SEDE IN TERNI - P.zza E. Fermi, 5 - 05100 TERNI LAVORI DI COSTRUZIONE IMPIANTO DI IRRIGAZIONE A PIOGGIA IN DESTRA E SINISTRA DEL FIUME TEVERE COMPLETAMENTO DELLE OPERE DI ADDUZIONE DI COMPETENZA STATALE LOTTO “B” RIPRISTINO DELL'IMPIANTO DI PROTEZIONE CATODICA RELAZIONE GENERALE Data: Settembre 2018 Scala: - Allegato: A.1 SPAI s.r.l. VIA G. DI MARZO, 51 90144 - PALERMO, ITALIA TEL. +39 091 342517 FAX +39 091 344981 e-mail [email protected]Il Direttore tecnico Ing. Francesco Lusco Il Progettista Ing. Giuseppe Lusco PROGETTAZIONE Ing. Vincenzo Marrone Il Responsabile del procedimento
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SEDE IN TERNI - P.zza E. Fermi, 5 - 05100 TERNI
LAVORI DI COSTRUZIONE IMPIANTO DI IRRIGAZIONE A PIOGGIA IN
DESTRA E SINISTRA DEL FIUME TEVERE
COMPLETAMENTO DELLE OPERE DI ADDUZIONE DI COMPETENZA STATALE
3.1 Resistività del terreno: ............................................................................................................................ 3
3.2 Densità di corrente di protezione ............................................................................................................. 3
3.3 Analisi dei dati e conclusioni .................................................................................................................. 4
4 CRITERI DI PROGETTO .......................................................................................................... 5
4.1 Schema dell'impianto di protezione catodica di progetto .......................................................................... 5
4.1.1 Stazione catodica n°1 ................................................................................................................. 5
4.1.2 Stazione catodica n°2 ................................................................................................................. 5
4.1.3 Stazione catodica n°3 ................................................................................................................. 6
4.2 Dimensionamento del sistema di protezione catodica ............................................................................... 6
5.4 Punti di misura ..................................................................................................................................... 14
6 ELENCO DEGLI ALLEGATI ................................................................................................... 15
7 STIMA DEI LAVORI................................................................................................................ 15
Consorzio di Bonifica TEVERE NERA LAVORI DI COSTRUZIONE IMPIANTO A PIOGGIA IN DESTRA E SINISTRA DEL F. TEVERE
COMPLETAMENTO DELLE OPERE DI ADDUZIONE DI COMPETENZA STATALE - LOTTO “B”
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1 PREMESSA
Il presente progetto riguarda in ripristino dell'impianto di protezione catodica a servizio delle
opere di adduzione dell'impianto irriguo a pioggia in destra e sinistra del Fiume Tevere.
In particolare, atteso il lungo tempo trascorso dalla costruzione del citato impianto
l'intervento di ripristino riguarda le condotte che alimentano dalla stazione di sollevamento di
Baschi le Vasche di carico e compenso A, B e C.
Si specifica che delle tre vasche (A, B e C) la vasca A non è stata ancora realizzata ma la
condotta di adduzione che la alimenterà (DN 1000) è stata realizzata nei tempi passati.
2 IMPIANTO DI ADDUZIONE
L'impianto, di adduzione da proteggere è sinteticamente composto da:
• Condotta di alimentazione della centrale di sollevamento di Baschi DN 1200 L= 620 m
• Centrale di sollevamento di Baschi
• Condotta premente Centrale - Nodo di partizione Vasche B e C DN 800 L=400 m
• Condotta premente Centrale - Vasca A DN 1000 L = 1.170 m
• Condotta dal nodo di partizione alla Vasca C DN 700/600 L= 3.657 m
• Condotta dal nodo di partizione alla Vasca B DN 700 L=2010 m
Si evidenzia che a causa del non funzionamento dell'esistente impianto di protezione
catodica il Consorzio di Bonifica di recente ha dovuto realizzare importanti interventi di riparazione
sulle condotte esistenti a causa del loro elevato livello di degrado.
3 INDAGINI ESEGUITE
Il Consorzio di Bonifica ha dato incarico di eseguire le verifiche sullo stato elettrico delle
condotte in argomento.
