Protezione Catodica
A cura di:
Enrico Calamai
Lorenzo Bartolomei
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.
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.
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.
Protezione ad anodo
sacrificale
Protezione a corrente
impressa
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.
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.
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.
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 .
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.
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
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.