Quiz di Livello 2 – B

Il Certificato è un documento scritto che viene rilasciato in conformità alle regole di un sistema di certificazione e che indica che la persona designata è in grado di eseguire incarichi specifici. Tutto è parte integrante del Regolamento sulla Qualificazione e certificazione del Personale addetto alla protezione catodica, come riportato nella normativa UNI EN 15257 “Protezione catodica - Livelli di competenza e certificazione del personale nel campo della protezione catodica”

La validità della certificazione è di cinque anni a partire dalla data di emissione. Parte integrante del Regolamento sulla Qualificazione e certificazione del Personale addetto alla protezione catodica, come riportato nella normativa UNI EN 15257 “Protezione catodica - Livelli di competenza e certificazione del personale nel campo della protezione catodica”.
Alla scadenza del primo periodo di validità, e successivamente ogni dieci anni, la certificazione può essere rinnovata, senza esami, per un periodo di altri cinque anni a condizione che la persona certificata risponda ai requisiti seguenti:

1. dimostri di aver svolto in modo soddisfacente e continuativo, senza interruzioni superiori ad un anno e mezzo, la propria attività;
2. i soli livelli 1 e 2 abbiano frequentato un corso di aggiornamento della durata minima di 16 ore.

Per le modalità di valutazione e di assegnazione dei punteggi delle singole prove e dell’esame al livello 1 e 2, i criteri sono stati definiti dal CICPND. La valutazione delle singole prove, espressa in centesimi come percentuale delle risposte esatte sul totale delle domande, è da superare con 70/100.
Per il livello 2, la valutazione finale dell’esame non deve essere minore di 80/100 calcolata con la formula 0,3 N_A + 0,3 N_B + 0,4 N_C. Anche per il livello 1 la valutazione finale dell’esame non deve essere minore di 80/100, ma è calcolata con seguente la formula 0,2 N_A + 0,3 N_B + 0,5 N_C, dando quindi un peso maggiore alla prova pratica.
Nel caso in cui un candidato non abbia superato l’esame, avendo una valutazione finale inferiore a 80/100 e una valutazione inferiore a 70/100 in una delle prove, deve dare nuovamente l’esame secondo la procedura stabilita per i nuovi candidati.

La valutazione dei risultati dei rilievi tecnici compete al personale certificato di livello 2. Al livello 1 non compete neppure stabilire i metodi di prova e le tecniche da impiegare e la preparazione delle istruzioni tecniche scritte. Tra le altre cose invece il Livello 1 deve essere capace di: eseguire misurazioni e controlli in conformità ad istruzioni scritte; rilevare e classificare i risultati delle misurazioni e delle verifiche; compilare i resoconti delle misurazioni e verifiche; eseguire lavori di manutenzione corrente su sistemi di protezione catodica.

I fattori che influenzano la corrosione sono legati sia al materiale metallico (composizione chimica, presenza di eventuali rivestimenti, stato di sollecitazione) sia all’ambiente (composizione chimica, presenza di ossigeno, batteri, flusso idrodinamico, campi elettrici La presenza di altre strutture metalliche non protette catodicamente e non collegate alla struttura in oggetto non influiscono sul suo processo di corrosione

La nobiltà pratica di un materiale metallico è definita come il potenziale di corrosione libera (o potenziale naturale) che un detto materiale assume quando è immerso in uno specifico elettrolita (acqua di mare, terreno, calcestruzzo): dipende sia dal materiale che dall’ambiente.
Il potenziale di equilibrio del processo anodico è il potenziale della reazione anodica di dissoluzione del metallo calcolato mediante la legge di Nernst: al di sotto di tale potenziale il materiale è in condizioni di immunità.
Il potenziale di passivazione è il valore di potenziale al di sopra del quale un materiale assume condizioni di passività.
Il potenziale di protezione è invece definito come il potenziale al di sotto del quale la velocità di corrosione è ingegneristicamente trascurabile

Il problema delle interferenze è forse quello che più inquieta i proprietari di strutture interrate, per i gravi danni che esse possono provocare. Particolarmente insidiose sono le situazioni in cui le condizioni di interferenza sono generate da campi elettrici variabili (tram, treni); anche le interferenze stazionarie, cioè causate da campi elettrici costanti (sistemi in protezione catodica), non sono meno pericolose.
Considerando una struttura metallica interferita, nei punti in cui la corrente entra nella struttura metallica si misura un abbassamento del potenziale e localmente si instaurano condizioni di protezione. Viceversa, in corrispondenza dei punti in cui la corrente esce dalla struttura metallica si instaurano condizioni anodiche e la struttura localmente si corrode.

