APCE Notizie - 45 - dicembre 2011

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n. 45 - settembre 2011

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Interferenza elettrica

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n° 45 - settembre 2011 News

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eDItORIALe

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MONItORAggIO Eliminazione della caduta nella misura del potenziale mediante sonde di potenziale in presenza di correnti vaganti

cONtROLLO Modello elettrico di drenaggio polarizzato

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NORMAtIvA Norma CEI EN 50162 - Ammissibilità delle interferenze elettriche e provvedimenti

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cORROsIONe e pROteZIONe Tipici casi improbabili di interferenza

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LA ReDAZIONe INFORMA

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cORsI Apce

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

APCE NOTIZIE Periodico trimestrale Direttore responsabile Vincenzo Mauro Cannizzo (Snam Rete Gas) Promozione e sviluppo Lucio Francesco Venturini c/o Snam Rete Gas S.p.A. Largo F. Rismondo, 8 35131 Padova tel. 049 8209246 fax 049 8209331 lucio.venturini@apce.it

Redazione PoliLaPP c/o Dipartimento di Chimica Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta” Politecnico di Milano Via Mancinelli, 7 20131 Milano Tel. 022 399 3152 Fax 022 399 3180 polilapp@chem.polimi.it

Consulenza editoriale e impaginazione Massimiliano Medei - m.medei@gimax.eu Santa Marinella (RM)

Comitato di redazione Luciano Lazzari (Politecnico di Milano) Marco Ormellese (Politecnico di Milano) MariaPia Pedeferri (Politecnico di Milano) Davide Gentile (APCE-UCEMI) Lucio Francesco Venturini (Snam Rete Gas)

Stampa GIMAX - Santa Marinella (RM) Via Valdambrini, 22 Tel. 0766 511.644 servizioclienti@gimax.eu

Comitato editoriale Andrea Rovelli (Snam Rete Gas) Marco Galletti (Snam Rete Gas) Umberto Lebruto (RFI) Alvaro Fumi (RFI)

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Massimo Tiberi (GEA) Georgios Chlaputakis (Enel Rete Gas) Giuseppe Maiello (NAPOLETANAGAS) Paolo Del Gaudio (IRIDE) Ezio Coppi (Esperto) Comitato scientifico Fabio Bolzoni (Politecnico di Milano) Fabio Brugnetti (Snam Rete Gas) Vincenzo Mauro Cannizzo (Snam Rete Gas) Tiziana Cheldi (ENI E&P) Georgios Chlaputakis (Enel Rete Gas) Lorenzo Fedrizzi (Università di Udine) Romeo Fratesi (Univ. Politecnica delle Marche) Alvaro Fumi (RFI) Luciano Lazzari (Politecnico di Milano) Tommaso Pastore (Università di Bergamo) Enzo Stella (Consulente energia e ambiente) Stefano Trasatti (NACE Italia, Università degli Studi di Milano)

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THE EUROPEAN CORROSION CONGRESS EUROCORR 2011 L’annuale congresso europeo Eurocorr 2011, organizzato da EFC (European Federation of Corrosion) e Swerea KIMAB, si è svolto a Stoccolma, Svezia. Hanno partecipato oltre 800 delegati.

La conferenza di quest’anno è stata dedicata allo Sviluppo di soluzioni per la sfida globale (Developing solutions for the global challenge) ed è stato un momento di confronto sui recenti sviluppi tecnologici, la crescita industriale e la sostenibilità ambientale, enfatizzando il ruolo critico della scienza della corrosione e della sua prevenzione.

Come di consueto, il congresso era organizzato per sessioni distinte e simultanee, ciascuna facente riferimento al relativo gruppo di lavoro della Federazione Europea di Corrosione. Per informazioni sul programma e il titolo delle memorie si può consultare il sito: www.eurocorr.org. Il prossimo Eurocorr 2012 si terrà a Istambul (Turchia) dal 9 al 13 settembre 2012. Nel 2013 a Estoril (Portogallo) e nel 2014 ritorna in Italia a Pisa.

NUOVA ORGANIZZAZIONE DEL COMITATO ITALIANO GAS (CIG) L’Assemblea Straordinaria dei Soci CIG, tenuta il giorno 28 giugno 2011, ha approvato il nuovo Statuto dell’Associazione, nominato l’ing. Paolo Rossetti quale Presidente CIG, confermato il Collegio dei Revisori dei Conti e nominato il Collegio dei Probi Viri di nuova costituzione, designandone il rag. Alessandro Santoro, Direttore generale di UNI, quale Presidente.

Il nuovo Statuto è stato elaborato da un Gruppo di Lavoro ad hoc che ha operato per alcuni mesi e prevede, tra l’altro, alcune variazioni di rilievo, ispirate dalla necessità di adeguare i processi di governance del CIG alle best practices del sistema UNI-Enti Federati.

Per maggiori informazioni consultare il sito web del CIG (www.cig.it) NOTIZIE UNI L’UNI ha notificato al CEN/TC219 parere favorevole alla conferma per un ulteriore periodo di 5 anni delle norme seguenti: UNI EN 13173:2001 Protezione catodica di strutture galleggianti (offshore) di acciaio.

UNI EN 12473:2002 Principi generali di protezione catodica in acqua di mare UNI EN 12495:2002 Protezione catodica per strutture fisse offshore di acciaio UNI EN 12068:2002 Protezione catodica - Rivestimenti organici esterni per la protezione dalla corrosione delle tubazioni di acciaio interrate o immerse da associare alla protezione catodica Nastri e materiali termorestringenti UNI EN 15112:2006 Protezione catodica esterna di colonne di rivestimento di pozzi UNI EN 15257:2007 Protezione catodica - Livelli di competenza e certificazione del personale di protezione catodica

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CORSO DI PROTEZIONE CATODICA NEL CALCESTRUZZO –

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SECONDA EDIZIONE

A maggio 2011, APCE in collaborazione con il Politecnico di Milano, gruppo PoliLaPP (Politecnico di Milano, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”), ha tenuto presso il Politecnico di Milano, Dipartimento CMIC “Giulio Natta”, un corso sulla protezione catodica del calcestruzzo armato secondo i requisiti della norma europea UNI EN 15257 per la certificazione degli addetti di protezione catodica.

Visto l’esito positivo della prima edizione (13 iscritti, di cui 7 stranieri, 11 certificazioni di Livello 2) , sarà organizzata una seconda edizione per maggio 2012.

Per informazioni contattate polilapp@chem.polimi.it

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Nella parte inferiore del report è riportata la sommatoria del tempo complessivo per “intervalli di tempo” selezionabili. Si può inoltre stampare il report per "Cronologia", "Ordinato per durata" oppure "Ordinato per tipologia", dopo aver scelto per minima o massima.

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Programma 8.30 9.00

Registrazione dei partecipanti Saluti del Presidente e delle Autorità

CHAIRMAN: V.M. Cannizzo 9.15 Keynote L’APCE e i sui 30 anni di storia Enzo Stella, Presidente APCE 1997-2006 9.40 La regolazione dell’Autorità in tema di protezione catodica delle reti A. Grossi, Autorità per l’energia elettrica e il gas 10.05 Risultati del primo anno di applicazione delle raccomandazioni APCE per la protezione catodica della rete in acciaio di trasporto del gas naturale V. Pistone, Snam Rete Gas 10.30 Sviluppo del quadro normativo europeo relativo alla corrosione elettrolitica E. Cinieri, Università dell’Aquila, A. Fumi, C. Spalvieri, F. Caracciolo, RFI Pausa Caffè CHAIRMAN: G. Chlaputakis 11.25 Il coordinamento della protezione catodica a Milano dal 1953 alla costituzione dell'APCE N. Aurilia, A2A 11.50 La gestione degli impianti di PC di una vasta rete di metanodotti F. Brugnetti, Snam Rete Gas 12.15 La prevenzione catodica dei materiali attivo-passivi L. Lazzari, M. Ormellese, Politecnico di Milano Pausa Pranzo CHAIRMAN: L. Lazzari 14.00 Keynote Protezione catodica - Attività di formazione APCE e certificazione del personale D. Gentile, APCE UCEMI 14.25 Analisi statistica dei dati di PC di una piattaforma offshore L. Torri e T. Cheldi, ENI, V. Colombo e B. Bazzoni, Cescor 14.50 Prevenzione del salto del giunto isolante in acquedotti protetti catodicamente M. Cabrini, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore, Università di Bergamo Pausa Caffè CHAIRMAN: M. Alberizzi 15.45 Ricerche sperimentali presso l’Istituto Sperimentale di RFI su fenomeni di corrosione elettrolitica in corrente alternata E. Cinieri, Università dell’Aquila, A. Fumi, C. Spalvieri, F. Caracciolo, RFI 16.10 Problematiche relative alle interferenze elettriche sulle tubazioni interrate U. Caterini, Telemagnetica 16.35 Nuovo acquisitore per la verifica dell’influenza della corrente A.C. nei sistemi di telesorveglianza S. Benedetto, C. Calvi, Tecnosystem 17.00 Chiusura dei lavori (A cura del Presidente APCE V. M. Cannizzo)

Segreteria organizzativa ssponsorizzato pon ponsorizzato da

PoliLaPP - Laboratorio di Corrosione dei Materiali "Pietro Pedeferri" Politecnico di Milano - Dipartimento Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "G. Natta" Via Mancinelli,7 - 20131 Milano Italia Tel: 02.2399.3152 Fax: 02.2399.3180 Email: polilapp@chem.polimi.it - polilapp.chem.polimi.it

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l’EditorialE

di ViNcENzo Mauro caNNizzo

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uesto numero di APCE Notizie esce in coincidenza con il convegno dei primi 30 anni di APCE che si terrà il prossimo 6 ottobre a Milano. E, a ben vedere, non è un caso che il presente n. 45 sia dedicato alle interferenze da correnti vaganti, se consideriamo la storia che ha preceduto la

nascita di APCE. Occorre andare ai primi anni cinquanta del secolo scorso quando, a seguito del gravissimo incidente di Via Chiasserini a Milano, la cui causa fu la perdita di gas per corrosione “elettrolitica” da correnti vaganti, nei pressi della stazione di Bovisa. Fu istituita una commissione per lo studio del problema e per la definizione delle misure di controllo e prevenzione.

Da allora tanta strada è stata percorsa e incidenti di quella gravità non sono più accaduti grazie al lavoro nelle sedi aziendali e nelle istituzioni svolto dai tecnici della protezione catodica; lavoro che negli anni successivi ha fortemente contribuito alla sensibilizzazione del problema e alla divulgazione delle soluzioni più adeguate. Alla fine degli anni settanta, tra gli operatori più attenti e più sensibili alla problematica si è sentita l’esigenza di un “tavolo tecnico” in grado di ospitare il confronto delle esperienze oltre che fornire un supporto tecnico alla soluzione dei problemi. Così nacque nel 1981 l’APCE per volontà dei soci fondatori ENEL, SIP e SNAM. Dopo trenta anni oggi l’associazione, che conta circa 80 aderenti, vuole fare il punto su quanto è stato fatto e concentrare le proprie forze su quello che i soci ritengono strategico.

