3. Protezione catodica Mose-Paper

PROTEZIONE CATODICA DELLE STRUTTURE METALLICHE DEL SISTEMA MOSE
PER LA DIFESA DI VENEZIA DALLE ACQUE ALTE
Monica Ginocchio
Cescor srl
Via Maniago 12
20134 Milano
Paolo Marcassoli
Cescor srl
Via Maniago 12
20134 Milano
Abstract
La durabilità delle opere civili del Sistema MOSE, per la difesa di Venezia dalle acque alte,
è stata fissata in almeno 100 anni. Per assicurare questa durata si è reso necessario
prevedere l’installazione di sistemi di protezione catodica per la prevenzione dalla
corrosione delle strutture metalliche. Questo lavoro descrive i sistemi di protezione e di
monitoraggio della corrosione utilizzati per le strutture delle opere di spalla della bocca di
Chioggia. Per i palancolati sono stati installati sistemi a corrente impressa, con anodi in
titanio attivato. Sistemi ad anodi galvanici sono stati adottati solo come soluzioni
temporanee. Per i tiranti dei palancolati sono state utilizzate sia soluzioni tradizionali, con
dispersori verticali profondi, sia sistemi ad anodi distribuiti. Il monitoraggio delle condizioni
di protezione è ottenuto attraverso l’impiego di elettrodi di riferimento permanenti e sistemi
multielettrodo lineari. La memoria descrive e confronta le tipologie di sistemi installati,
considerando le fasi dalla progettazione all’installazione, passando attraverso l’analisi dei
parametri di funzionamento dei sistemi e dei potenziali delle strutture. I parametri operativi
di esercizio, in particolare la densità di corrente di protezione, sono confrontati con i valori
previsti dalla normativa internazionale.
Introduzione
Il problema delle acqua alte nella Laguna di Venezia si presenta soprattutto nel periodo
invernale, a causa dell’azione congiunta della marea astronomica, delle cosiddette onde di
sessa, ovvero moti oscillatori prodotti da un repentino abbassamento della pressione
atmosferica, e di venti provenienti da sud, come lo Scirocco.
Il sistema MOSE è stato ideato a partire dalla fine degli anni ’80 con l’intenzione di
salvaguardare la città di Venezia e la laguna da questi fenomeni e rientra in un più ampio
insieme di interventi studiati a seguito della nota alluvione del 1966. È costituito da schiere
di paratoie mobili a scomparsa installate presso le bocche di porto di Chioggia, Lido e
Malamocco, ovvero i varchi che collegano laguna e mare Adriatico, ove si manifestano il
flusso e riflusso della marea. Queste paratoie hanno lo scopo di isolare la laguna dal mare
in concomitanza con gli eventi di marea. Il sistema è stato progettato in considerazione
anche dell’aumento previsto per il livello del mare nei prossimi cento anni, entrerà in
azione al superamento di 110 cm di marea ed è in grado di contenere maree fino ai 3
metri di altezza. Allo stato attuale più della metà delle opere, avviate nel 2003, è già stato
completato.
Per le opere civili del Sistema MOSE è stata fissata una durata minima di almeno 100
anni. Per assicurare una durabilità così elevata si è reso necessario prevedere
l’installazione di sistemi di protezione catodica (P.C.) per la prevenzione dalla corrosione
delle strutture metalliche, esposte ad ambienti a diversa aggressività come acqua di mare,
terreno e calcestruzzo. Tuttavia i sistemi di protezione catodica non possono essere
dimensionati per garantire una vita di progetto così estesa, poiché i singoli componenti del
sistema non sono in grado di garantire questo obiettivo. La progettazione dei sistemi è
stata effettuata considerando vite di progetto massime pari a 30 anni, prevedendo
soluzioni per consentire l’accessibilità dei componenti e la loro sostituibilità durante futuri
interventi di ripristino parziali o totali.
In questa memoria sono descritti i sistemi di protezione catodica e di monitoraggio della
corrosione utilizzati per le strutture metalliche delle opere di spalla della bocca di Chioggia,
in particolare i palancolati, i tiranti e i trefoli nel calcestruzzo armato precompresso.
