ES2860531T3 - Sacrificial anode - Google Patents
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Abstract
Ánodo de sacrificio (10) que comprende un cuerpo de ánodo (11) que tiene al menos una cavidad (12) dentro del cuerpo de ánodo (11) y un sensor (30) dispuesto en la cavidad (12); siendo el sensor (30): un sensor que se puede operar para medir la presencia de agua marina en la cavidad (12), o un sensor que se puede operar para medir la comunicación de fluido entre la cavidad (12) y el exterior del ánodo (10), en donde el sensor (30) comprende al menos un electrodo (31a, b) o en donde el sensor está formado por al menos dos electrodos (31a, b) separados, y en donde la al menos una cavidad (12) está llena de un material no conductor soluble en agua marina o permeable al agua marina.Sacrificial anode (10) comprising an anode body (11) having at least one cavity (12) within the anode body (11) and a sensor (30) arranged in the cavity (12); the sensor (30) being: a sensor that can be operated to measure the presence of seawater in the cavity (12), or a sensor that can be operated to measure the fluid communication between the cavity (12) and the exterior of the anode (10), where the sensor (30) comprises at least one electrode (31a, b) or where the sensor is formed by at least two separate electrodes (31a, b), and where the at least one cavity ( 12) is filled with a non-conductive material soluble in seawater or permeable to seawater.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Ánodo de sacrificioSacrificial anode
La presente invención se refiere a un ánodo de sacrificio, por ejemplo, para su uso en la protección de estructuras metálicas de la corrosión.The present invention relates to a sacrificial anode, for example, for use in protecting metal structures from corrosion.
AntecedentesBackground
La protección catódica generalmente se utiliza para proteger estructuras metálicas de la corrosión, a menudo, por medio de un ánodo de sacrificio. Tales ánodos se corroerán con el paso del tiempo en lugar de la estructura metálica que se desea proteger y, por tanto, en algún momento perderán sus propiedades protectoras cuando se disuelva en la solución galvánica.Cathodic protection is generally used to protect metal structures from corrosion, often by means of a sacrificial anode. Such anodes will corrode over time instead of the metal structure to be protected and, therefore, at some point will lose their protective properties when dissolved in the galvanic solution.
Por lo tanto, resulta de interés poder realizar un seguimiento de las condiciones de los ánodos de sacrificio durante el funcionamiento con respecto al daño/pérdida de masa. Sin embargo, esto se ve dificultado por el hecho de que tales ánodos, normalmente, se encuentran en zonas que están fuera del alcance de un operario, por ejemplo, sumergidos en agua marina. Los documentos US 2004/222084, GB 2458141, DE 2919057, EP 18899500, JP H09 125268, US 2014/069804 y WO 92/12277 divulgan un ánodo de sacrificio que comprende un cuerpo de ánodo que tiene al menos una cavidad dentro del cuerpo de ánodo y un sensor dispuesto en la cavidad.Therefore, it is of interest to be able to monitor the conditions of the sacrificial anodes during operation with respect to damage / loss of mass. However, this is hampered by the fact that such anodes are normally found in areas that are out of the reach of an operator, for example submerged in sea water. Documents US 2004/222084, GB 2458141, DE 2919057, EP 18899500, JP H09 125268, US 2014/069804 and WO 92/12277 disclose a sacrificial anode comprising an anode body having at least one cavity within the body of anode and a sensor arranged in the cavity.
La presente invención tiene como objetivo proporcionar una tecnología y unos métodos mejorados relacionados con los ánodos de sacrificio.The present invention aims to provide improved technology and methods related to sacrificial anodes.