Tuttavia, ancora oggi le correnti vaganti pongono dei problemi che sono in gran parte risolti sulla base della cospicua normativa prodotta, ma che richiedono approfondimenti sia tecnici sia normativi. L’avvento dell’elettronica e dell’informatica ha reso possibile l’adozione del telecontrollo anche in protezione catodica e in presenza di correnti vaganti producendo un sensibile miglioramento del livello di sicurezza. Negli ultimi anni si è anche aggiunto il problema “nuovo” dell’interferenza da corrente alternata, per il quale APCE è promotore e animatore in sede normativa e in sede di ricerca, per esempio indirizzando la sperimentazione effettuata presso il Politecnico di Milano e le aziende interessate, come Snam Rete Gas e RFI: da queste attività ci aspettiamo importanti indicazioni.

Buona lettura e spero di incontrarvi numerosi al convegno di Milano.

Cordialmente, Vincenzo Mauro Cannizzo

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cIcpND ceNtRO ItALIANO DI ceRtIFIcAZIONe peR Le pROve NON DIstRUttIve e peR I pROcessI INDUstRIALI

PRS N° 012 C SGQ N° 064 A Membro deli Accordi di Mutuo Riconoscimento EA e IAF Signatory of EA and IAF Recognition Agreement

CERTIFICAZIONE CICPND AL LIVELLO 3 IN PROTEZIONE CATODICA

SESSIONE D'ESAME n° 11 - Anno 2011

Il CICPND - Centro Italiano di Certificazione per le Prove Non Distruttive e per i Processi Industriali ha stabilito di tenere presso la propria Sede di Legnano l’Undicesima Sessione d'Esame per la Certificazione CICPND al 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 EN 15257 e al Regolamento CICPND n° 83 sulla Qualificazione e Certificazione del Personale addetto alla Protezione Catodica, avranno luogo dal 14 e dal 18 Novembre 2011.

La domanda per l'ammissione agli esami dovrà essere richiesta al CICPND e inoltrata alla Segreteria entro e non oltre il 7 Ottobre 2011.

La Segreteria del CICPND è a disposizione per qualsiasi informazione, anche inerente alla sistemazione alberghiera Tel.: 0331-545600 - Fax: 0331-543030 E-mail: info@cicpnd.it

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MoNitoraggio

Eliminazione della caduta nella misura del potenziale mediante sonde di potenziale in presenza di correnti vaganti1

Effetto delle correnti vaganti sulla lettura del potenziale La presenza di correnti vaganti può influenzare fortemente la lettura del potenziale; infatti, il contributo di caduta ohmica a esse associato è molto spesso elevato. In particolare, il potenziale misurato sarà più negativo rispetto al potenziale vero nelle zone a interferenza catodica e più positivo nelle zona a interferenza anodica. In Figura 1 si illustra l’effetto sul potenziale in presenza di un’interferenza anodica e catodica generata dalla circolazione di un tram alimentato a corrente continua.

Figura 1 – Interferenza anodica e catodica causata dalla circolazione di un tram

di

Luciano Lazzari, Marco Ormellese Politecnico di Milano Dipartimento CMIC Via Mancinelli, 7 20131 Milano, Italy

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l criterio universalmente impiegato per la verifica della protezione catodica di una struttura è basato sulla misura del potenziale di protezione. Questo criterio ha il vantaggio di essere semplice, ma l’interpretazione della lettura a volte può portare a grossolani errori, soprattutto in presenza di correnti vaganti che generano cadute ohmiche non trascurabili. In tal caso è opportuno impiegare sonde di potenziale in grado di depurare questo contributo, oppure mediante l’applicazione del metodo di estrapolazione della caduta ohmica laterale. Nella memoria sono mostrati i risultati ottenuti in laboratorio per la verifica sperimentale dell’eliminazione della caduta ohmica.

1. Questa memoria è tratta dalla presentazione al Congresso AIM, Giornate Nazionali di Corrosione e Protezione, 5a Edizione, Bergamo, 21-22 maggio 2002 [1]

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Figura 2 – Rappresentazione schematica della cella per le prove di laboratorio

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È chiaro che per conoscere il potenziale vero (ossia il vero livello di polarizzazione della struttura, valore che deve rispettare i criteri di protezione indicati dalle normative), il contributo di caduta ohmica deve essere eliminato. Esistono varie tecniche per eliminare tale contributo [2]: • l’installazione di elettrodi di riferimento fissi, posti a stretto contatto con la struttura; • l’applicazione della tecnica on-off; • l’utilizzo di sonde di potenziale • l’applicazione del metodo di estrapolazione della caduta ohmica laterale in presenza di correnti vaganti.

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Sonde di potenziale Mediante l’utilizzo di una sonda di potenziale, il contributo di caduta ohmica è eliminato riducendo la distanza elettrodo di riferimento – piastrina metallica (detta anche falla artificiale). Una tipica sonda è

infatti costituita dal un piastrina in acciaio al carbonio di superficie nota (in genere compresa tra 10 e 100 cm2) con un elettrodo di riferimento incorporato nella sonda stessa. L’elettrodo di riferimento è in genere di rame/solfato di rame, ma sono disponibili in commercio anche sonde con elettrodi diversi, per esempio di titanio attivato Ti-MMO [3] e di zinco [4]. La piastrina è collegata alla tubazione e pertanto riceve la stessa densità di corrente di protezione catodica della tubazione. Se il potenziale di protezione di tale piastrina rispetta i criteri di protezione, allora è possibile affermare che eventuali difetti presenti sulla tubazione di dimensione uguale o inferiore a quelle della piastrina sono in protezione. Il vantaggio peculiare di ogni sonda di potenziale è l’eliminazione del contributo di caduta ohmica anche in presenza di correnti vaganti.

Prove di laboratorio Le prove sono state eseguite in una vasca riempita con terreno umido. Due sonde sono state poste in protezione catodica mediante un generatore di corrente continua, come mostrato in Figura 2. La corrente di interferenza è stata applicata mediante due elettrodi esterni, collegati a un sistema di alimentazione di corrente continua, facendo variabile la tensione da 0 a 10 V per poi tornare a 0 V (simulando pertanto la circolazione di corrente tra binari e sottostazione).

Le sonde si trovano pertanto immerse nel campo elettrico generato sia dalla protezione catodica a corrente impressa sia dall’interferenza dovuta alla simulazione della circolazione di un treno. Lo schema elettrico utilizzato consente di studiare sia l’effetto dell’interferenza in senso anodico sia catodico, in quanto una delle due s o n d e assorbe la corrente di interferenza, mentre l’altra la c e d e .

Durante le prove è stato registrato il potenziale di protezione della piastrina, sia rispetto all’elettrodo di riferimento esterno CSE, sia rispetto all’elettrodo interno in Ti-MMO, in differenti condizioni di interferenza (da 4 V a 10 V).

In Figura 3 si illustra un esempio di lettura

Potenziale (V)

Potenziale (V)

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Figura 3 – Misure del potenziale di protezione della piastrina durante le prove di interferenza in laboratorio (0 – 10 V) effettuate sia con elettrodo esterno (CSE) che interno (Ti-MMO)

La Figura 4 riporta la registrazione dei potenziali della piastrina che subisce interferenza anodica, effettuata per una durata di 20 secondi, con frequenza di acquisizione 50 Hz (1 punto ogni 20 ms). Nei primi 3 s di prova non è stata applicata alcuna corrente interferente: il potenziale misurato con l’elettrodo interno Ti-MMO è il valore vero del potenziale di protezione, mentre la misura con elettrodo esterno CSE ha un contributo di caduta ohmica (ci circa 150-200 mV) dovuta alla corrente di protezione (il potenziale è più negativo).

Applicando un’interferenza di tipo anodico, si noti che il potenziale misurato con l’elettrodo esterno CSE è molto più positivo del potenziale vero fornito dall’elettrodo interno (che mostra solo piccole oscillazioni dovute al’interferenza).

L’aumento di potenziale è dovuto al fatto che il segno della caduta ohmica sulle zone anodiche è positivo.

In conclusione, come mostrano le prove di laboratorio, la sonda depura il contributo di caduta ohmica e fornisce il valore del potenziale vero.

Prove di campo In una situazione reale, il campo di interferenza dovuto alla presenza di correnti

vaganti è molto inferiore rispetto a quello simulato nelle prove di laboratorio (il massimo gradiente di potenziale nel suolo è circa 10-50 mV/m, mentre nelle prove è pari a 10 V/m).

Per confermare i risultati dei test di laboratorio, due sonde sono state installate in campo su una tubazione interrata, fortemente influenzata dalle correnti vaganti. In Figura 5 si mostrano le registrazioni del potenziale di protezione effettuate nelle prime 24 ore dopo l’installazione della sonda; le misure sono state eseguite sia rispetto all’elettrodo di riferimento interno (tipo Ti-MMO), sia rispetto a un elettrodo di riferimento fisso interrato, CSE. È chiaramente visibile che, mentre il potenziale registrato con elettrodo di riferimento CSE mostra un’ampia oscillazione dovuta alla forte interferenza da correnti vaganti nel terreno, il potenziale di protezione acquisito con l’elettrodo di riferimento interno della sonda è stabile e non mostra alcun contributo di caduta ohmica.

La diminuzione regolare del potenziale della piastrina in acciaio al carbonio (misurato rispetto all’elettrodo di riferimento interno, Ti-MMO) indica la polarizzazione della piastrina che avviene nelle prime ore di collegamento alla tubazione in protezio-

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di potenziale del protezione, effettuate per 20 giorni acquisizione un punto all’ora. La misura effettuata mediante l’elettrodo di riferimento interno mostra solo minime oscillazioni, praticamente trascurabili rispetto a quelle ottenute dalla lettura rilevata con un elettrodo di riferimento esterno, CSE, perché quest’ultimo risente fortemente della variazione di campo elettrico dovuto alla simulazione di circolazione del treno.

Potenziale (V)

Figura 4 – Misure del potenziale di protezione della piastrina durante le prove di interferenza anodica, effettuate sia con elettrodo esterno (CSE) che interno (Ti-MMO)

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Potenziale vs CSE (V)

Potenziale vs Ti-MMO (V)

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Figura 6 – Stima del potenziale vero median-

te il metodo dell’estrapolazione grafica

Potenziale vs CSE (V)

Potenziale vs CSE (V)

Potenziale vs CSE (V)

Figura 5 – Misura di potenziale nelle prove di campo

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ne catodica. Dopo circa 24 ore, il potenziale di polarizzazione si è portato a -1,0 V TiMMO (che corrispondente a -1,1 V CSE).

Questa misura è stata confermata mediante il metodo dell’estrapolazione grafica [5]: la Figura 6 mostra che il potenziale di protezione vero estrapolato è -1,14 V CSE, come misurato con la sonda di potenziale (-1,1 V CSE). Pertanto anche le prove di campo dimostrano che la sonda consente di eseguire misure di potenziale di protezione stabili in presenza di correnti vaganti, eliminando il contributo di caduta ohmica.

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Discussione e conclusioni La ragione per cui in presenza di correnti vaganti il potenziale della struttura (nel caso della sonda, la sua piastrina) rimane pressoché costante è dovuto a due effetti: • le variazioni del campo elettrico sono in genere troppo rapide rispetto alla cinetica dei processi catodici che hanno luogo

sulla piastrina (e quindi sul metallo della struttura); il principale processo catodico è la riduzione di ossigeno la cui velocità (cioè la sua cinetica) è regolata dalla diffusione che è intrinsecamente un processo lento. Ne consegue che di fatto la polarizzazione della struttura rimane invariata se le correnti vaganti hanno una durata di decine di secondi o al massimo qualche minuto. È evidente che questa considerazione non si applica se l’interferenza è di tipo stazionario; • se alla considerazione sopra discussa si aggiunge che la struttura (la piastrina nel caso di una sonda) è in completa protezione o addirittura in sovraprotezione, nel qual caso il processo catodico è anche lo sviluppo di idrogeno, il potenziale in pratica non varia perché si opera sul tratto lineare della retta di Tafel [1, 6]; in questo caso una variazione di circa 100 mV del potenziale vero richiede una variazione della densità di corrente di un

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ordine di grandezza, per esempio da 1 A/m2 a ben 10 A/m2.