Per i palancolati esposti all’acqua di mare e al fango marino, sono stati installati sistemi a
corrente impressa, con anodi in titanio attivato fissati alla parete del palancolato. Sistemi
ad anodi galvanici sono stati invece adottati quali soluzioni provvisorie. Per i tiranti dei
palancolati, a contatto con il terreno, si sono utilizzati sia soluzioni tradizionali, con
dispersori verticali profondi, sia sistemi ad anodi distribuiti.
Il monitoraggio delle condizioni di protezione è ottenuto attraverso l’installazione di
elettrodi di riferimento permanenti, individuati in funzione dell’ambiente di esposizione. Il
monitoraggio delle condizioni di corrosione delle armature nel calcestruzzo, prive di
protezione catodica, è stato realizzato sia tramite elettrodi di riferimento permanenti in
titanio, installati in posizioni discrete, sia mediante un sistema multielettrodo in nichel
(MuRE™), che si estende in continuo lungo tutta la struttura da monitorare, fornendo una
mappatura del potenziale.
Sono di seguito illustrate e messe a confronto le differenti tipologie di sistemi installati,
considerando le diverse fasi del lavoro, dalla progettazione all’installazione, passando
attraverso l’analisi dei parametri di funzionamento dei sistemi e dei potenziali delle
strutture. I parametri operativi riscontrati in esercizio, ed in particolare la densità di
corrente di protezione, sono poi confrontati con i valori indicati dalle normative
internazionali EN e DNV.
Protezione catodica e normative di riferimento
La prevenzione della corrosione di strutture metalliche a contatto con un elettrolita, quale
acqua, terreno o calcestruzzo, è realizzata mediante la protezione catodica (P.C.), che
permette di ridurre la velocità di corrosione a valori trascurabili. Le condizioni di protezione
sono raggiunte fornendo alla superficie della struttura da proteggere un’adeguata densità
di corrente di protezione, il cui valore dipende dai processi catodici che si verificano al
potenziale di protezione del metallo da proteggere.
Negli ambienti naturali, quali terreni e acque, il processo catodico prevalente è la riduzione
dell’ossigeno. In questi ambienti e alle condizioni di protezione degli acciai, la corrente di
protezione assume un valore costante, che eguaglia la corrente limite di diffusione di
ossigeno, funzione del contenuto di ossigeno, dalla temperatura, dal regime
fluidodinamico e dalla presenza di rivestimenti o di deposito calcareo, che offrono una
barriera alla diffusione dell’ossigeno verso la superficie metallica.
Nel caso delle armature nel calcestruzzo, caratterizzato da un pH alcalino, compreso tra
13 e 14, il ferro si ricopre di un sottilissimo film di ossido, il cui spessore è di pochi strati
molecolari, e la sua velocità di corrosione è praticamente nulla o trascurabile, si hanno
cioè le condizioni dette di passività.
Nel tempo il calcestruzzo può perdere le sue caratteristiche protettive. Questo si verifica
essenzialmente secondo tre meccanismi:
-
-
carbonatazione: l’alcalinità del calcestruzzo può essere neutralizzata dall’anidride
carbonica proveniente dall’ambiente esterno;
superamento di un tenore critico di cloruri (0,4 – 1%) in corrispondenza della
superficie delle armature, a causa dell’esposizione della struttura ad ambienti
contenenti cloruri;
interferenza elettrica.
La distruzione del film protettivo è la condizione iniziale necessaria perché la corrosione
possa avvenire. Una volta distrutto il film, la corrosione si produce solo se alla superficie
delle armature sono presenti acqua e ossigeno oppure, nel caso di correnti disperse, se
l’interferenza continua nel tempo.
La normativa internazionale e la letteratura forniscono i valori di densità di corrente di
protezione da adottare per il dimensionamento dei sistemi di protezione catodica, in base
all’ambiente di esposizione della struttura. L’elenco delle normative di riferimento
considerate è riportato in Tab. 1.
