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Title:
METHOD AND DEVICE USED TO DETECT CORROSION IN CATHODICALLY-PROTECTED BURIED STEEL, PARTICULARLY IN CONCRETE REINFORCEMENTS, OR TO DETERMINE IF SAID CORROSION IS PASSIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/103330
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting corrosion in buried steel which, after containment of a carrier direct current, consists in: modulating an alternating current; determining the phase difference between the intensity of the alternating current and the alternating potential applied in order to ascertain whether or not the cathodic protection is effective, on the condition that the frequency interval of the alternating current is between 0.01 and 100 Hz. The measurement method consists in: (i) generating an alternating current which is applied between the buried steel and a counterelectrode located on the surface of the ground and (ii) using a standard electronic system, measuring the value of the applied voltage u and current i. Said values are subsequently processed electronically using a suitable device in order to determine phase angle n, the value of which indicates the effectiveness of the cathodic protection.

Inventors:
ANDRADE PERDRIX MARIA CARMEN (ES)
FULLEA GARCIA MARIA JOSE (ES)
MARTINEZ SIERRA ISABEL (ES)
BOLANO RUIZ JUAN ANTONIO (ES)
JIMENEZ PADILLA FRANCISCO (ES)
NAVARRO SEGURA ALFREDO (ES)
Application Number:
PCT/ES2002/000295
Publication Date:
December 27, 2002
Filing Date:
June 14, 2002
Export Citation:
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Assignee:
CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION (ES)
GEOTECNIA Y CIMIENTOS S A GEOC (ES)
ANDRADE PERDRIX MARIA CARMEN (ES)
FULLEA GARCIA MARIA JOSE (ES)
MARTINEZ SIERRA ISABEL (ES)
BOLANO RUIZ JUAN ANTONIO (ES)
JIMENEZ PADILLA FRANCISCO (ES)
NAVARRO SEGURA ALFREDO (ES)
International Classes:
G01N17/02; (IPC1-7): G01N17/02
Foreign References:
US5674375A1997-10-07
ES2013128A61990-04-16
EP0465347A11992-01-08
US4658365A1987-04-14
US5425867A1995-06-20
US5370776A1994-12-06
US5612621A1997-03-18
Other References:
DATABASE WPI Derwent World Patents Index; AN 1984-119496
Attorney, Agent or Firm:
Represa Sanchez, Domingo (113 Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para conocer si un acero enterrado (especialmente en las armaduras del hormigon) esta protegido catódicamente contra la corrosion o si esta pasivo o no, sin tener que interrumpir esta, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) Se aplica entre el acero y un contraelectrodo, situado sobre la superficie exterior del terreno o del hormigón, una corriente alterna cuya frecuencia esta comprendida entre 0,01 y 100 Hz. b) Mediante un dispositivo convencional, se mide el desfase entre esta corriente y la diferencia de potencial medida entre el acero y un electrodo de referencia situado proximo al contraelectrodo. c) El angulo medido se compara con un valor previamente fijado de forma que cuando el angulo medido es inferior al fijado, se sabe que la protection es eficaz.
2. Procedimiento para conocer si un acero enterrado esta protegido catódicamente o si esta pasivo. segun la reivindicación 1, caracterizado porque, en su mejor realización, el sensor de medida empleado es el conocido como anillo de guarda, formado por dos anillos metálicos concentricos, siendo el interior el contraelectrodo de la reivindicación 1 y el exterior el contraelectrodo externo por el que se hace pasar la corriente continua de confinamiento, definida porque su valor es tal que, la diferencia de potencial entre dos electrodos de referencia situados entre arnbos anillos, es nula.
3. Procedimiento para conocer si un acero enterrado esta protegido catódicamente o si esta pasivo, segun la reivindicación 2, caracterizado porque la corriente alterna se modula sobre la corriente continua confinada.
4. Procedimiento para conocer si un acero enterrado esta protegido catódicamente o si esta pasivo, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la diferencia de fase entre la tension y corriente alterna, se hace llevando la tension alterna u medida con el electrodo de referencia y otra tension proporcional a la corriente i aplicada, a un oscilógrafo de rayos catódicos, midiendo la figura de Lissajous que se dibuja en pantalla.
5. Dispositivo para conocer si un acero enterrado esta protegido catódicamente o si esta pasivo, segun las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la diferencia de fase entre la tension y corriente alterna, se hace por un sistema formado por: a) Una unidad de medida y control. Que contiene la CPU y se encuentra conectada con las unidades de confinamiento y medida. b) Una unidad de confinamiento. Que contiene los siguientes componentes basicos : Dispositivo de union de senales. Amplificador operacional. Dispositivo comparador de senales. Medidor de la diferencia de potencial, Vss, entre los dos electrodos extras de referencia, situado entre los dos anillos que actuan de contraelectrodos. Un medidor de la corriente Ixce. c) Ufza unidad de generacion de corriente alterna. Que produce una corriente alterna de intensidad i, y mide el desfase entre dicha corriente y la tension que la genera. Contiene los siguientes componentes basicos : Medidor de la tension Er. Generador de corriente alterna. Dispositivo de union de senales. Amplificador operacional. Medidor de la corriente Ice. Unidad de medida y control. La unidad de medida y control procesa los datos recibidos y calcula, a partir del desfase entre la tension y la corriente alterna, si la estructura metálica (en este caso la armadura de una losa de hormigón armado) esta o no suficientemente protegida catodicamente.
6. Procedimiento y dispositivo para conocer si un acero enterrado esta protegido catódicamente o si esta pasivo, begun las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el angulo de desfase que determina si hay o no protección, es menor de 10° sexagesimales.
Description:
Titulo Procedimiento y dispositivo para la detection de corrosion en acero enterrado protegido catodicamente, especialmente en las armaduras del hormigon o determinar si esta pasivo.