In conclusione, la sonda di potenziale presenta due vantaggi, oltre alla sua semplicitĂ

costruttiva: misura il potenziale vero e non risente della variazione del campo elettrico in presenza di interferenza non stazionaria (correnti vaganti generate dai sistemi di trazione a corrente continua).

[1] L. Lazzari, M. Ormellese, M. Pedeferri, Monitoraggio del potenziale di strutture interrate: un nuovo tipo di sonde, Giornate Nazionali sulla Corrosione e Protezione, 5a Edizione, AIM, Bergamo, 21-22 Maggio 2002, p. 31-38, ISBN 88-85298-45-1.

[2] L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese, Protezione catodica, Polipress, Milano, 2006 [3] S. Goidanich, L. Lazzari, M. Ormellese, AC interference effects on polarised steel, 6th Int. Congress CEOCOR (Commitee on the study of pipe corrosion and protection), Title 16, Sector A, Giardini di Naxos, Italia, 13-16 Maggio 2003, Paper 17.

[4] A. Brenna, L. Lazzari, M. Ormellese, Sonda di potenziale con elettrodo di zinco incorporato per il monitoraggio delle condizioni di protezione catodica, Giornate Nazionali sulla Corrosione e Protezione, 9a Edizione, Roma, 6-8 Luglio 2011, memoria 60, AIM, Milano, 2011 [5] B. Bazzoni, L. Lazzari, The Lateral Gradient Technique for Potential Measurements in Presence of Stray Current CORROSION/96, Paper No. 96202, NACE International, Houston, TX, 1995.

[6] P. Pedeferri, Corrosione e protezione dei materiali, Polipress, Milano, 2007

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Riferimenti

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coNtrollo

Modello elettrico di drenaggio polarizzato1

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Il drenaggio è una tecnica usata per il controllo della interferenza da correnti vaganti, disperse dai sistemi di trazione in corrente continua, come le linee ferroviarie elettrificate. In questa memoria è presentato un modello elettrico semplificato per la progettazione di un drenaggio elettrico tra una sottostazione elettrica e una tubazione interrata interferita. Il modello proposto, che tiene conto sia dei contributi ohmici sia delle sovratensioni elettrodiche, anodiche e catodiche, permette di calcolare sulla base dello stato elettrico rilevato in campo la corrente di drenaggio e di prevedere se la struttura interferita si porta in condizioni di protezione catodica. Il modello è stato validato su un caso reale di cui si riportano i risultati.

Elisabetta Amici, Luciano Lazzari Politecnico di Milano Dipartimento CMIC Via Mancinelli, 7 20131 Milano

Fabio Duranti

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Cescor srl Via Maniago, 12 20134 Milano

Introduzione Il drenaggio elettrico polarizzato con interposizione di un diodo che ha lo scopo di impedire l’inversione di corrente, è un dispositivo usato per la protezione di strutture metalliche interferite da correnti disperse, che consiste nel collegamento elettrico diretto tra la struttura interferita e quella interferente, in corrispondenza della zona di ritorno della corrente alla sorgente interferente. Nel caso di correnti disperse da sistemi di trazione elettrica, il punto o zona di drenaggio è la sottostazione di alimentazione. La progettazione dei sistemi di drenaggio è di fatto eseguita in modo del tutto empirico: dopo aver verificato che i potenziali medi della struttura interferita sono positivi (in corrosione) e quelli del binario alla sottostazione elettrica (SSE) sono negativi, si procede all’inserimento del drenaggio direttamente in campo e la scelta della potenza del diodo è fatta empiricamente.

Con riferimento alla Figura 1, che schematizza l’interferenza provocata da una linea ferro-

Figura 1 – Schema del caso di interferenza da correnti vaganti in esame 1. Questa memoria è tratta dalla presentazione al Congresso AIM, Giornate Nazionali di Corrosione e Protezione, Udine 24-26 giugno 2009 [1].

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viaria su una tubazione di diametro esterno 200 mm, lunghezza 1800 m, dotata di rivestimento in iuta catramata di spessore 3-5 mm, parallela ai binari per un tratto di circa 300 m, si è voluto proporre un modello per la progettazione del drenaggio, sviluppato nell’ambito di una Tesi di Laurea presso il Politecnico di Milano [2]. La Figura 2 mostra la registrazione dei potenziali della tubazione: potenziale fortemente negativo nelle zone lontano dalla SSE, per esempio, al giunto isolante, da -1 V a -5 V CSE (valori comprensivi della caduta ohmica) e positivo nella zona della SSE dove si sono manifestati gli attacchi di corrosione, da 0 V fino a punte di +2 V CSE. La resistività media del terreno è di 150 Ω m.

Figura 2 – Registrazioni dei potenziali senza drenaggio. La tubazione è sempre positiva

Modello di previsione della corrosione

Figura 3 – Schema elettrico delle condizioni di interferenza

R3,1

resistenza del terreno dal binario alla tubazione

R3,2

resistenza del metallo della tubazione (trascurabile)

R3,3

resistenza del terreno dalla tubazione alla SSE

ΨA3,binario

sovratensione anodica sul binario (trascurabile e perciò non indicata in figura)

ΨC3,1

sovratensione catodica sulla tubazione

ΨA3

sovratensione anodica sulla tubazione nella zona di corrosione (in genere trascurabile)

ΨC3,2

sovratensione catodica sulla SSE.

Il ramo 3 è risolvibile se si conosce la tensione di alimentazione, VSSE-B, della maglia data da R1 I1 = VSSE-B che equivale alla caduta di tensione sul binario.

Si perviene al sistema: • [ΨC3,1 + (R3,1 + R3,2) I3] + [ΨC3,2 + R3,3 I3] = R1 I1 = VSSE-B (si sono trascurate le sovratensioni anodiche) • ΨC3,2 + R3,3 I3 = VT-SSE VSSE-B è dato dalla massima caduta di tensione sul binario, dato dal prodotto del “gradien-

{

te” sul binario e dalla distanza “locomotoreSSE”; e VT-SSE è noto perché è possibile misurarlo come differenza del potenziale della tubazione nella zona anodica (o di corrosione) e il potenziale della SSE. ΨC3,1 (polarizzazione catodica provocata dalla corrente di interferenza sulla tubazione) è la variazione del potenziale dal valore di libera corrosione a un valore catodico, di solito fino al limite dello sviluppo di idrogeno, oltre il quale sarebbero necessarie den-

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La corrente di corrosione può essere ricavata mediante un circuito elettrico equivalente, composto da 2 nodi, 3 maglie e 3 rami, come indicato in Figura 3. Il nodo 1 rappresenta la SSE e il nodo 2 la generica posizione del treno (per esempio, fino a una distanza di 300 m dalla SSE). I rami che uniscono i nodi 1 e 2 sono 3 e rappresentano i possibili percorsi della corrente: il ramo 1 è il binario; il ramo 2 è il terreno e il ramo 3 è la corrente di interferenza che percorre il terreno, la tubazione e di nuovo il terreno per chiudere il circuito alla SSE. Le 3 maglie non sono indipendenti, per cui ogni ramo è subito risolvibile. Il ramo di interesse è il ramo 3 in cui ha luogo la corrosione localizzata della tubazione; in questo ramo, la corrente deve vincere due tipi di dissipazioni: resistenze ohmiche, localizzate nel terreno e nelle parti metalliche del circuito, e sovratensioni d’elettrodo [3, 4].

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Figura 4 – Schema elettrico di drenaggio con diodo

resistenza di isolamento del rivestimento della tubazione, d (m) distanza binari-tubazione, VT-SSE (V) differenza di potenziale tubazione-sottostazione, L* (m) lunghezza dalla SSE, r0 (m) diametro del difetto del rivestimento nella zona di corrosione.

Assumendo la caduta ohmica sul binario variabile da 10 mV/m a 50 mV/m, per una lunghezza efficace di 300 m, si ottiene che la corrente di interferenza, I3, è compresa nell’intervallo 150 – 760 mA, a cui corrisponde una velocità di corrosione istantanea (cioè quando è attiva l’interferenza) di 5 e 35 mm/anno (dimensione media del difetto equivalente pari a un raggio di 10 cm) in buon accordo con la velocità di corrosione misurata in campo di poco superiore a 1 mm/anno tenuto conto del tempo di incidenza della interferenza pari a circa 1/3 del tempo.

Drenaggio unidirezionale con diodo

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Figura 5 – Circuito equivalente di Thevenin

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sità di corrente di almeno un ordine di grandezza piÚ elevate. In generale si può affermare che il valore piÚ probabile di ΨC3,1 è 0,5 V (dal potenziale di libera corrosione -0,55 V CSE al potenziale di inizio dello sviluppo di idrogeno -1,05 V CSE).

La resistenza del terreno, R3,1, è la somma di due contributi: la resistenza associata al terreno, lato binario, R3,1,B, e la resistenza associata al terreno, lato tubazione rivestita, R3,1,T. La resistenza metallica della tubazione, R3,2, è di fatto trascurabile; R3,3 è la resistenza del terreno fra tubazione (zona di corrosione) e la SSE. Ăˆ la somma di due contributi: la resistenza associata alla SSE, R3,3,SSE, (in genere piĂš elevata di quella del binario, data la minore estensione geometrica) e la resistenza associata alla tubazione che è data dalla resistenza della falla del rivestimento, R3,3,falla, dalla quale esce la corrente di interferenza [3]. Le formule usate sono riportate nella Tabella 1.

La corrente di corrosione, I3, è ottenuta da una espressione che si ricava facilmente dalla Tabella 1 che dipende da parametri tutti noti: L (m) lunghezza del tratto interferito, ΨC3,1 = 0,5 V sovratensione catodica sulla tubazione, Ď (Ίm) resistivitĂ del terreno, ÎŚ (m) diametro della tubazione, R0 (Ίm2) D

Il drenaggio diretto non è sicuro perchÊ non può impedire inversioni di corrente che porterebbero a condizioni di corrosione indesiderate in altre zone della tubazione; tale eventualità è impedita se si utilizza, come drenaggio, un diodo. La caratteristica di funzionamento di un diodo è tale per cui se la tensione applicata ai suoi capi è inferiore a un valore di soglia, VS, caratteristico di ogni diodo, che prende il nome di tensione di accensione, la conduzione del diodo è nulla, mentre se tale soglia è superata, il diodo lascia passare una corrente con resistenza, rD, molto bassa (ID =(V-VS)/rD).