SumarioSummary
En una realización, se proporciona un ánodo de sacrificio de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un cuerpo de ánodo que tiene al menos una cavidad dentro del cuerpo de ánodo y un sensor dispuesto en la cavidad. Las reivindicaciones dependientes adjuntas y la siguiente descripción detallada esquematizan las realizaciones adicionales.In one embodiment, a sacrificial anode is provided according to claim 1 comprising an anode body having at least one cavity within the anode body and a sensor disposed in the cavity. The appended dependent claims and the following detailed description outline further embodiments.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
Estas y otras características resultarán claras a partir de la siguiente descripción de las realizaciones ilustrativas, aportada a modo de ejemplos no restrictivos, con referencia a los dibujos adjuntos, en los queThese and other characteristics will become clear from the following description of the illustrative embodiments, given by way of non-restrictive examples, with reference to the accompanying drawings, in which
las figuras 1a y 1b son dibujos del principio de un ánodo de sacrificio de acuerdo con una realización, visto desde diferentes ángulos,Figures 1a and 1b are drawings of the principle of a sacrificial anode according to one embodiment, seen from different angles,
la figura 1c es una vista en sección transversal del ánodo de sacrificio a lo largo de la línea A-A de la figura 1b, la figura 2 es un diagrama de bloques de los componentes de un ánodo de sacrificio de acuerdo con una realización, las figuras 3a y 3b son dibujos del principio de un ánodo de sacrificio provisto de unos de medios de comunicación inalámbrica, yFigure 1c is a cross-sectional view of the sacrificial anode along the line AA of Figure 1b, Figure 2 is a block diagram of the components of a sacrificial anode according to one embodiment, Figures 3a and 3b are drawings of the principle of a sacrificial anode provided with a wireless communication means, and
las figuras 4a y 4b son dibujos del principio de un ánodo de sacrificio desgastado de acuerdo con una realización. Figures 4a and 4b are drawings of the principle of a worn sacrificial anode according to one embodiment.
Descripción detalladaDetailed description
Una realización de acuerdo con la presente invención se refiere a un ánodo de sacrificio dispuesto para realizar un seguimiento de las condiciones y predecir la durabilidad por medio de mediciones de continuidad dentro de una o más cavidades en el cuerpo de ánodo. El ánodo de sacrificio puede, por ejemplo, comprende un cuerpo de ánodo provisto de varias cavidades distribuidas en el cuerpo de ánodo para la disposición de unos sensores. Las cavidades pueden estar conformadas con diferentes alturas en el cuerpo de ánodo.One embodiment in accordance with the present invention relates to a sacrificial anode arranged to track conditions and predict durability by means of continuity measurements within one or more cavities in the anode body. The sacrificial anode may, for example, comprise an anode body provided with several cavities distributed in the anode body for the arrangement of sensors. The cavities can be shaped with different heights in the anode body.
Unos sensores, tales como unos sensores de agua marina, pueden estar dispuestos en las cavidades respectivas. En una realización, el sensor está formado por un electrodo o por dos electrodos separados, por ejemplo, un par de electrodos o varios pares de electrodos. El sensor o los sensores pueden, sin embargo, ser cualquier sensor capaz de indicar una entrada de agua en el interior de la cavidad o en la abertura de una cavidad cerrada previamente. Por ejemplo, el sensor puede ser un sensor de presión que registre un cambio de presión cuando la cavidad se abre hacia el exterior del ánodo.Sensors, such as seawater sensors, may be arranged in the respective cavities. In one embodiment, the sensor is made up of one electrode or two separate electrodes, for example a pair of electrodes or several pairs of electrodes. The sensor or sensors may, however, be any sensor capable of indicating an entry of water into the cavity or into the opening of a previously closed cavity. For example, the sensor can be a pressure sensor that records a change in pressure when the cavity opens outward from the anode.
Al proporcionar una señal indicativa de la entrada de agua en el interior de una cavidad del ánodo y/o la destrucción de la cavidad, se puede obtener una indicación del nivel de desgaste del ánodo y/o información relacionada con su vida útil restante. Por ejemplo, el sensor y la cavidad pueden estar diseñados de tal manera que la señal de sensor se active cuando el ánodo haya consumido, por ejemplo, aproximadamente un 75 % de su vida útil.By providing a signal indicative of water ingress into an anode cavity and / or cavity destruction, an indication of the level of wear of the anode and / or information regarding its remaining useful life can be obtained. For example, the sensor and cavity can be designed in such a way that the sensor signal is activated when the anode has consumed, for example, about 75% of its useful life.
Las cavidades se llenan con un gas o un material no conductor soluble en agua marina o permeable, aislando inicial y eléctricamente tal gas o material no conductor el electrodo o electrodos del sensor. The cavities are filled with a seawater soluble or permeable gas or non-conductive material, initially and electrically insulating such gas or non-conductive material the sensor electrode (s).
