I materiali impiegati nelle strutture per l’acquacoltura
1. Caratteristiche generali dei materiali
- in particolare: tossicità, degradabilità, corrosione, “biofouling”.
2. Requisiti dei materiali impiegati in acquacoltura
- vasche
- canalette
- gabbie
- condutture
- pompe
- impermeabilizzazioni
3. Materiali per le vasche e altri manufatti:
- calcestruzzi
- le materie plastiche
- metallizzazione, zincatura
- impermeabilizzazione
- altri materiali (vetro, legno, acciai)
Caratteristiche generali
I materiali impiegati per la realizzazione di attrezzature e strutture per
l’acquacoltura devono dimostrare buoni requisiti in termini di:
• alta resistenza meccanica,
• non-tossicità,
• resistenza alla corrosione, agli agenti atmosferici, al biofouling,
• bassa scabrezza delle superfici
• basso costo,
• facile reperimento,
• leggerezza, facilità di trasporto, montaggio e riparazione,
• possibilità di riutilizzo.
Tossicità chimica
La scelta dei materiali presenta maggiori problemi e limitazioni per
l’acquacoltura
mezzo.
marina, com’è facile intuire a causa dei sali disciolti nel
Tipo di materiale: i materiali possono rilasciare specifici ioni, composti
chimici o sottoprodotti della corrosione della loro superficie.
La velocità e la quantità di questi rilasci dipende fortemente dalle condizioni
naturali e soprattutto da:
- temperatura
- pH
- velocità dell’acqua
- ossigeno disciolto
Inoltre, l’eventuale rilascio di composti è generalmente molto veloce nei
materiali nuovi e nello stesso materiale si riduce con l’andar del tempo.
Effetti della tossicità
La tossicità non è solo specie-specifica, ma è anche funzione, del ceppo
genetico, dell’età, dello stato sanitario degli organismi, ed infine delle
condizioni ambientali globali.
Tossicità acuta e cronica
Ovviamente, poi, l’effetto di tossicità dipende dalla concentrazione dei composti
tossici: ad alti livelli gli effetti sono letali, mentre a bassi livelli si possono
manifestare con ritardi di crescita, maggior suscettibilità a malattie, cannibalismo e
riduzione del tasso di sopravvivenza.
Questi sintomi possono essere non manifestamente evidenti e quindi una diagnosi di
eventuale tossicità può essere difficile o tardiva.
Tuttavia, anche se il fenomeno della tossicità è un argomento di estrema importanza,
esiste una certa carenza
di sistematiche informazioni
scientifiche.
I dati di tossicità diretta dovuta alla presenza di particolari materiali costruttivi sono
assai carenti e quello che esiste risulta a volte contraddittorio.
La maggior parte dei dati sperimentali sono ottenuti da prove
di breve
durata svolte su fitoplancton marino, anche se può essere discutibile il
fatto che il fitoplancton possa essere più sensibile di molte forme larvali di pesci
comunemente allevati.
Effetto di
diversi
materiali
su colture
algali
a, b, c, d, e, f, g = fonti bibliografiche diverse. Da: Wheaton, 2000
Norme generali per evitare o ridurre gli effetti di tossicità
I materiali che manifestano gli effetti più negativi dovrebbero essere
materiali a base di gomma sintetica, neoprene, PVC normale, ecc.).
evitati (es.
Effettuare alcuni test preliminari prolungati con un campione del materiale immerso
in una piccola vasca insieme ad alcuni individui della specie che si intende allevare,
controllando l’eventuale comparsa di effetti indesiderati.
Una buona pratica è quella di effettuare prolungati risciacqui delle vasche o delle
condotte nuove prima di adibirle agli scopi di allevamento.
Molto spesso, infatti, la tossicità del materiale si manifesta in funzione della sua età (è più
elevata nel materiale nuovo); questo potrebbe essere dovuto a:
- rimozione da parte dell’acqua di pellicole superficiali che spesso caratterizzano il processo
di produzione del materiale e che contengono i composti tossici,
- rilascio graduale di eventuali solventi impiegati nella produzione del materiale.