Le attività che la ditta specializzata ha eseguito sono:
• Verifica circa la presenza di campi elettrici e correnti vaganti;
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• rilievo della resistività del terreno e delle aree dove è possibile la realizzazione di un impianto
con dispersore anodico;
• condizioni di isolamento delle strutture e determinazione della densità di corrente per
mantenere la condizione anodica delle stesse;
Con riferimento all'elaborato grafico B.2 si riporta di seguito una sintesi dei risultati
rimandando al Report tecnico (allegato R2) per ogni ulteriore dettaglio.
3.1 Resistività del terreno:
I valori di resistività del terreno rilevati sono i seguenti
• Resistività 1 42.80 Ω*m
• Resistività 2 11.50 Ω*m
• Resistività 3 66.60 Ω*m
• Resistività 4 71.30 Ω*m
• Resistività 5 33.50 Ω*m
• Resistività 6 24.30 Ω*m
In relazione ai valori riscontrati ed alla tabella di seguito riportata la corrosività dei terreni di
sedime può classificarsi come leggera
3.2 Densità di corrente di protezione
Per ogni tratto di condotta è stato realizzato un impianto di protezione catodica a corrente
impressa provvisorio.
La densità di corrente I erogata è quella sufficiente ad assicurare sul tratto di condotta un
potenziale di protezione catodica pari a -0.85 V così come previsto dalla Norma ISO 15589-1
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Si riportano di seguito i risultati ottenuti
• Tratto T1 densità di corrente di protezione 0.0017 A/m2
• Tratto T2 densità di corrente di protezione 0.0016 A/m2
• Tratto T3 densità di corrente di protezione 0.0028 A/m2
• Tratto T4 densità di corrente di protezione 0.00096 A/m2
• Tratto T5 densità di corrente di protezione 0.0025 A/m2
3.3 Analisi dei dati e conclusioni
I dati rilevati consentono di affermare che le condizioni del rivestimento delle condotte in
esame sono scarse.
Per quanto concerne la presenza di campi elettrici e correnti vaganti le registrazioni di lunga
durata eseguite hanno evidenziato:
• campi elettrici di medio/bassa intensità sul tratto T1
• campi elettrici di alta intensità sul tratto T2 con area anodica sul punto R3
• campi elettrici di medio/alta intensità sul tratto T3 con area anodica sul punto R6
• campi elettrici di medio/alta intensità sul tratto T4 con area anodica sul punto R12
• campi elettrici di alta intensità sul tratto T5 con area anodica sul punto R15
Per il controllo dei fenomeni elettrici la ditta suggerisce la costruzione di :
• n° 1 stazione catodica con 2 alimentatori e n°1 dispersore orizzontale alla postazione R3 per
mantenere le condizioni catodiche dei tratti T1 e T2;
• n° 1 stazione catodica con 1 alimentatore e n°1 dispersore orizzontale alla postazione R12 per
mantenere le condizioni catodiche del tratto T4;
• n° 1 stazione catodica con 1 alimentatore e n°1 dispersore orizzontale alla postazione R15 per
mantenere le condizioni catodiche dei tratti T3 e T5;
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4 CRITERI DI PROGETTO
La progettazione del sistema di protezione catodica è condotta con lo scopo di minimizzare i
futuri oneri gestionali, mantenendo la condizione catodica delle condotte e quindi rendendole
sostanzialmente immuni dalla corrosione.
Lo stato di immunità permane fino a quando il metallo ha comportamento catodico rispetto
all'ambiente esterno cioè fino a quando il potenziale della struttura riferito all'elettrodo
impolarizzabile Cu/CuSO4 assume valori inferiori a -0.85 V così come previsto dalla Norma ISO
15589-1.
L’impianto in progetto, seguendo lo schema di massima dell'impianto esistente sarà a
corrente impressa con dispersori di tipo orizzontali.
La massa anodica è stata dimensionata per una lunga durata (maggiore di 25 anni).
Il dimensionamento è stato effettuato in base ai risultati della verifiche eseguite dalla Ditta
specializzata e descritte ai paragrafi precedenti.