En otras realizaciones, el ánodo de sacrificio comprende un microcontrolador. El sensor puede estar conectado operativamente al microcontrolador. Por ejemplo, los electrodos de un sensor respectivo en una cavidad respectiva pueden estar conectados al microcontrolador, de tal manera que se establezca un potencial de tensión entre los electrodos del sensor.In other embodiments, the sacrificial anode comprises a microcontroller. The sensor can be operatively connected to the microcontroller. For example, the electrodes of a respective sensor in a respective cavity may be connected to the microcontroller, such that a voltage potential is established between the sensor electrodes.
El microcontrolador puede estar situado dentro del cuerpo de ánodo, por ejemplo, en una de las cavidades del sensor o en una cavidad específica para el microcontrolador. Como alternativa, el microcontrolador puede estar fijado en el exterior del ánodo, por ejemplo, sobre el ánodo o cerca del ánodo.The microcontroller can be located inside the anode body, for example, in one of the sensor cavities or in a specific cavity for the microcontroller. Alternatively, the microcontroller may be attached to the outside of the anode, for example on the anode or close to the anode.
De acuerdo con una realización adicional, el ánodo de sacrificio está provisto de un dispositivo de comunicación. En una realización, el dispositivo de comunicación es un dispositivo de comunicación inalámbrica integrado en el ánodo de sacrificio para una transmisión inalámbrica directa. El dispositivo de comunicaciones puede estar dispuesto en una de las cavidades de sensor o en una cavidad específica para el dispositivo de comunicaciones. De acuerdo con una realización adicional, el dispositivo de comunicación es un dispositivo de comunicación inalámbrica dispuesto en el exterior del ánodo de sacrificio y conectado al sensor y/o microcontrolador en el ánodo de sacrificio mediante un alambre. En otra realización adicional, el dispositivo de comunicación está conectado a un alambre que, por su otro extremo, está conectado a un receptor, por ejemplo, un receptor ubicado bajo el mar o en la parte superior.According to a further embodiment, the sacrificial anode is provided with a communication device. In one embodiment, the communication device is a wireless communication device integrated into the sacrificial anode for direct wireless transmission. The communications device can be arranged in one of the sensor cavities or in a specific cavity for the communications device. According to a further embodiment, the communication device is a wireless communication device arranged outside the sacrificial anode and connected to the sensor and / or microcontroller at the sacrificial anode via wire. In yet another embodiment, the communication device is connected to a wire which, at its other end, is connected to a receiver, for example a receiver located under the sea or on top.
El dispositivo de comunicación puede, por ejemplo, estar alimentado por una celda galvánica o voltaica, tal como una batería, o por alimentación externa. En una realización, el dispositivo de comunicación está alimentado por una batería ubicada dentro del cuerpo de ánodo. La batería puede, en una realización adicional, estar provista de un aislador, tal como un material no conductor que sea soluble en agua o que se pueda eliminar con agua y que impida que el dispositivo de comunicaciones funcione hasta que se retire el aislador. Al colocar el aislador dentro del cuerpo de ánodo, por ejemplo, dentro de una cavidad en el cuerpo, este únicamente se retirará cuando el ánodo haya sido objeto de corrosión o desgaste y el agua entre en contacto con el aislador. El aislador puede, por ejemplo, ser un material no conductor que separe eléctricamente un conductor eléctrico entre la batería y el dispositivo de comunicación o, por ejemplo, un material hidrosoluble que mantenga un interruptor pretensado en la posición "abierta" hasta que el material se haya disuelto. Como alternativa, el material no conductor puede ser uno permeable al agua marina. Como alternativa, puede haber, sencillamente, una celda galvánica que comprenda dos materiales separados, que se puedan conectar eléctricamente mediante agua marina y, por tanto, producir una corriente.The communication device can, for example, be powered by a galvanic or voltaic cell, such as a battery, or by external power. In one embodiment, the communication device is powered by a battery located within the anode body. The battery may, in a further embodiment, be provided with an insulator, such as a non-conductive material that is water soluble or removable with water and that prevents the communications device from operating until the insulator is removed. By placing the insulator inside the anode body, for example inside a cavity in the body, the body will only be removed when the anode has been corroded or worn and water comes into contact with the insulator. The insulator can, for example, be a non-conductive material that electrically separates an electrical conductor between the battery and the communication device or, for example, a water-soluble material that maintains a prestressed switch in the "open" position until the material is switched off. has dissolved. Alternatively, the non-conductive material can be one permeable to seawater. As an alternative, there may simply be a galvanic cell comprising two separate materials, which can be electrically connected by sea water and thus produce a current.