Campo de la técnica * Deteccion de corrosion de acero en piezas enterradas.

* Medida de la corrosion del acero en hormigón armado.

Introducción Los sistemas de protecciones catódicas se usan, entre otros, para prevenir corrosion de las armaduras de acero en estructuras de hormigon. El criterio normalmente establecido es que la protection catódica se consigue cuando se alcanza un potencial de-0.85V respecto a un electrodo de referencia de Cu/CuS04, denominado criterio del potential absoluto. Si el potencial de la estructura es de-0.85 V o mas negativo, con respecto a un electrodo de la referencia de CU/CUS04, las reacciones de la oxidation que producen corrosion no deben tener lugar y, por tanto, la estructura protegida no debe corroerse.

Sin embargo, hay varias deficiencias con un criterio tan simple: las medidas de potencial estran afectadas por la caida de tension en el hormigón que anade un voltaje negativo al potencial medido; asi, por ejemplo, si el potencial medido es de-0.92 V, pero hay una caida de potencial de 0.10 V, el potencial de polarizacion real es de-0. 82 V, con lo que, aunque el potencial medido parece ser inferior a-0.85 V, el potencial de polarizacion real del sistema de protection catódica no cumple el criterio establecido.

Por otra parte, el criterio de-0.85 V es empiric y no aplica a todas las condiciones del hormigón. Por ejemplo, en condiciones de baja humedad, potenciales mas positivo que-0.85 V pueden proporcionar protección catódica suficiente para mitigar la corrosion.

En un punto diferente, sobre todo en estructuras de acero enterrada, donde existe corrosion biológica donde hay presente sulfuros,-0.85 V no puede ser el nivel de una protection catódica adecuada.

El potencial que debe ser aplicado para llevar el potencial a la region de protección, depende de las condiciones quimicas obtenidas en la interfase hormigón- agua. Estas condiciones varian de una estructura a otra e, incluso, dentro de una misma estructura. En consecuencia, un determinado valor del potencial, no puede corresponder a las distintas condiciones quimicas que pueden darse en estructuras de hormigon armado.

Algunos autores han propuesto el denominado criterio de la caidal desplazamiento del potencial de 100 mV. Este criterio se ha utilizado sobretodo en el campo de la protection de tuberas enterradas ; segun este criterio la protección es eficaz cuando el potencial de acero se desplaza en la direction catódica, del potencial natural antes de la polarización, un valor minimo para lograr la proteccion. Este desplazamiento segun varios autores es de 300 mV a 100 mV.