4.1 Schema dell'impianto di protezione catodica di progetto
L'impianto di protezione catodica in progetto prevede l'istallazione di n° 3 stazioni di
protezione catodica così disposte:
4.1.1 Stazione catodica n°1
La stazione catodica n°1 è composta da n°2 alimentatori da 12A e da un dispersore
orizzontale composto da 14 anodi da 14 kg cadauno. La stazione, posizionata in R3 (Stazione di
Sollevamento di Baschi), ha lo scopo di mantenere in condizioni catodiche i tratti T1 (condotta in
ingresso alla Stazione di Sollevamento di Baschi) e T2 (condotta premente DN 1000 per la vasca A
sino all'attraversamento ferroviario) ed il controllo delle correnti in uscita su R3.
Gli alimentatori saranno installati in quadro in VTR all'interno dei locali della stazione di
sollevamento. Dall'alimentatore si dipartiranno le linee elettriche in cavo FG7R
4.1.2 Stazione catodica n°2
La stazione catodica è composta da n°1 alimentatore da 25A e da un dispersore orizzontale
composto da 14 anodi da 14 kg cadauno. La stazione, posizionata in R12 (Vasca C), ha lo scopo di
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mantenere in condizioni catodiche il tratto T4 (condotta DN700 premente dalla Stazione di
sollevamento di Baschi alla Vasca C) ed il controllo delle correnti in uscita su R12.
4.1.3 Stazione catodica n°3
La stazione catodica è composta da n°1 alimentatore da 25A e da un dispersore orizzontale
composto da 20 anodi da 14 kg cadauno. La stazione, posizionata in R6 (Sito Vasca A), ha lo
scopo di mantenere in condizioni catodiche i tratti T3 (condotta premente DN 1000
dall'attraversamento ferroviario al sito della Vasca A) e T5 (condotta premente DN 700
dall'attraversamento ferroviario alla Vasca B) ed il controllo delle correnti in uscita su R6.
4.2 Dimensionamento del sistema di protezione catodica
Il principio della protezione catodica consiste nel rendere il potenziale di tutte le superfici
della struttura in acciaio sufficientemente negativo rispetto al potenziale medio dell'ambiente
circostante in modo da assicurare che non si instauri un flusso di corrente dal metallo verso
l'ambiente. Ciò avviene forzando una circolazione di corrente elettrica dall'elettrolita verso la
superficie del metallo da proteggere, eliminando quindi le zone anodiche.
Con il metodo a corrente impressa, la struttura viene posta in un circuito elettrico in cui la
corrente di protezione è fornita da un generatore esterno di corrente continua. Il polo positivo viene
collegato ad un sistema anodico comunemente chiamato "dispersore anodico", mentre il polo
negativo viene collegato alla struttura da proteggere; il circuito elettrico si richiude attraverso
l'elettrolita e la corrente fluendo dal dispersore anodico alla struttura la porta in protezione.
