Protezione Catodica

1. Protezione Catodica A cura di: Enrico Calamai Lorenzo Bartolomei

2. Il perché della Protezione Catodica. Il termine Protezione Catodica è un sinonimo di sicurezza. Tale metodo viene utilizzato per ridurre al minimo e nel caso ideale per eliminare il fenomeno della corrosione di strutture metalliche, che nel nostro caso trasportano gas. Tale fenomeno avviene quando coesistono quattro elementi: elettrolito, anodo, catodo e circuito di ritorno.

3. Rivestimento delle tubazioni interrate Le tubazioni interrate, oltre ad essere protetti tramite i sistemi di protezione catodica, vengono anche rivestiti con materiale isolante. Tra di essi quello privilegiato è il polietilene, per le sue caratteristiche e per la sua economicità.

4. I sistemi di Protezione Catodica si dividono in: Passivi: si fa uso di un anodo sacrificale, di materiale meno nobile rispetto alla tubazione, collegato ad essa con un cavo isolato. In tal modo l’anodo, senza componenti attivi, si corroderà al posto del sistema. Molto spesso, questo metodo risulta insufficiente. Attivi: si utilizza un alimentatore collegando il polo negativo alla tubazione e il polo positivo ad un dispersore sacrificale. Dato che la corrosione avviene dove la corrente esce attraverso un elettrolito e il dispersore ha potenziale maggiore del tubo, allora esso si corroderà mantenendo intatta la tubazione.

5. Protezione a corrente impressa Protezione ad anodo sacrificale

6. Protezione da correnti vaganti Può accadere che nel suolo dove è sita la tubazione, ci siano correnti vaganti, soprattutto se ci troviamo in prossimità di attraversamenti ferrotranviari. Ci potrebbero essere quindi flussi di corrente fra il tubo e il binario. Per evitare fenomeni corrosivi si realizza un collegamento unidirezionale, nel caso più semplice con un diodo. Infatti, se la corrente esce in un conduttore puro abbiamo solamente fuoriuscita di elettroni, a differenza del conduttore elettrolita dove abbiamo passaggio di ioni, e quindi corrosione.

7. Sistemi di Protezione Catodica a corrente impressa Il più importante sistema di Protezione Catodica utilizzato è quello a corrente impressa, i cui componenti sono: Alimentatore: elemento attivo del sistema che, oltre a dare un’uscita generalmente di 50 V / 8 A massimi DC, ha internamente un sistema di misurazione delle tensioni e delle correnti con interfacciamento seriale per il telecontrollo. Dispersore: elemento che più si avvicina all’anodo sacrificale dei sistemi passivi. È costituito da varie barre in serie di diametro 70 mm con lunghezza totale di 90/100 m. Il suo compito è quello di corrodersi salvaguardando il sistema di tubazione. Dispositivi di sicurezza: insieme di protezioni attive e passive atte al mantenimento dell’integrità degli apparati e alla sicurezza degli operatori. Nella maggior parte dei casi si utilizza interruttori magneto-termici differenziali, varistori e scaricatori.

8. Telecontrollo Il telecontrollo è un sistema di misura a distanza, finalizzato alla gestione corretta dei sistemi di Protezione Catodica. Il principale apparecchio di controllo a distanza è il GOLIAH della AUTOMA. Questo dispositivo, programmato da un operatore, esegue misurazioni in tensione immagazzinandole in una memoria interna. Servendosi di una connessione GSM/GPRS, invia un sms giornaliero ad un server centrale riportando i valori minimo, medio e massimo registrati. Inoltre, mensilmente, effettua una chiamata trasmettendo un report contenente tutti i valori di tensione registrati in una giornata, con intervallo di campionamento di un secondo. La gestione dei dati nel server centrale avviene con un software chiamato WEBPROCAT, che memorizza le informazioni e le elabora. Fornisce quindi anche avvisi di allarme in caso di malfunzionamento dell’ apparecchiatura stessa o del sistema.

9. Registrazione 24h e Misure istantanee Oltre ai punti tele-controllati tramite GOLIAH (punti caratteristici), esistono postazioni di misura utilizzate per valutare in maniera più soddisfacente il sistema di protezione, dette Punti Integrativi. Le misure avvengono triennalmente, registrando con un dispositivo (PM) tutte le tensioni nell’arco delle 24h con intervallo di 1 sec. Esse vengono poi scaricate, tramite porta seriale, su di un PC dall’operatore. Le misurazioni istantanee sono invece effettuate e registrate direttamente dall’operatore per mezzo di un voltmetro digitale negli stessi Punti Integrativi .

10. SISTEMI AGGIUNTIVI DI SICUREZZA Come spiegato dettagliatamente nella tesina, abbiamo ideato un sistema di protezione dalla folgorazione. Tale sistema stacca la corrente, negli armadietti con alimentatori o drenaggi, nel caso un operatore apra gli scomparti, presenti dentro di essi, con componenti in tensione. Inoltre il sistema è bypassabile con un doppio interruttore a chiave il quale, oltre alla disattivazione, attiva l’allarme di emergenza. Questo suonerà nel caso la chiave rimanesse inserita alla chiusura dell’armadietto. Sono presenti inoltre due lampade di segnalazione visiva che avvisano se l‘interruttore magneto-termico differenziale e la strumentazione sono in tensione.

13. Per la protezione dei Goliah, che sono soggetti molte volte a disturbi provenienti dagli ingressi, utilizzeremo degli optoisolatori. Dato che però funzionano solo con segnali digitali e noi abbiamo ingressi analogici, useremo un convertitore tensione/frequenza per trasformare il segnale analogico in uno a due livelli discreti con frequenza variabile. A questo punto lo trasmettiamo a un convertitore frequenza/tensione, posto in ingresso al Goliah, tramite un optoisolatore. In questo modo la stazione di telemisura sarà isolata galvanicamente dalle sovratensioni provenienti dal sistema

14. Per quanto riguarda le alimentazioni useremo le batterie del Goliah per il convertitore frequenza/tensione. Dato poi che useremo componenti realizzati con amplificatori operazionali, quindi con assorbimenti di corrente molto esigui, alimenteremo il convertitore tensione/frequenza con due pile in parallelo da 9 V. Tale alimentazione servirà anche per l’optoisolatore, anch’esso componente a basso consumo.