Le forme di corrosione dei materiali metallici possono essere suddivise in due classi: corrosione generalizzata (assottigliamento del materiale) e corrosione localizzata (pitting, formazione di forature, vaiolature, crevice corrosion, corrosione integranulare, formazione di cricche).
La corrosione generalizzata interessa tutta la superficie del materiale a contatto con l’elettrolita corrosivo.
La corrosione localizzata interessa invece un ristretta porzione della superficie metallica a contatto con l’ambiente corrosivo. Si distinguono pertanto due zone sulla superficie del metallo: la zona anodica, dove ha luogo l’attacco che tende ad assumere la forma di una cavità, e quella circostante, la zona catodica, dove si ha la riduzione di ossigeno o di altre specie ossidanti presenti nell’ambiente.

I materiali metallici sono ottimi conduttori. La corrente è trasportata esclusivamente dagli elettroni liberi, per cui si parla di conduzione elettronica. I polimeri, i vetri, le ceramiche invece sono materiali isolanti poiché non hanno elettroni liberi. Gli ioni (positivi o negativi ) sono responsabili della conduzione di corrente negli elettroliti (acqua, terreno, calcestruzzo,…); in questi ambienti si parla di conduzione ionica. Gli atomi, essendo neutri, non sono responsabili del trasporto di corrente.

Il primo principio di Kirchhoff afferma che in un nodo le corrente entranti sono pari di intensità alle corrente uscenti dal nodo stesso. Il secondo principio, riferito alle maglie, invece afferma che la somma algebrica delle forze elettro-motrici (f.e.m.) e delle differenze di potenziale (d.d.p.) è uguale a zero.

Amperometro e voltmetro durante la misura di corrente e potenziale non devono interferire e perturbare il sistema fisico.
L’amperometro è collegato in serie al circuito poiché deve intercettare la corrente circolante in esso. Per non modificare la corrente stessa durante la misura, l’amperometro deve possedere la minima resistenza interna; in caso opposto la resistenza del circuito aumenta e quindi a parità di f.e.m., la corrente circolante diminuisce.
In una misura di potenziale invece il voltmetro è collegato in parallelo al sistema, e deve avere un’elevata impedenza di ingresso, di modo da evitare che anche una minima corrente del circuito circoli all’interno del voltmetro. Questo offre un duplice vantaggio: riduce le perturbazioni sul sistema misurato; evita nelle misure di potenziale che, a causa del passaggio di corrente nel voltmetro, ci sia una polarizzazione dell’elettrodo di riferimento durante l’esecuzione della misura, soprattutto se effettuata in continuo.

Il secondo principio afferma che la somma algebrica delle forze elettro-motrici (f.e.m.) e delle differenze di potenziale (d.d.p.) è uguale a zero. Pertanto si ottiene che:
V = V₁ + V₂ + V₃
Per la prima legge di Ohm, la differenza di potenziale V₁, è pari al prodotto R₁I₁ e questo vale anche per V₂ e V₃. Si ottiene pertanto:
V = R1 × I1 + R2 × I2 + R3 × I3
Le tre resistenze in serie sono interessate dalla circolazione della stessa corrente, I. Si ottiene:
V = I (R1 + R2 + R3)
V₂ = R2 × I2 = R2 × I