Tab. 1: elenco delle normative di riferimento in funzione degli ambienti di
esposizione delle strutture
Ambiente di esposizione
Normativa di riferimento
Calcestruzzo
Acqua di mare
Fango marino
Terreno
DNV RP B401
EN 12495
EN 12495
EN 12954
(valore di densità di corrente di protezione
assunto sulla base dell’esperienza)
La protezione catodica può essere applicata in combinazione con rivestimenti protettivi
che, riducendo la superficie dell’acciaio a contatto con l’ambiente, comportano una
diminuzione della corrente di protezione richiesta. La corrente di protezione diventa quindi
funzione dell’efficienza iniziale del rivestimento e del suo degrado nel tempo.
La valutazione del degrado del rivestimento è stata effettuata sulla base della norma DNV
RP B401 per le strutture esposte all’acqua di mare, mentre per le superfici a contatto con il
terreno è stato assunto un valore di degrado del rivestimento pari al 10%, costante nel
tempo.
Descrizione delle strutture
Le opere della spalla della Bocca di Chioggia qui esaminate sono costituite da tre tipologie
di componenti, ovvero palancolati, tiranti dei palancolati e travi in c.a.p.
I palancolati, che costituiscono il perimetro delle opere di spalla, sono formati da pareti
combinate costituite da elementi a doppia H collegati ad elementi a doppia Z oppure da
tubi ed elementi a doppia Z. I palancolati sono infissi nel fondale marino e sono soggetti a
differenti condizioni di esposizione sui due lati:
-
lato mare: dal piede alla testa, si trovano a contatto con fango marino, acqua di
mare e calcestruzzo
lato terrapieno: sono esposti dal piede alla testa a fango marino e ghiaia di
riempimento.
Fanno eccezione i palancolati della spalla nord installati in corrispondenza della banchina
di contenimento del cassone di spalla, che sono esposti ad acqua di mare e fango marino
su entrambi i lati e sono sostenuti da pali inclinati, installati sul lato interno (Fig. 1). In
questo caso è tuttavia doveroso sottolineare che il lato situato all’interno della banchina si
trova a contatto con acqua di mare stagnante.
Le caratteristiche principali dei palancolati, che costituiscono le opere di Spalla Nord e
Sud, sono riportate nella Tab. 2.
I tiranti all’interno dei terrapieni sono installati ad orditura singola o doppia e sono a
contatto con materiale granulare di riporto (Fig. 1). Le principali caratteristiche dei tiranti
sono riassunte nella Tab. 3.
Fig. 1: Palancolati e tiranti di ancoraggio delle opere di spalla della bocca di
Chioggia.
Tab. 2: caratteristiche dei palancolati delle opere di Spalla Nord e Sud della Bocca di
Chioggia (MOSE)
Spalla
Spalla
Spalla nord
Spalla
Spalla sud
nord
nord
lato
sud lato
lato
lato
interno
terrapieno
mare
terrapieno
mare
banchina
330 m
Perimetro1
230 m
450 m
Variabile
Lunghezza
Variabile tra 21,6 e
tra 23,6
Variabile tra 18,0 m e 38
palancola/tubo
40,4 m
e 32,4
m
m
-6,0 m
-13,5 m
-11,0
Quota fondale
/ -13,5
m
m
Livello ghiaia
-5,0 m
-4,0 m
Livello
-6,0 m
Rivestimento
-6,0 m
-5,0 m
-6,0 m
rivestimento
assente
1
Dal perimetro dei palancolati sono stati esclusi i tratti situati in corrispondenza dei recessi di contenimento dei cassoni
di spalla. In quanto non trattati nella presente memoria. Queste porzioni di palancolato si trovano infatti
temporaneamente a contatto con acqua di mare, ma verranno a trovarsi a contatto con terreno di riempimento in seguito
all’installazione dei cassoni. Pertanto per tali superfici sono stati previsti sistemi di protezione catodica temporanei ad
anodi galvanici.
Tab. 3: caratteristiche dei tiranti dei palancolati delle opere di Spalla Nord e Sud
della Bocca di Chioggia (MOSE)
Spalla nord
Diametro
Lunghezza
totale
Rivestimento
Spalla sud
101,6 mm
90 mm - 120 mm -140 mm
2.320 m
4.780 m
Zincante inorganico di 75 µm più un rivestimento epossidico di
150 µm
Sistemi di protezione catodica installati
Per fornire alla struttura la corrente necessaria alla protezione, possono essere adottate
diverse tipologie di sistemi di protezione catodica, che si distinguono per la modalità con
cui si realizza la circolazione di corrente e per la geometria del sistema anodico.