Di seguito si riportano i calcoli di dimensionamento dell’impianto di protezione catodica
per inibire fenomeni di corrosione elettrolitica sulla superficie esterna delle condotte elencate ai
paragrafi precedenti In base ai valori di resistività e densità di corrente di protezioni misurati
durante la campagna di indagini
Tratti T1 + T2
TRATTO T1
simbolo tratto dato u.m. descrizione
L 1-2 620 m Lunghezza condotta
D 1-2 1200 mm diametro
S 1-2 2336.16 m2 superficie totale condotta
It 1-2 0.0017 A/m2 densità della corrente di protezione
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I't TRATTO T1 3.97 A corrente di protezione
TRATTO T2
simbolo tratto dato u.m. descrizione
L 3a-5 810 m Lunghezza condotta
D 3a-5 1000 mm diametro
S 3a-5 2543.40 m2 superficie totale condotta
It 3a-5 0.0016 A/m2 densità della corrente di protezione
I't TRATTO T2 4.07 A corrente di protezione
Stazione catodica n°1
Alimentatore per T1
I't tot 3.97 A Corrente totale di protezione
Inc 0.70 Incremento corrente durante vita utile
Ia 5.67 A Corrente elettrica massima in uscita dall'alimentatore
M 1.50 Margine di erogazione alimentatore
Imax 8.51 A Corrente massima dell'alimentatore catodico
IN 12.00 A Corrente nominale dell'alimentatore catodico
Alimentatore per T2
I't tot 4.07 A Corrente totale di protezione
Inc 0.70 Incremento corrente durante vita utile
Ia 5.81 A Corrente elettrica massima in uscita dall'alimentatore
M 1.50 Margine di erogazione alimentatore
Imax 8.72 A Corrente massima dell'alimentatore catodico
IN 12.00 A Corrente nominale dell'alimentatore catodico
TRATTO T4
simbolo tratto dato u.m. descrizione
L 3-4 400 m Lunghezza condotta
D 3-4 800 mm diametro
S 3-4 1004.80 m2 superficie totale condotta
L 4-5 210 m Lunghezza condotta
D 4-5 700 mm diametro
S 4-5 461.58 m2 superficie totale condotta
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L 4-4' 717 m Lunghezza condotta
D 4-4' 700 mm diametro
S 4-4' 1575.97 m2 superficie totale condotta
L 4'-8 863 m Lunghezza condotta
D 4'-8 600 mm diametro
S 4'-8 1625.89 m2 superficie totale condotta
L 8-9 2077 m Lunghezza condotta
D 8-9 600 mm diametro
S 8-9 3913.07 m2 superficie totale condotta
Stot 8581.31 m2 superfici totali condotte
It 0.00096 A/m2 densità della corrente di protezione
I't TRATTO T4 8.24 A corrente di protezione
Stazione catodica n°2
I't tot 8.24 A Corrente totale di protezione
Inc 0.70 Incremento corrente durante vita utile
Ia 11.77 A Corrente elettrica massima in uscita dall'alimentatore
M 1.50 Margine di erogazione alimentatore
Imax 17.65 A Corrente massima dell'alimentatore catodico
IN 25.00 A Corrente nominale dell'alimentatore catodico
Tratti T3 + T5
TRATTO T3
L 5-Vasca A 560 m Lunghezza condotta
D 5-Vasca A 1000 mm diametro
S 5-Vasca A 1758.40 m2 superficie totale condotta
It 5-Vasca A 0.0028 A/m2 densità della corrente di protezione
I't TRATTO T3 4.92 A corrente di protezione
TRATTO T5
L 5-6 560 m Lunghezza condotta
D 5-6 700 mm diametro
S 5-6 1230.88 m2 superficie totale condotta
L 6-7 1240 m Lunghezza condotta
D 6-7 700 mm diametro
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S 6-7 2725.52 m2 superficie totale condotta
Stot 3956.40 m2 superfici totali condotte
It 0.0025 mA/m2 densità della corrente di protezione
I't TRATTO T5 6.81 A corrente di protezione
Stazione catodica n°3
I't tot 11.74 A Corrente totale di protezione
Inc 0.70 Incremento corrente durante vita utile
Ia 16.77 A Corrente elettrica massima in uscita dall'alimentatore
M 1.50 Margine di erogazione alimentatore
Imax 25.15 A Corrente massima dell'alimentatore catodico
IN 25.00 A Corrente nominale dell'alimentatore catodico
Il dispersore anodico da impiegare per il sistema di protezione catodica in esame viene
dimensionato affinché siano soddisfatti i seguenti requisiti:
• La massa anodica e la qualità sia tale da garantire l’erogazione della corrente nominale
dell’alimentatore di protezione catodica per un periodo non inferiore a 25 anni
• La resistenza verso terra sia tale da permettere l’erogazione della massima corrente richiesta
al sistema di protezione.