Il passaggio di corrente attraverso il diodo, ID, quando V - VS > 0, determina una variazione dello stato elettrico del sistema e in particolare è di interesse conoscere il potenziale assunto dalla tubazione nella zona di corrosione. L’inserimento di un diodo porta allo schema elettrico di Figura 4. Applicando il teorema di Thevenin, meglio chiamato teorema del generatore equivalente di tensione, si ottiene il circuito equivalente riportato in Figura 5. Una volta che si raggiunge la tensione di accensione, il diodo mantiene una tensione piÚ alta in funzione delle sue caratteristiche , il cui punto di funzionamento è ottenuto dalla soluzione del sistema delle due equazioni: q

V0

VTh I D RTh

V0

VS I D rD

da cui: ID

VTh VS RTh rD

V0

VS rD

VTh VS RTh rD

Ăˆ necessario, pertanto, calcolare VTh e RTh mediante il teorema di Thevenin. Dalla

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maglia in esame si ottiene, tenendo conto che vale il bilancio energetico: • [ΨC3,1 + ΨC3,2] + [R3,1 + R3,2 + R3,3] ITh = VSSE-B (si sono trascurate le sovratensioni anodiche) • VTh = VSSE-B – ITh [R3,1 + R3,2] - ΨC3,1 Dalla prima relazione si ricava la corrente di Thevenin, ITh, mentre la resistenza di Thevenin, RTh, è data dal parallelo fra i rami 3 e 4. Si ottiene, pertanto: p

ITh

VSSE B \ C 3,1 \ C 3,2

R3,1 R3,2 R3,3 R3,3 R3,1 R3,2

RTh

R3,1 R3,2 R3,3

Figura 6 – Registrazioni dei potenziali con drenaggio polarizzato

Il calcolo delle resistenze in gioco è stato esplicitato in Tabella 1).

Tabella 1 – Valutazione della corrente di interferenza del caso in esame Formule R3,1= R3,1,B + R3,1,T;

U

R3,1,B

UL *

R3,2

R3,3= R3,3,falla + R3,3,SSE

R3,3,falla

VSSE-B

R0 S

R3,1,T

2L

R3,2

Parametri

A

U 4Sr0

Ä­ = 0,2 (m); L = 300 (m) U = 150 (Č? m); d = 25 (m) R0 = 500 (Č? m2 ) L* = 100 (m) U* = 1,8 10-8 (Č? m) s = 0,005 (m) r0= 0,1 (m) L* = 25 (m)

R0

SI 4d

UL Ss I s

*

R3,3,SSE

U 2L*

L = 300 (m) G = 10 â&#x20AC;&#x201C; 50 (mV/m) VT-SSE = 0,7 VSSE-B VT-SSE 2,3 V (misurato) <C3,1 = 0,5 V (stimato)

VSSE-B = GL

I3

I3

GL (verifica congruitĂ ) Vcorr (istantanea)

GL

VT SSE \ C 3,2 R3,3

2 VT SSE ÂŞ1 1 Âş

Âť * ÂŹ L 2S r0 Âź

UÂŤ

R0 Âş ÂŞU I3 ÂŤ

Âť >0,5 VT SSE @ ÂŹ 2L SI 4d Âź I3 I3 Vcorr S A S r02

Calcolate VTh e RTh, si ricava V0 (caduta di tensione ai capi del diodo) e ID (corrente drenata dal diodo) con la procedura sopra riportata. Il potenziale della tubazione è dato da:

Risultati 3Č?

0,02 Č?

122 Č?

3 â&#x20AC;&#x201C; 15 V 150 â&#x20AC;&#x201C; 760 mA

I3 = 150 â&#x20AC;&#x201C; 760 mA

3,1 â&#x20AC;&#x201C; 14,8 V

r0= 0,1 (m)

5 â&#x20AC;&#x201C; 35 mm/y

d

Etubazione = ESSE + V0 dove il potenziale medio della SSE, ESSE, è direttamente misurato e V0 è stato calcolato mediante il modello elettrico proposto.

Verifica del modello

Conclusioni

Per il caso in esame è stata calcolata la corrente drenata dal diodo e il potenziale atteso della tubazione, mediante le formule del modello proposto. In Tabella 2 sono riportati le formule e i risultati ottenuti. Dopo lâ&#x20AC;&#x2122;applicazione del drenaggio, sono stati misurati e registrati i parametri in campo (registrazioni di Figure 6 e 7). La Tabella 3 riporta in sintesi il confronto fra i risultati del modello e i valori registrati in campo. Come si evince dal confronto, il modello prevede con sufficiente accuratezza i parametri ottenuti in campo.

Il modello elettrico proposto per il dimensionamento di un diodo come drenaggio polarizzato per il controllo delle correnti vaganti di interferenza sulle tubazioni metalliche interrate tiene conto di tutti i contributi dissipativi, sia le resistenze ohmiche sia le sovratensioni sulla tubazione interferita. La soluzione del circuito elettrico equivalente ha fatto ricorso al teorema di Thevenin. Il modello è stato validato su un caso reale, mostrando un ottimo accordo tra i valori di corrente drenata e del potenziale della tubazione dopo il drenaggio e quelli calcolati.

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Figura 7 â&#x20AC;&#x201C; Corrente di drenaggio polarizzato

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Tabella 2 â&#x20AC;&#x201C; Valutazione della corrente di drenaggio Formule R3,1= R3,1,B + R3,1,T

U

R3,1,B

R3,2

Se il drenaggio è fatto bene si evitano pericolose condizioni di corrosione per interferenza

R3,1,T

2L

U *L

R3,2

R3,3= R3,3,falla + R3,3,SSE

A

U

R3,3, falla

4Sr0

VSSE-B

Parametri

R0 S

R0

SI 4d

U *L Ss I s

R3,3, SSE

d

U 2L*

GL

VSSE B

L = 300 (m); G = 10 â&#x20AC;&#x201C; 50 (mV/m) VT-SSE = 0,7 VSSE-B VT-SSE 2,3 V (misurato) 0,5 V (stimato)

VT-SSE <C3,1 ITh

ITh

RTh

VSSE B \ C 3,1 \ C 3,2

R3,1 R3,2 R3,3

VTh

ID

VSSE B ITh R3,1 R3,2 \ C 3,1 ID

V0

V0

Etubazione

VS ID rD

Etubazione

ESSE V0

0,02 Č?

122 Č?

3 â&#x20AC;&#x201C; 15 V

2,8 :

R3,1 R3,2 R3,3 VTh VS RTh rD

3Č?

20 â&#x20AC;&#x201C; 120 mA

R3,3 R3,1 R3,2

RTh

VTh

Ä­ = 0,2 (m); L = 300 (m); U = 150 (Č? m); d = 25 (m); R0=500 (Č? m2); L* = 200 (m); U* = 18 10-6 (Č?m); s = 0,005 (m) r0= 0,1 (m); L* = 25 (m)

Rsultati (valori medi)

2,5 â&#x20AC;&#x201C; 14 V rD = 0,01 :

0,6 â&#x20AC;&#x201C; 5 A

VS = 0,6 V

0,63 V

ESSE = -0,9 V CSE

-0,3 V CSE

Tabella 3 â&#x20AC;&#x201C; Confronto fra i valori previsti dal modello e quelli misurati in campo Senza diodo Parametri

Misurati

ID Etubazione

0 â&#x20AC;&#x201C; +1,5 VCSE (Fig.4) +0,6 V (medio) V

Con diodo Misurati 0 â&#x20AC;&#x201C; 6 A (Fig. 11) 2,5 A (medio) â&#x20AC;&#x201C;1 â&#x20AC;&#x201C; +1 VCSE (Fig.10) â&#x20AC;&#x201C;0,25 V (medio)

Calcolati 0,6 â&#x20AC;&#x201C; 5 A â&#x20AC;&#x201C;0,3 V

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Riferimenti

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[1] E. Amici, F. Duranti, L. Lazzari, Modello elettrico di drenaggio polarizzato per protezione catodica, AIM GNCP, Udine 24-26 giugno 2009 [2] E. Amici, Messa a punto e verifica di un modello per il drenaggio elettrico fra tubazione e binari, Tesi di Laurea in Ingegneria Chimica, aa 2007-2008, Politecnico di Milano, Milano, 2008 [3] L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese, Protezione catodica, Polipress, Milano, 2006 [4] P. Pedeferri, Corrosione e protezione dei materiali metallici, Polipress, Milano, 2008

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NorMatiVa

Norma CEI EN 50162 Ammissibilità delle interferenze elettriche e provvedimenti

L di

Davide Gentile

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APCE Ufficio UCE Milano Via Balduccio da Pisa 15 20139 Milano

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e crescenti esigenze di servizi di rilevanza generale, in particolare la loro diffusione capillare verso i clienti nelle città e di raccordo tra le città, ha determinato da decenni l’addensarsi e lo stratificarsi nel sottosuolo pubblico di numerosi impianti tecnologici di pubblica utilità come: le condotte per il trasporto d’acqua potabile, di gas, d’idrocarburi, d’acque reflue di scarichi civili e industriali, i cavi elettrici e di telecomunicazione, ma anche i sistemi ferroviari, le tranvie e le metropolitane.

La loro densità raggiunge oggi in alcune zone soglie d’intensità notevoli, che determinano problemi tra le strutture presenti, connessi alla loro vicinanza, alle interferenze elettriche possibili e alla loro sicurezza.

Questi servizi interrati sono collocati in un ambiente che frequentemente, almeno in Italia, è percorso dalle correnti disperse dei sistemi di trazione elettrica, che spesso sono di notevole intensità. I problemi di interferenza che ne derivano, vale a dire il passaggio di corrente da una struttura all’altra attraverso il terreno, sono spesso rilevanti ed a volte con gravi conseguenze.

Norma CEI EN 50162 Nel novembre 2005, il CEI ha pubblicato, nella versione in lingua inglese, la norma CEI EN 50162 “Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi elettrici a corrente continua”, e, contestualmente, UNI ha ritirato dal mercato la norma UNI 9783:1990 “Interferenze elettriche tra strutture metalliche interrate”.

La nuova norma stabilisce i principi generali che devono essere adottati per limitare gli effetti delle correnti disperse provocate dalla corrente continua (c.c.) su strutture metalliche interrate o immerse. I criteri specificati dalla norma non si applicano al caso di interferenza da corrente alternata (induttiva e conduttiva).

La norma prende in esame la possibile corrosione esterna delle strutture metalliche interrate dovuta alle correnti disperse, ma aggiunge che la corrosione da correnti disperse può avvenire anche sulle superfici interne di condotte che trasportano liquidi a bassa conducibilità come le acque e le soluzioni elettrolitiche. Le superfici interne interessate dal fenomeno di corrosione (salto del giunto isolante) sono quelle in prossimità dei giunti isolanti o delle giunzioni di condotte che presentano alti valori d’isolamento.

La norma UNI EN 12954 definisce l’interferenza elettrica come “ogni variazione del potenziale struttura-elettrolita causata da sorgenti elettriche esterne”.

La norma CEI EN 50162, specifica che le sorgenti elettriche esterne che possono dare ori-

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Capitolo RIFERIMENTI NORMATIVI

Richiama le norme CEI EN 50122-2, UNI EN 12954 e UNI EN 13509, a cui riferirsi per l’applicazione della norma e dei termini, ai quali si aggiungono: • Rivestimento: ricopertura elettricamente isolante avvolta su di una superficie metallica per proteggerla dalla corrosione prevenendo il contatto fra l’elettrolita e la superficie metallica.

• Drenaggio (drenaggio elettrico): trasferimento di corrente dispersa da una struttura interferita alla sorgente di corrente per mezzo di un collegamento intenzionale.

• Nota: per le apparecchiature di drenaggio si veda collegamento di drenaggio diretto, collegamento di drenaggio unidirezionale e collegamento di drenaggio forzato.

• Collegamento di drenaggio diretto: dispositivo che fornisce un drenaggio elettrico per mezzo di un collegamento diretto fra una struttura interferita e la fonte di corrente dispersa. Il collegamento può comprendere un resistore in serie per limitare la circolazione della corrente.