Degradazione chimica, fisica e biologica
Cause chimiche
Molti materiali immersi nell’acqua, soprattutto nell’acqua marina, modificano le
proprie caratteristiche a causa di corrosione o dissoluzione da parte dei sali
disciolti.
Cause fisiche
Vi possono essere cause fisiche di indebolimento del materiale, ad esempio da parte
del flusso dell’acqua che trascinando con sé particelle sospese può provocare
abrasioni lungo le pareti delle condotte o sulla superficie interna delle vasche.
Cause biologiche
Molti materiali vengono facilmente “aggrediti” da microrganismi o organismi
superiori che li degradano ed indeboliscono (colonizzazione
biofouling).
biologica o
La corrosione chimica dei metalli
Le reazioni chimiche tra l’acqua di coltura e i materiali costruttivi sono una seria
problematica in tutte le attività acquacolturali, ma sono più sensibili nei sistemi
marini.
Le reazioni chimiche, infatti, possono causare un deterioramento accelerato
dei materiali e/o la contaminazione dell’acqua con composti chimici indesiderati.
Principali fattori che possono influenzare la reazione chimica:
- fattori ambientali (temperatura, luce, caratteristiche dell’aria),
- presenza di catalizzatori,
- livello di ossigeno disciolto,
- movimento dell’acqua.
Arrugginimento
L’“arruginimento” dei materiali metallici deriva da reazioni
elettrochimiche che si verificano nelle superfici umide esposte all’aria, con
formazione di ossidi.
Nella maggior parte dei metalli, l’ossidazione interessa solo lo strato
superficiale del metallo ed in un certo senso “protegge” dalle reazioni gli strati
più interni.
Negli acciai, invece, l’ossidazione procede anche negli strati
può comportare seri problemi di degradazione.
più profondi e
Corrosione galvanica
Due materiali conduttori tra loro connessi elettricamente ed immersi in acqua
marina costituiscono un sistema “galvanico” (una pila).
Il fenomeno della corrosione galvanica si manifesta tra due materiali in funzione di:
- posizione reciproca dei materiali nella scala dei potenziali elettrici
- condizioni ambientali presenti (es. acqua stagnante)
- superficie relativa esposta di anodo e catodo
Osservando la scala dei potenziali elettrici, il materiale che presenta un potenziale
elettrico più negativo si comporta da anodo e tende alla corrosione.
Potenziale elettrico di diversi
materiali in acqua salata.
I valori sono rappresentati con un range di
variabilità che copre la variabilità che si
può manifestare nei sistemi
acquacolturali.
In qualsiasi combinazione di due
materiali, quello che si trova alla destra
tenderà alla corrosione. Quando i range
di variabilità si sovrappongono, non è
possibile prevedere quale dei due
materiali evidenzierà la corrosione.
Gli acciai inossidabili (stainless steel)
presentano un doppio range di valori:
quello più a destra è detto “stato attivo” e
si presenta in condizioni di acqua
stagnante e porta a corrosione
particolarmente rapida. Questo aspetto
spiega perché un acciaio inossidabile,
dopo aver manifestato ottima durabilità
per molti anni, possa corrodere
improvvisamente e rapidamente. E’ per
esempio questo il caso delle pompe che
vengono riattivate dopo lungo periodo di
inattività.
Anodi, corrosione
Catodi, stabilità
Un altro importante fattore che influenza la velocità di corrosione è la superficie
relativa esposta di anodo e catodo.
La velocità di corrosione risulta proporzionale al rapporto di superficie
catodo/anodo: se la superficie del catodo aumenta di un fattore X, la velocità di
corrosione all’anodo aumenterà di un corrispondente fattore X.
Questo aspetto è particolarmente importante nella progettazione e scelta dei
componenti più piccoli di strutture ed attrezzature (es. bulloni, giunti, saldature,
alberi motore, guarnizioni, ecc.). In particolare, le
parti critiche di
un’attrezzatura (es. l’albero di una pompa) di dimensioni inferiori dovrebbero
essere costruite in modo da fungere da catodo e le le parti meno
critiche (es. l’intero corpo pompa), da anodo.
Biofouling
Molti organismi acquatici durante il loro periodo di vita sessile, hanno bisogno di
aderire ad un supporto solido, che nel caso di un sistema acquacolturale
può essere una vasca, una pompa, una condotta, ecc.