All’inizio degli anni ottanta, la Comunità Europea ha messo a punto una strategia in materia di armonizzazione tecnica e di normalizzazione per favorire il percorso unificato degli Stati europei. Nel 1983 e successivamente nel 1998 le direttive 98/34/CE e 98/48/CE hanno previsto le regole fra gli Organismi di normazione e fra i Governi nazionali per evitare iniziative nel campo normativo che potessero creare ostacoli tecnici al libero scambio dei prodotti. Alcuni dei principi sono: l’armonizzazione legislativa si limita a prescrivere i requisiti essenziali che i prodotti immessi sul mercato nella Comunità devono rispettare per poter circolare liberamente all’interno della Comunità stessa; le specifiche tecniche dei prodotti che rispondono ai requisiti fissati nelle direttive sono definite in norme armonizzate; l’applicazione di norme armonizzate o di altro genere rimane volontaria e il fabbricante può sempre applicare altre specifiche tecniche per soddisfare i requisiti; i prodotti fabbricati nel rispetto delle norme armonizzate sono ritenuti conformi ai corrispondenti requisiti essenziali.

La sigla UNI o CEI contraddistingue una norma elaborata da un organismo nazionale: nel caso sia l’unica sigla presente, significa che la norma è stata elaborata direttamente dalle commissioni tecniche UNI, dagli Enti federati o dal CEI.
La presenza della sigla EN identifica una norma elaborata dal CEN o dal CENELEC. Le norme EN devono essere recepite dai Paesi membri e la loro sigla di riferimento diventa, nel caso dell’Italia UNI EN o CEI EN.
La sigla ISO o IEC individua le norme elaborate dall’ISO o dall’IEC. Queste norme sono un riferimento applicabile in tutto il mondo e ogni Paese può decidere di rafforzarle ulteriormente adottandole come proprie norme nazionali. In questo caso, in Italia la sigla diventa UNI ISO o CEI IEC e se la norma è stata recepita anche a livello europeo, la sigla diventa UNI EN ISO o CEI EN IEC.
Altre forme di pubblicazione di documenti tecnici emessi dagli organismi di normazione internazionali, europei e nazionali, sono: la Specifica Tecnica (CEN/TS) che è un documento tecnico ad applicazione volontaria che rappresenta uno stato dell’arte non ancora consolidato di prodotti, processi e servizi e che è sottoposto ad un periodo di applicazione e di verifica delle conoscenze e validità; il Rapporto Tecnico (CEN/TR) che è un documento tecnico a carattere informativo ad applicazione volontaria il quale ha lo scopo di fare cultura normativa e descrivere diversi approcci e prassi in uso.

Le normative di riferimento sono: UNI EN 12954 Protezione catodica di strutture metalliche interrate o immerse - Principi generali e applicazione per condotte, CEI EN 50162 Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi elettrici a corrente continua, UNI 11094 Protezione catodica di strutture metalliche interrate. Criteri generali per l’attuazione, le verifiche e i controlli ad integrazione di UNI EN 12954 anche in presenza di correnti disperse e UNI EN 13509 Tecniche di misura per la protezione catodica.
Anche le linee guida APCE forniscono regole comuni e criteri univoci e comparabili relativi all’attuazione, alle misurazioni, alle verifiche e ai controlli della protezione catodica delle reti in acciaio di distribuzione del gas.

La trasmissione dei segnali nervosi, la percezione degli stimoli e le contrazioni muscolari avvengono applicando delle d.d.p. (differenze di potenziali) tra l’interno e l’esterno delle cellule. Quando il corpo umano è attraversato da una corrente elettrica, le cellule possono essere soggette a d.d.p. che interferiscono con i normali potenziali d’azione: vengono indotti degli stimoli. La soglia di percezione per la corrente attraverso il corpo umano è assunta generalmente pari a 0.5 mA in c.a. e 2 mA in c.c.

Il rischio elettrico deriva dagli effetti dannosi che la corrente elettrica può produrre sul corpo umano. Per contatto diretto si intende la corrente che fluisce attraverso il corpo umano a seguito del contatto con un elemento metallico in tensione (che prende il nome di parte attiva): si stabilisce una d.d.p. tra i due punti di contatto (mano e piedi). Elementi metallici non intenzionalmente in tensione possono accidentalmente andare in tensione in seguito a un guasto verso terra: in tal caso di parla di contatto indiretto.