• Collegamento di drenaggio forzato: dispositivo che fornisce un drenaggio elettrico per mezzo di un collegamento fra una struttura interferita e la fonte di corrente dispersa. Il collegamento comprende una sorgente separata di corrente continua per aumentare il trasferimento di corrente.

• Collegamento di drenaggio unidirezionale: dispositivo che fornisce un drenaggio elettrico per mezzo di un collegamento unidirezionale fra la struttura interferita e la fonte di corrente dispersa. Il collegamento include dispositivi come un diodo per assicurare che la corrente possa fluire solo in una direzione.

Capitolo SCAMBIO D’INFORMAZIONI E COOPERAZIONE

Proposto da una precedente delegazione italiana al gruppo di lavoro CENELEC/CEN fu accolto e accettato all'unanimità dai rappresentanti delle diverse nazioni. Questo argomento, che può sembrare al primo impatto poco rilevante, riveste un ruolo decisivo nella soluzione dei problemi d’interferenza elettrica e la norma ne sottolinea la sua importanza precisando che: • il proprietario della struttura metallica può proteggere la stessa contro la corrosione con il metodo che ritiene più adatto. Tuttavia le eventuali interferenze elettriche su strutture vicine devono essere contenute entro limiti definiti; • le correnti disperse, specialmente causate da impianti di trazione a c.c. sono direttamente correlate alla progettazione dei cir-

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gine alla circolazione di corrente nel terreno o in qualsiasi altro elettrolita, siano esse intenzionalmente o no, comprendono i sistemi di trazione a c.c., i sistemi filoviari, i sistemi di potenza a c.c., le apparecchiature a c.c. in impianti industriali, i sistemi di comunicazione a c.c., i sistemi di protezione catodica, i sistemi di trasmissione di energia ad alta tensione a c.c. (HVDC) e i sistemi di segnalazione a c.c. di linee ferroviarie.

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cuiti di ritorno. Questo significa che è possibile limitare la corrente dispersa ma non eliminarla interamente; • dove sono presenti diverse strutture che possono essere influenzate, il principio di contenere l’interferenza entro limiti definiti si applica a tutte le strutture interferite.

La norma puntualizza che il modo migliore per raggiungere quest’obiettivo è la cooperazione, l’informazione e lo scambio di accordi fra le parti interessate i quali sono da perseguire sia nella fase di progettazione sia nell’esercizio delle diverse installazioni, poiché in questo modo possono essere stabiliti i possibili effetti, le adatte precauzioni ed i relativi rimedi. L’accordo e la cooperazione possono essere raggiunti e mantenuti efficacemente mediante riunioni periodiche fra le parti interessate o da comitati e da associazioni che possono stabilire le procedure e i protocolli dello scambio d’informazioni.

A questo riguardo è opportuno evidenziare che l’esperienza consolidata da oltre trenta anni di attività che l’APCE ha svolto e continua a svolgere sul problema del controllo delle interferenze elettriche, ha dimostrato la validità di quest’azione che rappresenta l’unica via per ricercare e raggiungere un soddisfacente stato di coesistenza fra le strutture sia dal punto di vista dell’affidabilità della gestione sia dell’economia d’esercizio e manutenzione. L’attività dell’APCE, è supportata dalle conoscenze, dalla capacità e qualità del lavoro dei Soci, la cui competenza ed efficacia consente di ridurre al minimo l’insorgere di situazioni a rischio, reciproche o verso strutture di terzi.

Capitolo

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IDENTIFICAZIONE E MISURAZIONE DELL’INTERFERENZA DA CORRENTE DISPERSA

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Specifica che nei casi di possibile interferenza elettrica da c.c. è necessaria l’analisi dello stato elettrico della struttura tenendo in giusta considerazione anche le caratteristiche elettriche e la posizione della presumibile sorgente dell’interferenza unitamente ai valori rilevati durante le misurazioni di controllo.

I metodi principali che permettono di individuare l’interferenza elettrica da correnti disperse, consistono nel misurare uno o più dei seguenti parametri come: le variazioni del potenziale, gli scostamenti dai normali potenziali, i gradienti elettrici nel terreno, le correnti in linea, sulle sonde di potenziale o piastrine. Una nota precisa che le variazioni dei valori della corrente e della polarità permettono una identificazione delle interferenze elettriche nelle reti complesse.

Capitolo MISURAZIONE

Precisa che per stabilire il rischio di corrosione al quale il metallo della struttura può essere esposto dalle correnti disperse, è da

valutare la variazione positiva del potenziale della struttura stessa (interferenza anodica o peggiorativa).

La norma considera anche la probabilità che la struttura metallica possa essere soggetta a corrosione catodica (ndr, più propriamente anfotera) che è da misurare riferendosi alla variazione negativa del potenziale della struttura (interferenza catodica o migliorativa) e rimanda all’allegato A e alla norma UNI EN 12954, per i chiarimenti supplementari.

Le elevate densità di corrente possono dar luogo a corrosione anfotera di metalli suscettibili a elevati valori di pH, come ad esempio: alluminio, piombo e alla perdita d’aderenza di rivestimenti dalla superficie del metallo in corrispondenza dei difetti nel rivestimento (distacco catodico). Negli acciai ad alta resistenza, particolarmente con struttura martensitica, l’elevata densità di corrente può dar luogo a infragilimento da idrogeno.

Nel seguito la norma specifica che le misure del potenziale della struttura sono da eseguire rispetto all’elettrodo di riferimento Cu-CuSO4 saturo, posato sulla verticale della struttura interferita, mentre per le tecniche di misurazione si deve fare riferimento alla norma UNI EN 13509. Le misurazioni di gradiente di potenziale sul terreno possono accertare la polarità e l’entità della corrente dispersa. La misura dell’intensità e direzione della corrente che circola e/o la variazione di potenziale su sonde di potenziale o piastrine sono indicate per stabilire un possibile rischio di corrosione.

Per effettuare misurazioni accurate occorre utilizzare idonei strumenti registratori, ponendo attenzione all’impedenza d’ingresso, al periodo di campionamento (o alla velocità della carta) e alle condizioni e filtraggio del segnale.

Per il rilievo delle interferenze elettriche, la norma opera la distinzione tra interferenza stazionaria e non stazionaria, vale a dire il possibile livello di variabilità nel tempo delle correnti disperse.

L’interferenza stazionaria si verifica, quando la struttura si trova immersa in un campo elettrico costante, vale a dire intensità e direzione non subiscono variazioni nel tempo, come ad esempio la corrente dispersa da impianti di protezione catodica a corrente costante. I potenziali della struttura o i gradienti di potenziale sul terreno sono da misurare sia con la sorgente della corrente dispersa in servizio sia fuori servizio e i valori misurati in queste due condizioni sono da correlare fra loro. Se la sorgente non può essere temporaneamente posta fuori servizio, l’interferenza è da determinare mediante prove eseguite in diverse condizioni di funzionamento della sorgente stessa.

L’interferenza non stazionaria si verifica, quando, la struttura si trova immersa in un

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campo elettrico variabile, vale a dire intensità e direzione subiscono delle variazioni nel tempo, come ad esempio la corrente dispersa da sistemi di trazione a c.c., da impianti industriali e da impianti di protezione catodica a potenziale costante. I potenziali o i gradienti misurati essendo variabili nel tempo sono da eseguire con strumenti registratori e il periodo di tempo deve essere adeguato a caratterizzare il campo elettrico esistente nell’arco di 24 h. In detti casi è opportuno registrare contemporaneamente i valori del potenziale della struttura interferita e il valore di almeno un parametro di funzionamento della sorgente dell’interferenza per consentire la correlazione dei valori rilevati.

Capitolo CRITERI D’AMMISSIBILITÀ DELLE INTERFERENZE ELETTRICHE

È suddiviso in due sottocapitoli, rispettivamente interferenza anodica e interferenza catodica, con i corrispondenti valori limiti ammissibili.

Per l’interferenza anodica (o peggiorativa), vale a dire la variazione in senso positivo del potenziale della struttura, i valori della variazione di potenziale sono differenti in funzione se la struttura interferita è senza protezione catodica (in corrosione libera) o se la struttura interferita è provvista della protezione catodica.

Sulle strutture metalliche senza protezione catodica, le interferenze anodiche sono ammissibili se la variazione positiva del potenziale ∆E è uguale o minore ai valori della Tabella 1.

Una nota specifica che quando i valori di potenziale (inclusa la caduta IR) sono variabili molto rapidamente può essere difficoltoso valutare se l’interferenza anodica rientra nel criterio di accettabilità della Tabella 1; in questi casi occorre considerare la durata, l’estensione delle variazioni del potenziale, la frequenza delle variazioni o la media della variazione di potenziale. Se ancora non è possibile stabilire se le variazioni sono accettabili, devono essere eseguite le misure del potenziale prive di caduta di tensione IR, per esempio ponendo l’elettrodo molto vicino alla struttura o con l’uso di ponti elettrolitici (detti anche capillari).

Sulle strutture alle quali è applicata la protezione catodica, l’interferenza anodica non è ammissibile se il potenziale della struttura privo di caduta di tensione IR è più positivo del valore del potenziale di protezione (Ep) di cui alla norma UNI EN 12954.

Per materiali ferrosi non legati o basso legati il potenziale di protezione è - 0,85 V per terreni aerobici e - 0,95 V per terreni in anaerobici riferiti all’elettrodo di riferimento CuCuSO4 saturo. Questi valori sono da misurare e valutati nei periodi di maggiore inten-

sità del campo elettrico nel corso del normale funzionamento del sistema interferente. Per valutare l’ammissibilità dell’interferenza è da considerare l’installazione di sonde di potenziale o piastrine.

Per valutare l’interferenza non stazionaria su strutture protette catodicamente possono essere eseguite misurazioni sulle sonde di corrente descritte nell’Allegato D, riportato in appendice.

In situazioni particolari come ad esempio sotto l’influenza di sistemi di trazione a c.c. se possono esserci motivi per dubitare sulla non accuratezza del metodo di misura utilizzato si possono impiegare altre tecniche di misura (ad esempio: piastrine per perdita di peso) per stabilire se la struttura è protetta catodicamente.

L’interferenza catodica (o migliorativa), vale a dire la variazione in senso negativo del potenziale della struttura, è ritenuta non ammissibile se il valore del potenziale privo di caduta di tensione IR è più negativo del potenziale limite critico (El), di cui alla norma UNI EN 12954. Le variazioni in senso negativo del potenziale per interferenza catodica su una zona della struttura implicano l’esistenza, in altre zone della stessa struttura, di variazioni in senso positivo del potenziale per interferenza anodica. In ogni caso se si misurano variazioni molto negative del potenziale (∆E > 500 mV, compresa la caduta IR), è raccomandato di individuare le zone con le variazioni anodiche del potenziale.