La selezione del sistema di P.C. più adatto avviene in seguito ad un’analisi ponderata di
molteplici aspetti, quali le caratteristiche della struttura da proteggere, ovvero geometria,
ed eventuale presenza di rivestimento protettivo, dell’ambiente di esposizione,
valutandone in primo luogo la resistività, e infine considerando i costi di installazione e di
manutenzione.
La protezione catodica delle strutture di spalla è realizzata mediante sistemi a corrente
impressa. Sistemi ad anodi galvanici sono stati installati solo per una porzione dei
palancolati, la cui configurazione è provvisoria (Fig. 2).
Per la protezione catodica dei palancolati, a contatto con acqua di mare e fango marino,
sono stati installati anodi in titanio attivato, con geometria cilindrica, installati sulla parete
del palancolato mediante telai in materiale polimerico (Fig. 2).
Per la protezione catodica dei tiranti, a contatto con materiale granulare di riempimento,
sono stati installati due differenti tipologie di sistema anodico: per la Spalla Nord catene di
anodi in titanio attivato, installate in dispersori verticali profondi, distribuiti all’interno dei
terrapieni, mentre per la Spalla Sud sono stati utilizzati anodi in titanio attivato a filo
(diametro 3 mm), installati parallelamente ad ogni tirante (Fig. 3).
Fig. 2: Travi con anodi galvanici in alluminio (sinistra) e anodo in titanio attivato
(destra).
Fig. 3: Anodi in titanio attivato a filo, installati tra i tiranti
CALCOLO DELLA CORRENTE DI PROTEZIONE
La corrente di protezione è stata calcolata sulla base delle superfici delle strutture da
proteggere e dei valori di densità di corrente indicati dalla normativa internazionale, se
disponibili.
Per le superfici a contatto con acqua di mare stagnante, le densità di corrente suggerite
dalla normativa sono state ridotte, in quanto è facilitata la formazione e il mantenimento
del rivestimento calcareo protettivo che si forma durante il funzionamento dei sistemi di
protezione catodica. Inoltre, essendo la banchina un ambiente chiuso, si è cercato il più
possibile di ridurre lo sviluppo di cloro gassoso sugli anodi.
Nel caso delle strutture a contatto con il terreno, le densità di corrente di protezione
derivano invece dall’esperienza.
I valori di densità di corrente adottati, per il dimensionamento dei sistemi, sono riportati
nelle tabelle seguenti.
Tab. 4: valori della densità di corrente di protezione per le superfici esposte ad
acqua di mare e fango marino
Densità di Corrente (mA/m2)
Superfici
Iniziale
Mantenimento
Finale
Acciaio al carbonio non
rivestito
esposto all'acqua di mare1
Acciaio al carbonio non
rivestito in corrispondenza
di fango marino1
Armature in calcestruzzo2
1
110
60
80
25
20
20
1,5
1,5
1,5
Dati in accordo a UNI EN 12495 per il Mare Adriatico.
Valori rispetto alla superficie metallica delle armature nel calcestruzzo (da DNV
RP B401).
2
Tab. 5: valori della densità di corrente di protezione per le superfici esposte ad
acqua di mare e fango marino (interno banchina)
Densità di Corrente (mA/m2)
Superfici
Iniziale
Mantenimento
Finale
Acciaio al carbonio non
rivestito
esposto all'acqua di mare
Acciaio al carbonio non
rivestito in corrispondenza
di fango marino
Armature in calcestruzzo
50
30
30
15
10
10
1,5
1,5
1,5
Tab. 6: valori della densità di corrente di protezione di tiranti e palancolati a contatto
con materiale di riempimento e fango
Superfici
Densità di Corrente
(mA/m2)
Acciaio al carbonio non rivestito a contatto con materiale
granulare
30
Acciaio al carbonio non rivestito a contatto con fango
20
Per tenere in considerazione il deterioramento del rivestimento nel tempo, sono stati
considerati i seguenti fattori di degrado del rivestimento:
- superfici esposte all’acqua di mare e fango marino: fattore di degrado variabile dal
5% all’inizio della vita di servizio, all’80% dopo 30 anni di esercizio (in accordo alla
norma DNV RP B401);
- superfici a contatto con materiale granulare: 10% costante nel tempo.