Questi organismi sviluppano colonie più o meno consistenti, e con diversa velocità
di accrescimento in funzione della specie, del materiale di supporto e delle
condizioni ambientali (in primo luogo della velocità dell’acqua).
Adesione di Enteromorpha sp.
Colonizzazione di
Pseudomonas su acciaio
Gli effetti negativi conseguenti al biofouling
Reti o gabbie galleggianti
Aumento della massa volumica, diminuzione della galleggiabilità, riduzione del
ricambio idrico con conseguente riduzione del livello di ossigeno disciolto,
accumulo di deiezioni ed in definitiva drastica riduzione del carico animale
sopportabile.
Tubazioni o pompe
Rallentamento del flusso idrico ed aumento delle perdite di carico del sistema
idraulico, fino al blocco per completa ostruzione.
Vasche di allevamento
Riduzione del volume utile di allevamento e diminuzione del livello di ossigeno
disciolto.
Gli effetti descritti, in definitiva, si traducono in:
• diminuzione del peso vivo allevabile con conseguente calo di produzione,
• aumento della spesa energetica totale, in seguito all’aumento delle perdite di carico e allo
spreco eventuale di ossigeno o mangime.
Tecniche di controllo del biofouling
Il controllo del fenomeno del biofouling può avvenire con metodi di tipo:
Chimico (impiego di cloro, ozono, ecc.)
Meccanico (flussaggio, raschiamento, ecc.)
Fisico (ultravioletti)
Termico (variazione temperatura)
Costruttivo (scelta materiali, velocità dell’acqua, doppio flussa d’acqua)
Trattamenti chimici anti-fouling
I prodotti chimici impiegati, naturalmente, devono essere non tossici per la specie
allevata. Generalmente si effettua clorazione o si impiega ozono.
• Trattamento continuo: utilizzo continuo di prodotto chimico antifouling a
basse concentrazioni
• Trattamento intermittente: prodotti ad alte concentrazioni per brevi
periodi ed ampi intervalli di non-trattamento. In questo modo si può prevedere di
effettuare un eventuale trattamento in assenza di animali, per evitare fenomeni di
tossicità.
Una importante problematica è legata al fatto che il prodotto chimico impiegato può
essere letale per l’organismo colonizzante ed essere sicuro per il pesce allevato, ma
viene comunque assorbito ed il
consumo umano.
pesce può divenire non idoneo al
Trattamenti meccanici anti-fouling
Impiego di attrezzature raschianti
La rimozione meccanica è possibile in vasche o tubazioni con vari tipi di
raschiatori, ma l’effettiva applicazione pratica di questi metodi è limitata, per
l’elevata richiesta di manodopera e per la difficoltà di raggiungere tutte le
superfici effettivamente interessate.
Impiego di materiali flussati con l’acqua
un sistema meccanizzabile ed automatizzabile prevede il flussaggio di sfere
plastiche lungo le tubazioni, in modo da distaccare il film biologico nella parete
interna delle tubazioni e farlo fluire assieme all’acqua.
Questo sistema presenta gli svantaggi di richiedere velocità del flusso d’acqua
piuttosto elevate e di evidenziare spesso sensibili danneggiamenti
all’alimento biologico distribuito in sospensione nell’acqua.
Trattamenti termici anti-fouling
Instaurare un livello di temperatura elevato e letale per l’organismo
colonizzante.
L’impiego di questi metodi è assai limitato perché non è frequente trovare una
specie allevata che abbia una soglia letale termica superiore a quella dell’organismo
colonizzante, a meno di non effettuare il trattamento ad alta temperatura per
intervalli di tempo brevi, in assenza del pesce allevato.
Ulteriore svantaggio: elevati costi energetici per il riscaldamento dell’acqua.
Trattamenti UV anti-fouling
Circolazione dell’acqua in strato sottile in sistemi di lampade per il trattamento UV.
Spesso l’efficacia del trattamento non è completa e gli organismi che
sopravvivono contaminano comunque l’acqua di allevamento.
Il metodo non è applicabile se nell’acqua viene distribuito il mangime vivo.