Laddove è presente un potenziale rischio è obbligatorio affiggere dei cartelli: all’ingresso di un locale, in prossimità di un macchinario. Nel caso specifico, all’interno delle custodie degli impianti di protezione catodica alimentati in c.a., deve essere esposta una tabella con le istruzioni relative ai soccorsi da prestare ai colpiti da corrente elettrica, oltre a un segnale di divieto di eseguire lavori su elementi in tensione dell’impianto. All’esterno delle custodie invece si deve segnalare il divieto dell’utilizzo di acqua per lo spegnimento di incendi oltre ovviamente ad avvertire della presenza di tensione elettrica.

Il drenaggio è un dispositivo che, inserito tra la struttura da proteggere e il circuito di ritorno della linea di trazione, consente alla corrente dispersa, e assorbita dalla condotta, di ritornare al circuito.
Il collegamento si effettua tra la struttura interferita e il circuito di ritorno della linea di trazione elettrica, tipicamente la rotaia. Il collegamento è realizzato nei punti in cui la rotaia, per determinati periodi di tempo, ha un potenziale più negativo di quello della struttura da proteggere.
I drenaggi unidirezionali devono avere le caratteristiche previste da UNI 10428 “Protezione catodica di condutture metalliche interrate. Impianti di drenaggio unidirezionale”.

Nei terreni, la PC con anodi galvanici è realizzata, nella maggioranza dei casi, con anodi di magnesio e, più raramente, con quelli di zinco. In entrambi i casi, data l’elevata resistività dei terreni e per migliorare il funzionamento degli anodi, sono utilizzati opportuni letti di posa che svolgono varie funzioni: 1) diminuiscono gli effetti di caduta ohmica poiché dotati di bassa resistività (di regola inferiore a 3 ×m); 2) diminuiscono gli effetti di polarizzazione e impediscono l’insorgenza di fenomeni di passivazione, bloccando l’arrivo dei sali in grado di formare film passivanti, quali fosfati, carbonati e bicarbonati; 3) aumentano il rendimento degli anodi favorendone un consumo uniforme. Il letto di posa è di solito costituito da una miscela di gesso, argilla e solfato di sodio. Il gesso mantiene attivo l’anodo; l’argilla (per esempio la bentonite) assorbe l’umidità del terreno circostante e consente di mantenere condizioni umide attorno all’anodo conservarne anche nei periodi di siccità; l’aggiunta di solfato di sodio diminuisce la resistività elettrica del letto di posa.

Nel momento del passaggio del treno, a causa della dispersione di corrente nel terreno, la tubazione assorbe corrente in una zona lontana dalla sottostazione; localmente si instaurano condizioni di protezione catodica e il potenziale della tubazione di abbassa. In prossimità della sottostazione invece la tubazione rilascia la corrente che ha assorbito (tutta la corrente deve tornare alla sottostazione): localmente si ha corrosione e il potenziale diventa più positivo.

La misura di resistività con il medodo Wenner di effettua facendo circolare corrente tra due elettrodi esterni e misurando la caduta di tensione tra i due elettrodi centrali. La relazione che lega le grandezze misurate è: V = ρI/(2πd).

In assenza di correnti vaganti, la progettazione del sistema di protezione catodica a corrente impressa prevede che i dispersori siano posizionati in modo da garantire le condizioni di protezione lungo la tubazione interrata, tenendo presente che l’attenuazione del potenziale lungo il tubo comporta la perdita di protezione lungo la struttura stessa. Nel caso invece di presenza di corrente vaganti, la disposizione dei dispersori è legata ai risultati delle analisi delle misurazioni preliminari eseguite lungo il tracciato della struttura, effettuate al fine di localizzare le zone maggiormente interferite.