Struttura metallica

Acciaio, ghisa

Resistività elettrolita ρ (Ωm)

Lo scambio di informazioni coordinato da Apce ha portato alla riduzione dei rischi di corrosione da correnti vaganti

Variazione massima Variazione massima positiva ∆E (mV) positiva ∆E (mV) (inclusa la (esclusa la caduta IR) caduta IR)

≥ 200

300

20

da 15 a 200

1,5 x ρ*

20

< 15

20

20

Piombo

1,0 x ρ*

Acciaio in strutture di calcestruzzo interrate

200 *La resistività ρ è in Ωm

Quando la struttura interferita è immersa in Tabella 1 Variazioni positive un campo elettrico variabile, la presenza del potenziale ∆E delle correnti disperse rende difficoltosa l’e(mV) ammissibili liminazione delle cadute ohmiche nel terreper strutture no. Non essendo possibile applicare la tecnimetalliche interraca di misurazione del potenziale off istantate o immerse alle neo o collocare l’elettrodo di riferimento in quali non è applivicinanza alla falla nel rivestimento della cata la protezione struttura, per ridurre al minimo il contributo catodica delle cadute ohmiche, sono da impiegare tecniche di misura che consentono di valutare il potenziale vero della struttura al netto delle cadute ohmiche anche in presenza di correnti disperse, norma UNI EN 13509.

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Introduzione del capitolo RIDUZIONE DELL’INTERFERENZA ELETTRICA DA CORRENTE DISPERSA MODIFICHE SULLA SORGENTE INTERFERENTE

Sono da evitare i contatti metallici diretti con le sorgenti di correnti disperse

-

Specifica che gli interventi per evitare o ridurre gli effetti delle interferenze da correnti disperse sono da adottare inizialmente sulla sorgente elettrica a c.c. che è la causa dell’interferenza sulle strutture interrate. Compatibilmente con le caratteristiche funzionali del sistema, se gli interventi sulla sorgente interferente non sono praticabili o non sono efficaci, sono da adottare i provvedimenti sulla struttura interferita, mentre per alcuni casi può essere necessario adottare provvedimenti su entrambe le strutture (interferente ed interferita) per avere un livello d’interferenza accettabile.

La norma, inoltre, accenna alla cosiddetta interferenza secondaria per cui una struttura interferita, a sua volta diviene struttura interferente nei confronti di una seconda struttura metallica. Gli esempi dell’Allegato E chiariscono il concetto espresso. La norma raccomanda di agire innanzitutto sulla sorgente interferente primaria e solo in seconda battuta sulla sorgente secondaria.

Nel seguito il documento descrive le differenti sorgenti interferenti come alcuni impianti a c.c. in aree industriali e nei porti, i sistemi di comunicazione a c.c., i sistemi di trazione a c.c., i sistemi di trasmissione di energia ad alta tensione a c.c., i sistemi di protezione catodica e l’interferenza da drenaggio elettrico (interferenza secondaria) e per ognuna di esse specifica gli appropriati provvedimenti e accorgimenti preventivi per limitare le correnti disperse e quindi contenere le interferenze elettriche sulle altre strutture interrate.

Capitolo

w w w. a p c e . i t

RIDUZIONE DELL’INTERFERENZA DA CORRENTE DISPERSA MODIFICHE SULLA STRUTTURA INTERFERITA

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descrive i possibili interventi sulla struttura interferita che possono essere adottati singolarmente o associati tra loro come l’installazione di dispositivi di limitazione, il collegamento fra struttura interferita ed interferente, la modifica della continuità elettrica della struttura interferita e l’aumento della distanza dalla struttura interferente.

Per la scelta dei provvedimenti è necessario valutare anche gli elementi caratteristici della struttura interferente e della struttura interferita come: • l’ubicazione della struttura interferente, che è importante nella soluzione che sia economicamente e tecnicamente soddisfacente; • le caratteristiche della struttura interferita, come ad esempio, il tipo di rivestimen-

to isolante, la sua continuità elettrica e se alla stessa è applicata o meno la protezione catodica; • le caratteristiche dell’ambiente fra la struttura interferita e quella interferente (conducibilità del terreno e presenza di strutture metalliche vicine); • l’entità e la variabilità della corrente dispersa. I valori della corrente possono variare da frazioni di ampere a decine di ampere.

Capitolo PREREQUISITI DI PROGETTAZIONE

Al primo punto indica l’applicazione di rivestimenti isolanti sulla struttura interferita per ridurre l’assorbimento delle correnti disperse. Ragionando ipoteticamente è possibile riferire che qualora una struttura interrata sia dotata di un rivestimento perfettamente integro, l’interferenza elettrica non può avere luogo, poiché non può avvenire il passaggio di corrente da una struttura all’altra attraverso il terreno. In presenza di falle o difetti, gli effetti dell’interferenza elettrica diventano importanti poiché gli scambi di corrente tra metallo e terreno si manifestano in corrispondenza delle falle e dei difetti. Ne consegue che il rivestimento da applicare deve essere di qualità e particolarmente curato negli incroci, negli stretti parallelismi con altre strutture metalliche interrate e nelle zone dove le variazioni del campo elettrico sono particolarmente elevate. In generale è più efficace l’applicazione del rivestimento sulle zone catodiche.

Il successivo prerequisito per evitare o ridurre le interferenze elettriche è l’isolamento elettrico da altre strutture metalliche (ad esempio tubi di protezione). Sono da evitare contatti metallici diretti non voluti con le sorgenti di correnti disperse o con eventuali strutture metalliche che possono a loro volta essere interessate dalle correnti disperse.

Un altro prerequisito di progettazione è di aumentare la distanza tra la struttura interferente e la struttura interferita, poiché il livello dell’interferenza elettrica diminuisce con la distanza tra le stesse. Le strutture di nuova posa sono da collocare il più lontano possibile dalle sorgenti di correnti disperse conosciute.

Capitolo INSTALLAZIONE DI DISPOSITIVI DI LIMITAZIONE

Specifica che l’installazione dei dispositivi per limitare la corrente dispersa hanno lo scopo di ridurre o eliminare la circolazione di questa corrente dalla struttura interferita direttamente nell’ambiente, al fine di osservare i criteri di ammissibilità delle interferenze.

Questo può essere realizzato: • con il ritorno della corrente dispersa attraverso un collegamento metallico (drenag-

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Capitolo COLLEGAMENTO DI DRENAGGIO DIRETTO

Riporta che nel collegamento di drenaggio diretto la corrente può circolare in entrambe le direzioni quindi questo collegamento può essere adottato solo, quando il potenziale nel punto di collegamento alla sorgente di c.c. è sempre più negativo del potenziale della struttura interferita e quindi la corrente che circola nel collegamento non s'invertirà mai. Considerato che le rotaie e le strutture interferite possono temporaneamente invertire la polarità, i collegamenti di drenaggio diretto non devono essere installati sui sistemi di trazione a c.c. Variazioni di potenziale e circolazione di corrente possono essere limitati inserendo un resistore variabile sul collegamento, mentre un fusibile può essere inserito per limitare la corrente drenata. Questa soluzione impiantistica non è da adottare per proteggere catodicamente la struttura interferita.

Capitolo COLLEGAMENTO DI DRENAGGIO UNIDIREZIONALE

Precisa che nel collegamento di drenaggio unidirezionale (o collegamento elettrico polarizzato) la corrente di drenaggio può circolare solo in una direzione, vale a dire dalla struttura interferita alla struttura interferente. Per tale motivo il collegamento di

drenaggio unidirezionale può essere realizzato, dove il potenziale della struttura interferente assume, rispetto alla struttura interferita, valori sufficientemente negativi e per tempi lunghi, come ad esempio nei sistemi di trazione a c.c.

I collegamenti di drenaggio unidirezionale sono di solito provvisti di un resistore per la regolazione della corrente drenata e di un fusibile per limitare la corrente circolante. La corrente drenata può anche essere automaticamente controllata con idoneo sistema di controllo e regolazione cui deve far capo il potenziale della struttura interferita, per mezzo di un elettrodo di riferimento installato permanentemente.Anche questa soluzione impiantistica non è da adottare per proteggere catodicamente la struttura interferita.

La norma UNI 10428 “Impianti di drenaggio unidirezionale” definisce i tipi e i requisiti degli impianti di drenaggio. Questa norma prescrive che in aggiunta ai componenti ricordati in precedenza, l’apparecchiatura di drenaggio unidirezionale deve essere provvista anche del dispositivo di corrente inversa che interviene, interrompendo il circuito di drenaggio, quando una causa qualsiasi cortocircuiti il diodo unidirezionale.

La procedura operativa subdirezionale RFI TC PS IFS 621 A del 28 gennaio 2003 della società Rete Ferroviaria Italiana, disciplina le modalità di esecuzione dei collegamenti elettrici per la realizzazione di drenaggi unidirezionali tra le strutture metalliche interrate e il circuito di ritorno delle linee ferroviarie della società stessa. Per il collegamento di drenaggio unidirezionale con altri Enti gestori di linee di trazione devono essere osservate le procedure emesse dagli stessi Enti.

Capitolo COLLEGAMENTO DI DRENAGGIO FORZATO

Riferisce che generalmente il collegamento di drenaggio forzato (o drenaggio elettrico forzato) è utilizzato quando il drenaggio diretto o unidirezionale non permette di drenare in modo sufficiente la corrente dispersa presente sulla struttura interferita in quanto la struttura interferente non ha il valore di potenziale sufficientemente negativo. Questa possibilità si potrebbe verificare sulle linee di trazione a c.c. Il collegamento di drenaggio forzato è costituito da un alimentatore di protezione catodica (norma UNI CEI 8), connesso fra la struttura interferita e il circuito di ritorno della linea di trazione. La norma UNI 11094, prevede anche l’impianto di drenaggio misto che è costituito da un drenaggio unidirezionale e da un alimentatore di protezione catodica, connessi nello stesso punto di collegamento alla struttura interferita. La procedura operativa della società Rete Ferroviaria Italiana, in precedenza esposta, prescrive che sulle linee equipaggiate con blocco automatico gli impianti di drenaggio con alimentatore pos-

Gli anodi galvanici non possono avere la funzione di contrasto delle correnti disperse da linee elettrificate

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gio) dalla struttura interferita alla sorgente di c.c. (vedere i successivi capitoli); • con il ritorno della corrente dispersa attraverso il terreno con l’uso di elettrodi di terra dalla struttura interferita al struttura che origina la c.c.; • mediante l’applicazione di una c.c. tra il terreno o l’elettrolita al sistema interferito.

In tutti i casi, i dispositivi devono consentire la regolazione della corrente per permettere di far circolare quella corrente minima necessaria per mantenere l’interferenza elettrica nei limiti prescritti dalla norma. In questo caso la cooperazione e l’approvazione delle parti interessate hanno un ruolo di rilievo per mettere in opera i dispositivi ed eseguire i collegamenti e le connessioni alle rispettive strutture.

Inoltre, l’installazione di un collegamento metallico (drenaggio) fra una struttura interrata estesa in lunghezza (condotta o cavo) e una struttura con valori più negativi, come ad esempio, la sbarra negativa di una sottostazione elettrica di conversione, aumenta l’intensità e l’estensione del campo elettrico con il conseguente aumento del rischio d’interferenza su altre strutture interrate.

Una nota precisa che in alcuni Paesi le disposizioni elettriche nazionali e/o le disposizioni di sicurezza possono vietare l’uso di alcune tecniche di riduzione delle correnti disperse. In questi casi, le disposizioni nazionali in vigore sono prevalenti sulla norma.

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sono essere realizzati solo se la linea ferroviaria è equipaggiata anche con Rds (rilevatori di squilibrio), in questo caso gli alimentatori necessari per l’esecuzione di tali impianti devono essere preventivamente approvati dalla società RFI SpA. Capitolo SISTEMA DI MESSA A TERRA

Riferisce che un sistema di elettrodi di terra, consente un collegamento metallico a bassa resistenza al terreno, rendendo possibile la circolazione della corrente dispersa dalla struttura interferita direttamente nel terreno.

