Valutazione tecnico-economica dei metodi di protezione

Valutazione tecnico-economica dei metodi
di protezione
Luciano Lazzari
Poli
oliL
LaPP
Laboratorio di Corrosione dei Materiali P. Pedeferri
Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”
Politecnico di Milano
Protezione
delle Reti Idriche
dalla Corrosione
26 novembre 2013
Aula Castigliano – Politecnico di Milano
Presentazione
Affidabilità della PC
Bilancio energetico
Costo del Ciclo di Vita (LCC) della PC
Conclusioni
Affidabilità della PC
Anche per la PC è possibile un’analisi di affidabilità,
ossia un esame predittivo della probabilità di guasto
Componenti della PC a Corrente Impressa
T/R
Cavo anodico o connessione anodo-cavo
Anodo
Contatto anodo-terreno
I componenti/(guasto) sono relazione logica di "serie" e
quindi l’affidabilità del sistema è dettata dall’ "anello
debole della serie"
Questo rappresenta un punto di forza intrinseco della
PC: è sufficiente irrobustire l’elemento più debole
Affidabilità della PC
Sistema di PC
Ipotesi di guasto
Albero dei guasti / eventi
Frequenza
Magnitudo
RISCHIO
Affidabilità della PC
La frequenza di un incidente può essere desunta da:
Dati statistici (se disponibili !)
Da un’analisi delle condizioni di lavoro e dal contesto
Si definiscono tre classi di rischio
Accettabilità della tecnologia
Massima sicurezza con la tecnologia esistente
Bilancio economico (costi/benefici)
Alla PC si addicono le prime due
La terza è implicita come dimostreremo
Affidabilità della PC (corrente impressa)
Esempio di analisi di guasto (perforazione)
Affidabilità della PC (corrente impressa)
La presenza della condizione AND aumenta l’affidabilità
del sistema:
Difetto nel rivestimento
Mancanza della PC
La presenza delle condizioni OR diminuiscono
l’affidabilità del sistema
Non è possibile trascurare alcun fattore
Ognuno deve essere massimizzato
L’abbinamento PC + RIVESTIMENTO rappresenta la
soluzione più affidabile (relazione AND)
Il controllo del solo livello della PC può essere sufficiente
o anche del solo stato del rivestimento
Realizzazione dell’Affidabilità della PC
L’affidabilità è un bene economico che assicura un
beneficio; si realizza:
In sede di Progettazione
Mediante il Controllo Periodico (monitoraggio)
Bilancio energetico della PC
Il costo diretto della corrosione:
È pari a circa il 4% PIL
¼ è evitabile applicando l’arte nota
¾ è il costo necessario per assicurare la sostenibilità e la
sicurezza
I costi indiretti sono una conseguenza del livello di
affidabilità, per esempio i costi di:
Riparazione dei guasti
Mancata produzione
Danni all’ambiente, a terzi e a persone
Ogni metodo di prevenzione e controllo della
corrosione è associato a un costo energetico
Il bilancio energetico dà un valore alla sostenibilità
Bilancio energetico della PC
Valuta la spesa energetica associata al metodo di
protezione:
Il riferimento è il costo in termini di energia spesa per produrre il
metallo (ferro) che si perde per corrosione come processo
spontaneo inevitabile
Si calcola il costo dell’energia spesa per attuare il sistema di
protezione adottato
Si valuta il risparmio energetico: se positivo, la soluzione
rappresenta un contributo alla sostenibilità
Se il risparmio energetico si accompagna a un aumento
della sicurezza, il risultato è duplice
La PC è un esempio di tale risultato
Bilancio energetico della PC
Si consideri una tubazione di acciaio rivestita (48"):
C’è un costo energetico per produrre l’acciaio, pari a 14,4
MJ/kg (1,46 GJ/m2)
C’è un costo energetico per produrre il rivestimento, pari a 0,11
GJ/kg (0,32 GJ/m2)
Se l’acciaio nudo nel terreno si corrode a una velocità
di 0,1 mm/y, il costo energetico annuo è 28,8 MJ/m2
Se è presente la PC (0,1 mA/m2); tensione di
alimentazione di 30 V, l’energia annua spesa è 0,24
MJ/m2 (anodo supposto insolubile e recuperabile)
Il costo della protezione è (320 + 0,24x25 anni) MJ
Il costo dell’acciaio che si corrode in 25 anni è 720 MJ,
cioè il doppio
Bilancio energetico della PC
Dal confronto si può dedurre che:
L’energia spesa per proteggere l’acciaio è circa il 22%
dell’energia spesa per la produzione dell’acciaio
L’energia spesa per la PC è meno del 2% dell’energia di
protezione (rivestimento + PC)
La stessa è circa lo 0,4 % dell’energia immobilizzata (acciaio +
rivestimento)
La stessa è circa lo 0,1 di quella necessaria per la completa
sostituzione della tubazione (ogni 4-6 anni)
Dal punto di vista energetico, la PC è molto
conveniente
A ciò si deve aggiungere l’elevata affidabilità garantita
dalla sua applicazione
Conclusioni
La PC è una tecnica di prevenzione e controllo della
corrosione con alto grado di affidabilità
Il monitoraggio e le verifiche periodiche sono
indispensabili per assicurare e mantenere un elevato
grado di affidabilità
Le tecniche di controllo sono economiche
Il costo del ciclo di vita è ben rappresentato dal
bilancio energetico
Il bilancio energetico dimostra la convenienza della PC