La rotaia vicina al punto B è sempre negativa e quindi riceve corrente dal terreno. La struttura è perciò interferita, con la zona B anodica (tanto più anodica quanto la distanza AB,in direzione perpendicolare alla rotaia, è grande). Questa situazione si presta al drenaggio unidirezionale, ma quando la rotaia assume il potenziale intorno a -0,6 V, il drenaggio non innesca perché non c’è sufficiente lavoro motore (tensione di soglia del diodo circa 0,6 V): La soluzione è di prevedere anche l’alimentatore automatico a potenziale costante con corrente di base nel punto B che durante questi periodi eroga una corrente per portare il potenziale ad un valore prefissato quando la rotaia è debolmente negativa.

Nella ricerca dei difetti con Holiday Detector (cerca falle), la tensione di prova deve essere impostata a partire dai seguenti valori, a seconda dal tipo di rivestimento: bitume 10 kV (ca. 3 kV/mm); polietilene estruso 25 kV; nastri autoadesivi 20 kV per tutti gli spessori; fasce termo restringenti 20 kV per tutti gli spessori di ciclo; resine termoindurenti 15 kV (ca. 5 kV/mm).

La protezione catodica a corrente impressa si realizza inviando nel terreno una corrente continua da un dispersore alla struttura metallica. La corrente continua è erogata da un generatore. Se invece la corrente circola dalla struttura al dispersore, la struttura è soggetta a corrosione

Il collaudo di un sistema di protezione catodica è costituito da una serie di controlli e misurazioni atti ad accertare se la protezione catodica di una struttura metallica interrata è adeguata.
I controlli e le misure devono interessare tutti i seguenti aspetti:

1. l’efficienza delle apparecchiature, dei dispositivi e degli accessori installati (posti di misura, alimentatori, …);
2. l’efficacia del sistema di protezione catodica attuato in conformità ai parametri della documentazione tecnica di progetto;
3. la rispondenza alle disposizioni di legge e norme di riferimento.

Lo stato elettrico di riferimento di un sistema di protezione catodica a corrente impressa in presenza di correnti disperse è completo se sono rilevate tutte le misure elettriche che consentono di avere un quadro completo sia sullo stato di protezione della tubazione interrata (potenziale ON, potenziale OFF, correnti erogate) che dell’entità dell’interferenza. Le misure devono essere realizzate con registratore in tutti i posti di misura, sulle sonde di misura o piastrine (se presenti), sui giunti isolanti (se presenti) agli impianti di protezione catodica. Le misure devono essere effettuate simultaneamente al fine di poter correlare eventuali variazioni della lettura del potenziale della struttura con la presenza di correnti disperse nel terreno.

La presenza di un difetto nel rivestimento può essere individuata con diverse tecniche, tra cui metodi elettromagnetici (che non richiedono un contatto metallico con la struttura) e metodi elettrochimici, che offrono invece risultati di qualità superiore. Tra questi ultimi vi è il metodo dei gradienti trasversali, combinato anche con il profilo dei potenziali ON-OFF. La presenza di un difetto comporta la concentrazione della caduta ohmica in un punto nel terreno, per cui la corrente interessa solo una piccola superficie metallica. Utilizzano due elettrodi di riferimento, uno in prossimità della struttura e una a circa 10-20 metri e misurando con un voltmetro il potenziale della struttura in entrambe le posizioni, sia in condizioni ON che in condizioni OFF, è possibile individuare le zone protette e quelle non protette. La falla è localizzata laddove la differenza tra le due misure raggiunge il picco massimo: nel caso in esame alla progressiva 40 m.

In un sistema di protezione catodica a corrente impressa possono essere impiegati diverse tipologie di generatori di corrente continua. Un alimentatore automatico a corrente costante consente di mantenere costante nel tempo la corrente erogata al valore prefissato. Pertanto un sistema di controllo verifica il valore della corrente erogata.
Un alimentatore automatico a potenziale costante consente invece di regolare la corrente di uscita in modo tale da non permettere al potenziale della struttura di assumere valori più positivi rispetto al valore di potenziale prefissato. Il controllo pertanto è effettuato mediante la lettura del potenziale della struttura.