De acuerdo con una realización adicional, se proporciona un miembro o estructura de soporte para el cuerpo de ánodo. El miembro de soporte puede, por ejemplo, extenderse fuera del ánodo y puede ser más largo en dirección longitudinal que el cuerpo. Como alternativa, el miembro de soporte puede ser un miembro de soporte interno en el cuerpo de ánodo, por ejemplo, si los requisitos de espacio requieren que los pernos de conexión se extiendan a través del cuerpo de ánodo. El cuerpo de ánodo puede estar moldeado al menos parcialmente alrededor del miembro o estructura de soporte y/o el miembro de soporte puede estar moldeado parcialmente dentro del cuerpo de ánodo y extenderse por fuera del mismo para fijar el ánodo a una estructura submarina para su uso. El miembro o estructura de soporte puede ser de un material diferente al del cuerpo de ánodo.According to a further embodiment, a support member or structure is provided for the anode body. The support member can, for example, extend outside the anode and can be longer in the longitudinal direction than the body. Alternatively, the support member may be an internal support member in the anode body, for example, if space requirements require the connecting bolts to extend through the anode body. The anode body may be at least partially molded around the support member or structure and / or the support member may be partially molded within the anode body and extend outside of the anode to secure the anode to a subsea structure for use. . The support member or structure may be of a different material than the anode body.
En una realización, la altura de las cavidades respectivas en el cuerpo de ánodo está diseñada para representar un estado general del cuerpo de ánodo con respecto a la masa e integridad estructural. Al tener las cavidades diferentes alturas en el cuerpo de ánodo, a medida que el cuerpo de ánodo se corroe, la solución galvánica circundante penetrará en las cavidades que, de otro modo, estarían cerradas, activando los sensores en las cavidades individuales mediante una mayor conductividad eléctrica, en diferentes niveles de desgaste. Por consiguiente, el sellado de las cavidades individuales fallará en función de la cantidad de desgaste del cuerpo de ánodo y su altura en el cuerpo de ánodo, proporcionando un patrón predecible y una detección automática del nivel de desgaste del cuerpo de ánodo. Al disponer la altura de las cavidades individuales de acuerdo con un patrón de desgaste previsto del cuerpo de ánodo, se puede detectar y realizar un seguimiento del desgaste del ánodo de sacrificio con mayor precisión. Por ejemplo, las cavidades pueden estar dispuestas de tal manera que una primera señal de sensor indique un desgaste equivalente a aproximadamente un 25 % de la vida útil del ánodo, una segunda señal de sensor a aproximadamente un 50 % y una tercera a aproximadamente un 75 %.In one embodiment, the height of the respective cavities in the anode body is designed to represent a general state of the anode body with respect to mass and structural integrity. As the cavities have different heights in the anode body, as the anode body corrodes, the surrounding galvanic solution will penetrate the cavities that would otherwise be closed, activating the sensors in the individual cavities through increased conductivity. electric, at different levels of wear. Consequently, the sealing of the individual cavities will fail as a function of the amount of wear on the anode body and its height on the anode body, providing a predictable pattern and automatic detection of the anode body wear level. By arranging the height of the individual cavities according to a predicted wear pattern of the anode body, the wear of the sacrificial anode can be detected and tracked more accurately. For example, the cavities can be arranged such that a first sensor signal indicates wear equivalent to about 25% of the anode life, a second sensor signal to about 50%, and a third to about 75%. %.
De acuerdo con unas realizaciones de la invención, en consecuencia, se proporciona un ánodo de sacrificio que permite realizar un seguimiento de las condiciones y la predicción de durabilidad por medio de mediciones de continuidad realizadas por sensores dispuestos en la cavidad individual en el cuerpo de ánodo. Al estar el ánodo de sacrificio provisto de un dispositivo de comunicación, el estado/desgaste del ánodo de sacrificio se puede transmitir de manera inalámbrica o alámbrica a un receptor al que un operario puede acceder más fácilmente, tal como un ordenador, un teléfono inteligente u otra solución de tableta, o reenviarse alámbrica o inalámbricamente a un sistema de control operativo o similar.According to embodiments of the invention, accordingly, a sacrificial anode is provided that allows conditions to be monitored and durability prediction by means of continuity measurements made by sensors arranged in the individual cavity in the anode body. . As the sacrificial anode is provided with a communication device, the condition / wear of the sacrificial anode can be transmitted wirelessly or wired to a receiver that can be more easily accessed by an operator, such as a computer, smartphone or another tablet solution, or forwarded wired or wirelessly to an operating control system or the like.
