracterizado por a temperatura ser determinada através do posicionamento de uma primeira bobina de um primeiro circuito de ressonância sobre uma parte aquecida da estrutura de metal, controlando o referido primeiro circuito de ressonância um primeiro oscilador, do posicionamento de uma segunda bobina de um segundo circuito de ressonância sobre uma parte não aquecida da estrutura de metal, controlando o referido segundo circuito de ressonância um segundo oscilador, da determinação da diferença entre as frequências do primeiro e segundo osciladores, e da determinação da temperatura na estrutura de metal debaixo de camadas de corrosão e dos outros revestimentos em função da diferença de frequência, e do controlo da potência na corrente induzida como uma função da temperatura.
9 - Método de acordo com a reivindicação 8, incluindo o método a limpeza de sinais do primeiro e segundo oscilador com os primeiro e segundo circuitos de bloqueio de fase, respectivamente.
10 - Método de acordo com a reivindicação 8, incluindo o método a adição de um número de leituras de diferenças de frequência e o cálculo de uma média das referidas diferenças de frequência.
11 - Método para remoção de revestimentos (207) numa estrutura de metal (206), incluindo o referido método a indução de correntes alternas na estrutura (206) e a determinação de uma temperatura e o controlo da potência da corrente induzida de acordo com a referida temperatura, ΕΡ 2 084 939/ΡΤ 4/4 caracterizado por a temperatura ser determinada pelo posicionamento de um primeiro transdutor sobre a referida estrutura de metal, pelo posicionamento de um segundo transdutor sobre a estrutura de metal, pela transmissão de um sinal ultra-sónico entre os referidos primeiro e segundo transdutores e pela determinação da temperatura na estrutura de metal por debaixo das referidas camadas em função de uma velocidade de propagação do sinal ultra-sónico e pelo controlo da energia na corrente induzida como uma função da temperatura. Lisboa, 2010-08-04