Interventi gestionali anti-fouling: variazione della velocità dell’acqua
Se la velocità dell’acqua è oltre un certo limite, molti organismi che provocano
biofouling non sono in grado di aderire saldamente alle superfici.
Questo metodo è facilmente applicabile in tubazioni e canalette di
movimentazione dell’acqua, nelle quali per incrementare la velocità è sufficiente
diminuirne la sezione.
Non è applicabile, invece, in vasche o strutture di grandi dimensioni, nelle
quali, data l’ampia sezione, mantenere un’elevata velocità dell’acqua
significherebbe avere portate d’acqua eccessive.
Inoltre, deve essere considerato che un incremento della velocità dell’acqua nelle
strutture di allevamento si traduce spesso in un maggior affaticamento del
pesce che porta ad un peggioramento dell’indice di conversione
alimentare.
Interventi costruttivi anti-fouling: tecnica del doppio circuito, fasi di asciutta,
anaerobiosi
In fase progettuale può essere previsto un doppio sistema di scorrimento dell’acqua,
in modo che, alternativamente, uno dei due sistemi idraulici possa essere
mantenuto asciutto oppure completamente chiuso. La mancanza di acqua o
l’anaerobiosi comportano la rapida morte degli organismi colonizzanti le
superfici.
I vantaggi ulteriori sono che il metodo è pollution-free e che la presenza di un
doppio sistema di circolazione dell’acqua sarebbe comunque consigliabile per far
fronte ad eventuali situazioni di emergenza.
Lo svantaggio, tuttavia, è l’elevato
certe situazioni veramente proibitivo.
costo legato alla doppia installazione, in
Interventi costruttivi: impiego di materiali anti-fouling
Alcuni materiali hanno elevata resistenza alla colonizzazione biologica. E’ il caso,
per esempio, di leghe di rame (es. rame/nichel) o degli acciai galvanizzati dotati di
barriere anti-corrosione.
Tabella: principali
sistemi di controllo del
biofouling e loro
caratteristiche
Tabella
(continua):
principali
sistemi di
controllo del
biofouling e
loro
caratteristiche
Requisiti dei materiali per i diversi impieghi
Tipo di struttura o attrezzatura
Requisiti del materiale
Materiali possibili
VASCHE
superfici lisce
non-tossicità
durata
facilità di trasporto, pulizia
resistenza alla corrosione
vari materiali
calcestruzzo
materiali plastici
vetroresina
legno
metalli
CANALETTE
RACEWAY
superfici scabre
durata
resistenza all’erosione
facilità di pulizia
calcestruzzo
blocchi calcestruzzo
terra
come per le vasche
CONDUTTURE
resistenza (agenti, corrosione)
leggerezza
facilità montaggio-riparazione
non-tossicità
cemento - ghisa
acciaio
vetroresina
materiali plastici
Tipo di struttura o attrezzatura
Requisiti del materiale
Materiali possibili
RIVESTIMENTO
IMPERMEABILIZAZZIONE
impermeabilità
durata
resistenza rotture, agenti, UV
adattabilità
non-tossicità
vernici
materiali plastici
guaine bituminose
POMPE
resistenza corrosione chimica
superfici lisce
metalli
materiali plastici
VAGLI
durata
non-tossicità
acciaio
materiali plastici
GABBIE, RETI
resistenza UV
resistenza strappo
leggerezza
peso specifico
facilità saldatura
materiali plastici
Il calcestruzzo
Il calcestruzzo è un conglomerato artificiale, cioè un impasto intimo ed omogeneo di:
- malta di calce o cementizia (cemento + acqua + sabbia)
- inerte (ghiaia, pietrisco, argilla espansa, ecc.)
Non ha una forma propria, ma la assume di volta in volta a seconda delle esigenze:
- calcestruzzo in getto (formato in opera mediante appositi stampi, o casseforme),
- pre-formato (pietra artificiale) ed usato come normali blocchi da costruzione,
- pre-fabbricato (unità modulari costruite in stabilimento ed assemblate sul posto).
Il tipo di inerte impiegato conferisce al
calcestruzzo caratteristiche diverse in
particolare per quanto riguarda la
massa volumica, che nel calcestruzzo
normale è mediamente 2,4 t/m3.