Ahora se hace referencia a las figuras 1a y 1b, que muestran unos dibujos del principio de una primera realización de un ánodo de sacrificio 10 de acuerdo con una realización, y la figura 1c, que es una vista en sección transversal del ánodo de sacrificio 10 a lo largo de la línea A-A de la figura 1b. Reference is now made to Figures 1a and 1b, which show drawings of the principle of a first embodiment of a sacrificial anode 10 according to one embodiment, and Figure 1c, which is a cross-sectional view of the sacrificial anode 10 along the line AA of Figure 1b.
El ánodo de sacrificio 10 comprende un cuerpo de ánodo 11, por ejemplo, formado por zinc, pero también puede estar formado por aluminio, magnesio, hierro u otras aleaciones metálicas adecuadas, moldeado alrededor de un miembro o estructura de soporte 20, que se extiende más larga en dirección longitudinal que el cuerpo de ánodo 11, proporcionando unos puntos de fijación 21a-b en los extremos de la misma fuera del cuerpo de ánodo 11, puntos de fijación a través de los cuales el ánodo de sacrificio 10 puede disponerse en una estructura para realizar su seguimiento mediante unos medios de sujeción adecuados, tales como soldadura, tornillos, pernos o similar. Por supuesto, el ánodo de sacrificio 10 también puede estar fijado a la estructura mediante otros medios de sujeción apropiados bien conocidos por un experto en la materia.The sacrificial anode 10 comprises an anode body 11, for example, formed of zinc, but can also be formed of aluminum, magnesium, iron, or other suitable metal alloys, molded around a support member or structure 20, extending longer in the longitudinal direction than the anode body 11, providing fixing points 21a-b at the ends thereof outside the anode body 11, fixing points through which the sacrificial anode 10 can be arranged in a structure to be followed by means of suitable fastening means, such as welding, screws, bolts or the like. Of course, the sacrificial anode 10 may also be attached to the structure by other appropriate fastening means well known to one of ordinary skill in the art.
El cuerpo de ánodo 11 está provisto de una serie de cavidades 12 de geometría conocida, distribuidas en el cuerpo de ánodo 11, en esta realización, distribuidas en dirección longitudinal.The anode body 11 is provided with a series of cavities 12 of known geometry, distributed in the anode body 11, in this embodiment, distributed in the longitudinal direction.
El ánodo de sacrificio 10 comprende, además, unos sensores 30 dispuestos en las cavidades 12 respectivas, constando los sensores 30 de dos electrodos 31a-b, separados, preferentemente, un par de electrodos 31a-b o varios pares de electrodos 31a-b. Como alternativa, puede haber un único electrodo y el segundo hilo eléctrico estar provisto por el cuerpo de ánodo. Los sensores 30 están fijados al miembro o estructura de soporte 20 y tienen una extensión en dirección longitudinal de las cavidades 12 respectivas. Los electrodos 31a-b están fijados al miembro o estructura de soporte 20 a través de medios no conductores de tal manera que no exista una conexión eléctrica entre el miembro o estructura de soporte 20 y los electrodos 31a-b.The sacrificial anode 10 further comprises sensors 30 arranged in the respective cavities 12, the sensors 30 comprising two electrodes 31a-b, separated, preferably, a pair of electrodes 31a-b or several pairs of electrodes 31a-b. Alternatively, there may be a single electrode and the second electrical wire be provided by the anode body. The sensors 30 are attached to the support member or structure 20 and have an extension in the longitudinal direction of the respective cavities 12. Electrodes 31a-b are attached to support member or structure 20 through non-conductive means such that there is no electrical connection between support member or structure 20 and electrodes 31a-b.