La aplicacion de este criterio a las estructuras de hormigón armado es cuestionable, en tanto que esta basado en la premisa de que la corrosion del acero de la armadura esta controlada por la"polarizaci6n de activacion", dato este que niegan diversos autores.

El criterio de la densidad de corriente esta basado en que"teoricamente"la densidad de corriente necesaria para alcanzar la protección, depende del mecanismo del proceso de polarizacion, y puede calcularse a partir de la curva de polarizacion.

En la practica, sin embargo, la densidad de corriente aplicada depende fundamentalmente del potencial de corrosion, de forma que su valor depende fundamentalmente de que la velocidad de corrosion y el potencial para la futura corrosion sea baja media o alta. La cifra generalmente aceptada es de 13 mA/m2 de superficie de hormigon.

Einalmente el criterio de E vs. logl propone que la corriente requerida para la protection catódica es aquella que puede determinarse a partir del principio del comportamiento lineal de la curva E = f (logI). Este criterio, sin embargo, esta basado solamente en el puro control de activacion, pero, el comportamiento lineal (curva teorica de Tafel), puede no tener lugar, si la polarizacion de concentración y resistiva interfieren en el fenómeno de polarizaci6n.

Por tanto es deseable disponer de una técnica que pueda descubrir la corrosion directamente y establecer si el nivel de protection catódica aplicado es suficiente.

Estado de la tecnica.

La corrosion es un fenómeno de superficie que tiene lugar en la interfase metal/ electrolito por la accon de este sobre aquel, como consecuencia de la formation y movimiento de particulas con carga electric en cantidad proporcional al flujo de corriente o de cargas suscitado por el fenomeno. En consecuencia, la corrosion se puede medir y controlar a traves de parámetros electricos.

La electroneutralidad de la materia, que ante una disposición de cargas electrics sobre una superficie, fuerza la imagen de signo contrario en la otra cara de la misma interfase, hace que la doble capa en torno a los electrodos, las peliculas pasivantes y otras capas superficiales, se comporte como condensadores, o circuitos electrics mas complejos que contienen condensadores. La transferencia de cargas, con formation y desaparicion de iones y el transporte de los mismos, son procesos que limitan el flujo de corriente o intensidad y actuan como si de resistencias electrics se tratara.

Los sistemas electroquimicos se pueden simular (circuito equivalente) por una combinación de resistencias, condensadores y bobinas que, ante una serial electric, reproducen su respuesta con una aproximación aceptable.

Un modelo de circuito equivalente que reproduce bastante bien la respuesta de muchos sistemas electroquimicos es el propuesto por Randles [J. E. Randles : Discuss.

Faraday Soc., 1 (1947), 11; S. Feliu, J. M., Bastidas, y M. Morcillo: Quia. e Ind., 28

(1982), 635] consistente en una resistencia (RT) y condensador (Cd) en paralelo, ambos en serie con otra resistencia (Re). La resistencia de transferencia de carga, RT, determina la velocidad de la reaction de corrosion y es una medida de la transferencia de electrones a través de la interfase [K. Hladky, L. M. Callow y J. L. Dawson: Br. Corros.

J., 15 (1) (1980), 20].

El circuito de Randles, como todas las generalizaciones, es una aproximación y una simplificacion al mismo tiempo. Dado que la resistencia ofrecida por condensadores y autoinducciones, es funcion de la velocidad de variacibn de la senal electric, para obtener una información adecuada de los circuitos equivalentes, aplicar senales de alterna con una amplia gama de frecuencias.

La asimilación de las interfases electroquimicas, tales como la superficie de un metal que se corroe, a circuitos equivalentes, hace que, aunque la corriente de las pilas de corrosion es continua, pueda estudiarse su efecto con excitaciones sinusoidales como las de corriente alterna.