Sulla base delle densità di corrente sopra elencate e dell’estensione delle superfici, sono
stati calcolati i seguenti valori di corrente di protezione.
I tiranti sono in continuità elettrica con i palancolati, che quindi drenano parte della
corrente di protezione. Pertanto la corrente di protezione è calcolata considerando sia le
superfici dei tiranti che quelle dei palancolati.
Due approcci diversi sono stati seguiti per il calcolo delle correnti di protezione per i tiranti
della spalla nord e sud, anche in considerazione delle differenti configurazioni anodiche
selezionate, cioè dispersori verticali profondi per la spalla nord e anodo di titanio filiforme
per la spalla sud:
-
Spalla Nord: nel calcolo della corrente di protezione sono state considerate tutte le
superfici dei palancolati
Spalla Sud: nel calcolo della corrente di protezione è stata considerata una fascia di
palancolato di 4,0 m di altezza.
È inoltre necessario sottolineare che le superfici dei palancolati installati nella spalla nord
risultano parzialmente rivestite, fino a una quota di -5.0 m, mentre quelle dei palancolati
della spalla sud sono nude. Sono perciò stati calcolati i valori di corrente di protezione
riassunti in Tab. 7, 8 e 9. I sistemi di protezione catodica installati sono riportati in Tabella
10.
Tab. 7: valori della corrente di protezione dei palancolati a contatto con acqua di
mare e fango marino
Corrente di protezione (A)
Spalla nord
Superfici
Acciaio al
carbonio
rivestito
esposto
all'acqua di
mare
Acciaio al
carbonio non
rivestito
esposto
all'acqua di
mare
Acciaio al
carbonio non
rivestito in
corrisponden
za di fango
marino
Armature in
calcestruzzo
Totale
Corrente di protezione (A)
Spalla sud
Iniziale
Mantenime
nto
Finale
Iniziale
Mantenim
ento
Finale
5
25
62
9
43
107
148
81
108
241
131
175
123
99
99
173
139
139
3
3
3
6
6
6
280
207
271
430
319
427
Tab. 8: valori della corrente di protezione dei palancolati e pali a contatto con acqua
di mare e fango marino (interno banchina)
Corrente di protezione (A)
Spalla nord
Superfici
Acciaio al carbonio rivestito
esposto all'acqua di mare
Acciaio al carbonio non rivestito
esposto all'acqua di mare
Acciaio al carbonio non rivestito in
corrispondenza di fango marino
Armature in calcestruzzo
Totale
Iniziale
Mantenime
nto
Finale
8
43
81
333
200
200
184
122
122
2
2
2
527
367
405
Tab. 9: valori della corrente di protezione di tiranti e palancolati a contatto con
materiale di riempimento e fango
Superfici
Palancolato rivestito a contatto con
materiale granulare
Palancolato nudo a contatto con
materiale granulare
Palancolato nudo a contatto con fango
marino
Tiranti rivestiti a contatto con materiale
granulare
Totale
Corrente di
protezione (A)
Spalla nord
Corrente di
protezione (A)
Spalla sud
15
-
-
279
307
-
2
5
325
285
Tab. 10: riassunto dei sistemi installati in corrispondenza di palancolati e tiranti
N. TR
installati
Spalla
nord
Spalla
sud
Corrente
totale
installata
(A)
Palancolati a
contatto con acqua
di mare e fango
marino
4
600
Palancolati e pali a
contatto con acqua
di mare e fango
marino (interno
banchina)
6
900
Tiranti
5
750
Palancolati a
contatto con acqua
di mare e fango
marino
7
1050
Tiranti
4
600
Sistema
anodico
Anodo cilindrico
con telaio in
materiale
polimerico
φ: 25 mm
L: 800 mm
Anodo cilindrico
con telaio in
materiale
polimerico
φ: 25 mm
L: 600 mm
Dispersore
verticale profondo
con anodi in
titanio attivato (φ:
25 mm
L: 1000 mm)
Anodo cilindrico
con telaio in
materiale
polimerico
φ: 25 mm
L: 800 mm
Anodo a filo φ: 3
mm
N. anodi
installati
16
32
76 (10
dispersori)
28
4780 m
Sistemi di monitoraggio
Il sistema di monitoraggio rappresenta un elemento essenziale sia per la verifica del
raggiungimento delle condizioni di protezione catodica, sia per la valutazione della fine
della vita del sistema stesso e la pianificazione delle attività di rifacimento.