Il rapporto acqua/cemento, che varia
normalmente da 0,3 a 0,6 l/kg,
permette di ottenere calcestruzzi da
fluidi ad asciutti, caratterizzati da
diverso grado di resistenza statica (da
350 a 600 kg/cm2).
Caratteristiche del calcestruzzo
Resistenza
La caratteristica più spiccata dei
calcestruzzi è l’elevata resistenza a
compressione e la limitata resistenza a
trazione e taglio, anche se per la verità
queste variano entro limiti piuttosto ampi
a seconda della qualità degli inerti e dal
dosaggio dei componenti.
Caratteristiche isolanti
La conduttività termica dei calcestruzzi risulta circa uguale a quella della roccia naturale, ma
anche questa caratteristica varia notevolmente con i componenti impiegati e le modalità di
esecuzione.
Il potere isolante è maggiore nei calcestruzzi porosi o cellulari, che imprigionano
nell’impasto una certa quantità di bolle d’aria.
Resistenza al gelo
I calcestruzzi sono particolarmente sensibili al gelo solo durante le fasi di getto e di prima
stagionatura dell’impasto, quando è presente elevata umidità.
Usura
La resistenza all’usura dipende essenzialmente dal tipo di inerte impiegato (ma quasi sempre
è superiore a quella del materiale dal solo), dalla riduzione del rapporto acqua/cemento e da
un prolungato periodo di stagionatura.
Resistenza agli aggressivi chimici
Il calcestruzzo normale ha una resistenza piuttosto limitata agli aggressivi chimici. Per
accrescere tale resistenza è necessario eseguire getti molto compatti, curando che la massa
durante la stagionatura non presenti un forte ritiro per evitare fessurazioni entro le quali
potrebbero penetrare liquidi o gas.
Permeabilità
Ovviamente la impermeabilità deve essere un requisito indispensabile delle strutture in
calcestruzzo per l’acquacoltura.
I calcestruzzi sono tanto meno permeabili quanto più sono compatti (basso tenore di acqua,
giusto rapporto volumetrico dei componenti), ricchi di legante idraulico e stagionati
all’umido.
In particolare i calcestruzzi “pozzolanici”, ottenuti con una malta di cemento e pozzolana, un
materiale fino di origine vulcanica, oggi anche artificiale, dalle ottime caratteristiche leganti e
che quindi determina ottime caratteristiche idrauliche.
Il calcestruzzo armato
Per cemento armato si intende un calcestruzzo di cemento gettato in casseri entro cui sono
disposte barre tonde di acciaio (“armatura metallica”) atte a conferirgli, ad indurimento
avvenuto, la capacità di resistere a sollecitazioni di trazione, oltre a quelle alla compressione
proprie del calcestruzzo, e dando così alla massa proprietà elastiche.
Si distinguono 2 tipi di cemento armato:
-“cemento armato normale”, più brevemente “c.a.” in cui l’armatura metallica è immessa
nella cassaforma al momento del getto senza essere sottoposta ad alcuno sforzo preventivo e
quindi è inerte dal punto di vista statico,
-“cemento armato precompresso”, più brevemente “c.a.p.) in cui l’armatura metallica è
preventivamente tesa, cioè preventivamente sottoposta ad una sollecitazione di tipo contrario
rispetto a quella che si prevede abbia nella struttura finale. In questo caso si parla sempre di
prefabbricazione (i moduli sono costruiti in stabilimento e sul posto solo assemblati). La
precompressione migliora notevolmente le caratteristiche statiche dell’elemento
prefabbricato, tanto a richiedere, a parità di carichi esterni, sezioni pari a circa la metà di
quelle richieste dal c.a. normale.
Le materie plastiche
Per materie plastiche si intendono tutti quei composti sintetici di natura organica, ottenuti per
via chimica, che presentano, appunto, elevate proprietà plastiche.
La proprietà plastica di un materiale è la sua capacità di deformarsi sotto l’azione di forze
esterne e di mantenere stabilmente la forma acquisita.