Al aplicar un potencial sinusoidal a un sistema metal/medio, o a un circuito equivalente, se obtiene como respuesta una intensidad sinusoidal con un cierto angulo de desfase v. La relation AE/AI es otra function sinusoidal; la impedancia Z para un circuito RC en paralelo, como el de Randles, viene dada por <BR> <BR> <BR> <BR> Z = Re+RT-jwCRT²<BR> <BR> <BR> <BR> 1 + w²C²RT² 1 + w² C² RT² La impedancia queda totalmente definida sin mas que especificar su magnitud y el angulo de fase, como en los diagramas de Argand, o bien sus componentes real e imaginaria, Z'y Z". Si se incluye también la frecuencia como variable, en circuitos equivalentes correspondientes a sistemas sencillos metal/medio sencillos, el extremo del vector impedancia describe un semicirculo en el plano complejo (figura 1), cuyas dimensiones permiten estimar los valores Re, RT y C del circuito equivalente, o atribuibles al sistema en estudio [S. Feliu, J. M.; Bastidas, y M. Morcillo: Quim. e Ind.,

28 (198t, 635; K. Hladky, L. M. Callow y J. L. Dawson: Br. Corros. J., 15 (1) (1980), 20.].

El analisis de la ecuación que da Z, sustituyendo valores del circuito equivalente, conduce a: que es la ecuación de un circulo de radio RT/2, conocido por diagrama de Nyquist o de Cole y Cole [K. S. Cole y R. Cole: J. Chem. Phys., 9 (1941), 341].

En el diagrama de Nyquist el eje horizontal representa la parte real de la impedancia del electrodo, es decir, su componente resistivo y el eje de ordenadas el componente imaginario o reactancia capacitiva. A frecuencias elevadas, del orden de 10 kHz o mayores, el condensador conduce tan fácilmente que cortocircuita RT y permanece solo el efecto de la resistencia del electrolito y de las capas superficiales, Re, valor que corresponde a la intersección izquierda del semicirculo con el eje de abscisas. Cuando decrece la frecuencia, el condensador conduce cada vez menos, pues la reactancia capacitiva es inversamente proporcional a m, hasta que a bajas frecuencias o en corriente continua (frecuencia cero) el condensador deja de conducir y la impedancia se iguala a la suma Re + RT marcada por la intersección derecha del semicirculo con el eje real.

La obtention del diagrama de impedancias en el mas amplio dominio de frecuencias constituye un examen analitico (una especie de firma espectral), de los diversos procesos que, de otra manera, intervienen y se manifiestan global y simultanea- mente en una solicitación por corriente continua del sistema estudiado [S. Feliu, J. M.; Bastidas, yM. Morcillo: Quim. eInd., 28 (1982), 635].

La exactitud de las predicciones cinéticas basadas en técnicas electroquimicas requiere que la velocidad de corrosion este bajo control de activación, que exista relation causa-efecto entre la senal o polarizacion aplicada y la respuesta medida y que

la corretación entre aquella y esta sea lineal. La condition de linealidad se fuerza, a menudo, recurriendo a senales de pequena amplitud, bien se trate de impulsos, escalones o rampas de tension, u ondas sinusoidales.

En estas condiciones ideales, la velocidad de corrosion esta inequivocamente relacionada con la resistencia de polarización, Rp ; en las medidas con corriente alterna, se obtienen semicirculos bien definidos, que permiten determinar simultáneamente Re y RT, siendo Re + RT totalmente equivalente a RP.

Los sistemas reales se apartan con frecuencia de la situación descrita, a causa de procesos de absorción, difusion, o de otros procesos redox distintos y superpuestos al de corrosion, que enmascaran a este, deforman el diagrama de impedancia y complican los circuitos equivalentes (figura 2).

El efecto del transporte de masas por diffusion se reproduce, en los circuitos equivalentes, introduciendo un elemento adicional W, conocido como impedancia de Warburg, en serie con RT. La impedancia de Warburg es un numero complejo con las partes real e imaginaria iguales e inversamente proporcionales a la raiz cuadrada de la frecuencia: siendo a el llamado coeficiente de Warburg.

En un diagrama de Nyquist, consecuentemente, W se traduce en una recta con pendiente unidad, que aparece en el rango de las bajas frecuencias, pues a frecuencias altas el termine 1/qco se hace despreciable. La figura 2 reproduce un diagrama de impedancias tipico de control por diffusion que, como. era de esperar, es una combinación del semicirculo y una recta de 45°, es decir, de procesos puros de transferencia de carga y difusion.

Sasadas en lo anteriormente expuesto, pueden citarse, por orden cronológico, las siguientes patentes americanas : * US 4.090.170"Process and apparatus for investigating the activity of a cathodic protection unit (Proceso y aparato para investigar la actividad de una unidad de protection catodica)".

* US 4.238.298"Corrosion rate measuring method and apparatus (Metodo y aparato para medir la velocidad de corrosion)".

* US 4.591.792"Method and apparatus for measuring the polarized potential of a buried or submerged structure proteted by impressed current (Metodo y aparato por medir el potencial polarizado de protection de un una estructura enterrada o sumergida por corriente impresa)".

* US 4.351.703"Cathodic protection monitoring (Supervisado de protection catódica)" * US 4.831.324"Method and apparatus for analizing the electrode impedance (Metodo y aparato para el analisis de la impedancia de electrodo)".

* US 5.674.375"Method for detecting the presence or absence of corrosion of cathodically protected estructures (Metodo para descubrir la presencia o ausencia de corrosion de estructuras protegidas catodicamente)".

Breve descripción de la invention En los procedimientos hasta ahora conocidos, como se acaba de describir, se predice la insuficiencia de protection catódica por la desviación del modelo de Randles, al que, anadiendo una parte correctiva de la diffusion de materia (impedancia de Warburg), se obtiene una modificacion del semicirculo del diagrama de Nyquist, consistente en que la parte final (correspondiente a las medidas a baja frecuencia) del semicirculo pasa a convertirse en una recta de pendiente 1.

Los autores de la presente invención han observado, utilizando un circuito en el que se superpone una corriente alterna sinusoidal a la corriente continua impresa de protección, que el angulo de fase entre la intensidad y el potencial de la corriente alterna aplicada, siempre que el intervalo de frecuencias de esta este comprendido entre 0.01 a 100 Hz, baja a menos de un determinado valor cuando la corriente continua de

proteccion es suficiente y, por consiguiente, la armadura está protegida frente a la corrosión.

Igualmente, la invention permite conocer si un acero se esta corroyendo activamente o no aunque no este protegido cat6dicamente (verificaci6n de pasividad).

Breve descripción de las figuras Figura 1. Representación del diagrama de Nyquist correspondiente a un sistema ausente de corrosion segun J. A. González Femandez"Control de la corrosion : estudio y medida por tecnicas electroquimicas". C. S. I. C., Madrid 1989, p. 202.

Figura 2. Representación del diagrama de Nyquist correspondiente a un sistema sometido a corrosion segun J. A. González Demandez, o. c. p. 207.

Figura 3. Figura de Lissajous correspondiente al oscilograma de un circuito RL sometido a una corriente alterna sinusoidal [Elipse representando i = f (u) y parámetros caracteristicos].

Figura 4. Esquema de bloques del procedimiento para conocer si una estructura metálica enterrada, protegida catódicamente, esta sometida a corrosion (en la figura, aplicación a la corrosion de una armadura de hormigón armado).

Figura 5. Dispositivo experimental para conocer si hay corrosion de la armadura en un bloque de hormigón armado protegido catodicamente.

En la figura se encierran por una linea de puntos cada una de las unidades que componen el dispositivo : * Unidad de medida y control. Contiene la CPU y se encuentra conectada (ver diagrama de bloques de la figura 4) con las unidades de confinamiento y medida.

* Unidad de corafinamiento. Contiene los siguientes componentes basicos : 1 Dispositivo de union de senales.

2 Amplificador operacional.

3 Dispositivo comparador de senales.

4Medida de la diferencia de potencial, Vss, entre los dos electrodos extras de referencia 15 y 16.

5 Medidor de la corriente Ixce.

* Unidad de generación de corriente alterna. Constituye la parte esencial de la invention ; se produce una corriente alterna, y se mide el desfase entre dicha corriente y la tension que la genera. Contiene los siguientes componentes basicos : 6 Medidor de la tension Er.

7 Generador de corriente alterna.

8 Dispositivo de union de senales.

9 Amplificador operacional.

10 Medidor de la corriente Ice.

Unidad de medida y control. Procesa los datos recibidos y calcula, a partir del desfase entre la tension y la corriente alterna si la estructura metálica (en este caso la armadura 11 de una losa 12 de hormigon armado) esta o no suficientemente protegida catodicamente.

* Sensor para realizar la medida. Contiene el anillo de guarda, el contraelectrodo, el anillo de medida y los electrodos. Esta parte del equipo es esencial para la invention pero no constituye parte de la misma. Comprende: 13 Electrodo de referencia.

14 Contraelectrodo central.

15 Electro extra de referencia.

16 Electro extra de referencia.

17 Contraelectrodo externo.

18 Fuente de protection catodica.

Figura 6. Diagrama de bloques de una manera de realizar la invención Descripción detallada de la invención El procedimiento, objeto de la presente invencion, para determinar la presencia o ausencia de corrosion en una estructura de acero protegida o no catódicamente, consiste en superponer a la corriente de protecci6n catódica o al potencial de referencia una

corriente= sinusoidal de frecuencia variable y medir el desfase existente, v, entre la tension y la corriente aplicada.

Una manera sencilla de medir el angulo de fase v, es mediante la determinación de los parámetros de las denominadafigzcras de Lissajous, obtenidas en un oscilógrafo ; al que llega, como eje de abscisas, el valor de la tension alterna u aplicada entre la armadura metálica y un electrodo de referencia en contacto con la superficie del cemento, y como eje de ordenadas el correspondiente valor de i de dicha corriente alterna.

Cuando se trata de una senal sinusoidal u=uasenco t la intensidad de corriente presenta un cierto desfase v, viniendo dada por i iosen(#t-#) Lafigura de Lissajous obtenida es (figura 3) una elipse, con los ejes rotados respecto a los de coordenadas, que corresponde a la ecuación Denominando i'y u'a las ordenadas y abscisas de los puntos de corte de la elipse con los correspondientes ejes de coordenadas, se tiene u' arcsen- uo Opcionalmente, en el caso de utilizar este sistema de medida, es posible zambien conocer el valor del argumento, Z, de la impedancia del circuito, |Z|=a0/i' Sin necesidad, por tanto, de dibujar la figura de Lissajous, se puede, mediante un sistema de computerización, medir los valor de uo, io, u'e i', y utilizando un

coprocesador matematico determinas v y Z, a la vez que un frecuentimetro da el valor de m de la tension sinusoidal aplicada.

Naturalmente, la determinación del angulo v puede realizarse de otras muchas manera, por ejemplo mediante un puente de impedancias. No se insiste sobre este tema dado que la medida del angulo no es el objeto de la presente invencion, sino como cono- ciendo el angulo se puede saber si un circuito esta o no suficientemente protegido contra la corrosion, sin necesidad de suspender la protection durante la medida.

Los autores de la presente invención han comprobado que, respetando el principio basico de que el desfase entre el voltaje y la intensidad de la corriente alterna modulada determina si la protection catódica es eficaz o si el acero esta o no pasivo, existe un factor que mejora la reproducibilidad y precision de las medidas. Este factor consiste en realizar un confinamiento previo de la corriente mediante el sistema de los anillos de guarda empleado para medir la velocidad de corrosion en armaduras sin proteccion catodica por Feliu y otros [Feliu, S., González, J. A., Andrade, M. C., Escudero, M. L. y Feliu, Jr.,"Procedimiento de determinación electroquimica, no destructiva y cuantitativa, de la velocidad de corrosion metálica en estructuras de hormigon armado de grandes dimensiones, mediante el confinamiento sensorizado de una senal electric que se aplica", Patente espanola P8901100 (num. pub. 2013128) solicitada el 29/03/89] y descrito por los autores posteriormente [Feliu, S., González, J. A., Feliu, S. Jr. and Andrade, C."Confinement of the electrical signal for in-situ measurements of polarization resistance in reinforced concrete". Mater. J. ACI, September-October 1990,457-460].

El procedimiento se presenta en el esquema de diagrama de bloques de la figura 4, que pasamos a describir: Una unidad de control actua sobre un generador de frecuencia cuya corriente, convenientemente amplificada, se trasmite a los electrodos del sensor. La unidad de adquisicion de datos emite las correspondientes senales y recibe los correspondientes valores que reenvia a la unidad de control. Esta procesa los datos que envia a una pantalla, imprime y/o guarda en una unidad de disco.

Zn la figura 5 se muestra con mas detalle este diagrama de bloques. Como ya se ha expuesto al describir las figuras hay una primera unidad que permite el confinamiento de la corriente continua sobre la que se modula la corriente alterna que va a ser medida. Esta unidad, que denominamos unidad de confinamiento, contiene un dispositivo de union de senales, 1, que recibe por una parte la senal del diferenciador 3 y, por otra parte, la senal alterna producida en 7; la senal producida por 1 pasa a un amplificador operacional que genera la corriente continua, IXce7 de confinamiento, que se mide en el amperimetro 5 y llega al contraelectrodo externo 17 del sensor. Para el control de esta corriente, en esta unidad se reciben las senales de dos electrodos extras de referencia 15 y 16, situados en el sensor que contiene el electrodo de guarda; estas senates llegan a un voltimetro 4, que mide la diferencia de potencial, Vss, entre los dos electrodos, que a su vez, en el dispositivo comparador de senales 2, se transforma en una senal que se envia a 1.

La siguiente unidad, que denominamos unidad de generación de corriente alterna, constituye la parte esencial de la invencion, ya que de la unidad de confinamiento (en determinadas condiciones dependientes del dimensionado de la armadura a medir) podria prescindirse; sin embargo, dado que estas condiciones, en algunos casos, son desconocidas deleT operador, no parece prudente prescindir de la unidad de confinamiento en el modelo comercial.

En la unidad de generación se produce una corriente alterna, y se mide el desfase entre dicha corriente y la tension que la genera. Contiene un generador de corriente alterna 7 de frecuencia variable (entre 0,01 y 100 Hz), cuya senal se aplica, a través de un dispositivo de union de senates 8, a un amplificador operacional 9, que envia una corriente de intensidad ICe, medida en el amperimetro 10, al contraelectrodo 14 formado por el anillo central del sensor de confinamiento; en la parte central, un electrodo de referencia 13, determina la tension, Er, en este punto que se retroalimenta en el sumador 8 y se mide en el voltimetro 6.

Aunque todas las operaciones podrian realizarse de forma manual, es aconsejable, como se indica en la figura 5, computarizar el proceso, de forma que

automaticamente se inicien las aquellas operaciones, incluso se repitan varias veces las medidas y, a través de los datos obtenidos se hagan los calculons oportunos para la determinacion del angulo de desfase y se compare con el valor predeterminado (normalmente 10°) y se obtengan los resultados en pantalla, impresora y/o disco.

Aunque, de acuerdo con la presente invencion, es suficiente realizar una sola medida de frecuencia en el rango especificado de 0,01 a 100 Hz, en la practice es conve- niente la realización de 3 medidas para comprobar que todas ellas dan un angulo inferior al predeterminado (normalmente 10°), ya que por un error operativo podria darse la circunstancia de que, en un caso concreto, accidentalmente, se registrara un angulo inferior al predeterminado cuando el real fuera mayor. Las probabilidades de que este error accidental ocurra en tres medidas es prácticamente nulo; en cualquier caso, es conveniente comprobar peri6dicamente el dispositivo sobre un circuito RL de desfase conocido.

Aunque tanto la exposition que acaba de hacerse como los ejemplos que se dan a continuación se refieren a las medidas sobre hormigon armado, todo ello puede aplicarse a tuberas o cualquier tipo de estructuras de acero sumergidas en el terreno.

Dispositivo de medida El diagrama de bloques de la figura 4 puede materializarse en el que se presenta en la figura 6 que da el esquema de un dispositivo basado en todo lo anteriormente expuesto. El método de adquisicion de datos se basa en un circuito convencional realizado en base a un microprocesador que se encarga de controlar las diversas scales y activar los diferentes circuitos.

Aunque en los bloques de la figura 6 se han presentado los textos, junto a los cuadros mas importantes se ha marcado un numéro que nos servira de referencia en la siguiente descripcion.

Existen dos tipos de circuitos alrededor del microprocesador (por ejemplo un CPU486) [los numeros en negrita corresponden a los de la figura 6]:

a) Circuitos perifericos del procesador.

19 Pantalla para mostrar los textos y graficos al operador.

20 Teclado, que permite al operador introducir los datos necesarios y activar los procesos de medida a realizar.

21 Los datos y resultados obtenidos se guardan en una memoria que puede utilizarse para trasladar estos datos a un ordenador personal para tratar los resultados. Esta tarjeta respeta la connexion estándar denominado P. C. M. C. I. A.

22 Los datos pueden ser emitidos y recibidos adicionalmente mediante una connexion estándar RS-232. b) Circuitos de interfase o uniorz con el sensor, que pueden introducir una excitation (tension o corriente) y obtener la respuesta: 23 Las tensiones y corrientes involucradas en el proceso se obtienen por parte del microprocesador mediante un sistema, que convierte las senales electrics en niveles logics (bits), llamado ADC (Convertidor analogic a digital).

24 Puesto que los niveles de las senales pueden ser muy dispares y algunas muy débiles, para adaptarlas al ADC se utiliza un amplificador con ganancia programable (PGA).

25 Las senales débiles pero superpuestas a niveles continuos elevados se adaptan mediante un convertidor digital analogic (D/A) este modul convierte los niveles logics del microprocesador en una tension que se resta de la senal de entrada mediante el PGA.

26 Para poder utilizar un solo sistema de medida con varias tensiones y corrientes se utiliza un dispositivo multiplexor que conecta la senal elegida a la cadena de medida.

27 La adquisicion de datos dispone de cuatro circuitos de muestreo y retention S&H que permiten retener cuatro senales en el nivel de un determinado instante para que puedan ser analizadas por la cadena de medida.

28 La aplicación de tensiones y/o corrientes en el sistema para medir su respuesta se realiza mediante dos sistemas D/A (mencionados anteriormente).

Estos modules D/A pueden alcanzar la estructura mediante tres modos i) Directamente aplicando su salida de tension al sistema.

ii) Controlando un modul potenciostato que permite mantener un determinado potencial en function de un electrodo de referencia. iii) Controlando una fuente de corriente que permite mantener una determinada corriente a través del circuito independiente de las variacio- nes del potencial.

29 Todas las senates introducidas o medidas del sistema se realizan respecto de la connexion que se realiza a la estructura metálica mediante una pinza conectada a la barra.

Los diferentes circuitos y modules que componen el sistema de medida necesitan para su funcionamiento varios niveles distintos de tension que son proporcionados por una fuente de alimentacion.

Ejemplos Para realizar las medidas objeto de la presente invención se han utilizado una serie de probetas de hormigón armado de las siguientes caracteristicas : * Cemento I-45 A de Valderrivas 380 kg/m3 * Arena de rio (tamano maxim 4 mm) 771 kg/m3 * Gravilla de machaqueo (tamano maximo 12,5 mm) 1170 kg/m3 * Agua 152 kglm3 Relation agua/cemento : 0,4 Con esta mezcla se recubrio una armadura de acero construcción formada por redondos de 5 mm 0, constituyendo el conjunto una losa de hormigón armado de lx2 m de superficie.

* Tiempo de vibrado: 2 min 15 s Utilizando el dispositivo de medida descrito, se han recogido una serie de datos correspondientes a las probetas de la losa en diferentes estados de protection Los resultados han sido los siguientes:

Ejemplo n° 1. Probetas con corrosion moderada sin protección catodica.

Los resultados obtenidos se muestran en la tabla I Ejemplo n° 2. Probetas con corrosion moderada con protección catódica durante 24 h.

Los resultados obtenidos se muestran en la tabla II Ejemplo n° 3. Probetas con corrosion moderada con protección catodica durante 48 h.

Los resultados obtenidos se muestran en la tabla III TABLAI Frecuencia v (Hz) (grados sexagesimales) 0,01 12, 7 0,1 16, 6 1 13, 2 10 8, 7 100 4,8 TABLA II Frecuencia (Hz) (grados sexagesimales) 0,01 5. 4 0,1 6, 8 1 7, 5 10 9, 1 100 6,8 TABLA III Frecuencia # (Hz) (grados sexagesimales) 0,01 3,1 0,1 5,2 1 5,0 10 3,2 100 1,9