La resistenza verso terra RD del dispersore anodico viene calcolata mediante la seguente
formula di Dwight (per dispersore superficiale costituito da anodi orizzontali in letti di posa
individuali):
• RD Resistenza verso terra del dispersore anodico
• RA Resistenza verso terra di ogni anodocostituente il dispersore
• L Lunghezza attiva dell'anodo
• d diametro equivalente dell'anodo
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• H Profondità di posa dell'anodo
• N numero di anodi costituenti il dispersore
• D spaziatura tra gli anodi
La resistenza verso terra RA di ciascun anodo costituente il dispersore anodico viene
calcolata applicando un'altra formula di Dwight (per dispersore superficiale costituito da uno o più
anodi in letto di posa continuo):
• ρ resistività del terreno di posa
• L Lunghezza attiva dell'anodo
• d diametro equivalente dell'anodo
• H Profondità di posa dell'anodo
La durata del dispersore anodico, è calcolata usando la seguente formula:
• D Durata dispersore
• P Peso totale massa anodica
• C consumo lega anodica (0.35 kg/Axanno)
• η rendimento della lega anodica
• IN Corrente nominale dell'alimentatore catodico
Le tabelle seguenti riportano i calcoli eseguiti utilizzando le formule su riportate
Stazione n°1
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Verifica della resistenza verso terra
V 50 Volt
R 2.90 Ω (V/Imax) resistenza verso terra
ρ 41.66 Ωm resistività del terreno di posa
L 1.6 m Lunghezza attiva dell'anodo
d 0.46 m diametro equivalente dell'anodo
H 1.5 m Profondità di posa dell'anodo
Ra 7.85 Resistenza verso terra di ciascun anodo
N 14 n numero di anodi costituenti il dispersore
D 2 m spaziatura tra gli anodi
Rd 1.61 Ω Resistenza verso terra del dispersore anodico
Rd < R La resistenza totale del dispersore anodico è minore della reistenza verso terra
η 0.8 rendimento della lega anodica
C 0.35 kg/(Axanno) consumo lega anodica
Pu 14 Kg Peso unitario anodo
P 196 kg Peso totale massa anodica
D 26.00 anni Durata dispersore
Stazione n°2
Verifica della resistenza verso terra
V 50 Volt
R 2.83 Ω (V/Imax) resistenza verso terra
ρ 41.66 Ωm resistività del terreno di posa
L 1.6 m Lunghezza attiva dell'anodo
d 0.46 m diametro equivalente dell'anodo
H 1.5 m Profondità di posa dell'anodo
Ra 7.85 Resistenza verso terra di ciascun anodo
N 14 n numero di anodi costituenti il dispersore
D 2 m spaziatura tra gli anodi
Rd 1.61 Ω Resistenza verso terra del dispersore anodico
Rd < R La resistenza totale del dispersore anodico è minore della reistenza verso terra
η 0.8 rendimento della lega anodica
C 0.35 kg/(Axanno) consumo lega anodica
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Pu 14 Kg Peso unitario anodo
P 196 kg Peso totale massa anodica
D 25.38 anni Durata dispersore
Stazione n°3
Verifica della resistenza verso terra
V 50 Volt
R 1.99 Ω (V/Imax) resistenza verso terra
ρ 41.66 Ωm resistività del terreno di posa
L 1.6 m Lunghezza attiva dell'anodo
d 0.46 m diametro equivalente dell'anodo
H 1.5 m Profondità di posa dell'anodo
Ra 7.85 Resistenza verso terra di ciascun anodo
N 20 n numero di anodi costituenti il dispersore
D 2 m spaziatura tra gli anodi
Rd 1.25 Ω Resistenza verso terra del dispersore anodico
Rd < R La resistenza totale del dispersore anodico è minore della reistenza verso terra
η 0.8 rendimento della lega anodica
C 0.35 kg/(Axanno) consumo lega anodica
Pu 14 Kg Peso unitario anodo
P 280 kg Peso totale massa anodica
D 25.45 anni Durata dispersore
5 CARATTERISTICHE DELL'IMPIANTO
Ogni Stazione catodica è così composta:
• Alimentatore catodico automatico da 12 o 25 Ampere in armadio VTR;
• Dispersori anodici orizzontali nel numero determinato per ogni stazione al paragrafo
precedente;
• Linee di collegamento Stazione catodica-tubazione-anodi-alimentazione elettrica
il tutto secondo lo schema riportato in figura:
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Di seguito si descrivono nel dettaglio le varie componenti.
5.1 Alimentatore catodico
Le tre stazioni di protezione catodica saranno dotate di alimentatore catodico automatico con