Le materie plastiche sono sostanze formate da una o più molecole uguali di grande
dimensione (“macromolecole”, “monomeri”), organizzate in catene stabili e più o meno
lunghe (“polimeri”, “alti polimeri”, “megameri”).
Termoplastiche:
prodotte
termicamente senza
modificare la
struttura, possono
essere nuovamente
fuse.
Termoindurenti:
prodotte
termicamente
modificando la
struttura, non sono
più ulteriormente
modificabili.
Caratteristiche meccaniche delle materie plastiche
Materiale
Monomero
Caratteristiche principali
Polietilene
Etilene
Termoplastico
Da molto plastico e flessibile, fino a molto
rigido
Leggero e resistente, inattaccabile
chimicamente
Film, membrane, isolamenti, rivestimenti,
recipienti, ecc.
Condutture, vasche di piccola dimensione
Polimetacrilato
Acido metacrilico
Termoplastico
Es. “plexiglass” polimetacrilato di metile
Elevata trasparenza, discreta durezza,
infrangibilità
Elevato costo di produzione
Vetreria, recipienti, uso sperimentale,
laboratorio
Materiale
Monomero
Caratteristiche principali
Polipropilene
Propilene
Es. “moplen”
Comune materia plastica per oggetti di
vario tipo, o anche fibre tessili
(“meraklon”)
Attrezzatura minore
Polistirene
Stirolo
Es. “polistirolo”
Larghissimo impiego
Buone proprietà meccaniche ma molto
fragile a 80°C
Poliuretano
Cianati
Buone caratteristiche meccaniche
Isolanti al calore e all’elettricità
Isolamento vasche, scambiatori
Materiale
Monomero
Caratteristiche principali
Polivinile
Vinile
Polivinilacetato:
Termoplastico “resina”
Impiegato in emulsione acquosa (collante,
vernici)
Polivinilcloruro (“PVC”):
Buone caratteristiche meccaniche
Isolante alle cariche elettriche
Inattaccabile chimicamente
Molto utilizzato per svariati impieghi
Condutture, vasche, serbatoi
Resine
epossidiche
Fenoli
Ottime caratteristiche generali
Laminati plastici, collanti
Insieme alla “lana di vetro” formano la
resina rinforzata, con caratteristiche
meccaniche simili a quelle dell’acciaio,
impiegabile anche nella realizzazione di
strutture portanti, scafi di imbarcazioni,
ecc.
La lana di vetro è un materiale costituito da ammassi fibrosi,simili ad ovatta, ottenuti per
azione di violenti getti d’aria su colate di vetro o di materiale roccioso fuso ( in
quest’ultimo caso essa prende il nome di “lana di roccia”). Le fibre che la costituiscono
sono piuttosto grossolane ed hanno lunghezza e diametro variabili a seconda delle tecniche
di produzione utilizzate.
La semplicità del processo di realizzazione , il basso costo delle materie prime e le
particolari proprietà di cui è dotata ( bassa conduttività termica,capacità di catturare l’aria
negli interstizi tra fibra e fibra ) fanno della lana di vetro un materiale molto usato come
isolante termico o termo-acustico in edilizia ed in altre applicazioni industriali.
Resine
melamminiche
Formaldeide
Es. fòrmica, laminati plastici
Buona resistenza agli agenti chimici e
fisici
Gli impermeabilizzanti
Il passaggio di acqua attraverso una superficie è tanto più accentuato quanto il materiale è
poroso e “a pori aperti”, cioè comunicanti tra loro.
Sono intesi come materiali impermeabilizzanti quelli che hanno una struttura omogenea e
compatta e che sono costituiti da sostanze idrorepellenti. Lo scopo dei materiali
impermeabilizzanti è quello di chiudere i pori del materiale che viene trattato.
L’impermeabilizzazione può avvenire per:
- imbibizione della superficie (con bagno in liquidi idrorepellenti)
- iniezione (con resine epossidiche)
- spalmatura (con bitumi o asfalti)
- rivestimento (con l’adesione di teli, manti, guaine)
Composizione e caratteristiche di alcune vernici impermeabilizzanti e anticorrosive
Caratteristiche dei materiali di rivestimento (“GEOMEMBRANE”)
- Grande resistenza al punzonamento e alle radici
- Completamente insensibile ai raggi U.V.
- Grande elasticità
- Dimensionalmente stabile
- Chimicamente inerte
- Teli di grandi dimensioni (fino a 930 m²)
- Mantiene nel tempo le sue caratteristiche originali
- Facile applicazione su calcestruzzo e altri supporti
- Basso coefficiente di dilatazione termica
- Compatibile con la flora e la fauna acquatica
Tipi di “geomembrane”, “geotessili”, “gomme sintetiche”
• PE, HDPE
Poli Etilene, Poli Etilene ad Alta Densità
• PP
Poli Propilene
• EPDM
Etilene Propilene Diene (elastomero o gomma sintetica)
Esempi di
realizzazioni di
rivestimenti in
geomembrane
(EPDM)
I metalli
Ghisa
Vantaggi: elevata resistenza alla compressione, non risente di
corrosione. Utilizzata per tubazioni, condutture, elementi radianti,
caldaie.
Svantaggi: bassa resistenza a trazione, elevata fragilità, non
saldabilità.
Acciaio
Vantaggi: materiale economico per realizzare supporti strutturali,
per esempio per le vasche. Facilità di lavorazione, montaggio,
trasporto. Va molto bene per l’acqua dolce, con appropriati
rivestimenti ha lunga durata anche nell’acqua salata.
Svantaggi: in situazioni marine il costo viene accresciuto dalla
necessità di adeguati rivestimenti. Peso elevato. Suscettibilità alla
ruggine, corrosione.
Acciaio inossidabile
Vantaggi: va molto bene in acqua dolce, abbastanza bene in acqua
salata. Molto adatto per superfici vaglianti, sistemi di filtratura.
Facilità di pulizia.
Svantaggi: è costoso. Non proponibile per larga scala.
La GHISA è il primo prodotto ottenuto negli altoforni dalla lavorazione dei minerali
ferrosi. Ha un contenuto di carbonio dal 2 al 6%.
L’ACCIAIO è il prodotto ottenuto dalla raffinazione della ghisa: Ha un contenuto di
carbonio inferiore al 2%.
Tipo
Carbonio
(%)
Allungamento
(%)
Resistenza
trazione
Resistenza
corrosione
Extradolce
0,10 – 0,15
22 – 36
******
*
Dolce
0,15 – 0,30
15 – 22
*****
**
Semiduro
0,30 – 0,45
10 – 15
****
***
Duro
0,45 – 0,65
7 – 10
***
****
Extraduro
0,65 – 2,00
3–7
**
*****
> 2,00
-
*
******
Ghise
Trattamenti chimici degli acciai - Leghe di acciai
Le caratteristiche dell’acciaio possono essere ulteriormente migliorate con la modifica
della composizione chimica o con particolari trattamenti fisico-chimici.
(Fe + C) + Mn, + Si
> resistenza meccanica, > saldabilità
(Fe + C) + Mo
> resistenza meccanica
(Fe + C) + Cu,
< corrosione
(Fe + C) + Cr, Ni
> resistenza meccanica, < corrosione
Gli acciai
inossidabili
Trattamenti chimico-fisici degli acciai
Tempera
= processo di rapido raffreddamento durante la lavorazione
> indurimento generale
Cementazione
= arricchimento in C, in appositi forni
> indurimento superficiale
Zincatura
= immersione a caldo nel bagno di zincatura
= deposizione elettrochimica (“galvanica”) a freddo
> resistenza alla corrosione
Altri metalli: alluminio
Vantaggi
• Leggerezza
• Inattaccabile dagli agenti atmosferici
• Piccole vasche e attrezzature (es. scambiatori), con acqua dolce
Svantaggi
• Non va bene in situazioni marine
• E’ suscettibile ad erosione della superficie
• E’ più costoso degli acciai
Trattamenti: anodizzazione
• ossidazione della superficie con procedimento elettrochimico
• lo strato ossidato protegge dall’ulteriore ossidazione
Altri metalli: rame
Vantaggi
• Resistenza al biofouling
• Velocità di corrosione molto bassa (rame/nichel)
Svantaggi
• Possibile tossicità
• Assorbimento da parte del pesce