Las cavidades 12 pueden, por ejemplo, estar llenas de gas (tal como aire), un material no conductor soluble en agua marina (tal como grasa) o un material permeable al agua marina (tal como un material no conductor perforado o poroso). Los materiales adecuados para este fin pueden, por ejemplo, ser un material refractario de fibra o un material cerámico poroso. Estos materiales pueden ayudar a definir la cavidad 12 y mantener el material fundido fuera de la cavidad cuando se fabrica el ánodo, a la par que permiten que el agua entre en la cavidad cuando el ánodo se ha corroído lo suficiente o se ha dañado de otro modo.The cavities 12 may, for example, be filled with gas (such as air), a non-conductive material soluble in seawater (such as grease), or a material permeable to seawater (such as a perforated or porous non-conductive material). Suitable materials for this purpose can, for example, be a fiber refractory material or a porous ceramic material. These materials can help define cavity 12 and keep molten material out of the cavity when the anode is manufactured, while also allowing water to enter the cavity when the anode has sufficiently corroded or otherwise damaged. mode.
Las cavidades 12 quedan, por tanto, cerradas y selladas del agua marina circundante al ánodo de sacrificio 10, pero, a medida que el cuerpo de ánodo 11 del ánodo de sacrificio 10 se corroe, los sellos de las cavidades 12 se ven comprometidos, permitiendo que la solución galvánica (agua marina) fluya al interior de las cavidades 12. En esta realización, los sensores 30 comprenden dos electrodos dispuestos en cada cavidad 12 y, además, inicialmente aislados eléctricamente entre sí por el gas mencionado o un material no conductor en su interior. Sin embargo, otros tipos de sensores pueden ser igualmente adecuados para su uso en las cavidades, tal como un sensor de presión configurado para detectar un cambio de presión cuando la estructura que rodea la cavidad se ve comprometida y entra agua marina.The cavities 12 are thus closed and sealed from the seawater surrounding the sacrificial anode 10, but, as the anode body 11 of the sacrificial anode 10 corrodes, the seals of the cavities 12 are compromised, allowing that the galvanic solution (seawater) flows into the cavities 12. In this embodiment, the sensors 30 comprise two electrodes arranged in each cavity 12 and, furthermore, initially electrically isolated from each other by the mentioned gas or a non-conductive material in its interior. However, other types of sensors may be equally suitable for use in cavities, such as a pressure sensor configured to detect a pressure change when the structure surrounding the cavity is compromised and seawater enters.
Ahora se hace referencia a la figura 2, que es un diagrama de bloques de los componentes del ánodo de sacrificio 10 que muestra los flujos de alimentación y datos en el ánodo de sacrificio 10. Los sensores 30 con los al menos dos electrodos 31a-b en las cavidades individuales 12 están conectados a un microcontrolador 40 de tal manera que se establezca un potencial de tensión entre los dos electrodos 31a-b del sensor 30, y el microcontrolador 40 está, además, dispuesto para medir la continuidad entre los electrodos 31a-b de los sensores 30, es decir, la conductividad eléctrica. El microcontrolador 40 no medirá la continuidad a través de los al menos dos electrodos 31a-b (pares de electrodos) siempre que el sello de la cavidad 12 esté intacto, pero, tan pronto como se rompa el sello, la solución galvánica, que ahora encierra los electrodos 31a-b, presentará una conductividad mensurable y fluirá una corriente a través de los electrodos 31a-b de los sensores 30, que puede ser registrada por el microcontrolador 40.Reference is now made to Figure 2, which is a block diagram of the components of the sacrificial anode 10 showing the power and data flows at the sacrificial anode 10. The sensors 30 with the at least two electrodes 31a-b in the individual cavities 12 are connected to a microcontroller 40 in such a way that a voltage potential is established between the two electrodes 31a-b of the sensor 30, and the microcontroller 40 is furthermore arranged to measure the continuity between the electrodes 31a- b of sensors 30, that is, electrical conductivity. The microcontroller 40 will not measure continuity across the at least two electrodes 31a-b (electrode pairs) as long as the cavity 12 seal is intact, but, as soon as the seal is broken, the galvanic solution, which now it encloses the electrodes 31a-b, will exhibit measurable conductivity, and a current will flow through the electrodes 31a-b of the sensors 30, which can be registered by the microcontroller 40.
Como alternativa, se puede utilizar un tipo de sensor 30 diferente, tal como uno donde un aislador hidrosoluble mantiene mecánicamente un pasador conductor pretensado en estado "abierto" hasta que se disuelva en el agua. También se puede utilizar cualquier otro tipo de sensor que se active por la entrada de agua en el interior de la cavidad. Alternatively, a different type of sensor 30 can be used, such as one where a water-soluble insulator mechanically holds a prestressed conductive pin in an "open" state until it dissolves in the water. Any other type of sensor that is activated by the entry of water into the cavity can also be used.
El ánodo de sacrificio 10 está provisto, además, de un dispositivo de comunicación 50. La figura 3a muestra una realización donde el dispositivo de comunicación 50 es un dispositivo de comunicación inalámbrica integrado/dispuesto en el ánodo de sacrificio 10 para una transmisión directa inalámbrica. El dispositivo de comunicación se puede disponer en una de las cavidades de sensor o en una cavidad independiente para este fin. La figura 3b muestra una realización donde el dispositivo de comunicación 50 es un dispositivo de comunicación inalámbrica y está dispuesto en el exterior del ánodo de sacrificio 10 y conectado al microcontrolador 40 del ánodo de sacrificio 10 mediante un alambre 51. En una realización alternativa, el alambre 51 se puede extender hasta un receptor ubicado bajo el mar o en la parte superior. Por ejemplo, el alambre se puede extender hasta una caja de empalme en una instalación submarina, mediante el cual las señales de sensor se pueden reenviar hasta una ubicación en la parte superior a través de un enlace de comunicaciones existente, tal como un umbilical. Como alternativa, el cable 51 puede ser en sí mismo una línea de comunicaciones específica para la parte superior, o parte de un umbilical para este fin, y llevar hasta un receptor ubicado en la parte superior o en tierra firme.The sacrificial anode 10 is further provided with a communication device 50. Figure 3a shows an embodiment where the communication device 50 is a wireless communication device integrated / arranged in the sacrificial anode 10 for direct wireless transmission. The communication device can be arranged in one of the sensor cavities or in a separate cavity for this purpose. Figure 3b shows an embodiment where the communication device 50 is a wireless communication device and is arranged outside of the sacrificial anode 10 and connected to the microcontroller 40 of the sacrificial anode 10 via a wire 51. In an alternative embodiment, the wire 51 can be extended to a receiver located under the sea or on top. For example, the wire can be extended to a junction box in a subsea facility, whereby sensor signals can be forwarded to an overhead location through an existing communications link, such as an umbilical. Alternatively, cable 51 may itself be an overhead specific communications line, or part of an umbilical for this purpose, and lead to an overhead or land-based receiver.
De acuerdo con una realización alternativa, el microcontrolador 40 está integrado con el dispositivo de comunicación inalámbrica externo 50, y los sensores 30 están conectados al microcontrolador 40 a través de un alambre 51. According to an alternative embodiment, the microcontroller 40 is integrated with the external wireless communication device 50, and the sensors 30 are connected to the microcontroller 40 through a wire 51.
Para una transferencia inalámbrica directamente desde el ánodo de sacrificio 10 o a través de un dispositivo de comunicación inalámbrica externo, como se muestra en las figuras 3a y 3b, el medio de señal es agua y la transmisión inalámbrica puede, por ejemplo, lograrse por medio de transferencia acústica, es decir, por medio de una comunicación acústica subacuática (UAC, por sus siglas en inglés de Underwater Acoustic Communication), donde una señal acústica se envía directamente desde el ánodo de sacrificio 10 o mediante el dispositivo de comunicación inalámbrica externo, y es recibida por una unidad receptora fuera del ánodo, por ejemplo, en la superficie del agua. Puesto que la velocidad de transferencia de señal requerida es muy baja, la UAC puede proporcionar un rendimiento satisfactorio para este fin. Como alternativa, se pueden utilizar otros estándares de comunicación inalámbrica para este fin. Por ejemplo, en algunas realizaciones, podría ser posible proporcionar un dispositivo lector, de manera temporal o permanente, en estrecha proximidad al ánodo, en cuyo caso la comunicación mediante, por ejemplo, bluetooth podría ser posible.For a wireless transfer directly from the sacrificial anode 10 or through an external wireless communication device, as shown in Figures 3a and 3b, the signal medium is water and the wireless transmission can, for example, be achieved by means of acoustic transfer, i.e. by means of Underwater Acoustic Communication (UAC), where an acoustic signal is sent directly from the sacrificial anode 10 or via the external wireless communication device, and it is received by a receiver unit outside the anode, for example, on the surface of the water. Since the required signal transfer rate is very low, the UAC can provide satisfactory performance for this purpose. Alternatively, other wireless communication standards can be used for this purpose. For example, in some embodiments, it might be possible to provide a reader device, temporarily or permanently, in close proximity to the anode, in which case communication via, for example, bluetooth might be possible.