Per quanto riguarda le strutture esposte ad acqua di mare per il monitoraggio del
potenziale è stata prevista l’installazione di elettrodi permanenti di zinco puro fissati in
punti significativi, distribuiti sull’intera opera.
Nella vita delle strutture in cemento armato si possono individuare due fasi, una prima fase
di innesco della corrosione, in cui si producono i fenomeni che portano alla scomparsa
delle condizioni di passività, e una fase successiva di propagazione più o meno veloce
dell’attacco, a partire dal momento in cui il film protettivo viene distrutto. Un sistema di
monitoraggio del potenziale delle armature consente di individuare le condizioni di
corrosione dell’acciaio già nella fase di innesco. In assenza di interferenza elettrica,
l’interpretazione delle misure si basa sull’osservazione che le condizioni di assenza di
corrosione (condizioni di passività) in strutture esposte all’atmosfera sono caratterizzate da
potenziali in genere compresi tra +150 e -200 mV vs CSE mentre il potenziale delle
armature attive è in genere molto più negativo.
Il sistema di monitoraggio dei trefoli all’interno delle travi in c.a.p. è realizzato mediante
l’installazione di elettrodi di riferimento permanenti annegati all’interno delle travi stesse.
La misura del potenziale dei trefoli di acciaio permette di determinare lo stato di corrosione
dell’acciaio, consentendo, nel caso sia insorto un attacco corrosivo, di intervenire ed
evitare cedimenti improvvisi. Il monitoraggio delle travi in c.a.p. è stato realizzato mediante
elettrodi di riferimento in titanio attivato, a cui sono stati associati sensori multielettrodo
sperimentali.
L’elettrodo in titanio attivato con ossidi di metalli nobili (Ti-MMO) è stato sviluppato per
installazioni permanenti di misura del potenziale. Questo tipo di elettrodo offre i requisiti
funzionali richiesti per l’esecuzione di misure affidabili, in combinazione con le esigenze di
durabilità. Il sensore è costituito da un elemento in titanio attivato con una particolare
formulazione di ossidi di metalli nobili, a base, tra gli altri, di ossido di iridio. All’interfaccia
tra sensore e pasta cementizia si sviluppa un potenziale redox molto stabile e
riproducibile, ottenuto controllando i parametri caratteristici della pasta cementizia.
L’elettrodo così costituito, in relazione alla sua particolare semplicità e assenza di soluzioni
specifiche o gel, assicura una durabilità pressoché illimitata. Anche in questo caso gli
elettrodi di riferimento sono stati distribuiti uniformemente.
Il sensore multielettrodo MuRETM (Multiple Reference Electrode) è un dispositivo costituito
da una serie di singoli elettrodi metallici lineari filiformi e lunghezza variabile, ognuno dei
quali collegato ad un cavo per la trasmissione della misura del potenziale [5, 6, 7 e 8]. Gli
elettrodi sono quindi intrecciati fra loro a guisa di trefolo, a sua volta rivestito con una
guaina di materiale polimerico resistente all’alcalinità del calcestruzzo nonché ad eventuali
azioni di abrasione meccanica. Offrono il vantaggio di poter mappare in continuo
l’andamento del potenziale lungo la struttura monitorata. Rispetto ai sensori lineari
permettono di identificare la posizione esatta della zona oggetto di attacco o di
interferenza.
Il monitoraggio delle porzioni esposte al terreno è stato effettuato con elettrodi di
riferimento permanenti di zinco preimpaccati con backfill. Dopo i primi anni di
funzionamento si è osservata una tendenza alla passivazione degli elettrodi. Questo
problema rende necessario per il futuro lo sviluppo di soluzioni alternative.
Parametri di funzionamento
I sistemi di protezione catodica dedicati alle strutture metalliche delle opere di spalla sono
stati quasi interamente avviati tra il 2010 ed il 2012.