Questo metodo può essere usato, quando il livello d’interferenza è basso e quando la struttura interferita è elettricamente ben isolata, come ad esempio condotte o cavi estesi in lunghezza interferiti da correnti disperse dai sistemi di trasmissione ad alta tensione a c.c. (HVDC) o da un sistema di protezione catodica.

Il sistema di elettrodi di terra costituiti da anodi galvanici non può avere la funzione di protegge una struttura interferita dalle correnti disperse generate dalle linee di trazione.

Capitolo SISTEMA A CORRENTE IMPRESSA

Specifica che il sistema a corrente impressa può essere usato per limitare gli effetti delle correnti disperse, quando il livello dell’interferenza è basso. Lo scopo è quello di mitigare gli effetti delle correnti disperse e non conseguentemente di fornire la protezione catodica alla struttura interferita. Il sistema a corrente impressa è da prendere in esame quando può esserci una o più delle seguenti condizioni: la struttura interferita è ben rivestita; la distanza fra la sorgente interferente e la struttura interferita è notevole per realizzare il collegamento di drenaggio; il drenaggio elettrico fra la struttura interferita e interferente non è appropriato per motivi di sicurezza o per limitare l’interferenza sulle strutture estranee vicine; la struttura interferita è permanentemente protetta catodicamente per altri scopi.

Capitolo MODIFICA DELLA CONTINUITÀ ELETTRICA DELLA STRUTTURA INTERFERITA

Indica che per limitare le interferenze da

correnti disperse su strutture estese in lunghezza (condotte in acciaio o strutture in cemento armato) è possibile installare giunti isolanti (UNI EN 12954). Idonee precauzioni sono da adottare per salvaguardare i giunti isolanti stessi da corrosioni per la corrente che potrebbe circolare da un lato all'altro del giunto stesso attraverso il terreno.

Nelle condotte convoglianti soluzioni elettrolitiche sono da prendere idonee precauzioni per evitare le possibili corrosioni interne (UNI EN 12954). Per le condotte in ghisa rivestite, le eventuali interferenze elettriche devono essere valutate sui lati delle giunzioni e particolarmente nelle aree dove il campo elettrico è molto variabile (gradiente di potenziale maggiore di 200 mV per singola lunghezza della condotta).

Questa condizione può manifestarsi entro una distanza di 10 m dalle rotaie di sistemi di trazione a c.c. e in vicinanza di dispersori di corrente. Se i valori dell’interferenza elettrica non sono accettabili essi devono essere cortocircuitati con cavi e sono da adottare i provvedimenti descritti nei capitoli: collegamento drenaggio diretto, collegamento drenaggio unidirezionale e collegamento drenaggio forzato. Per i cavi interrati ad alta tensione considerazioni di sicurezza e norme nazionali possono escludere l’uso di giunti isolanti o richiedere precauzioni supplementari.

Capitolo VERIFICHE E CONTROLLI

Prescrive che verifiche e controlli a intervalli regolari (UNI EN 12954 e UNI 11094) sono da eseguire sugli impianti e i dispositivi che sono stati installati per limitare la circolazione delle correnti disperse.

La norma termina con cinque appendici informative che sviluppano A) Corrosione da correnti disperse, misure di potenziale e caduta IR, B) Principi dell’interferenza anodica e catodica; C) Criteri per i livelli massimi accettabili della variazione del potenziale ∆U dell’interferenza anodica, D) L’uso di sonde di corrente per valutare l’interferenza di correnti disperse variabili su strutture protette catodicamente e E) Situazione d’interferenze e tecniche di protezione.

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Riferimenti

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[1] CEI EN 50122-2:1999 Applicazioni ferroviarie, tranviarie, filoviarie e metropolitane Impianti fissi Parte 2: Protezione contro gli effetti delle correnti vaganti causate da sistemi di trazione a corrente continua [2] UNI EN 12954:2002 Protezione catodica di strutture metalliche interrate o immerse Principi generali e applicazione per condotte [3] UNI EN 13509: 2004 Tecniche di misurazioni per la protezione catodica [4] D. Gentile, Valutazione e prevenzione delle condizioni di interferenze elettriche - Servizi a rete n. 4 luglio/agosto 2006.

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Appendice Norma CEI EN 50162, Allegato D (informativo)1 L’uso di sonde di corrente per valutare l’interferenza da corrente dispersa variabile su strutture protette catodicamente Metodo di misura Le sonde di corrente possono essere usate per valutare l’interferenza variabile della corrente dispersa su strutture in protezione catodica. Un metodo usato per eseguire la misura con le sonde di corrente è riportato in Figura 1.

Una sonda di corrente, costituita da un tondo di acciaio rivestito con una parte della superficie nuda, è infissa nel terreno alla profondità della condotta. La sonda è collegata elettricamente alla struttura. La superficie nuda della sonda ha la funzione di simulare una falla nell’isolamento della condotta. La registrazione amperometrica ha lo scopo di determinare la direzione e variazioni della corrente. Le misurazioni con strumenti registratori sono da eseguire per un periodo di 24 ore.

Procedura di misura e valutazione • Fase 1: La corrente della sonda corrispondente al potenziale di protezione catodica della condotta (secondo UNI EN 12954) è misurata durante un periodo in cui la condotta non è interferita dalla corrente dispersa variabile (di notte). Questa corrente della sonda è definita come 100% (valore di riferimento) e indicato nella Figura 2, periodo “A” • Fase 2: La corrente della sonda (risultante della corrente di protezione e della corrente dispersa) è registrata in continuo per un periodo di 24 h • Fase 3: La valutazione è eseguita individuando l’ora durante la quale si hanno le massime riduzioni della corrente della sonda (cioè l’ora in cui si verificano le massime variazioni positive del potenziale), periodo B in Figura 2 • Fase 4: I valori di corrente della sonda minori a qualsiasi valore riportato nella colonna 1 della Tabella 1 indicano un elevato rischio di corrosione se la loro durata complessiva supera i corrispondenti valori della colonna 3, Tabella 1.

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Figura 1 - Metodo di misura

CEI EN 50162 raccomanda l’uso delle piastrine in qualità di sonde di corrente per monitorare le correnti vaganti

1.Traduzione in lingua italiana non ufficiale eseguita da Davide Gentile

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Corrente nella sonda Livello di riferimento entrante

Figura 2 - Esempio di registrazione di una misura di corrente sulla sonda (“A” indica il periodo in cui si misura il livello di riferimento; “B” indica il periodo con la più elevata riduzione del livello di riferimento)

uscente Tempo (h) Periodo A

Figura 3 - Rappresentazione grafica di Tabella 2

Corrente della sonda in % della corrente di protezione

Periodo B (ora peggiore)

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Tabella 2 - Criterio della corrente nel caso d’interferenza da sistemi di trazione in c.c.

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Tempo in % dell’ora peggiore

Massimo accettabile di durata del periodo

Corrente in % del livello di riferimento

% dell’ora peggiore

> 70

illimitato

< 70

40

1440

< 60

20

720

< 50

10

360

< 40

5

180

< 30

2

72

< 20

1

36

< 10

0,5

18

<0

0,1

3,6

secondi

NOTA 1 - I valori numerici in Tabella 1 sono basati su esperienze pratiche di dieci anni.

NOTA 2 - La valutazione effettuata secondo la Tabella 1 può sovrastimare il rischio di corrosione nei casi in cui i potenziali senza caduta IR (ad es.: come misurati nella fase 1) sono considerevolmente (ad es.: 250 mV) più negativi del potenziale di protezione in accordo all’UNI EN 12954.

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corroSioNE E protEzioNE

Tipici casi improbabili di interferenza Ripreso da: L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese, Protezione Catodica, Polipress, Milano, 2006

L

a tendenza ad attribuire alle correnti vaganti la causa di attacchi di corrosione inaspettati resiste ancora anche in ambiti al di sopra di ogni sospetto1. Ciò è dovuto da una parte alla poca conoscenza dei principi della corrosione e dall’altra alla comodità di scaricare delle responsabilità su cause ignote e misteriose come appaiono le correnti vaganti.

Ci sono casi diventati emblematici, dei veri e propri stereotipi di questo abuso, come la corrosione interna di apparecchiature e la corrosione delle tubazioni negli appartamenti. In entrambi i casi si tratta di attacchi di corrosione in “piena regola” dove le correnti vaganti non c’entrano per niente.

Corrosione all’interno di una caldaia

1. Nel 1802 Alessandro Volta scriveva [A.Volta, Letters, Istituto Lombardo di Scienze e Lettere, Milan, Italy, 1923]: “supposta un’elettricità sotterranea qualunque, questa naturalmente seguirebbe nel propagarsi la via de’ migliori conduttori, e quindi scorrerebbe lungo le vene d’acqua sotterranee, gli strati metallici, il terreno umido ecc., e non mai verrebbe a rigurgitare attraverso e fuori dal suolo nell’aria o nei corpi viventi che passeggiano sul suolo medesimo né ad afferrarli in alcun modo”. Ovviamente le correnti vaganti ai tempi di Volta non esistevano – e infatti Volta nella lettera argomenta sulla insussistenza della pretesa elettricità sotterranea – perché non esistevano dispersori come quelli odierni degli impianti ferroviari o tranviari.

Ma se fossero esistite,Volta ne avrebbe conosciuto le regole.

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I fautori delle correnti vaganti attribuiscono la foratura dei tubi di una caldaia lato acqua non già all’ossigeno presente e al trattamento non adeguato dell’acqua, bensì all’intervento di misteriose e onnipresenti correnti vaganti. Vediamo di discutere seriamente la questione. Se si trattasse di correnti vaganti, sarebbe innanzitutto necessario individuarne la sorgente. Nel terreno sono spesso presenti le correnti vaganti disperse da impianti di protezione catodica a corrente impressa e dai binari dei sistemi di trazione elettrica a corrente continua. Ma come potrebbero queste correnti vaganti interessare l’interno dei tubi? Di certo, tali correnti vaganti potrebbero percorrere diversi cammini (tra loro in parallelo e competitivi) fino a fare ritorno alla sottostazione o alla struttura in protezione catodica. I cammini “naturali” sono il percorso diretto: binario, terreno, sottostazione o in caso di interferenza sulla rete di terra: binario, terreno, rete di terra (corrosione), terreno, sottostazione. L’ipotetico cammino alternativo in grado di provocare la corrosione interna dovrebbe essere: binario, terreno, rete di terra, tubi caldaia (corrosione), acqua caldaia, tubi caldaia, rete di terra (corrosione), terreno, sottostazione. Come si vede subito è un percorso impossibile, perché il cammino interno: tubi caldaia (corrosione), acqua caldaia, tubi caldaia non è possibile perché il metallo è equipotenziale. In aggiunta, questo ipotetico percorso è caratterizzato da cadute ohmiche più grandi, ma soprattutto da sovratensioni interne ai tubi da vincere, che “scoraggiano” la corrente a intraprendere tale impresa. La

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Troppo spesso le correnti vaganti sono erroneamente indicate come causa di corrosione all’interno delle apparecchiature

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conclusione è che la causa della corrosione è la “corrosione” e di certo non le correnti vaganti.

Corrosione di tubazioni negli appartamenti La foratura delle tubazioni degli impianti idraulici annegate nelle solette dei pavimenti è un fenomeno piuttosto frequente.

Esso è spiacevole e fastidioso sia per i costi di riparazione, sia per il disagio che provoca. Ma non solo: è spesso l’origine di lunghi contenziosi, dove risulta comodo, almeno per una delle due parti in causa, addossare le responsabilità alle correnti vaganti. Il fenomeno si presenta con evidenti attacchi di corrosione sulla superficie esterna della tubazione, uno dei quali ha provocato la perforazione. In questo caso la corrosione interessa la superficie esterna e perciò l’intervento delle correnti vaganti non potrebbe essere a priori escluso. Come nel caso precedente, le correnti vaganti possono essere presenti nel terreno e la rete di terra potrebbe intercettarle. Infatti, rispetto al cammino nel terreno, è possibile un percorso alternativo costituito da: binario, terreno, rete di terra,

tubazioni (corrosione), calcestruzzo, rete di terra, terreno, sottostazione. Ma esso è di gran lunga più resistivo, dovendo attraversare materiali come mattoni o calcestruzzo, che hanno resistività più alta del terreno. Inoltre, la geometria della struttura, se paragonata al terreno, implica valori più elevati di resistenza a causa delle sezioni di ritorno più piccole. Si può stimare un rapporto tra le resistenze paragonabile a quello tra le resistività dei materiali coinvolti, e pertanto di almeno 3 ordini di grandezza. Ne deriva che la densità di corrente che circola nel calcestruzzo è dell’ordine dei nA/m2, con effetti di corrosione del tutto trascurabili. In un caso specifico riguardante un edificio prospiciente una stazione ferroviaria a Milano, sono stati misurati al secondo piano variazioni di potenziale delle armature nelle ore di massimo traffico ferroviario inferiori a 3 mV. In altre parole, una corrente d’interferenza circolava, ma di entità insignificante. In conclusione, a meno che non siano misurate, è difficile che si possano invocare condizioni di interferenza e le cause di corrosione devono essere ricercate nella perdita della passività delle tubazioni annegate nel calcestruzzo e nella presenza di ossigeno.

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n. 40 - giugno 2010

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Periodico registrato presso il tribunale di Roma al n. 67 in data 17.02.98 - Spedizione in abbonamento postale 70% - Roma

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

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Interferenza da corrente pg. alternata: prove sul campo

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Per i prossimi due numeri si propone N.47 - Marzo 2012, gestione degli impianti di PC N.48 - Giugno 2012, esperienze di laboratorio e di campo Istruzioni per gli autori Gli articoli inviati alla redazione (polilapp@chem.polimi.it) devono preferibilmente rispettare la seguente struttura: - Titolo - Autori con affiliazione (completa) - Sommario (o abstract) - Titolazione dei paragrafi principali, per esempio: • Introduzione • Condizioni sperimentali (o dati di progetto) • Risultati • Discussione • Conclusioni - Ringraziamenti (eventuali) - Riferimenti (bibliografici o fonti di altra natura, per esempio siti web) Manoscritti, fotografie e materiale grafico inviati alla redazione non saranno in ogni caso restituiti.

ASSOCIAZIONE PER LA PROTEZIONE DALLE CORROSIONI ELETTROLITICHE

Nota Le notizie e le opinioni contenute negli articoli non impegnano la redazione ed esprimono quelle degli autori.

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Pubbliredazionale

Case History Tecnosystem Group: l’evoluzione di prodotti e servizi per una gestione sempre più efficace dei sistemi di protezione catodica

i

l monitoraggio remoto è una tecnica molto influenza dal costante sviluppo della tecnologia: con oltre 20 anni di esperienza nel settore della Protezione Catodica e più di 10 in quello del monitoraggio remoto, Tecnosystem si evolve nel tempo grazie alla sua stessa esperienza ma soprattutto grazie a quella dei propri Clienti. E’ proprio sulla base delle richieste condivise con gli operatori di Protezione Catodica che Tecnosystem sviluppa costantemente nuovi prodotti e nuovi strumenti, per semplificare il lavoro di chi, quotidianamente, deve gestire i sistemi di protezione catodica, per migliorare la qualità e l’affidabilità dei dati rilevati.

E’già a partire dalla metà degli anni 90 che Tecnosystem comincia a specializzarsi nel settore del telecontrollo, sviluppando poi, alla fine del decennio, il progetto CCOL che diventa, nel tempo, l’attività prevalente della società. l progetto CCOL nasce e si fonda sull’idea di gestire i dati in maniera semplice, veloce ed economica, avendo, allo stesso tempo, una visione completa, dettaglia e storicizzata del sistema di protezione catodica, con una acquisizione continua ed automatizzata dei dati di campo. Il servizio, nella sua concezione originaria, prevede la visualizzazione dei dati tramite un sito internet operativo dedicato – www.ccol.it - e risolve le criticità tipiche legate alle attività di manutenzione manuale.

Negli ultimi 10 anni Tecnosystem ha sviluppato tre diverse generazioni di acquisitori dati ed ha aggiornato per tre volte la piattaforma internet per la gestione dei dati, fino ad arrivare al Megadrone – il nuovo datalogger ad otto canali per la lettura contemporanea di corrente DC ed AC – ed al sito CCOLG3, la terza e più recente release, tutt’ora in fase di ‘work in progress’ che sarà totalmente operativa a fine anno. ll Megadrone è l’ultima evoluzione della ‘famiglia’ degli acquisitori di campo Drone : progettati a partire dal 2005, i Droni sono caratterizzati da batterie al litio a lunga durata, che ne permettono il funzionamento in autonomia per 36 mesi (48 mesi nel caso del Megadrone), protezioni contro le sovratensioni e le

Via Vigentina 2 - 27010 San Genesio ed Uniti (PV) tel. +39 0382 580 289 ext. 217 fax +39 0382580622 mobile: +39 3318171949 - Skype: claracalvi e-mail: info@tecnosystemgroup.com website: www.tecnosystemgroup.com

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scariche atmosferiche (ulteriormente potenziate sul Megadrone).

Il Megadrone, così come gli altri datalogger della famiglia Drone, si caratterizza per la facilità di installazione, che permette all’operatore di cablare con rapidità il dispositivo e di concludere le operazioni di avviamento in pochi minuti.

Grazie agli otto canali disponibili, 4 per misure di corrente continua e 4 per misure di corrente alternata, il Megadrone permette di avere un reale riscontro dell’influenza della corrente AC sullo stato della corrosione e di verificare, se necessario, lo stato dell’alimentatore in caso di malfunzionamento dello stesso. Inoltre, con la nuova unità di memoria potenziata, i dati rilevati sono conservati all’interno del dispositivo per 14 giorni consecutivi, a garanzia di continuità e conformità alla normativa attuale. Con il nuovo Megadrone è possibile sincronizzare l’orario d’inizio acquisizione dati per tutti i punti del sistema elettrico. Con il Megadrone, in aggiunta alle misure tradizionali di potenziale verso terra e di corrente, si può effettuare la misura del potenziale tubo-dispersore negli alimentatori e della tensione tubo-rotaia sui drenaggi.

E’ evidente come i dispositivi di nuova generazione dispongano delle innovazioni tecnologiche più recenti, risultando quindi esenti dai problemi tipici degli strumenti di generazione precedente, quali il reset del modem e dell’apparato, aumentando così l’efficienza e l’affidabilità del dispositivo stesso.

L’evoluzione del database: www.ccol.it La politica di Tecnosystem prevede una revisione strutturale periodica del sito internet operativo ogni 4-5 anni ; questa operazione è necessaria sia in considerazione delle evoluzioni tecnologiche, che rendono indispensabile un aggiornamento degli strumenti informatici utilizzati dagli operatori, sia in virtù dei bisogni manifestati, nel tempo, dagli operatori stessi rispetto alla quotidianità delle attività di gestione di campo e di analisi dei dati. E’ proprio sulla base di queste necessità operative che Tecnosystem elabora le nuove release, implementando nuovi strumenti e nuove funzionalità.

L’attuale evoluzione del sito, il CCOLG3, è la nuova piattaforma web creata in conformità agli standard e dalle nuove tecnologie informatiche: ancora più protetto rispetto alla sicurezza dei dati, il CCOLG3 è più performante, più intuitivo e più funzionale rispetto alla generazione precedente: compatibile con qualsiasi browser, il CCOLG3 è stato completamente riprogettato a livello grafico e reso più fruibile grazie ad un approccio analogo al sistema operativo di Microsoft Windows, che permette all’operatore di accostarsi alla navigazione in maniera semplice e immediatamente accessibile.

Scopri il nuovo sito Tecnosytem WWW.TECNOSYSTEMGROUP.COM ed il canale Tecnosystem su YouTube, youtube: www.youtube.com/user/TecnosystemGroupSrl con il nuovo video Megadrone: http://www.youtube.com/watch?v=HSN_3xPL4Ao

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Corsi di

protezione Strutture catodica diMetalliche

CORSI DI ADDESTRAMENTO PER LA CERTIFICAZIONE La certificazione delle figure professionali è uno strumento importante alla base dei processi di costruzione e assicurazione della qualità, in genere complementare alla certificazione dei sistemi e dei prodotti, ed è essenziale per i processi in cui la componente umana svolge un ruolo delicato ai fini della qualità dei risultati dei processi medesimi.

L'APCE, per assicurare la certificazione delle persone che intendono operare con competenza riconosciuta e attestata nel campo della protezione catodica di strutture metalliche, ha costituito il Centro Formazione APCE (CFA) diretto dal prof.

Luciano Lazzari del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano ed ha reso operante la collaborazione con il CICPND (Centro Italiano di certificazione per le prove non distruttive e per i processi industriali), organismo di certificazione del personale accreditato ACCREDIA anche nel campo della protezione catodica di strutture metalliche (Certificato di Accreditamento SINCERT n. 012C, rev. 1 del 23.03.2001).

DESTINATARI DEI CORSI I corsi di addestramento sono rivolti alle persone che intendono conseguire la certificazione e possono dimostrare di essere in possesso di un’esperienza lavorativa nel settore per il quale 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 Livello 1 e Livello 2 (*) Corso di aggiornamento Ottobre 04-05 Italgas Mestre (VE)

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

CALENDARIO CORSO BASE PROTEZIONE CATODICA Destinatari

Ottobre

Tecnici ed operatori interessati ad apprendere o incrementare le nozioni di protezione catodica

25-26 Politecnico Milano

CORSO TECNICHE DI MISURAZIONI Il corso delle tecniche di misurazioni è rivolto agli operatori, tecnici e quadri che operano nell’ambito della protezione catodica e interessati a richiamare o approfondire la norma UNI EN 13509 “Tecniche di misurazioni per la protezione catodica”.

Il corso base è da considerarsi propedeutico o integrativo ai corsi di addestramento e/o d’aggiornamento inerente la certificazione del personale.

CALENDARIO CORSO TECNICHE DI MISURAZIONI Destinatari

Ottobre

Tecnici ed operatori interessati ad apprendere o incrementare le tecniche di misurazioni

27-28 Politecnico Milano

INFORMAZIONI A.P.C.E. - Ufficio Corrosioni Elettrolitiche di Milano c/o A2A Reti Gas SpA Via Balduccio da Pisa, 15 - 20139 Milano tel. 02 77206644 - fax 02 77206645 e-mail: davide.gentile@apce.it A.P.C.E. – Segreteria c/o Snam Rete Gas Largo F. Rismondo, 8 - 35131 Padova tel. 049 8209246 - fax 049 8209331 e-mail: lucio.venturini@apce.it

Associazione per la protezione dalle corrosioni elettrolitiche

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