Las figuras 1a y 1b muestran una realización adicional donde el dispositivo de comunicación 50 está dispuesto en un alambre 51 para una transmisión alámbrica a un receptor por encima de la superficie del agua.Figures 1a and 1b show a further embodiment where the communication device 50 is arranged on a wire 51 for a wired transmission to a receiver above the water surface.
Las lecturas o mediciones realizadas por los sensores 30 y proporcionadas al microcontrolador 40 se pueden transmitir de manera inalámbrica o por alambre 51 a un receptor fuera del ánodo, por ejemplo, en la superficie del agua, alertando a su vez a un operario de la progresión de la corrosión y de las condiciones del ánodo de sacrificio 10.The readings or measurements made by the sensors 30 and provided to the microcontroller 40 can be transmitted wirelessly or by wire 51 to a receiver outside the anode, for example, on the surface of the water, in turn alerting an operator of the progression corrosion and sacrificial anode conditions 10.
Ahora, se hace referencia de nuevo a la figura 1c, así como a las figuras 4a y 4b. De acuerdo con esta realización, las cavidades 12 del ánodo de sacrificio 10 están conformadas con diferentes alturas en el cuerpo de ánodo 11. Gracias a este diseño, el tiempo necesario para que el proceso de corrosión rompa los sellos hasta las cavidades individuales 12 es diferente entre cavidades. Por lo tanto, las cavidades individuales 12 pueden estar diseñadas de tal manera que los sellos fallen uno tras otro en un patrón predecible, en función del desgaste del cuerpo de ánodo 11. Por ende, el estado general del cuerpo de ánodo 11 con respecto a la masa y la integridad estructural se puede deducir a partir de la información acerca de las cavidades 12 rotas y de las que permanezcan intactas.Now, reference is made again to Figure 1c, as well as Figures 4a and 4b. According to this embodiment, the cavities 12 of the sacrificial anode 10 are shaped with different heights in the anode body 11. Thanks to this design, the time required for the corrosion process to break the seals to the individual cavities 12 is different. between cavities. Therefore, the individual cavities 12 can be designed such that the seals fail one after the other in a predictable pattern, depending on the wear of the anode body 11. Hence, the general condition of the anode body 11 with respect to the mass and structural integrity can be deduced from the information about cavities 12 that are broken and those that remain intact.
A medida que el cuerpo de ánodo 11 se corroe, como se muestra en la figura 4a, la solución galvánica circundante (agua marina) penetrará en las cavidades 12 que, de otro modo, estarían cerradas, como se muestra en la figura 4b, activando los sensores 30 en las cavidades individuales 12, por ejemplo, a través de un aumento de la conductividad eléctrica, como se ha descrito anteriormente.As the anode body 11 corrodes, as shown in Figure 4a, the surrounding galvanic solution (seawater) will penetrate cavities 12 that would otherwise be closed, as shown in Figure 4b, activating the sensors 30 in the individual cavities 12, for example, through an increase in electrical conductivity, as described above.
Por medio del ánodo de sacrificio 10 de acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente, el desgaste, es decir, el estado del ánodo de sacrificio 10, se puede supervisar, donde el estado de las condiciones del ánodo de sacrificio 10 se envía de manera inalámbrica directamente a una unidad receptora o el estado de las condiciones se envía a través de un alambre 51 a la superficie del agua, donde un operario puede acceder fácilmente a la señal o ser reenviada a un operario.By means of the sacrificial anode 10 according to the embodiments described above, the wear, i.e. the state of the sacrificial anode 10, can be monitored, where the state of the conditions of the sacrificial anode 10 is sent wirelessly directly to a receiving unit or the state of conditions is sent through a wire 51 to the surface of the water, where an operator can easily access the signal or be forwarded to an operator.
La invención únicamente está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. The invention is only limited by the scope of the appended claims.
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