Nella tabella seguente sono riportati i parametri di funzionamento degli alimentatori al
momento dell’avviamento ed i parametri attuali di funzionamento, in seguito alla
regolazione degli alimentatori, per garantire la protezione delle strutture ed ottimizzare allo
stesso tempo l’assorbimento energetico. Per confronto, sono riportati anche i valori di
corrente di protezione iniziale e di mantenimento, calcolati sulla base della normativa
internazionale.
129
1,6
370
1,4
367
114
3.2
325
295
1,1
325
134
3,2
450
201
209
0,96
144
78
1,8
600
285
223
1,3
285
119
2,4
-
1.328
574
-
(A)
(A)
600
280
216
900
527
Tiranti
750
Palancolati a contatto con
acqua di mare e fango
marino (lato mare)2
Tiranti
Palancolati a contatto con
acqua di mare e fango
marino
Palancolati e pali a contatto
con acqua di mare e fango
marino (interno banchina)
3.300 1.618 1.313
rapporto
207
(A)
Struttura
rapporto
IP
mantenimento
misurata
Totale
1,3
IP avviamento
misurata
sud
(A)
IP
iniziale
calcolata
nord
(A)
IP installata
Spalla
IP
mantenimento
calcolata
Tab. 11: confronto tra corrente di protezione calcolata e corrente di protezione
misurata in esercizio.
Si osserva che la corrente necessaria per il mantenimento delle condizioni di protezione è
inferiore rispetto alla corrente di protezione calcolata sulla base della normativa.
I parametri di funzionamento dei sistemi di protezione catodica installati per la protezione
dei tiranti di spalla nord e sud, permettono di mettere a confronto la soluzione tradizionale,
con dispersori verticali profondi ed un sistema anodico distribuito lungo tutta l’estensione
della struttura da proteggere.
Dai parametri di funzionamento dei sistemi di protezione catodica per i tiranti, si osserva
che la corrente richiesta per la protezione dei tiranti di spalla nord è circa uguale alla
corrente richiesta per la protezione dei tiranti di spalla sud, nonostante questi abbiano
complessivamente una lunghezza quasi doppia. Ciò è dovuto alla differenza tra i sistemi
anodici installati per le due spalle: l’installazione dei dispersori verticali profondi comporta
che una parte considerevole della corrente destinata alla protezione dei tiranti venga
drenata dalle superfici dei palancolati. Al contrario, l’installazione di un sistema anodico
distribuito, quale è l’anodo a filo di titanio distribuito tra i tiranti, migliora la distribuzione di
corrente sulla struttura da proteggere e fa sì che la porzione di corrente drenata sia
inferiore.
2
Nella tabella sono riportati i soli dati relativi ai sistemi dedicati alla protezione del palancolato installato
verso il mare, con riferimento alla barriera di paratoie di futura installazione. Infatti i sistemi dedicati alla
protezione del palancolato installato dal lato della laguna sono stati solo parzialmente avviati, non sarebbe
quindi possibile un confronto significativo tra la corrente calcolata e quella effettivamente misurata in
esercizio.
Dal confronto tra i parametri di funzionamento dei sistemi di PC all’avviamento e per il
mantenimento, si deduce l’importanza di una corretta manutenzione degli impianti, anche
nell’ottica di ottimizzarne il consumo per conseguire un risparmio energetico.
Infatti il consumo annuale dei sistemi di spalla nord e sud all’avviamento era
rispettivamente di 92.400 kWh e 53.600. In seguito alle regolazioni effettuate il consumo
annuale è sceso a 21.200 kWh e 22.400 kWh per i sistemi di spalla nord e sud
rispettivamente.
Conclusioni
In questo lavoro sono stati descritti i sistemi di protezione catodica e di monitoraggio
adottati per le opere di spalla della Bocca di Chioggia, nell’ambito del Progetto MOSE. I
sistemi installati sono stati progettati facendo riferimento alle principali normative
internazionali. Sono stati principalmente impiegati sistemi a corrente impressa, che offrono
per il tipo di applicazioni considerate maggiori vantaggi rispetto a quelli ad anodi sacrificali,
impiegati solo quali soluzioni temporanee. