APCE Notizie - 43 - marzo 2011

Esercizio e Manutenzionedegli impianti

di protezione catodica

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Periodico registrato presso il tribunale di Rom

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FUORI SOGLIA INDICE DI VARIABILITA’ (Bassa, Media, Alta).

DATA LOGGERDATA LOGGER

PREZZI COMPETITIVI !!


n° 43 - marzo 2011

eDITORIALe

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8eseRCIZIO DeLLA PC

Esercizio e manutenzione degli impianti conformi alla normativa

12Le reti di distribuzione del gas

Impianti di protezione catodica: criteri generali e manutenzione

40CORsI APCe

22CAse HIsTORIes

Corrosione batterica sotto nastro

25Foratura di un ossigenodotto in PC a seguito di scarica atmosferica

27IMPIANTI DI PC

Alimentatori automatici a controllo di corrente per correnti vaganti

32Dispersori per impianti di protezione catodica: un confronto

35Dispersori e impatto ambientale

39QUIZ

Pronto per l’esame?

39LA ReDAZIONe INFORMA

Dispersori e impatto ambientale

20Alcune note sull’esercizio e la manutenzione della PC

6News 4

APCE NOTIZIE Periodico trimestrale

Direttore responsabileAlessandro Troiano (SNAM RETE GAS)

Promozione e sviluppoVincenzo Fiore c/o APCE Via M.E. Lepido, 203/1540135 BolognaTel. 051 414 0816 - Fax. 051 414 [email protected]

Consulenza editoriale e impaginazioneMassimiliano Medei - [email protected] Marinella (RM)

StampaGIMAX - Santa Marinella (RM)Via Valdambrini, 22 - Tel. 0766 511.644

RedazionePoliLaPPc/o Dipartimento di Chimica Materiali eIngegneria Chimica “G. Natta”,Politecnico di MilanoVia Mancinelli, 720131 MilanoTel. 022 399 3194 - Fax 022 399 [email protected]

Comitato di redazioneLuciano Lazzari (Politecnico di Milano)

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Marco Ormellese (Politecnico di Milano)MariaPia Pedeferri (Politecnico di Milano)Davide Gentile (APCE-UCEMI)Vincenzo Fiore (SNAM RETE GAS)

Comitato editorialeAndrea Rovelli (SNAM RETE GAS)Marco Galletti (SNAM RETE GAS)Umberto Lebruto (RFI)Alvaro Fumi (RFI)Massimo Tiberi (GEA)Georgios Chlaputakis (ENEL)Giuseppe Maiello (NAPOLETANAGAS)Paolo Del Gaudio (IRIDE)Ezio Coppi (Esperto)

Le notizie e le opinioni negli articoli non impegnano laredazione ma esprimono soltanto quelle degli autori.


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NUOVA SEDE PER L’UFFICIO CORROSIONI ELETTROLITICHE DI MILANO

L’APCE ha trasferito l’Ufficio Corrosioni Elettrolitiche di Milano (UCEMI) in: Via Balduccio da Pisa, 15 - 20139 Milano presso la società A2A Reti Gas SpAI riferimenti del sig. Davide Gentile sono: Tel. 02 77206644 • Fax 02 77206645 • e-mail: [email protected]

CORSO DI PROTEZIONE CATODICA NEL CALCESTRUZZO

APCE in collaborazione con il Politecnico di Milano, gruppo PoliLaPP (Politecnico di Milano, Laboratorio dicorrosione dei Materiali Pietro Pedeferri), terrà un corso sulla protezione catodica del calcestruzzo armatosecondo i requisiti della norma europea UNI EN 15257 per la certificazione degli addetti di protezione catodi-ca, dal 9 al 14 maggio 2011, presso il Politecnico di Milano, Dipartimento CMIC “Giulio Natta”.Il corso è organizzato con il supporto della società De Nora e sarà tenuto in lingua inglese. Al termine del corsosarà possibile sostenere gli esami per il conseguimento della certificazione europea di livello 2 nel settore calce-struzzo rilasciato dall’Organismo di certificazione CICPND. Per informazioni dettagliate, consultare il sitowww.apce.it o il sito polilapp.chem.polimi.it

MANIFESTAZIONI ORGANIZZATE DA AIM

• IX edizione Giornate Nazionali sulla Corrosione e Protezione, 6-8 luglio 2011, Villa Mondragone,Monte Porzio Catone (per informazioni www.aimnet.it/gcorr2011.htm)• Rivestimenti e protezione dalla corrosione di tubazioni per reti oil & gas (19 aprile 2011), c/o TenarisDalmine (Dalmine, Bg). L’AIM offre in questa giornata una panoramica sugli aspetti connessi alla scelta, all’appli-cazione e alla verifica di rivestimenti e di metodi di protezione catodica impiegati per prevenire fenomeni dicorrosione in tubazioni per reti oil & gas. Saranno presi in considerazione anche gli aspetti legati alle norme ealle prove di laboratorio. Il forte legame dei relatori con la realtà industriale permetterà di fornire una visioneorientata alle applicazioni e al mondo dell’industria. La giornata è rivolta a professionisti e tecnici operanti nelsettore delle reti oil & gas, e in settori ad esso correlati, e agli studenti delle scuole di ingegneria.

REGOLAZIONE DELLA QUALITÀ DEL SERVIZIO DI STOCCAGGIODEL GAS NATURALE PER IL PERIODO DI REGOLAZIONE

L’Autorità per l’energia elettrica e il gas In data 29 novembre 2010, ha pubblicato sul proprio sito (www.autori-ta.energia.it) la deliberazione 22 novembre 2010 - ARG/gas 204/10 “Testo Unico della regolazione della qualitàe delle tariffe del servizio di stoccaggio del gas naturale per il periodo di regolazione 2011-2014 (TUSG): appro-vazione della Parte I “Regolazione della qualità del servizio di stoccaggio del gas naturale per il periodo di rego-lazione 2011-2014 (RQSG)”La delibera entrerà in vigore il primo gennaio 2011 per le disposizioni contenute nelle Sezioni I e III e dal primoaprile 2011 per le restanti disposizioni contenute nella RQSG, allegata alla deliberazione.

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PROGRAMMA

9.00 Registrazione dei partecipanti

9.30 Saluto di benvenuto e introduzione alla giornata del Presidente del CdS Rivestimenti, M. Bestetti

9.45 Fenomeni di corrosione delle tubazioni nei terreni e nelle acque

F. Bolzoni - Politecnico di Milano

10.15 Rivestimenti per la protezione dalla corrosione delle tubazioni

L. Valentinelli - Consulente Ispettore Rivestimenti, Trento

10.45 pausa ca�è

11.00 Rivestimenti isolanti per il miglioramento dell’e�cienza delle tubazioni

S. Giannelli - Consulente Ispettore Rivestimenti, Trento

11.30 La normativa tecnica internazionale. Le nuove norme ISO della serie 21809

F. Zanardo - Snam ReteGas, San Donato Milanese M. Castano - Eni SpA Gas & Power Division, San Donato

Milanese

12.00 Pranzo

14.00 Le prove di laboratorio I. Maconi - Mated snc, Trento

14.30 I principi della protezione catodica M. Ormellese - Politecnico di Milano

15.00 pausa ca�è

15.15 La protezione catodica di tubazioni rivestite per impieghi nel settore oil & gas

M. Ormellese - Politecnico di Milano

15.45 Normativa e certi�cazione per la protezione catodica D. Gentile - APCE, Milano

16.15 Conclusioni M. Armengol - TenarisDalmine, Dalmine

INFORMAZIONI GENERALI

SedeLa giornata di studio si terrà a Dalmine presso la TenarisDalmine, (TenarisUni-versity), Piazza Caduti 6 Luglio 1944, n. 1. Modalità di iscrizioneLe schede di iscrizione devono pervenire alla Segreteria Organizzativa AIM entro l’8 aprile 2011. Le iscrizioni fatte dopo tale data sono soggette ad un supplemento del 10%. Il pagamento della quota di iscrizione può essere e�ettuato: con versamento sul C/C 000000022325 Cod. ABI 05048 - CAB 01602 - CIN L

intestato all’AIM presso la Banca Popolare Commercio e Industria - Agenzia 2 Milano. Cod. IBAN IT92L0504801602000000022325

con assegno bancario o circolare, intestato all’AIM - Milano con carta di credito online sul sito internet www.aimnet.it

Qualunque sia la modalità di pagamento prescelta (da e�ettuarsi prima dell’inizio della manifestazione) è indispensabile una conferma scritta della partecipazione. Quota di iscrizioneSocio AIM Euro 160,00 (marca da bollo inclusa)* Non Soci Euro 230,00 + IVA 20%(*) Per i Soci AIM la quota di iscrizione non è soggetta ad IVA

La quota di iscrizione alla Giornata di Studio comprende la partecipazione ai lavori, eventuali dispense preparate dai relatori e il pranzo. Per l’iscrizione multipla di tre o più persone appartenenti alla stessa azienda è previsto uno sconto del 15%. Per usufruire di tale sconto, le schede di iscrizione dovran-no pervenire contemporaneamente alla Segreteria AIM. I Soci Junior AIM potranno partecipare liberamente alla giornata previo invio della scheda di iscrizione. Anche per essi, in caso di mancata partecipazione, è indispensabile inviare rinuncia scritta entro i termini. RinunceLe rinunce devono essere inviate sempre per iscritto. Per quelle pervenute dopo il 13 aprile 2011, o per gli assenti alla giornata che non avessero in-viato rinuncia scritta entro i termini, sarà addebitata l’intera quota di par-tecipazione e sarà comunque inviata la documentazione. ResponsabilitàL’AIM e la società TenarisDalmine non accettano responsabilità ed oneri rela-tivi ad eventuali infortuni o conseguenze dannose in cui possano incorrere i partecipanti durante la manifestazione. Segreteria organizzativaAssociazione Italiana di Metallurgia (AIM) - P.le Rodolfo Morandi, 2 - 20121 Milanotelefono 0276021132 / 0276397770 - fax 0276020551e-mail: [email protected] - www.aimnet.it - partita IVA: 00825780158

RivestimentidellaAssociazione Italiana di Metallurgia

GIORNATA DI STUDIO

Organizzata dal Centro di Studio

Dalmine (BG)presso TenarisDalmine 19 aprile 2011

Rivestimenti e protezione dalla corrosione di tubazioni per reti oil & gas

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CICPNDCeNTRO ITALIANO DI CeRTIFICAZIONe

PeR Le PROVe NON DIsTRUTTIVe

e PeR I PROCessI INDUsTRIALIPRS N° 012 CSGQ N° 064 A

Membro deli Accordi di Mutuo Riconoscimento EA e IAFSignatory of EA and IAF Recognition Agreement

CERTIFICAZIONE CICPND AL LIVELLO 3IN PROTEZIONE CATODICA

SESSIONE D'ESAME n° 10 - Anno 2011

Il CICPND - Centro Italiano di Certificazione per le Prove Non Distruttivee per i Processi Industriali ha stabilito di tenere presso la propria Sededi Legnano la Decima Sessione d'Esame per la Certificazione CICPNDal livello 3 in Protezione Catodica nel seguente settore di applicazione:

“Strutture Metalliche Interrate (T)”

Le prove, che saranno solo scritte, in conformità alla normativa UNI EN15257 e al Regolamento CICPND n° 83 sulla Qualificazione eCertificazione del Personale addetto alla Protezione Catodica, avrannoluogo il 12 Maggio 2011.

La domanda per l'ammissione agli esami dovrà essere richiesta al CIC-PND e inoltrata alla Segreteria entro e non oltre l’ 8 Aprile 2011.

La Segreteria del CICPND è a disposizione per qualsiasi informazione, anche inerente alla sistemazione alberghiera

Tel.: 0331-545600 - Fax: 0331-543030E-mail: [email protected]

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Esercizio e manutenzionedegl’impianti di protezione

catodica: solo costi o benefici?i è sembrato giusto e opportuno dedicare un intero numerodella rivista al tema dell’esercizio e manutenzione degl’im-pianti di protezione catodica, in quanto riteniamo esserefra i fondamentali drivers per il raggiungimento dellatanto auspicata “qualità del servizio”.In generale quando si parla di esercizio o manutenzio-

ne si è portati quasi d’istinto a pensare esclusivamente aicosti da essi generati e quindi a collocare le relative attivitànell’area delle passività d’impresa, in contrapposizione inve-ce ai ritorni economici in termini di redditività degl’investi-menti mirati alla realizzazione di nuove infrastrutture. In realtà i benefici derivanti dalla corretta gestione dei siste-mi di protezione catodica sono molteplici: sicurezza, affida-bilità e continuità del servizio, efficienza. Valutare il costodella corrosione di strutture metalliche è complesso: esso èfunzione dell’interazione tra le caratteristiche dell’infra-struttura e l’ambiente in cui essa è realizzata e quindi la suaincidenza è legata al livello di affidabilità e sicurezza che ilgestore ritiene necessario raggiungere durante l’esercizio.Ma oltre al deprezzamento della struttura ammaloratabisogna considerare anche i cosiddetti “costi indiretti”:danni alle persone e all’ambiente, interruzione del servizioper la sostituzione delle parti danneggiate, calo produttivo

e non meno importante perdita d’immagine dell’azienda. Alcuni studi hanno dimo-strato che nei paesi industrializzati i danni dovuti ai fenomeni corrosivi vengonoquantificati in punti percentuali dei rispettivi PIL; pertanto si comprende come il con-tenimento dei danni dovuti alla corrosione di strutture metalliche rappresenti un fat-tore non trascurabile nell’economia delle aziende ma soprattutto in generale per lacollettività.Ma tali risultati non possono essere perseguiti se non si hanno professionisti del set-tore che diffondano all’interno delle aziende la giusta sensibilità alle tematiche inquestione, condizione necessaria e indispensabile per il raggiungimento dell’obietti-vo della conservazione del patrimonio costituito dalle strutture metalliche.L’adozione di provvedimenti contro la corrosione richiede una serie di conoscenzee tecnologie specifiche per cui è fondamentale adottare un’attenta politica di sele-zione e formazione delle risorse che operano in campo.Qualificazione e certificazione del personale operante sono indispensabili requisitiche il sistema deve pretendere a garanzia di una seria applicazione delle tecnichemanutentive e di esercizio. Ed è soprattutto in questo campo che APCE da sempremette a disposizione le proprie competenze e i propri servizi al fine di formare per-sonale altamente specializzato, preparato ad affrontare con le giuste competenze leproblematiche del campo e l’interpretazione dei fenomeni corrosivi.Per concludere, la protezione anticorrosiva deve essere perseguita dal gestore del-l’infrastruttura come uno degli obiettivi principali per il conseguimento della qua-lità del servizio e la valorizzazione degli assets aziendali.

Alessandro Troiano

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L’EDITORIALEDI ALESSANDRO TROIANO


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itESERCIZIO DELLA PC

Davide GentileApce – Ufficio UCE, Milano

I provvedimenti di difesa dalla corrosione delle strutture metallicheinterrate con l’impiego congiunto dei rivestimenti isolanti e della pro-tezione catodica (PC) costituiscono oggi la tecnica adottata con sem-pre maggiore diffusione durante la fase di progetto, nell’esecuzionedei lavori e nell’esercizio e manutenzione di queste strutture.Gli oneri riguardanti la gestione della PC sono funzione delle caratte-ristiche della struttura, dell’ambiente in cui essa è posata, dalla peri-colosità del prodotto trasportato e quindi la sua incidenza è legata allivello di affidabilità e sicurezza che le aziende ritengono necessarioraggiungere durante l’esercizio nel rispetto delle disposizioni legislati-ve e norme.Negli ultimi venti anni l’assetto normativo ha subito un profondo cam-biamento; i riferimenti comunitari e nazionali sono cambiati e di con-seguenza le strutture e le prospettive del settore si sono notevolmen-te evolute per il lavoro che ha riguardato il quadro legislativo e nor-mativo.

fficienza e efficacia dei sistemi di PCLa PC applicata alle strutture metalliche interrate è tesa alla prevenzione deiprocessi corrosivi che producono il degrado del materiale e delle sue proprietàtali da compromettere la funzionalità e quindi il livello di sicurezza. Di conse-guenza controlli e misurazioni, che si ripetono per tutta la vita tecnica dell’im-pianto, sono necessari per accertare o ripristinare il mantenimento della rispon-

denza alla regola dell’arte dell’efficienza e efficacia della PC applicata. Per questo è essen-ziale, da una parte mantenere in stato di efficienza le apparecchiature e i dispositivi con con-trolli e interventi di manutenzione e dall’altra, accertare l’efficacia della PC con misurazio-ni (potenziale e corrente) per verificare il livello di protezione adeguato alle strutture stes-se. I sistemi di PC di qualsiasi struttura interrata esigono una routine di controlli funzionali sul-l’efficienza degli apparati e dispositivi e di misurazioni che devono interessare l’estensionedel sistema stesso e i punti caratteristici che nell’insieme permettono di valutare l’efficaciadella PC anche a mutate condizioni elettriche e ambientali che possono avvenire nel tempo.È conveniente che la manutenzione della PC sia preventiva, cioè condotta in modo da evi-tare che si verifichi il guasto per corrosione, poiché essendo la struttura interrata, non puòessere nota l’estensione e quindi la gravità del danno sulla superficie metallica. L'esperienzaha dimostrato che le variazioni dei parametri elettrici di funzionamento delle linee ferro-viarie e tranviarie, la PC installata da un’azienda e altri sistemi elettrici eserciti a c.c. posso-no, in assenza d’informazioni tempestive e capillari, provocare danni alle strutture altrui oalterare il campo elettrico in modo tale da rendere inefficace la PC degli impianti esistenti(CEI EN 50162).

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Esercizio e manutenzionedei sistemidi protezione catodica


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Controlli funzionalidell’efficienza degli impianti

e componentidei sistemi di PC

I controlli di carattere generale, prescrittivie gli interventi di manutenzione sugliimpianti e dispositivi di PC sono da esegui-re nel rispetto delle disposizioni legislative enorme vigenti. Le anomalie riscontratedevono essere prontamente eliminate, se èpossibile un’azione correttiva immediata,altrimenti devono essere tempestivamentesegnalate. Le verifiche funzionali degli appa-rati e dispositivi, le modalità delle misurazio-ne e le relative frequenze sono regolamen-tate dalle norme UNI EN 12954, UNI 11094e UNI EN 13509. Per accertare l’efficienzadel sistema di PC sono da eseguire un insie-me di verifiche funzionali e misure agliimpianti di PC, impianti di drenaggio unidire-zionale e misto, impianti con anodi galvanici,collegamenti con strutture estranee e com-ponenti e dispositivi installati sulla struttura.Il controllo visivo (semplici prove e misure)atto a verificare che le apparecchiature ecomponenti siano nelle condizioni operativeregolari e non presentino danni materialiaccertabili può essere eseguito anche dapersonale non specialistico ma opportuna-mente addestrato e informato, mentre laverifica completa, la corretta funzionalità ela loro efficienza (controlli, ispezioni e provedi sicurezza) è da effettuare con personalecompetente e addestrato, se interno all’a-zienda o certificato nel caso di personale diterzi (UNI 11094). La periodicità di tali con-trolli varia dai tre mesi a un anno (UNI EN12954). Se richiesto dalle condizioni di eser-cizio o dall’intensità e variabilità della cor-rente dispersa, la periodicità dei controlli èda intensificare come previsto nelle normestesse. È quindi compito del gestore dellastruttura stabilire la periodicità più idoneaper assicurare l’adeguato controllo dell’effi-cienza ed efficacia del sistema di protezione.Per le reti di distribuzione e condotte di tra-sporto gas, la UNI 11094 fornisce per i tipidi apparati da controllare le relative fre-quenze se il controllo è eseguito con opera-tori in campo e il numero e tipi di apparatise il controllo è eseguito mediante un siste-ma di telesorveglianza.Al termine dei controlli funzionali e di effi-cienza è necessario avere moduli cartacei oelettronici sui quali trascrivere i valori rile-vati da utilizzare per le analisi e confronti

con valori precedenti e successiva archivia-zione. È opportuno, inoltre, per la correttaattività di manutenzione degli apparati, com-ponenti e dispositivi di protezione documen-tare ogni tipo d’intervento, disservizio oaltre informazioni che, elaborati periodica-mente, consenta di apportare nuove soluzio-ni impiantistiche di protezione o l’individua-zione di nuove apparecchiature, componentie dispositivi di protezione più affidabili.

Stato elettricodi riferimento

L’elemento principale da valutare attenta-mente per eseguire correttamente la verifi-ca dell’efficacia di un sistema di PC è lostato elettrico di riferimento del sistemastesso che rappresenta il punto di partenza

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e s e r c i z i o emanutenzione in accordoa l l a n o r m a t i v a“ “


per programmare il piano di misurazioni everifiche idonee per accertare nel tempo illivello di protezione della struttura.Lo stato elettrico di riferimento è la visionecomplessiva dei valori dei parametri elettri-ci che corrispondono nelle condizioni dicollaudo, al regolare ed efficace funziona-mento del sistema di PC al quale si deve fareriferimento per valutare e correlare le varia-zioni che possono intervenire durante l’e-sercizio. In questi casi riveste particolareimportanza la conoscenza specifica del ter-ritorio e dell’ambiente in cui è posata lastruttura, gli utenti del sottosuolo presentiper stabilire reciproci rapporti sugli aspettid’interferenza elettrica e la conoscenza del-l’intensità e direzione del campo elettricoesistente. In generale, l’efficacia della PC è da accerta-re confrontando i valori delle misurazionieffettuate con i valori di riferimento (statoelettrico di riferimento) e i criteri di prote-zione. I valori di riferimento sono i parame-tri elettrici registrati agli impianti di PC,impianti di drenaggio unidirezionale e misto,impianti con anodi galvanici, collegamenticon strutture estranee e in tutti i posti dimisura al momento del collaudo di accetta-zione, come pure i valori rilevati negli anniseguenti. Se ci sono indicazioni che la PCnon è completamente efficace, si devonoeseguire delle indagini e intraprendere leappropriate azioni correttive per ripristina-re la sua efficacia.I metodi di misurazione da utilizzare nell’ac-certamento dell’efficacia della PC devonoessere quelli più appropriati per la strutturatenendo in considerazione i fattori che pos-sono influenzare la misurazione del poten-ziale. A tale scopo la norma UNI EN 13509espone dettagliatamente le tecniche dimisura comprendente la caduta IR (misura-zione del potenziale on) e le tecniche dimisurazione per determinare i potenzialisenza caduta IR (EIRfree) in base al tipo di cor-rente che dà origine alla caduta stessa. In genere il criterio della PC è basato sulvalore del potenziale di protezione della

struttura; ciò nonostante le norme precisa-no altre misurazioni da effettuare (corrente,resistenza, gradiente di potenziale) per veri-ficare il regolare funzionamento del sistemadi PC e la sua efficacia sull’intera struttura.La misurazione della corrente erogata daanodi galvanici, impianti a corrente impres-sa, impianti di drenaggio unidirezionale, col-legamenti e correnti longitudinali è necessa-ria per stabilire se ci sono stati o no cambia-menti significativi di tali valori.

Punti caratteristiciLe norme UNI EN 12954 e UNI 11094 met-tono in evidenza che per la valutazionegenerale ed esauriente dell’efficacia della PCè necessario eseguire una serie di misura-zioni di potenziale in corrispondenza deipunti caratteristici e in tutti i posti di misu-ra a intervalli ben definiti. A questo riguardo,le norme indicano quali sono gli aspetti daconsiderare per la loro individuazione. Per la valutazione generale della PC, annual-mente si effettua la misurazione del poten-ziale on. Per le reti di distribuzione e con-dotte trasporto del gas, l’UNI 11094 stabili-sce il numero minimo dei punti caratteristi-ci e le frequenze da adottare per ognuno deisistemi di PC. Inoltre, secondo quantodisposto dal DM 2445 del 23.02.1971,semestralmente deve essere eseguito lostato elettrico registrato della strutturanegli attraversamenti ferroviari o paralleli-smi (condotta - tubo di protezione). Perattraversamenti ferroviari o parallelismi ese-guiti prima del 1971 si deve fare riferimentoalle disposizioni di legge in vigore all’epocadella costruzione.

Tutti i posti di misuraIn assenza di correnti disperse per la valu-tazione dettagliata ed esauriente dell’effica-cia della PC i metodi di misurazione inclu-dono il potenziale off e i potenziali rilevatisu sonde di potenziale o piastrine, eseguitiogni tre anni, su tutti i posti di misura. Lasonda di potenziale permette la misurazio-ne del valore del potenziale depurato dellecadute ohmiche IR (EIRfree); nel caso dellepiastrine la misurazione del potenziale off èeseguita aprendo il circuito di collegamen-to struttura-piastrina. Il valore del poten-ziale off dovrà essere più negativo delpotenziale di protezione del materiale checostituisce la sonda o la piastrina.In presenza di correnti disperse sononecessarie misurazioni registrate di poten-ziale on per un periodo di tempo adeguatoa caratterizzare il campo elettrico esisten-te nell’arco delle ventiquattro ore e se lastruttura è provvista di sonde di potenzia-le o piastrine sulle stesse devono essereeseguite anche le misure registrate dipotenziale off.

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Per lestrutturecomplessela normaEN 14505indica tremetodi inderoga aicriteri defi-niti nellanorma EN12954


Sistemi di PCtelecontrollati

Sotto il nome di telecontrollo si raggruppa-no diversi tipi di servizi e tecnologie e unaserie di applicazioni (lettura a distanza divalori, modifica dello stato del sistema, ecc.)con la possibilità di registrare le variabilid’interesse su diverse scale temporali eottenerne indicatori per scopi vari con lasupervisione di un programma che gestisceautomaticamente tutta una serie di funzioni.Il monitoraggio continuo del funzionamentodei vari dispositivi, inoltre, permette disegnalare automaticamente le anomalie delloro funzionamento per eseguire manuten-zioni straordinarie e sostituzioni di compo-nenti, con benefici economici e gestionali.La norma UNI 10950 fornisce indicazionimetodologiche e applicative per il telecon-trollo dei sistemi di PC di strutture metalli-che interrate utilizzando sistemi automatiz-zati per l’acquisizione, l’elaborazione, la tra-smissione e archiviazione dei relativi dati.I valori trasmessi da un sistema di telecon-trollo devono essere verificati periodica-mente per assicurarsi del corretto funziona-mento. Per le reti di distribuzione e condotte di tra-sporto del gas, l’UNI 11094 indica per latelesorveglianza il numero degli apparati eposti di misura minimi da prevedere riferitia uno schema di modello di sistema di PC.

Controllo efficienzae efficacia sistemi di PCdi strutture complesse

Per le strutture complesse, la norma UNIEN 14505 precisa di adottare, dove possi-bile, i criteri di PC definiti nell’UNI EN12954. Le caratteristiche delle strutture

complesse e i particolari fattori influenzan-ti che possono presentarsi non semprerendono possibile stabilire, con misurazio-ni, se questi criteri di PC sono soddisfattisu ogni parte della struttura. In questocaso, la norma descrive altri metodi di veri-fica, per assicurare un'adeguata riduzionedella velocità di corrosione. I tre1 metodi,basati sull'esperienza pratica e largamenteimpiegati, possono essere adoperati pre-stando attenzione alla scelta poiché essidipendono dalla struttura e dalle caratteri-stiche del terreno.Anche per questi impianti i controlli com-prendono le verifiche funzionali di efficien-za e misure agli impianti di PC, collegamen-ti a strutture estranee e dispositivi di sicu-rezza e di protezione con frequenze men-sile e annuale. Per comprovare l'efficacia della PC, sonoda eseguire annualmente misurazioni inpunti selezionati, per accertare se i criterisopra riportati sono soddisfatti.

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- D.M. 23 febbraio 1971 n. 2445 pubblicato sul S.O. n. 132 del 26 maggio 1971 - Norme tecni-che per gli attraversamenti e per i parallelismi di condotte e canali convoglianti liquidi e gascon ferrovie ed altre linee di trasporto- UNI 10950:2001 Protezione catodica di strutture metalliche interrate. Telecontrollo dei siste-mi di protezione catodica- UNI EN 12954:2002 Protezione catodica di strutture metalliche interrate o immerse -Principi generali e applicazione per condotte- UNI EN 13509:2004 Tecniche di misura nella protezione catodica - UNI 11094:2004 Protezione catodica di strutture metalliche interrate. Criteri generali perl’attuazione, le verifiche e i controlli ad integrazione della UNI EN 12954 anche in presenzadi correnti disperse- CEI EN 50162:2005 Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemielettrici a corrente continua- UNI EN 14505:2005 Protezione catodica di strutture complesse

Riferimenti

[1] - I tre metodi menzionati sono: La misurazione del potenziale on, in funzione della resisti-vità e della presenza di catodi estesi, il metodo della corrente il cui scopo è di dimostra-re che la corrente è in grado di entrare nella struttura nei punti critici e il metodo di misu-razione della depolarizzazione di almeno 0,1 V (in senso positivo) misurata su sonde dipotenziale o su piastrine dopo 1 h dallo scollegamento.

Note


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Mario AlberizziConsulente in Milano

a protezione catodica (PC) delle reti di distribuzione ha sempre costituito unodegli aspetti più problematici della salvaguardia delle strutture metalliche inter-rate adibite ai servizi di erogazione di gas e acqua nelle aree urbanizzate. Infatti,oltre ai consueti problemi tecnici legati alla progettazione, realizzazione dellestrutture e dei relativi sistemi di PC, in questo caso si devono affrontare i pro-

blemi legati alla coesistenza con altri servizi del sottosuolo, dove parallelismi e incroci sonoinevitabili cause di danneggiamenti in caso di interventi da parte di terzi e di possibili inter-ferenze elettriche se anche’essi dotati di sistemi di PC. A quanto sopra, si devono poiaggiungere, nella maggior parte dei casi, le perturbazioni dovute alla presenza di linee di tra-zione ferroviarie elettrificate a cui si sommano, in alcune località, anche quelli legati alle lineetranviarie e metropolitane del trasporto urbano e interurbano. Nel seguito discutiamo iprincipali aspetti che si incontrano nella gestione delle reti di distribuzione gas, anche allaluce delle normative e delle disposizioni di legge.

Il campo elettricoRappresenta, in particolare nel nostro paese, un elemento cruciale nella progettazione e gestio-ne dei sistemi di PC. La situazione delle reti ferroviarie sta evolvendo ormai da circa un paio didecenni in modo estremamente significativo in quanto, oltre all’incremento delle potenze deilocomotori, si stanno attivando nuove linee sulle quali i convogli viaggiano a velocità elevate(Alta Velocità/Alta Capacità), e collegamenti sempre più intensi con i Paesi Europei. Questo hacomportato l’impiego di locomotori poli-corrente (per esempio, ETR 500 dotato di 2 motricida 4.400 kW che può essere alimentato a 1,5 kV e 3,0 kV in corrente continua e 25 kV incorrente alternata 50 Hz) in grado di circolare in paesi che utilizzano tensioni di alimentazio-ne diverse da quella italiana [1]. Anche nel nostro paese sono in costruzione linee alimentate a25 kV in corrente alternata a 50 Hz che comporteranno nuove problematiche legate alle inter-ferenze che potranno essere rilevate sulle strutture metalliche interrate. Questo aspetto costi-tuisce l’obiettivo di un progetto di ricerca da parte del Politecnico di Milano in collaborazionecon alcuni utenti del sottosuolo e dell’APCE [2].Tutto questo modifica in modo significativo i campi elettrici generati dalle linee ferroviariee deve indurre ad una sorveglianza attenta in presenza di linee elettrificate, non dimentican-do che tali interferenze, sulle condotte interrate si possono risentire anche a distanze con-siderevoli dalla linea stessa. In figura 1 è esemplificato l’andamento dei potenziali di rotaiain prossimità di una tubazione interferita.

Le condotte di reteLe condotte che costituiscono le reti di distribuzione del gas ai singoli utenti nei centriurbani hanno subito in questi ultimi decenni delle profonde trasformazioni che hanno avutoun impatto notevole sull’esercizio e manutenzione delle reti. In primo luogo, il rivestimen-to esterno delle condotte in acciaio, tradizionalmente di tipo bituminoso rinforzato confibre o tessuti di lana di vetro, è stato progressivamente sostituito dal polietilene applicatoin fabbrica, da nastri a freddo e materiali termorestringenti applicati in opera.

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Le reti di distribuzionedel gas

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Nuovi rivestimenti. L’adozione di questimateriali ad elevato valore della resistenza diisolamento sulle condotte di distribuzione, hariguardato prevalentemente il ripristino delrivestimento sui giunti di saldatura, sulle deri-vazioni d’utenza per i quali è diventato usualel’impiego di nastri a freddo o di termorestrin-genti. Questi materiali richiedono un aggior-namento tecnico degli addetti ai lavori incampo che non è sempre adeguatamenteeffettuato. In entrambi i casi si è rilevata laperdita di aderenza del rivestimento applicatocon infiltrazioni di acqua fra il metallo e il rive-stimento stesso che hanno portato all’instau-rarsi di fenomeni di corrosione di origine bat-terica da SRB (batteri solfato riduttori) inquanto la superficie esposta, schermata dalrivestimento staccato, non può essere rag-giunta dalla corrente di protezione, come illu-strato nella nota tecnica di pag. 22. Un esem-pio di attacco di corrosione sotto rivestimen-to è illustrato in figura 2.

Condotte in materiale plasticoCondotte in polietilene puro o in altri mate-riali non metallici sono oggi di comune impie-go. L’adozione di questi materiali, se dal puntodi vista dell’installazione ed esercizio delle retiha apportato considerevoli vantaggi, ha peròcostituito in svariati casi un evento fonte dinuove problematiche. Per esempio, in relazio-ne alla PC, l’informazione fornita agli addetti ailavori in campo relativa agli inconvenienti chel’impiego di tali tubazioni avrebbe comporta-to è stata carente. Ciò ha determinato l’inevi-tabile insorgenza, in svariati casi, di problemilegati all’interruzione della continuità elettrica

delle condotte e la conseguente mancanza diprotezione su tratti di rete di dimensionianche considerevoli, oltreché un notevoledispendio di tempo e di energie per risalirealla fonte di tali malfunzionamenti.

Giunti isolantiNelle reti urbane di distribuzione assumeuna notevole importanza il mantenimentodella funzionalità dei giunti isolanti posti allabase delle colonne montanti di utenza. Inconsiderazione del loro numero rilevante edelle manomissioni cui possono essere sot-toposti, l’inefficienza di uno solo di essi assu-me, in modo particolare con le condottedotate di rivestimenti ad elevato isolamen-to, un considerevole effetto perturbatoredel sistema. La loro installazione deve esse-re pertanto eseguita con particolare cura,attenendosi alle normative e a quanto previ-sto dalle procedure aziendali.Analoga riflessione può essere adottata peri giunti di linea sulle condotte di media pres-sione la cui efficienza assume attualmente,alla luce delle disposizioni dell’AEEG168/04[3] e ARG/gas 120/08 [4], una importanzafondamentale al fine di assicurare il mante-nimento del sezionamento elettrico fra ivari sistemi di protezione entro i limiti indi-cati dalle norme (per esempio, UNI 11094)e di ridurre la circolazione di eventuali cor-renti disperse su tratti estesi.

Posti di misuraUtilizzati da moltissimi anni sulle condotteprotette catodicamente hanno visto crescere

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Le infiltra-zioni diacqua nellepieghe deirivestimentia nastrohanno por-tato all’in-staurarsi difenomeni dicorrosionebattericada SRB

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Figura 1 - Esempio di registrazione del potenziale di rotaia (V vs Cu-CuSO4 ; verde: valori massimi;

rosso: valori minimi)


la loro importanza con l’avvento del telecon-trollo e della telesorveglianza. La norma UNI11094 li definisce punti caratteristici il cuiposizionamento e funzionalità richiedonoun’accurata verifica per poter consentire lamisura corretta del potenziale. La loro indivi-duazione deve essere eseguita da personalespecializzato che deve tenere conto del rive-stimento della condotta e della qualità delleinformazioni acquisite, per poter valutare l’e-voluzione dello stato elettrico nelle 24 ore enel corso del tempo. I posti di misura devonoessere dotati di un codice univoco che neconsenta l’identificazione e l’attribuzione alsistema di protezione relativo.

La misura del potenzialeLe condotte con rivestimento in polietilenerichiedono una metodologia di misura diver-sa da quella tradizionalmente impiegata suquelle dotate di rivestimento bituminoso.Quest’ultimo, come è noto, è infatti un rivesti-mento “poroso” cioè dotato di microporositàche dopo un sufficiente periodo di permanen-za nel terreno si riempiono di acqua e pongo-no il metallo delle condotte a contatto conl’ambiente; ciò consente di eseguire la misuradel potenziale della condotta rispetto l’elet-trodo di riferimento (per esempio, Cu-CuSO4) praticamente in qualsiasi posizionesopra l’asse della stessa.Nel caso di condotte con rivestimento inpolietilene, che non presenta porosità, lamisura del potenziale, per essere significati-va, deve essere eseguita ponendo l’elettrododi riferimento in corrispondenza di un difet-to del rivestimento. Sarebbe quindi necessa-rio individuare la posizione del difetto delrivestimento e installare in corrispondenzadi esso un posto di misura, operazione, que-sta, che in aree urbane si può presentarecomplessa e costosa. Sulle condotte dotatedi questo tipo di rivestimento, è preferibilepredisporre, in sede di progetto, l’installazio-ne di piastrine di metallo nudo di dimensio-ni note e del relativo elettrodo di riferimen-to oppure di sonde di misura appositamen-te realizzate. Un ulteriore vantaggio di que-

ste ultime è la misura diretta del potenzialeal netto delle cadute ohmiche.

Sistemi di protezioneIn questi ultimi anni molte aziende di distri-buzione del gas di piccola e media grandezzasono confluite in società di dimensioni mag-giori. Questo ha messo a confronto metodo-logie e procedure diverse, sia amministrativesia tecniche, che devono essere armonizzatein modo particolare nell’ambito della PC. Lerecenti delibere dell’AEEG 168/04 e ARG/gas120/08 dell’AEEG indicano che le reti inacciaio del gas debbano essere messe in pro-tezione catodica entro il 2015. In particolareil TUDG – Parte I – Regolazione della qualitàdei servizi di distribuzione e misura del gasper il periodo di regolazione 2009-2012(RQDG) richiama per le imprese distributri-ci l’obbligo di compilare il “Rapporto annualedello stato elettrico dell’impianto di distribu-zione” secondo quanto previsto dalla norma-tiva vigente, ove applicabile, nel rispetto dellametodologia definita dall’APCE. Le indicazio-ni in esso contenute, e riprese dalle LineeGuida dell’APCE, rappresentano un’ulterioredocumentazione del livello raggiunto dai con-trolli eseguiti sul sistema di protezione (EN12954) e rileva le anomalie riscontrate e ifuturi interventi correttivi che il gestore sipropone di adottare nei tempi indicati perriportare il valore dell’indicatore di PC, Kt, avalori superiore a 60 [5]. Inoltre sono attual-mente disponibili sistemi di telesorveglianzadei dati acquisiti in campo che consentono diottimizzare l’analisi dello stato elettrico deisingoli sistemi di protezione.

Stato elettrico di riferimentoRappresenta l’elemento basilare per poterpredisporre un efficace sistema di controllonel tempo del sistema di PC. (UNI11094).Infatti consente la visione complessiva del-l’assetto dei parametri elettrici che caratte-rizzano il corretto funzionamento del siste-ma di protezione nelle condizioni di collau-do ed a cui si deve fare riferimento perpoter valutare l’entità di eventuali variazioniintervenute durante l’esercizio e deve esse-re quindi disponibile per ogni sistema di PC.L’analisi dello stato elettrico di riferimentopermette di determinare gli elementi signifi-cativi previsti dall’AEEG per poter eseguireil calcolo del Kt e in particolare confermarenel tempo la corretta ubicazione dei punticaratteristici ed integrativi del sistema diprotezione. Inoltre, consente di confrontaredurante i successivi controlli, i potenzialiassunti dalle varie zone della rete e le cor-renti assorbite dalle stesse permettendo divalutare l’entità e il tipo di variazioni inter-venute sullo stato elettrico della zona o delsistema in esame, rispetto ai dati di riferi-mento.

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Con il rive-stimento inpolietilenela misuradel poten-ziale deveessere ese-guitaponendo l’e-lettrodo incorrispon-denza di undifetto

Figura 2 - Esempio di corrosione sotto rivesti-mento


Responsabile dellaprotezione catodica

Le disposizioni dell’AEEG e dell’APCEhanno definito la figura del Responsabiledella PC che rappresenta la persona, internaall’impresa distributrice, che ha la responsa-bilità della gestione della PC e deve firmareil rapporto annuale dello stato elettrico del-l’impianto di distribuzione. Questa indivi-duazione da parte dell’AEEG costituisce unpunto fermo nella gestione della PC che èstata per molti anni inserita nei più svariaticomparti dell’organico aziendale e senzauna precisa connotazione [6].

Manuale di manutenzionee programma di controllo

Stabilisce le modalità di esecuzione dellemisure di controllo dei vari sistemi di PC e leindicazioni necessarie per una corretta manu-tenzione degli stessi redatto sulla base dellecaratteristiche dei vari sistemi di protezioneche solo il gestore conosce dettagliatamente.L’applicazione di quanto sopra previsto dalledisposizioni di legge e dalle normative inter-nazionali e nazionali costituisce un considere-vole incentivo per l’armonizzazione dellemetodologie di controllo e per consentireuna gestione corretta nel tempo dei sistemi diprotezione.

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Ledisposizionidi AEEG eAPCEhannodefinito lafigura delResponsabiledi PC

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[1] RFI – Il sistema di elettrificazione 25 kV c.a.- www.rfi.it[2] APCE Notizie n.35 – Dicembre 2008[3] Deliberazione AEEG 168/04 – Allegato A – Testo integrato delle disposizioni dell’AEEG in

materia di qualità dei servizi di distribuzione misura e vendita del gas – 18 Ottobre 2004[4] Deliberazione AEEG - ARG/gas 120/08 del 7 Agosto 2008[5] APCE – Linee Guida - Redazione del rapporto annuale dello stato elettrico dei sistemi di

protezione catodica dell’impianto di distribuzione gas (3° edizione – 2011)[6] APCE – Linee Guida - Protezione catodica della rete in acciaio di distribuzione gas (4°

edizione – 2011)

Riferimenti


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Fabio BrugnettiSnam Rete Gas SpA,San Donato Mil.se (MI)

Impianti di protezionecatodica: criteri generalie manutenzione

Le strutture metalliche interrate o immerse sono soggette a corrosio-ne, ovvero al degrado chimico-fisico del metallo a contatto con l’ambien-te di posa. Per l’integrità delle strutture metalliche interrate o immerseil tipo di protezione è costituito da due provvedimenti tra loro interagen-ti e complementari: l’applicazione di un rivestimento e l’attuazione dellaprotezione catodica (PC). Il rivestimento ha lo scopo di evitare che partimetalliche della struttura siano in contatto diretto con l’ambiente diposa, di evitare il contatto con parti (strutture) metalliche estraneeintersecanti o posate in vicinanza e di ridurre l’influenza di campi elettri-ci presenti nell’ambiente sulla struttura da proteggere. La PC con anodigalvanici o a corrente impressa ha lo scopo di ridurre il tasso di corro-sione a valori minori 0,01 mm/anno. Per le strutture metalliche interra-te convoglianti gas naturali la protezione catodica è resa obbligatoria aisensi del D.M. 16 aprile 2008 e D.M. 17 aprile 2008 [1].

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a PC secondo le normeLa PC con anodi galvanici sfrutta l’accoppiamento elettrochimico tra metalli dinatura diversa quindi tra l’acciaio che deve essere protetto catodicamente e l’ano-do elettrochimicamente più negativo. La PC con anodi galvanici è consigliata perstrutture di limitata estensione posate in terreni a bassa resistività con valori nonsuperiori a 50 Ωm e con un buon rivestimento isolante che limita il fabbisogno di

corrente di PC. È consigliata l’installazione degli anodi galvanici a una distanza non maggiore di2 – 3 m dalla struttura da proteggere con spaziatura non maggiore di 20 – 30 m; la loro scel-ta deve essere in accordo con la norma prEN 12496 [2].La PC a corrente impressa è realizzata con impianti costituiti principalmente da alimentatoriconformi alla norma UNI CEI 8 [3] e dai dispersori realizzati secondo UNI 10835 [4].L’alimentatore di PC, applica tra il dispersore e la struttura da proteggere catodicamente unatensione massima continua di 50 V tale per cui, la corrente di PC erogata può proteggere strut-ture estese in lunghezza. L’attenuazione del potenziale, causata dalle cadute ohmiche nella tuba-zione, dipende dalle dimensioni fisiche della struttura da proteggere e dalla sua resistenza diisolamento. L’impianto di PC a corrente impressa si adatta alla protezione di strutture metalliche estese inlunghezza, reti magliate o per la protezione di aree complesse UNI EN 14505 [5] nelle quali,la struttura da proteggere catodicamente, è elettricamente connessa, per motivi di sicurezza,agli impianti di messa a terra.La progettazione, l’attuazione e la manutenzione dei sistemi di PC devono essere eseguite dapersonale qualificato e certificato secondo la norma UNI EN 15257 [6]. Il progettista certifi-cato che progetta ai sensi della norma UNI EN 12954 [7] e UNI EN14505 [5], deve conside-rare per gli anodi galvanici gli aspetti legati al consumo del materiale anodico rispetto alla vitautile del progetto mentre per gli impianti di PC a corrente impressa deve considerare gli aspet-ti legati all’attenuazione della corrente di PC, quindi scegliere l’adeguato sezionamento elettri-co della struttura mediante giunti isolanti, considerare gli impatti ambientali per la realizzazio-ne dei dispersori, valutare la presenza di eventuali interferenze elettriche sulle strutture metal-

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liche interrate estese in lunghezza, posiziona-re correttamente i punti di misura UNI 10166[8]. Il progettista deve altresì tenere in consi-derazioni le prescrizioni tecniche contenutenella norma UNI 11094 [9], supplemento allanorma UNI EN 12954 [7], nella quale vengo-no date importanti prescrizioni per il posizio-namento dei dispersori e nozioni tecnichesull’organizzazione e sui criteri di manuten-zione per la verifica dell’efficacia della prote-zione catodica.

In presenza di interferenzeLe interferenze elettriche che si possono pre-sentare su una struttura metallica interrata daproteggere catodicamente, estesa in lunghez-za, sono:- le correnti vaganti generate da sistemielettrici eserciti in corrente continua perle quali la norma EN 50162 [10] prescrivei limiti ammissibili

- le interferenze generate dall’accoppia-mento elettrico con sistemi di trasportodell’energia elettrica, eserciti in correntealternata.

Il D.M. 17 aprile 2008 [1] per le condotte ditrasporto del gas naturale, prescrive ledistanze che devono essere rispettate tra lecondotte e le linee elettriche e, in presenza dilinee elettriche aeree con tensione di eserci-zio maggiore di 30 kV, prescrive la verifica diinterferenze elettromagnetiche sulla condottain modo da prevedere eventualmente l'esecu-zione di opere di protezione a difesa di ten-sioni indotte.Le opere di protezione a difesa di tensioniindotte devono tenere conto sia l’aspettodella sicurezza ovvero della massima tensionealternata ammissibile ai sensi della norma CEI304-1 [11], sia l’aspetto del rischio di corro-sione da corrente alternata ai sensi della spe-cifica tecnica CEN TS 15280 [12].

Stato elettricodi riferimento e collaudo

Un sistema di PC definito nella norma UNIEN12954 [7] come: complesso delle installa-zioni, comprendente gli elementi attivi e pas-sivi, che permette di attuare la PC, deve esse-re adeguatamente progettato, sottoposto acollaudo elettrico e successivamente a manu-tenzione con verifiche periodiche. Il collaudoelettrico di un sistema di PC ha lo scopo diricavare lo “stato elettrico di riferimento”definito dalla norma UNI 11094 [9] come:rappresentazione esauriente della situazioneelettrica, relativa ad un assetto e a condizioniimpiantistiche ben definite del sistema di pro-tezione, da utilizzare come quadro di riferi-mento nei successivi controlli dello stato elet-trico della struttura. Lo stato elettrico di riferimento deve conte-nere il riepilogo delle informazioni tecnicherelative a:

- l’analisi delle interferenze- il calcolo della resistenza d’isolamentodella struttura quindi la valutazione dellaqualità del rivestimento a posa avvenuta

- presenza e risoluzione di eventuali contat-ti accidentali con strutture metallicheestranee (es. tubi di protezione metallici)

- l’impostazione dei parametri elettrici difunzionamento degli impianti di PC

- l’attivazione e l’impostazione dei parame-tri di funzionamento di dispositivi per ilcontrollo delle correnti vaganti (drenaggiunidirezionali, collegamenti unidirezionalicon strutture terzi)

- la selezione dei punti caratteristici definitidalla norma UNI EN 12954 [7] come ipunti critici o quelli che risultano essererappresentativi del sistema di PC

- la verifica dell’efficacia della PC in tutti ipunti di misura appartenenti al sistema diPC in esame, comprensiva del periodosoggetto a maggiore disturbo da correntivaganti

- il confronto del collaudo elettrico con idati di progetto

Relativamente alle misurazioni dei parame-tri elettrici di PC, durante il collaudo elettri-co e nelle verifiche periodiche di manuten-zione, devono essere utilizzate le metodolo-gie di misura riportate nella norma UNI EN13509 [13].A valle del collaudo elettrico, in presenza dielettrodotti eserciti in corrente alternata,deve essere verificata anche l’eventuale pre-senza di interferenza elettromagnetica sullestrutture da proteggere catodicamente.L’analisi dell’interferenza comprende dei cal-coli per la simulazione degli effetti che even-tuali guasti verso terra degli elettrodotti pos-sono avere sulle strutture e quindi accertareil rischio che non siano superati i limiti stabi-liti della norma CEI 304-1[11].Devono essere poi rilevati i parametri elettri-

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Lo statoelettrico diriferimentodeve conte-nere il riepi-logo delleinformazio-ni tecnichepiù rilevanti

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ci di tensione e corrente alternata indotta aregime permanente (misure di corrente attra-verso coupon) per accertare se le struttureda proteggere catodicamente sono a rischiodi corrosione da corrente alternata e quindistabilire il posizionamento di eventuali dispo-sitivi di mitigazione per rispettare i parametridi interferenza ammissibili stabiliti dalla speci-fica tecnica CEN TS 15280 [12] .

La manutenzioneLe attività di PC successive al collaudo chesi compongono della manutenzione ordina-ria, su condizione/integrativa e straordina-ria, hanno lo scopo di assicurare il correttoe costante funzionamento delle apparec-chiature e dei componenti installati ed ilconseguente mantenimento nel tempo del-l’efficacia della PC.Le norme UNI EN 12954 [7] e UNI 11094[9] raccomandano che le verifiche funzionalisui dispositivi di PC quali: impianti di PC a cor-rente impressa, impianti di drenaggio, impiantidi drenaggio misto, dispersori, dispositivi disicurezza protezione e mitigazione, anodi gal-vanici, collegamenti con strutture estranee edelettrodi di riferimento fisso, siano effettuateannualmente.La verifica dell’efficacia della PC è regolamen-tata, per la distribuzione, trasporto e stoccag-gio del gas naturale dalle delibere emesse daAEEG rispettivamente n. ARG/gas 120/08, n.ARG/gas 141/09, n° ARG/gas 204/10 [14]nelle quali è stato dato mandatoall’Associazione per la protezione dalle corro-sioni elettrolitiche “APCE” di individuare unametodologia che consenta di stabilire se leparti di gasdotto siano o meno in PC ai sensidella normativa tecnica vigente e di elaborarespecifiche linee guida relative alla PC e alla

compilazione di un “Rapporto annuale dellostato Elettrico”.Le Linee Guida forniscono regole comuni ecriteri univoci e comparabili relativi all’attua-zione, alle misurazioni, alle verifiche e ai con-trolli della PC che devono essere effettuati inconformità ai requisiti delle norme UNI EN12954 [7], UNI 11094 [9] con le tecnichedella norma UNI EN 13509 [13].

Distribuzione e Trasporto. Per la distribu-zione e per il trasporto del gas naturale, la cuirete gasdotti è costituita da sistemi di PCaventi strutture estese in lunghezza, è statopredisposto un modello di calcolo che indicain modo sintetico il grado di adeguatezza diquanto messo in atto ed eseguito dal gestore.

Stoccaggio. Oggetto della delibera degliimpianti di stoccaggio del gas sono le “flowline di collegamento” e, data la loro estensio-ne limitata, le relative linee guida non impon-gono un modello di calcolo ma una metodo-logia di comportamento che deve essere assi-curata ai fine della verifica dell’efficacia dellaprofezie catodica.I gestori della rete di distribuzione trasportoe stoccaggio basano la manutenzione ordina-ria dei sistemi di PC sulle indicazioni dellelinee Guida APCE che offrono un’interpreta-zione univoca sul numero e sulle frequenze dimisurazioni di potenziale di PC che devonoessere effettuate su un sistema di PC nell’ar-co di un anno.In questo testo è riportata una panoramicagenerale sull’attuazione della PC e sulle nor-mative vigenti che regolano i comportamentiper la manutenzione dei sistemi di PC; neisuccessivi notiziari saranno dedicati approfon-dimenti in materia di manutenzione per gliaspetti tecnici operativi.

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Le LineeGuida forni-scono rego-le comuni ecriteri uni-voci perl’attuazio-ne, le misu-razioni, leverifiche e icontrollidella PC

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[1] D.M. 16 aprile 2008 e D.M. 17 aprile 2008 “Regola tecnica per la progettazione, costruzio-ne, collaudo, esercizio e sorveglianza delle opere e dei sistemi di distribuzione e degliimpianti di trasporto di gas naturale con densità non superiore a 0,8”

[2] prEN 12496 “Anodi galvanici per la protezione catodica”[3] UNI CEI 8 “Alimentatore di protezione catodica per impianti di protezione catodica a cor-

rente impressa” [4] UNI 10835 “Anodi e dispersori per impianti di protezione catodica a corrente impressa”[5] UNI EN 14505 “Protezione catodica di strutture complesse”[6] UNI EN 15257 “Protezione catodica - Livelli di competenza e certificazione del personale”[7] UNI EN 12954 “Protezione catodica di strutture metalliche interrate o immerse – Principi

generali e applicazione per condotte”[8] UNI 10166 “Posti di misura” con la corretta spaziatura[9] UNI 11094 “Supplemento alla norma UNI EN 12954 – manutenzione in presenza di cor-

renti vaganti”[10] EN 50162 “Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi elet-

trici a corrente continua”[11] CEI 304-1“Interferenza elettromagnetica prodotta da linee elettriche su tubazioni metalli-

che – identificazione dei rischi e limiti di interferenza”[12] CEN TS 15280 “valutazione del rischio di corrosione da corrente alternata”.[13] UNI EN 13509 “Tecniche di misura per la PC”[14] ARG/gas 120/08, n. ARG/gas 141/09, n° ARG/gas 204/10 “delibere AEEG per distribuzione

trasporto e stoccaggio del gas naturale”

Riferimenti


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n impianto di PC appare molto semplice. Se ad anodi galvanici, esso è costituito dauno o più anodi collegati alla struttura, che se posizionati con corretta spaziatura assi-curano la protezione per un lungo periodo senza necessità di un esercizio vero e pro-prio. Se a corrente impressa, l’impianto elettrico può sembrare un po’ più “comples-so” perché prevede un alimentatore di corrente continua, di solito un trasformato-re/raddrizzatore collegato alla rete di alimentazione elettrica, un dispersore e un

sistema di controllo o di monitoraggio. Trattandosi di un impianto elettrico, sono necessari sia un eser-cizio sia un’attività di manutenzione.

L’esercizio degli impianti con anodi galvaniciCome detto, un impianto di PC con anodi galvanici non richiede nessun esercizio, nel senso che si auto-regola. Insomma, se ben progettato, un sistema ad anodi galvanici è per sempre; se inadeguato, sonoguai perché rimettere mano all’impianto significa dover far fronte a costi spesso ingenti perché com-portano scavi e collegamenti alla struttura. Insomma, se tutto è stato eseguito a regola d’arte, l’eserci-zio consiste solo nel monitoraggio periodico del livello di protezione.

L’esercizio degli impianti a corrente impressaPer gli impianti a corrente impressa, l’esercizio segue due strade: una preminentemente elettrica eun’altra inerente la PC. La prima deriva dal fatto che trattasi di un impianto elettrico e la seconda dal-la funzionalità di alcuni suoi componenti, in particolare il dispersore. Va inoltre aggiunto che data la pos-sibilità di sovraprotezione, potrebbe aver luogo nel tempo un parziale degrado del rivestimento che èbuona norma tenere sotto controllo.

Cos’è il buon esercizio della PCL’obiettivo è assicurare il corretto livello di protezione come dettato dalle norme [1-3] e dalla buonatecnica [4]. A questo riguardo occorre sottolineare che il grado di protezione riguarda la condizionelocale e non può essere desunto da parametri di sistema. Questo aspetto è importante per evitareconclusioni affrettate. Con qualche esempio vediamo di chiarirlo.I parametri di sistema. Se la progettazione è corretta e le condizioni generali del sistema non sonovariate da quelle di progettazione (per esempio, non sono intervenuti dei contatti o il campo elettri-co non si è modificato per interventi esterni) i parametri operativi, quali la corrente e la tensione di ali-mentazione, forniscono una prima valutazione del corretto funzionamento del sistema. Per esempio,se durante il collaudo è stato fissato un valore della corrente di protezione e della tensione di alimen-tazione, questi possono essere considerati come i valori di riferimento nell’esercizio, la cui verificarichiede soltanto un rapido controllo anche mediante sistemi di rilevamento a distanza. Se il rivesti-mento è rimasto pressoché integro o comunque paragonabile a quello delle condizioni iniziali, la cor-rente di protezione è un parametro pressoché costante; analogamente, se la tensione di alimentazio-ne rimane costante, a parità di corrente di alimentazione, si deve desumere che la resistenza del cir-cuito non è variata e quindi si giunge alla conclusione importante che il dispersore è efficiente.La conferma che il grado di protezione è quello atteso, è fornita dalla misura del potenziale in alme-no un punto della struttura. In termini generali, da un punto di vista probabilistico, se la strutturapuò essere considerata ragionevolmente omogenea e la PC è stata progettata correttamente, la

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Nella memoria sono trattati alcuni aspetti dell’esercizio e dellamanutenzione delle strutture interrate qualche volta ritenutisecondari ma che è utile non trascurare.

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Luciano Lazzari,Marco OrmellesePolitecnico di Milano,Dipartimento CMICVia Mancinelli, 720131 Milano

Alcune note sull’esercizioe la manutenzionedella PC


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verifica della completa protezione anche in unsolo punto può essere considerata valida pertutta la struttura. È solo il proprietario dellastruttura che può ritenere accettabile questadeduzione proprio in quanto ne conosce lecondizioni. Riassumendo, questa prima verifi-ca è accettabile se si ha un grado di confiden-za ritenuto sufficiente dello stato della propriastruttura; in caso contrario, è necessario pas-sare alla verifica puntuale dello stato di prote-zione della struttura in esame.

Le condizioni di protezione locali. Comegià sottolineato, la condizione di protezione èuna questione locale e non di sistema. Ciascunpunto della struttura si porta a un livello di pro-tezione che dipende dalla corrente (o meglio,dalla densità di corrente, ddc) scambiata in quelpunto; non solo, la ddc necessaria per raggiun-gere il potenziale di protezione può esserediversa da punto a punto in relazione alla dispo-nibilità di ossigeno. Per esempio, per una tuba-zione interrata, la ddc di protezione è in genera-le più elevata sulla generatrice superiore rispet-to a quella inferiore e la differenza è tanto piùaccentuata quanto maggiore è il suo diametro.In altre parole, un difetto del rivestimento sullaparte superiore della tubazione è più a rischiodi incompleta protezione rispetto a un medesi-mo difetto nella parte inferiore. Se si nutrono ragionevoli dubbi sulla omoge-neità della struttura, i parametri di sistema e laverifica della protezione limitata ad alcuni puntidi misura non sono sufficienti, per cui diventanecessario estendere le misure e i controlliall’intera struttura mediante le verifiche pun-tuali, quali il profilo dei potenziali.

La frequenza dei controlli. Un buon eserci-zio prevede un corretto monitoraggio sullabase della normativa vigente che ne definisceanche il tipo e la frequenza [1, 5, 6]. Per quantoriguarda la frequenza, in verità non esiste un cri-terio per stabilirne l’entità: di solito si usa il buonsenso mediato dall’esperienza dei senior. Unapproccio ingegneristico potrebbe essere lavalutazione (monetizzazione) del rischio, peresempio mediante le matrici di rischio, secondouna metodologia simile a quella proposta in [7].

Si può stabilire il consumo di un disperso-re? I parametri accessibili e quindi misurabilisono: la tensione di alimentazione e la correnteerogata dai quali si può dedurre la resistenza.Nessuno dei tre fornisce direttamente il consu-mo o la vita residua del dispersore. Ma si posso-no fare dei ragionamenti. Se la resistenza deldispersore è aumentata molto, per esempioraddoppiata o triplicata, si possono fare leseguenti considerazioni: potrebbe essereaumentata la resistività del terreno per esem-pio a causa di eccessiva siccità (per dispersoriorizzontali); oppure è diminuita l’area di contat-to anodo-terreno e ciò è indice di consumo del-l’anodo. Se è nota la carica erogata, ossia il pro-dotto della corrente per il tempo, si può calco-

lare il consumo del dispersore. Per esempio, seil dispersore è in ferro, il cui uso è molto comu-ne in Italia rispetto al resto del mondo, è facilecalcolarne il consumo in quanto esso è stechio-metrico, ossia 1 A⋅anno produce una perdita dicirca 10 kg. Analogo calcolo può essere esegui-to per i dispersori in Fe-Si e i sistemi ad anodigalvanici; non è invece facile stimare il consumodegli anodi inerti per corrente impressa comeTi platinato o MMO-Ti, sebbene le specifichetecniche riportino un consumo specifico (del-l’ordine dei µg/m2A y) perché troppo approssi-mato, ma in genere per difetto. Ovviamente daldato di tensione di alimentazione non si può farenessuna valutazione diretta. In conclusione, ognivalutazione è il risultato di più informazioni esoprattutto della storia del dispersore.

Gli elettrodi di riferimento fissi sono affi-dabili? La risposta più ovvia è: dipende. Ed èvero, dipende proprio dal tipo di elettrodo. Perelettrodo affidabile si intende un elettrodo chemantiene il suo potenziale costante nel tempo.Tutti gli operatori di PC sono consapevoli delfatto che gli elettrodi fissi si possono guastareanche in breve tempo. È il caso dell’elettrodo alrame-solfato di rame (copper sulphate elec-trode, CSE) la cui durata media è inferiore a cin-que anni e di raro supera i dieci. La ragione diquesto comportamento sta nella chimica del-l’elettrodo, che essendo costituito da ramemetallico e da una soluzione di solfato di ramesatura è sensibile all’inquinamento provocatodall’’azione dei cloruri e del calcio. In sintesi, segli ioni calcio penetrano attraverso il settoporoso (il vaso di terracotta) nella soluzionereagiscono con gli ioni solfato per dare il gesso(solfato di calcio) alterando la concentrazionedei solfati; analogamente, se penetrano i cloru-ri, il rame si passiva e il potenziale ne è modifi-cato. Perciò, la durata di un elettrodo fisso CSEche dipende dai processi di diffusione degli ionicalcio e cloruro, purtroppo sempre presentinei terreni, non può mai essere illimitata e nem-meno lunga quanto la vita media di un impian-to che nella progettazione moderna per moltestrutture interrate sta andando verso i 50 annie oltre. Per una durabilità più estesa è necessario ricor-rere a elettrodi di altro tipo. Lo zinco puro inapposito letto di posa (backfil) costituito da unamiscela di bentonite e gesso presenta sulla car-ta una durabilità elevata; inoltre può essere atti-vato in caso si sia ricoperto di carbonati comepuò accadere nei terreni dopo lunghe esposi-zioni. L’attivazione consiste nel farlo funzionareda anodo per un breve periodo. Si può conclu-dere che la durata dello zinco è più elevata diquella del CSE, avendo cura di evitare condizio-ni di eccessivo “dilavamento” che produce l’ef-fetto di allontanare il gesso. Tra gli altri elettrodi disponibili sul mercato, iltitanio attivato MMO-Ti ha intrinsecamenteuna durabilità ben superiore, ma è impiegatosolo in specifiche e ben definite sonde dipotenziale.

[1] UNI EN 12954: 2002Protezione catodica distrutture metallicheinterrate o immerse -Principi generali e appli-cazione per condotte

[2] NACE RP 0169-2007,Recommended Practice:Control of ExternalCorrosion onUnderground orSubmerged MetallicPiping Systems, NACEInt., Houston, TX, 2007

[3] ISO/FDIS 15589-1:2003,Petroleum and naturalgas industries –Cathodic Protection ofpipeline transportationssystems – Part 1: Onland pipelines, 2003

[4] L. Lazzari, P. Pedeferri,M. Ormellese, Protezionecatodica, Polipress,Milano, I, 2006

[5] UNI 11094: 2004Protezione catodica distrutture metallicheinterrate. Criteri gene-rali per l’attuazione, leverifiche e i controlli adintegrazione della UNIEN 12954 anche in pre-senza di correntidisperse

[6] UNI EN 13509: 2004Tecniche di misura nellaprotezione catodica

[7] B.Bazzoni, T.Caglioni,L.Lazzari, Le matrici dirischio applicate allaprotezione catodica,Apce Notizie n.41,ottobre 2010, p.16-21.

Riferimenti


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itCASE HISTORIES

Corrosione battericasotto nastro

noto che la protezione catodica (PC) non è efficace nelle zone che risultano elet-tricamente isolate o non raggiungibili, perché la corrente non può essere scambia-ta dalla superficie. Per esempio, se si vuole raggiungere la protezione all’interno diun tubo (si pensi ai tubi di uno scambiatore di calore) con l’anodo posto a unaestremità, la protezione arriva a una distanza dall’imbocco del tubo pari al pote-re penetrante [1].

Un altro caso, meno intuitivo, è quello della corrosione sotto rivestimento nelle tubazioniinterrate quando si formano delle grinze nel rivestimento che si riempiono di acqua. Si dà ilcaso che l’acqua è potuta entrare, mentre la corrente della PC non è in grado di penetraresotto il rivestimento per le eccessive cadute ohmiche. Il risultato è che nella sacca piena diacqua sotto deposito si instaurano condizioni anaerobiche, cioè prive di ossigeno, che rendo-no possibile la corrosione batterica da batteri solfato riduttori.Le tradizionali tecniche di monitoraggio della PC non sono in grado di evidenziare la pre-senza delle sacche di acqua sotto deposito e la mancanza della PC. Questi attacchi di cor-rosione sono messi in evidenza dalle ispezioni effettuate con pig intelligente fatto passareall’interno della tubazione.

Case historyLa tubazione è posata in terreno argilloso a una profondità di circa 1 metro. Gli attacchi sonostati riscontrati su una tubazione di 20” provvista di rivestimento realizzato con nastri di PVCapplicati a freddo in campo, al tempo della posa (inizi anni '60). La tubazione è provvista di PCa corrente impressa il cui monitoraggio è realizzato con un sistema di telecontrollo. Ciò per-mette di verificare in tempo reale le condizioni di protezione nei punti caratteristici scelti,provvisti di unità di telecontrollo. Sono eseguite con frequenza biennale verifiche di protezione lungo l’intera linea mediante latecnica di profilo dei potenziali e di “cerca falle” con le metodologie elettrochimiche note [1].In figura 1 è riportato un profilo di potenziali e di cadute ohmiche laterali per l’individuazionedei difetti del rivestimento. Laddove vi sono indizi di presenza di difetti del rivestimento, siprovvede alla loro riparazione indipendentemente dal livello di PC che è sempre stato trova-to nell’intervallo di protezione.Con cadenza quadriennale sono previste le ispezioni di “full integrity” eseguite mediante il passag-gio di pig intelligente allo scopo di evidenziare i difetti presenti nella tubazione che possono pre-giudicare la sicurezza delle linee. Sono difetti rilevabili tutti quelli che attengono il materiale metal-lico quali: variazioni di spessore, ovalizzazione, perdite di spessore localizzate, sia sulla superficieinterna sia esterna. In figura 2 è riportato un esempio di risultato fornito dalla indagine pig in cuisi evidenzia la presenza di attacchi di corrosione sulla superficie esterna. Gli attacchi di corrosio-ne tipici della corrosione batterica sotto rivestimento sono documentati dalle foto di figura 3.

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La memoria descrive un caso di corrosione sotto rivestimento suuna tubazione in protezione catodica (PC) rilevata con un’ispezioneeffettuata con pig intelligente. Tali attacchi di corrosione battericada batteri solfato riduttori non sono rilevabili con le tradizionalitecniche di monitoraggio della PC perché la corrente di protezionenon è in grado di penetrare sotto il rivestimento.

Roberto Gentile,Enio Gheza,Giorgio Tencaioli Sarpom SpAVia Vigevano, 4328089 Trecate - NO

Fabio Duranti Cescor srlVia Maniago, 1220134 Milano

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DiscussioneI nastri applicati a freddo formano facil-mente delle grinze nei terreni argillosi aseguito delle sollecitazioni di taglio che ilterreno esercita sulle tubazioni. Poiché l’a-desione del nastro alla superficie dellatubazione è solo assicurata dal primer col-lante applicato sulla superficie della tuba-zione dopo pulizia meccanica, a differenzadei rivestimenti applicati a caldo, sia PE oPP estrusi o le polveri epossidiche, ilnastro applicato a freddo non offre un’a-deguata resistenza agli sforzi indotti dalterreno. Ciò è causa di formazione di pie-ghe le quali si riempiono di acqua, semprepresente nel terreno, che filtra attraversoil breve tratto di sovrapposizione, di solitolargo un pollice. Si instaura una condizione “diabolica” percui attraverso la stretta fessura offertadalla sovrapposizione dei nastri l’acqua èrisucchiata nel momento in cui si forma lapiega, ma la corrente non può entrare perle elevate cadute ohmiche. Una voltaentrata l’acqua, a contatto con la tubazio-ne si ha l’inizio di corrosione con consumodi tutto l’ossigeno contenuto nell’acqua.Quando l’ossigeno è tutto consumato, siinstaurano le condizioni per la crescita deibatteri solfato riduttori (SRB) con attacchidi corrosione localizzati. Come detto, lacorrente di protezione non può entrareperché sono troppo elevate le caduteohmiche. Infatti, un calcolo grossolanodimostra che la resistenza della fessura dispessore dell’ordine dei micrometri (peresempio da 10 a 100 µm) lunga 25 mmriempita di acqua con resistività da 10 a 50m e una lunghezza dell’ordine dei centime-

tri (per esempio 10 cm), porta a un valoredi resistenza da un minimo di 25 kW a unmassimo di 1,25 W M. Poiché in prossi-mità della tubazione la forza del campoelettrico è dell’ordine delle sovratensionicatodiche, per esempio 0,5 V, la corrente ècompresa tra 0,4 e 20 µA, troppo bassaper poter esplicare un effetto di PC (infat-ti, se la grinza ha una superficie di 100 cm2,la densità di corrente su acciaio nudorisulta di solo qualche µA/m2, mentre ladensità di corrente di protezione in

Figura 2 – La mappa ottenuta con pig intelligente che mostra gli attacchi di corrosione sotto rivestimento nonidentificati con gli altri metodi

Figura 1 – Esempio di profilo dei potenziali e di caduta ohmica laterale


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ambiente anossico per bloccare la corro-sione batterica è dell’ordine delle decinedi mA/m2, cioè di cinque ordini di grandez-za superiore). Di conseguenza, viene menola possibilità di rilevare lo stato di corro-sione interno alla grinza con la misura delpotenziale perché il campo elettrico adesso associato è di fatto nullo.

ConclusioniLe tubazioni provviste di rivestimento iso-lante realizzato con i nastri applicati afreddo sono a rischio di corrosione batte-rica nelle pieghe o grinze che si formanonel rivestimento a seguito degli sforziindotti dal terreno. Queste situazioni nonpossono essere rilevate e tantomenomonitorate con le tecniche tradizionali diPC che risultano inutili a questo scopo.

La raccomandazione che deriva da questeesperienze di campo è che un rivestimen-to di tale tipo non dovrebbe superare lavita media dei 15-20 anni massimo, rag-giunti i quali è necessario un intervento dimanutenzione/sostituzione.

RingraziamentiGli autori desiderano ringraziare LucianoLazzari per l’utile discussione sul caso quiesposto.

[1] L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese,Protezione catodica, Polipress, Milano, I,2006

Riferimenti

Figura 4 – Superficie del rivestimento con la pre-senza di grinze piene di acqua

Figura 3 – Superficie del rivestimento con la presenza di grinze piene di acqua

Figura 5 – Superficie della tubazione dopo rimozione del rivestimento e pulizia

Figura 6 – Superficie della tubazione dopo rimozione del rivestimento e pulizia


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Foratura di unossigenodotto in PCa seguito di scarica atmosferica

l 7 luglio 2009, poco dopo le ore 8.00, durante un forte temporale, un fulmi-ne seguendo un traliccio di sostegno dei cavi della linea metropolitana, entrain un pozzetto di ispezione dell’attraversamento ferroviario e colpisce unatubazione da 10’’ in acciaio al carbonio, causando localmente una perforazio-ne. Il numero elevato di fulminazioni è stato successivamente accertato con-sultando il sito [1]. La tubazione era stata posata negli anni ’70, e trasportava

ossigeno in pressione a 24 bar. La tubazione era protetta con un rivestimento bitumi-noso ed era dotata di sistema di protezione catodica a corrente impressa; la presenzanel terreno di correnti vaganti, richiedeva un costante monitoraggio delle condizioni diprotezione catodica.

Perdita delle condizioni di protezione catodicaDurante l’episodio meteorologico che ha portato alla foratura, erano in corso le regi-strazioni del potenziale (sui punti di misura TP 13, TP 16 e TP 17, come riportato inFigura 1). Nelle Figure 2 e 3 sono illustrati gli schemi elettrici prima e dopo la scaricaatmosferica. Tra gli alimentatori A1 e A2 sono presenti giunti isolanti corto circuitati. Il fulmine ha isolato il tratto che comprende gli alimentatori A2, A3, A4 da quello checomprende l’alimentatore 1 (tratto blu di Figura 3): è venuto pertanto a mancare l’effet-to dell’alimentatore A1 e A2.Questo lo si osserva nelle registrazioni di potenziale: le misure effettuate al TP 16 e TP17 prima della scarica mostravo valori di potenziale di protezione inferiori a -1.5 V CSE;dopo la scarica il potenziale è aumentato a valori più positivi di -0.85 V CSE, indice dellaperdita delle condizioni di protezione. Al TP 13 si è registrato un aumento del potenzia-le di protezione, che comunque rimane al di sotto di -0.85 V CSE grazie alla presenzadell’alimentatore A1.La differenza temporale di 8 minuti visibile nel grafico, è probabilmente i risultato di unaseconda scarica che ha distrutto il secondo giunto isolante.

La foratura della tubazioneLa scarica elettrica ha provocato foratura della tubazione. Sono stati infatti rilevati dueperforazioni, con diametro 50 mm e 6 mm. Attorno ai fori il rivestimento bituminosoera completamente assente; i bordi dei fori erano grigi e lisci. Non sono stati osservatiattacchi di corrosione, sia lato esterno che interno. Lato interno è chiaramente visibileuna porzione di metallo fuso.

Effetto della scarica elettricaIl fulmine, oltre ad aver provocato la foratura della tubazione e la distruzione dei due

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Giorgio MartinelliVia Risorgimento, 1120017 Mazzo di Rho(MI)

Marco OrmellesePolitecnico di MilanoDipartimento CMIC "G. Natta"Via Mancinelli, 720131, Milano

La memoria illustra un caso di foratura di una tubazione inter-rata in protezione catodica in seguito alla scarica di un fulminedurante un temporale estivo.

CASE HISTORIES


giunti isolanti, ha anche generato un’e-splosione che ha distrutto sia il pozzettodove il fulmine steso è caduto, sia quelloopposto che si trovava ad una distanza di725 m.Il calore associato alla scarica atmosfericaha infatti provocato la locale fusione del-l’acciaio al carbonio e la combustione deidue giunti isolanti (questo ha comportatola perdita di protezione catodica primadescritta); la fuoriuscita di ossigeno asso-

ciata all’elevata temperatura ha stimolatoinoltre una locale combustione dell’ac-ciaio al carbonio aumentando il diametrodella foratura.

[1] www.google-earth/fulmini

Riferimenti

Fig. 1 – Registrazioni di potenziale ai Test Post (TP) a3, 16 e 17

Fig. 2 – Schema elettrico del sistema di protezione catodica prima della scaricaatmosferica (A= alimentatore), con indicati i tre test post

Fig. 3 – Schema elettrico del sistema di protezione catodica dopo la scarica atmo-sferica (A= alimentatore), con indicati i tre test post

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IMPIANTI DI PC

n presenza di campi elettrici interferenti, è pratica consolidata l’impiego dei cosid-detti alimentatori a “potenziale costante”. Tuttavia, in accordo con la norma CEI EN50162:2005, “Protezione dalle corrosioni dovute a correnti vaganti da impianti eserciti acorrente continua”, un altro parametro idoneo a definire il grado di interferenza edi pilotare gli alimentatori è la corrente scambiata dalla struttura. La memoria illu-stra questa tecnica basata sull’impiego di un alimentatore automatico pilotato da

una sonda di potenziale.

IntroduzioneIn presenza di campi elettrici interferenti variabili, come nel caso di correnti vaganti disper-se dai sistemi di trazione elettrica a corrente continua (treni, tranvai, metropolitane), gliimpianti di PC devono efficacemente contrastare gli effetti delle correnti vaganti in mododa escludere pericolosi stati anodici delle strutture interferite. Il metodo più usato e diven-tato una norma è l’impiego degli alimentatori cosiddetti a potenziale costante [1]. Tuttavia,il parametro che viene misurato e mantenuto costante è il “potenziale on”, Eon, la cui varia-zione ha il significato di variazione della caduta ohmica nel terreno tra struttura ed elettro-do di riferimento. Questo concetto, su cui si è sempre posta scarsa attenzione, è basilareper comprendere il vero principio della tecnica.Infatti, occorre tenere presente i seguenti fatti:- le correnti vaganti sono variabili nel tempo e in genere la loro variazione è piuttosto rapida,coincidente con il rapido passaggio dei convogli. Proprio per questa loro rapida variazione,non dispongono del tempo necessario per “polarizzare” la struttura (in senso sia anodico siacatodico)

- la misura effettuata per pilotare l’alimentatore non è altro che la caduta ohmica tra due elet-trodi che si trovano a un potenziale costante: l’elettrodo di riferimento è a potenziale costan-te per definizione, mentre la struttura rimane fissata a un valore pressoché costante delpotenziale perché la variazione del campo interferente è troppo veloce per conseguire deter-minare una sensibile polarizzazione. Questo aspetto è confermato dal potenziale dei provinidi corrosione provvisti di elettrodo di riferimento incorporato (dette anche sonde di poten-ziale) che in genere in presenza di interferenza anche cospicua mostrano variazioni del poten-ziale molto contenute, per esempio inferiori a 0,1 V

- in conclusione, il parametro mantenuto costante che pilota l’alimentatore è pertanto la cadu-ta ohmica nel terreno.

Sulla base di queste considerazioni, dobbiamo concludere che il principio su cui si basano glialimentatori a “potenziale costante” è in realtà un equivoco: ciò che è mantenuto costanteè il termine di caduta ohmica (in genere di segno catodico) mentre il potenziale “vero”, chein linea di massima potrebbe mantenersi abbastanza costante, non è noto. A partire da que-ste considerazioni, è stata studiata la possibilità di utilizzare una sonda di potenziale per pilo-tare gli alimentatori.

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Fabio Duranti Cescor srlVia Maniago, 1220134 Milano

Roberto Risani LARS ITALIA SRLVia di Piancavallo, 12 D 50038 Scarperia - FI

Luciano Lazzari Politecnico di Milano Dipartimento CMIC“G.Natta”Via Mancinelli, 720131 Milano

Alimentatori automaticia controllo di correnteper correnti vaganti


Le sonde di potenzialeGrazie alla loro geometria, le sonde di poten-ziale permettono la misura del potenziale diun provino (o piastrina) al netto delle caduteohmiche: forniscono direttamente il potenzia-le vero. Usate in presenza di correnti vaganti,si nota che il potenziale di una piastrina di unasonda di potenziale rimane piuttosto costan-te se si trova nell’intervallo di protezione,come mostrato in figura 1. Già Prinz a metà

degli anni ’80 [2] aveva richiamato l’attenzio-ne su questo importante aspetto, legato allacondizione elettrochimica a cui è sottopostoil catodo in PC quando ha luogo lo sviluppo diidrogeno, per cui il potenziale varia pocoanche se la corrente catodica scambiata variamolto (per esempio, se la corrente passa da 1A/m2 a 10 A/m2 il potenziale varia di soli 120mV), come mostrato in figura 2.

Prove di laboratorioIn presenza di correnti vaganti, il potenzialedella struttura è esprimibile come segue:

dove il termine variabile è la caduta ohmica,IR, nel terreno, mentre il potenziale vero rima-ne costante. Questa condizione è tanto piùvera quanto più sono variabili le correntivaganti e la struttura è in protezione. Il termine variabile IR dipende dalla correntecircolante nel terreno ed è quindi anche fun-zione della corrente scambiata dalla strutturain quanto questa è una parte proporzionaledella prima. In una precedente memoria [4], è stato verifi-cato in via teorica che la caduta ohmica nelterreno (o il potenziale on) e la correntescambiata dalla piastrina della sonda hanno lostesso andamento temporale, ossia:

dove k è una costante. Questa circostanza èstata poi confermata mediante prove di labo-ratorio, con il dispositivo illustrato in figura 3.Le Figure 4 e 5 mostrano due risultati ottenu-ti con interferenza anodica e catodica checonfermano il modello teorico.

Prove in campoSulla base della norma CEI EN 50162:2005 [5]è stata attivata una sperimentazione in campoin cui il parametro usato per pilotare l’alimen-tatore è stata la corrente scambiata da unapiastrina. A questo scopo, è stata usata unasonda di potenziale commerciale,StrayProbe™, prodotta da Cescor srl, e un ali-mentatore, prodotto dalla Lars Italia srl (figu-ra 6), con unità di controllo a microprocesso-re in grado di utilizzare il segnale di tensione(caduta ohmica su uno shunt tarato) prodot-to dalla corrente assorbita dalla sonda dipotenziale.Il vantaggio dell’uso della sonda di potenzialeè duplice: da una parte si usa la correntescambiata dalla piastrina e dall’altra può esse-

Fig. 1 – Confronto fra registrazione del potenziale mediante sonda dipotenziale e mediante elettrodo di riferimento fisso [3]

Fig. 2 – Rappresentazione schematica della condizione elettrochimicadel catodo [3]

Fig. 3 – Provino con elettrodo incorporato usato per le prove di labo-ratorio [4]

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Se la cor-rentescambiatadalla pia-strinatende adiminuirefino a inver-tire ilsegno ilsistemareagiscesubitoaumentan-do l’eroga-zione deldispersore

re misurato contemporaneamente il poten-ziale vero, cioè il reale livello di protezione. Loschema è pertanto il seguente: la sonda dipotenziale, costituita da una piastrina e da unelettrodo di titanio attivato SMMO-Ti, è statainterrata vicina alla struttura interferita dallecorrenti vaganti, con la piastrina collegata allastruttura attraverso uno shunt da 10 W e l’e-lettrodo di riferimento (SMMO-Ti) collegatoal voltmetro per la misura del potenziale“vero” della piastrina. La caduta ohmica misu-rata sullo shunt è il parametro di ingressoall’amplificatore operazionale il quale regola lacorrente erogata dal dispersore. In figura 7 èrappresentato uno schema di principio.Nell’applicazione in campo, l’alimentatoreè stato regolato con una corrente di base“catodica” assorbita dalla piastrina di 0,2 mA(pari a una densità di corrente di 225 mA/m2

rispetto alla superficie nuda della piastrina)che provoca una caduta di tensione sulloshunt di 2 mV. Con la corrente di base, ilpotenziale vero della piastrina è intorno a-1,2 V vs MMO-Ti (corrispondente a -1,3V CSE, come si può desumere per via teo-rica assumendo una densità di correntelimite di ossigeno massima di 50 mA/m2).Se la corrente scambiata dalla piastrinatende ad aumentare verso valori più cato-

dici, l’alimentatore rimane inattivo, mentrese tende a diminuire fino alla inversione alcomportamento anodico, il sistema reagi-sce subito con un aumento dell’erogazio-ne del dispersore in modo da riportare lapiastrina in protezione alla densità di cor-rente di base. Nello stesso tempo,mediante l’elettrodo incorporato, è possi-bile misurare il potenziale vero della pia-strina e verificare se il grado di protezio-ne è corretto e nell’intervallo desiderato.La figura 8 riporta le variazione della cor-rente assorbita dalla piastrina, con parec-chie inversioni di segno, e del potenzialevero che si mantiene nell’intervallo diprotezione.

ConclusioniGli alimentatori tradizionali a “potenzialecostante” più che il potenziale mantengo-no costante la caduta ohmica nel terreno.Ciò ha l’indubbio vantaggio di rendere ilsistema molto reattivo, perché le variazio-ni di caduta ohmica sono istantanee, manon permette la conoscenza del potenzia-le vero della struttura. In accordo con la norma CEI EN50162:2005, “Protezione dalle corrosioni

Figura 5 – Registrazione di interferenza anodica [4]

Figura 6 – Alimentatore per il controllo delle correnti vaganti mediante sonda di potenziale

Figura 4 – Registrazione di interferenza catodica [4]


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dovute a correnti vaganti da impianti esercitia corrente continua”, è stato sperimentatol’uso di un alimentatore a controllo di cor-rente mediante l’impiego di una sonda dipotenziale. Come dimostrato dalle provedi laboratorio, la risposta del sistema è deltutto analoga a quella del metodo tradizio-nale, e come mostrano i risultati ottenuticampo, la regolazione è efficace e la nuovaprocedura permette di conoscere con-temporaneamente anche il potenziale verodella struttura.

[1] UNI 11094:2004 Protezione catodica di strutture metalliche interrate. Criteri generali perl’attuazione, le verifiche e i controlli ad integrazione della UNI EN 12954 anche in presen-za di correnti disperse

[2] W. von Baeckmann, W. Prinz, Electrochemical Measuring Techniques of Stray Current InfluencedPipelines, Dechema-Monographs vol.101, p.165-177, VCH Verlagsgesellschaft, 1986

[3] L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese, Protezione catodica, Polipress, Milano, I, 2006[4] L. Lazzari, M. Ormellese, F. Duranti, P. Fabbri, Stray current control by a new approach based on

true potential monitoring, Proc. Int. Conf. Corrosion/07, Paper No. 07041, NACE Int.,Houston, TX, 2007

[5] CEI EN 50162:2005 Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai siste-mi elettrici a corrente continua

Riferimenti

Figura 7 – Schema di principiodel funzionamentodi un alimentatorepilotato con la cor-rente di una sondadi potenziale

Figura 8 – Registrazione del potenziale vero dellapiastrina e della corrente sullo shunt (ilsegno positivo è relativo alla corrente cato-dica, quello negativo a quella anodica)


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dispersori in accordo alle normeLa corrente erogata dal dispersore nell’ambiente di posa è funzione della tensio-ne di alimentazione, delle caratteristiche del terreno ovvero della resistenza dicontatto dispersore-ambiente di posa; in buona sostanza il dispersore dovrebbeoffrire la resistenza di contatto con l’ambiente di posa sufficientemente bassa per

permettere all’alimentatore di PC di erogare il corretto fabbisogno di corrente. La norma UNI 10835 [3] suddivide i dispersori in “superficiali” e “profondi”. I dispersorisuperficiali sono posati a una profondità non maggiore di 10 m e possono essere sia oriz-zontali che verticali; i dispersori profondi sono verticali e posati a una profondità compresatra i 40 e i 100 m. La norma UNI 11094 [4] riporta le distanze che devono essere rispetta-te tra il dispersore, la struttura da proteggere e le strutture metalliche interrate estraneeposate nelle vicinanze. In particolare, questa norma prescrive che i dispersori superficialidevono essere mantenuti a una distanza di 100 m dalla struttura metallica interrata da pro-teggere e a 100 m da eventuali strutture metalliche interrate estranee, mentre i dispersoriprofondi possono essere posati in corrispondenza della struttura metallica da proteggere sel’estremità superiore del dispersore si trova ad una distanza non minore di 40 m dalla strut-tura; allontanando il dispersore dalla struttura la profondità di posa può diminuire, ma in ognicaso l’estremità superiore del dispersore deve essere mantenuta a una distanza non minoredi 40 m dalle strutture metalliche interrate estranee. Di fatto le indicazioni riportate nella UNI 11094 [4], ricavate dall’esperienza pratica, possoessere diminuite se si dimostra che il dispersore, nelle condizioni di massima erogazione dicorrente, non provoca interferenze oltre i limiti ammissibili riportati nella norma CEI EN50162 [5].

Dispersori in aree concentrateNelle strutture complesse UNI EN 14505 [6], chiamate anche aree concentrate, le struttu-re da proteggere catodicamente sono collegate all’impianto di messa a terra per motivi disicurezza. L’impianto di messa a terra ivi comprese le masse metalliche connesse, sia per con-tatti elettrici accidentali che per contatti elettrici volontari, è di fatto protetto catodicamen-te comportando che il fabbisogno di corrente di protezione aumenta con l’aumentare dellasuperficie metallica dell’impianto di messa a terra a contatto con l’ambiente.In questi casi, per orientare la corrente di protezione catodica verso la struttura e non soloverso l’impianto di messa a terra o verso le grosse masse metalliche elettricamente connes-se, i dispersori sono posizionati vicini alla struttura solitamente interposti tra la stessa e l’im-pianto di terra.

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Fabio BrugnettiSnam Rete Gas,San Donato Mil.se (MI)

Un impianto di protezione catodica (PC) a corrente impressa UNI EN12954 [1] è costituito da tre elementi base: la struttura da proteggere,l’alimentatore di PC secondo UNI CEI 8 [2] e il dispersore realizzato secon-do norma UNI 10835 [3]. La corrente generata dall’alimentatore passaattraverso il terreno dal dispersore alla superficie esterna della strutturaproteggendola dalla corrosione.

IMPIANTI DI PC

Dispersori per impiantidi protezione catodica:un confronto


Scelta del dispersoreUn dispersore è generalmente costituito dapiù anodi posati nello stesso pozzo (disper-sore verticale) o nello stesso scavo (disper-sore orizzontale) collegati tra di loro attra-verso uno o più cavi di alimentazione daattestare al polo positivo dell’alimentatoreUNI CEI 8 [2]; la norma UNI 10835 [3]descrive i materiali anodici con le relativecaratteristiche elettriche incluso il tasso diconsumo e il tipo di letto di posa utilizzabi-le. Per determinare quale tipo di dispersoreinstallare è necessario controllare preventi-vamente la tipologia del terreno in superfi-cie e/o negli strati più profondi, la presenzadi eventuali strutture estranee, l’esistenzadelle distanze minime da rispettare sia dallastruttura da proteggere sia da struttureestranee, il fabbisogno teorico della corren-te di protezione catodica.Il fabbisogno teorico della corrente di pro-tezione catodica ovvero la quantità di cor-rente scambiata tra il dispersore e l’am-biente di posa comporta il consumo (tassodi consumo) del materiale anodico; la massacomplessiva degli anodi deve essere pro-gettata per assicurare una vita utile deldispersore non inferiore a 10 anni.La norma UNI 10835 [3], in funzione deltipo di dispersore, riporta in appendiceinformativa le formule empiriche che per-mettono di calcolare la resistenza elettricafinale di un dispersore in base alle suedimensioni, alla resistività del terreno e altipo di letto di posa impiegato.Per i dispersori posati nel terreno, l’impie-go del letto di posa è fondamentale perfavorire la conduzione di corrente elettricatra gli anodi e l’ambiente di posa; il letto diposa a base di bentonite trattiene l’umiditàfavorendo la conduzione elettrica, mentrel’impiego della polvere di carbone riduce laresistenza elettrica finale del dispersore ediminuisce il tasso di consumo del materia-le anodico. Gli esempi di progetto riportatinella norma UNI 10835, per dispersoriposati nel terreno, tengono in considerazio-ne il tipo di letto di posa impiegato.In tabella 1 si riporta una tabella riepiloga-tiva delle caratteristiche del materiale ano-dico.

Un esempiodi dispersore orizzontale

Di seguito si riporta un esempio di disper-sore superficiale realizzato in un terrenocon resistività media elevata pari a 850 Ωm,progettato con i criteri della norma UNI10835, per ottenere una resistenza finale di25 Ω, sufficiente a erogare il fabbisogno dicorrente di PC di progetto.Gli anodi sono stati collegati in parallelotra di loro direttamente nello scavo rica-vando due cavi di alimentazione in corri-spondenza degli anodi esterni. Il letto di

posa che circonda gli anodi è costituito da30% bentonite e 70% coke di petrolio cal-cinato. Lo scavo ha una lunghezza comples-siva di 40 m e i 12 anodi sono costituiti daghisa Fe-Si pre-impaccato posati nelloscavo con una spaziatura di 1 m. Alle estre-mità dello scavo sono stati posizionati ilocalizzatori di servizi per identificare gliestremi del dispersore. Sono stati previstidue tubi di sviato per l’eventuale apportodi acqua o per l’eventuale sfogo dei gasprovocati dalla reazione anodica. Nellefigure 1 - 2 - 3 si riporta uno stralcio delprogetto e alcune foto scattate durante larealizzazione.

La realizzazione della connessione del cavoall’anodo ed il suo isolamento verso l’am-biente rappresentano le operazioni più deli-cate nell’assemblaggio e nella posa deidispersori. La connessioni elettriche tra ivari cavi e le zone di saldatura del cavo all’a-nodo devono essere assolutamente ermeti-che in modo da evitare qualsiasi permeabi-lità all’umidità; viceversa la parte attiva deiconduttore o la giunzione cavo-anodo sonosoggette a una veloce corrosione (dissolu-zione anodica), vanificando l’efficacia di unoo più anodi e quindi del dispersore. Le stes-se precauzioni devono essere poste duran-te il varo di un dispersore verticale profon-do quando i collegamenti equipotenzialidegli anodi e i cavi di alimentazione vengo-no trascinati all’interno del pozzo di posa.La posa di un dispersore, sia esso superfi-

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Figura 1 – Schema di dispersore orizzontale

Tabella 1 – Caratteristiche elettriche del materiale anodico


ciale o verticale profondo, comporta l’im-piego di attrezzature e metodologie chepresentano, dal punto di vista antinfortuni-stico, un elevato grado di rischio.

Dispersori verticali profondiNel caso di dispersori verticali profondi, sesi prevede che i gas generati dalla reazioneanodica possono impedire al dispersorel’erogazione della corrente di PC, creandouna zona di interdizione priva di contattoelettrico tra i singoli anodi e il letto diposa e quindi con il terreno, devono esse-re presi opportuni provvedimenti affinchétali gas possano essere eliminati all’ester-no del pozzo. Per fare questo è necessarioche lungo il dispersore sia introdotto,durante la posa, un tubo con le paretiopportunamente forate in modo da racco-gliere i gas e convogliarli verso l’esterno.

Per quanto riguarda l’ esecuzione deidispersori verticali, l’impatto ambientaleriguarda soprattutto l’esecuzione dellaperforazione la cui realizzazione può com-portare problematiche legate sia allamessa in comunicazione di falde con carat-teristiche diverse fra loro sia alla messa incomunicazione di strati di terreno inquina-ti con falde non contaminate.Problematiche durante la posa sonodeterminate dalla realizzazione del letto diposa indifferentemente che questo siacostituito da fanghi bentonitici o da carbo-ne in quanto l'ambiente può essere inte-ressato dalla aerodispersione di particelleallo stato secco se non vengono adottateopportune precauzioni.Per la realizzazione dei dispersori profon-di devono essere osservate le disposizionidi legge nazionali, regionali e comunali inmateria di tutela delle acque sotterranee.

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[1] UNI EN 12954 “Protezione catodica di strutture metalliche interrate o immerse -Principi generali e applicazione per condotte”

[2] UNI CEI 8 “Alimentatori per impianti di protezione catodica”[3] UNI 10835 “Anodi e dispersori per impianti a corrente impressa criteri di progettazio-

ne e installazione”[4] UNI 11094 "Criteri generali per l’attuazione, le verifiche e i controlli ad integrazione

dellla UNI EN 12954 anche in presenza di correnti disperse"[5] CEI EN 50162 “Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi

elettrici a corrente continua”.[6] UNI EN 14505 “Protezione catodica di strutture complesse”

Riferimenti

Figura 2 – Vista dello scavo e degli anodi pre-impaccati

Figura 3 – La fase di rinterro degli anodi deldispersore


l lavoro fornisce i risultati di una ricerca sperimentale, commissionata da APCE, con-dotta allo scopo di esaminare il comportamento di anodi in Fe-Si-Cr in associazionecon letti di posa costituiti da materiale argilloso piuttosto che da materiale carbonio-so quando usati per la protezione catodica di strutture interrate. Questo lavoro è sta-to mirato in particolare ad ottenere delle informazioni sulla eventuale contaminazio-ne ambientale in funzione del materiale anodico e dei letti di posa (backfill) comune-

mente applicati nei sistemi di protezione catodica. Le prove sono state eseguite realizzando unmicrocosmo sperimentale in grado di simulare condizioni operative con due tipologie di backfill,seguendo la velocità di corrosione dell’anodo, il coinvolgimento dei letti di posa, la produzione ela migrazione di prodotti di reazione per verificarne un possibile impatto ambientale.

IntroduzioneNegli impianti di protezione catodica a corrente impressa di strutture di acciaio interrate esi-stono degli aspetti importanti riguardanti la tutela dell’ambiente legati alla perforazione per lasistemazione degli anodi, gli anodi stessi e i letti di posa.In detti impianti, infatti, la perforazione può raggiungere profondità relativamente elevate, del-l’ordine dei 100 m, cosi possono essere rese comunicanti le falde acquifere superficiali con quel-le più profonde, solitamente più pure. Gli anodi e il backfill poi, durante il funzionamento, nel tem-po, potrebbero disperdere nel terreno sostanze poco ecocompatibili. Di qui la necessità di pre-vedere che cosa può accadere nel terreno nell’intorno degli anodi.Premesso che le problematiche associate alla perforazione devono essere affrontate e risolte conespedienti geotecnici, nella presente trattazione si riportano dei dati sperimentali, ottenuti median-te un impianto pilota, relativi al rilascio di sostanze al terreno ad opera dell’anodo e del backfill.I materiali con cui vengono realizzati gli elementi anodici per gli impianti di protezione catodicaa corrente impressa sono diversi a seconda delle prestazioni richieste ed in funzione dell’am-biente in cui vengono installati [1]. Essi vengono classificati in base al loro consumo in anodi solu-bili anodi semi-inerti e anodi inerti; attualmente per gli impianti con anodi profondi quelli utiliz-zati sono del tipo semi-inerte e nella fattispecie sono costituiti da leghe Fe-Si o, nel caso in cuiessi devono sopportare densità di corrente relativamente elevate, Fe-Si-Cr. Tali leghe devonoavere un contenuto di silicio compreso tra 14 e 18% [2], poiché questi tenori di silicio determi-nano una buona resistenza alla corrosione a causa della formazione di un sottile strato protet-tivo contenente in gran parte SiO2. Affinché tale strato possa formarsi occorre che la lega ini-zialmente si corroda, raggiungendo poi una condizione di bassa e costante velocità di corrosio-ne in tempi relativamente brevi. Ciò è reso possibile dal fatto che lo strato protettivo formatoessendo poroso permette il contatto con l’elettrolita con il metallo mantenendo la conducibi-lità nel tempo [3].Il cromo, nelle leghe in cui è contenuto insieme al silicio, sviluppa uno strato più resistente allacorrosione localizzata come il pitting, rendendo possibile l’impiego degli anodi anche in terrenicontenenti elevate quantità di ioni cloruro e a maggiori densità di corrente. Pur essendo la velo-cità di corrosione degli anodi limitata, ma non nulla, degli ioni metallici si disperdono nell’ambien-te circostante, così come altre sostanze estranee possono liberarsi dal materiale costituente ilbackfill. Le questioni ambientali possono assumere pertanto un aspetto rilevante non solo pergli eventuali inquinamenti derivanti da dispersioni causate dalla corrosione delle strutture, maanche per i siti interessati dall’interramento degli anodi. I materiali costituenti gli anodi, così comei letti di posa possono costituire un ulteriore parametro di preoccupazione relativamente all’im-

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Gabriele Fava,Romeo Fratesi,Tiziano BellezzeDipartimento di Fisica eIngegneria dei Materialie del TerritorioUniversità Politecnicadelle MarcheAncona

IMPIANTI DI PC

Dispersori e impattoambientale


patto ambientale; esiste quindi la necessità divalutare tale impatto considerando anche imateriali impiegati per la realizzazione deibackfill quali bentoniti commerciali e carboncoke.L’attività di ricerca si è articolata nella simula-zione della corrosione di anodi di Fe-Si-Cr indue diversi tipologie di ambienti di posa:materiale bentonitico e carbon coke condu-cendo analisi sugli di ioni metallici (dei metal-li pesanti) rilasciati e sulla cessione di sostan-ze organiche.

Attività sperimentaleLa ricerca si è articolata in primo luogo nello svi-luppo di un impianto pilota in laboratorio, attoa simulare il funzionamento dell’anodo comedispersore nelle due diverse tipologie di letto diposa: fango bentonitico e carbon coke. Al fine ditrarre delle indicazioni sull’efficienza di questacombinazione fra anodo e backfill e sulla possi-bile immissione nell’ambiente di sostanze inqui-nanti sono state effettuate misure di diversiparametri. Sono stati misurati il potenziale cato-dico ed anodico per tutta la durata della polariz-zazione, la perdita di peso dell’anodo alla finedella polarizzazione, così come il pH del backfille la concentrazione degli elementi in essodispersi. Sono stati inoltre osservati sia il com-portamento del letto di posa, che lo sviluppo digas al catodo e all’anodo. La composizione dei materiali impiegati è rias-sunta nella Tabella 1. La realizzazione della appa-recchiatura di prova è simile a quella usata in unlavoro analogo da ricercatori della Esso [4] perstudiare le caratteristiche di diversi tipi di back-fill di coke. Allo scopo è stato realizzato un fusto

di acciaio di diametro 57 cm, e altezza 60 cm(Figura 1 e 2) destinato a funzionare da catodoe a contenere tutto il resto del sistema (anodo,backfill e elettrolita). La geometria dell’anodoconsente una superficie laterale esposta di0,07m2, il suo peso circa 10070 g. Sono stati uti-lizzati 148 litri di soluzione acquosa contenente300 ppm di ioni cloruro e 300 ppm di ioni solfa-to. Con la densità di corrente applicata di20A/m2 il potenziale assunto dall’anodo era di

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In unimpiantopilota si èsimulato ilfunziona-mento deldispersorein duediversetipologie diletto diposa

Tabella 1 - Composizione delle bentoniti e del carbon coke di petrolio impiegati

Figura 1 - Schema dell'apparecchiatura di prova

Figura 2 - Microcosmo ambientale


3 V rispetto all’elettrodo al solfato di rame equello del catodo di -2.3 V sempre rispetto allostesso elettrodo di riferimento. Le prove dipolarizzazione sono state interrotte dopo 55giorni di funzionamento nel caso di impiego dibackfill bentonitico e dopo 51 giorni quando èstato impiegato backfill in carbon coke. Durantel’intero periodo di polarizzazione sono statieseguiti campionamenti della fase acquosa nel-la zona anodica e catodica per le analisi chimi-che relative. Infine al termine delle prove è sta-to estratto l’anodo osservando, dopo la rimo-zione di prodotti aderenti accumulati sullasuperficie, che nei due casi la superficie dell’ano-do era perfettamente lucida e priva di evidentiprodotti di corrosione.

Risultati e discussioneSono state prelevate carote del backfill confustella di diametro di 8 cm, a distanze regolarie crescenti dall’anodo al fine di poter eseguireanalisi chimiche sulla presenza di metalli pesan-ti originati dalla corrosione del materiale anodi-co o della formazione di sostanze organicheprodotte durante la ossidazione del backfill car-bonioso. Dalle misure di perdita di peso deglianodi a fine prova e supponendo che durante ilperiodo di un anno le condizioni non varinosostanzialmente rispetto ai giorni di durata del-la sperimentazione, sono state compilate leTabelle 2-5 ed estrapolando i valori per unperiodo appunto di un anno.Al fine di trarre delle indicazioni sulla efficienza

e sostenibilità di questa combinazione anodo-backfill e sulla possibile immissione nell’ambien-te di sostanze inquinanti sono state effettuatemisure di concentrazione di metalli pesanti,Cromo trivalente ed esavalente, sostanze orga-niche totali espresse come COD, sostanzeorganiche pericolose espresse in equivalenti diaromatici e ioni solubili totali. E’ stato misuratoil potenziale catodico ed anodico per tutta ladurata della polarizzazione, la perdita di pesodell’anodo alla fine della polarizzazione, cosìcome il pH e la concentrazione degli elementidispersi nel backfill. Per quanto riguarda i metal-li pesanti (Cd, Cu, Zn, Pb, Hg), la loro presenzanella soluzione acquosa finale con backfill ben-tonitico è risultata ai limiti della rilevabilità ana-litica del metodo impiegato (assorbimento ato-mico). Ciò può essere messo in relazione a duemotivi principali: le bentoniti impiegate hannouna elevata capacità di scambio cationico ed illoro elevato valore di pH (fra 8.5 e 10), crea unacondizioni di minima solubilità degli stessimetalli pesanti. Durante il funzionamento si èsempre osservato lo sviluppo di gas, sia all’ano-do (O2, Cl2) che al catodo (H2), la bentonite simodifica nel tempo, tendendo ad una floccula-zione con qualche sedimentazione del fango ini-ziale. Ciò è evidentemente da attribuire ai valo-ri di pH misurati ai diversi livelli di prelievo cherispondono complessivamente alle previsionidi un’acidificazione dell’area anodica e di un’al-calinizzazione di quella catodica.In merito alla ossidazione del cromo con le suedue valenze è bene ricordare che il Cr6+ è solu-bile in acqua, cioè in soluzione è capace di migra-re nel terreno per gradiente idraulico o diffusi-vo e quindi potenzialmente inquinante. Il Cr3+invece tende a precipitare come idrossido o adessere adsorbito dalle particelle argillose. Ladeterminazione di tutto il cromo rilasciato dal-l’anodo (148 mg) è stata eseguita tramite verifi-ca del bilancio di massa sia in soluzione che infase solida sulla bentonite nell’intento di deter-minare la quantità di cromo potenzialmente ingrado di disperdersi nel terreno circostante l’a-nodo, e quindi di essere eventualmente cattura-ta da acque di falda. I risultati sono quantificatisinteticamente nella Tabella 6.La determinazione della partecipazione del car-bon coke alle reazioni anodiche è stata invecevalutata attraverso l’ossidazione del carboniocon conseguente rilascio di sostanze organicheidrosolubili. La loro quantità è collegata al valo-re relativo di COD (domanda di ossigeno chi-mico), che equivale alla quantità di ossigenonecessario per ossidare le sostanze organichepresenti e riportati in Tabella 6. I valori di pHmonitorati indicano un ambiente acido deter-minato sia dalla ossidazione dell’anodo che del-le particelle di carbone. La determinazione del-la massa di sostanza organica presente nellasoluzione interstiziale, e quindi in grado didisperdersi nell’ambiente, al termine dei 51giorni di durata della prova è risultata di 48 g. Lanormativa, in merito alle concentrazioni limitedi sostanza organica nelle acque, stabilisce i

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Tabella 2 - Dati riassuntivi della corrosione del-l’anodo con bentonite

Tabella 3 - Dati riassuntivi della corrosione dell’a-nodo con coke

Tabella 4 - Rilasci di Cromo totale e Cromo VI

Tabella 5 - Rilasci di COD mg/L dal backfill dicoke


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itseguenti valori di COD: < 160 mg/L per acquesuperficiali e < 30 mg/L per acque ad uso pota-bile. Analizzando i dati che si ricavano dopo 51giorni di polarizzazione ininterrotta, si osservacome gli stessi siano molto distanti da quelliriscontrati nell’impianto con bentonite.Il potenziale dell’anodo è più basso rispetto aquello misurato nel letto bentonitico, a paritàdi corrente erogata; la modesta corrosionedell’anodo nasce dalla capacità del carboncoke di partecipare alle reazioni anodicheattraverso l’ossidazione del carbonio e funzio-nando lui stesso da dispersore aumentando difatto l’area elettrodica. Se, dunque, la massa dielementi metallici, in particolare Cr6+, risulta inquesto caso trascurabile, è la quantità disostanza organica rilevata nella soluzioneinterstiziale che va confrontata con i valorilimite della normativa per il COD. In sintesi, è forse utile riassumere il confrontofra consumo anodico ed inquinanti prodotti conl’impiego dei diversi materiali impiegati. Infatti, irisultati ottenuti dai due impianti pilota, riempi-ti con bentonite C13 oppure con coke di petro-lio calcinato, consentono un paragone fra i back-fill impiegati, in relazione agli inquinanti prodot-ti ed al consumo anodico, così come riassuntonelle due Tabelle 6 e 7 che seguono.

ConclusioniLa ricerca condotta, ispirata dall’esigenza disocietà operanti nel campo dei servizi diaffrontare determinati problemi connessi congli impianti di protezione catodica, ha cercatodi affrontare più direttamente alcune proble-matiche di carattere ambientale relative alla

realizzazione dei dispersori profondi.In questo contesto due sono stati i puntiessenziali presi in esame:• impatto ambientale relativo all’uso di ano-di in Fe-Si-Cr attraverso la determinazionedei metalli pesanti, in particolare cromo,rilasciati all’ambiente attraverso due diver-se tipi di backfill: bentonite e carbon coke;

• valutazione del carico inquinante, in termi-ni di emissione di sostanze organiche, daparte del carbon coke;Il primo e il secondo punto si sono artico-lati nella realizzazione di due impianti pilo-ta, per simulare in laboratorio la corrosio-ne della tipologia di anodo scelta in duediversi tipi di letto di posa: miscela bento-nitica e carbon coke.

Evidente è risultato il diverso comportamen-to dell’anodo nei due impianti caratterizzatida un diverso tipo di backfill: la maggiore cor-rosione dell’anodo è stata rilevata nella ben-tonite rispetto al coke, ferma restando la buo-na prestazione dell’anodo in termini di velo-cità di corrosione.I dati sul rilascio di Cromo e sulla sua distribu-zione all’interno della bentonite hanno fornitoindicazioni sulla capacità tamponante dellabentonite, ma anche sulla quantità di Cromo,in particolare sotto forma di Cr6+, in grado diinquinare falde attraversate dal dispersore convelocità di migrazione stimata in 0.025 m/d .Nel caso dell’impianto con carbon coke, l’e-sigua massa di cromo rilasciata dall’anodo, haindirizzato l’attenzione sul rilascio di sostan-za organica da parte del coke, mentre la velo-cità di migrazione del COD è stata stimata in0.023 m/d.

Tabella 6 - Confronto backfill in relazione agli inquinanti prodotti dall’anodo

Tabella 7 - Confronto backfill in relazione al consumo anodico

[1] L. Lazzari, P. Pedeferri, “Cathodic Protection”, Ed. Polipress – Politecnico di Milano, 2006.[2] J.W.L.F. Brand, P. Lyndon, “Impressed-current anodes” in Corosion, Vol. 2, Ed . L.L. Shreir,

1976, 1963-94.[3] W.T. Bryan, “Materials Protection and Performance”, n.2, 1970, 25-29.[4] J.A. Jakobs, A. Wozniewski, “Evaluation of coke-breeze backfills for cathodic protection ground-

beds” Materials Performance, July, 1989.

Riferimenti

Sono staticonsideratidue puntiessenziali:l’impattoambientalee il caricoinquinante

Ringraziamenti Gli autori desiderano ringraziare la direzione dell’APCE per il sostegnoeconomico e la disponibilità allo scambio di informazioni ed alla fornitura dei materialiimpiegati nella ricerca.

38


La programmazione dei prossimi numeri di APCE notizie fino a dicembre 2011è già stata pianificata per stimolare i lettori a intervenire con loro proposte, testi-monianze ed esperienze.

N.44 – Giugno 2011, sarà dedicato al telecontrollo della PC con l’intento di fare il punto delleapplicazioni a oggi sperimentate e realizzate. Scadenza per l’invio dei contributi il 15 mag-gio 2011.

N.45 – Settembre 2011, sarà dedicato alle interferenze con specifico riferimento alle esperien-ze pratiche sia di controllo sia di monitoraggio.

N.46 – Dicembre 2011, sarà dedicato ai modelli matematici usati in PC sia per l’ingegneria siaper il monitoraggio. Questo tema potrà essere esteso anche alle applicazioni diverse daiterreni, come quelle marine e per l’interno delle apparecchiature.

Istruzioni per gli autoriGli articoli inviati alla redazione ([email protected]) devono preferibilmente rispettarela seguente struttura:- Titolo- Autori con affiliazione (completa)- Sommario (o abstract)- Titolazione dei paragrafi principali, per esempio:o Introduzioneo Condizioni sperimentali (o dati di progetto)o Risultatio Discussioneo Conclusioni- Ringraziamenti (eventuali)- Riferimenti (bibliografici o fonti di altra natura, per esempio siti web)

La redazione informa

ASSOCIAZIONE PER LA PROTEZIONE DALLE CORROSIONI ELETTROLITICHE

Pronto per l’esame di certificazione?

Ecco le soluzioni delle cinque domande di base presentate nel numero 42 di APCE Notizie.

D1. Il sistema di protezione che assicura nel tempo un’affidabile durata delle strutture metalliche interrate è l’applica-zione di un rivestimento organico combinato alla protezione catodica (risp. B). Impiegare solo la protezione catodi-ca no è economicamente vantaggioso, dovendo erogare corrente per proteggere l’intera superficie esposta al terre-no. Non è invece pensabile utilizzare solo un rivestimento in quanto la corrosione si manifesterebbe in presenza deidifetti.

D2. Il minimo valore della tensione di prova per la verifica della continuità del rivestimento in polietilene di una struttu-ra metallica è pari a 25kV (risp. B), come riportato nella normativa UNI 10611.

D3. Ponendo l’elettrodo di riferimento al Cu-CuSO4 saturo sulla superficie del terreno e sulla verticale di una rete di distri-buzione protetta catodicamente e interferita da corrente dispersa variabile, il valore della misura di potenziale ONè comprensivo della caduta di tensione causata sia dalla corrente di protezione catodica, sia dalle correnti disperse(risp. A).

D4. La protezione catodica di strutture interrate estese in lunghezza o di reti di distribuzione interferite da campi elet-trici variabili nel tempo in intensità e senso si attua impiegando alimentatori automatici a potenziale costante concorrente di base (risp. C).

D5. Per eseguire le misure di potenziale su una struttura interrata in PC, l’elettrodo di riferimento al Cu-CuSO4 saturoportatile deve essere collocato sulla verticale rispetto alla struttura (risp. C) al fine di minimizzare le cadute ohmi-che.

n. 39 - dicembre 2009

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4AEEG

Progetto semplificazione

Delibera per il trasporto

del gas naturale

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pg. 8

Intervista Ing. C. Pillon

ACEGAS APS

Spazio CIG

La responsabilità giuridica

parte seconda

pg.

22

Spazio CIG

Vietato il “fai da te”

pg.

25pg.

8Recenti attivazioni delle lineeferroviare AV/AC italiane

pg.

42010Forum Italiano Sicurezza Gas

Interferenza da correntealternata: prove sul campo

pg.

15

n. 40 - giugno 2010ww ww ww .. aa pp cc ee .. ii tt

Periodico re

gistrato presso il tribunale di Rom

a al n. 67 in data 17.02.98 - Spedizione in abbonam

ento postale 70%

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Spazio CIGCompletato l’assetto normativo

per i nuovi materiali

pg.

22pg.

6

PROTEZIONE CATODICARiferimenti Normativi

PROTEZIONE CATODICARiflessioni sui dato AEEG

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24

CERTIFICAZIONE DEL PERSONALE

Le regole nella protezione catodica

n. 34 - settembre 2008ww ww ww.. aa pp cc ee .. ii tt

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Associazione per la protezione dalle corrosioni elettrolitiche

Livello Livello 2Corso di addestramento

Livello 1 e Livello 2 (*)Corso di aggiornamento

Aprile Settembre Maggio Ottobre

18-22Italgas Mestre

(VE)

19-23Enel Rete Gas

Perugia

18-19Politecnicodi Milano

04-05Italgas

Mestre (VE)

ProtezioneCatodica di Strutture

Metalliche

Corsi di

CORSI DI ADDESTRAMENTO PER LA CERTIFICAZIONE La certificazione delle figure professionali è uno strumentoimportante alla base dei processi di costruzione e assicurazio-ne della qualità, in genere complementare alla certificazionedei sistemi e dei prodotti, ed è essenziale per i processi in cuila componente umana svolge un ruolo delicato ai fini dellaqualità dei risultati dei processi medesimi.L'APCE, per assicurare la certificazione delle persone cheintendono operare con competenza riconosciuta e attestata nelcampo della protezione catodica di strutture metalliche, hacostituito il Centro Formazione APCE (CFA) diretto dal prof.Luciano Lazzari del Dipartimento di Chimica, Materiali eIngegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano edha reso operante la collaborazione con il CICPND (CentroItaliano di certificazione per le prove non distruttive e per i pro-cessi industriali), organismo di certificazione del personaleaccreditato ACCREDIA anche nel campo della protezione cato-dica di strutture metalliche (Certificato di Accreditamento SIN-CERT n. 012C, rev. 1 del 23.03.2001).

DESTINATARI DEI CORSII corsi di addestramento sono rivolti alle persone che intendo-no conseguire la certificazione e possono dimostrare di esse-re in possesso di un’esperienza lavorativa nel settore per ilquale si candidano di almeno un anno per il livello 1 e di due,tre e quattro anni (in base al tipo di istruzione) per il livello 2.

CORSI DI ADDESTRAMENTO ED AGGIORNAMENTO NEL SETTORE DELLE STRUTTURE METALLICHE INTERRATE

(*)Corso d’aggiornamento per le persone in possesso dellacertificazione di livello 1 e 2

CALENDARIO CORSO BASE PROTEZIONE CATODICA

CORSO TECNICHE DI MISURAZIONI Il corso delle tecniche di misurazioni è rivolto agli operatori,tecnici e quadri che operano nell’ambito della protezione cato-dica e interessati a richiamare o approfondire la norma UNI EN13509 “Tecniche di misurazioni per la protezione catodica”. Il corso base è da considerarsi propedeutico o integrativo aicorsi di addestramento e/o d’aggiornamento inerente la certi-ficazione del personale.

CALENDARIO CORSO TECNICHE DI MISURAZIONI

INFORMAZIONIA.P.C.E. - Ufficio Corrosioni Elettrolitiche di Milano

c/o A2A Reti Gas SpAVia Balduccio da Pisa, 15 - 20139 Milanotel. 02 77206644 - fax 02 77206645

e-mail: [email protected]

A.P.C.E. – Segreteriac/o Snam Rete Gas

Via M.E. Lepido, 203/15 - 40135 Bolognatel. 051 4140816 - fax 051 4140838

e-mail: [email protected]

Livello 1 Corso di addestramento

Marzo Giugno

21-25Italgas Mestre (VE)

06-10Enel Rete Gas

Perugia

Destinatari Marzo Ottobre

Tecnici ed operatoriinteressati ad appren-dere o incrementare lenozioni di protezione

catodica

08-09PolitecnicoMilano


Destinatari Maggio Ottobre

Tecnici ed operatoriinteressati ad appren-dere o incrementare letecniche di misurazioni




APCE Notizie - 43 - marzo 2011

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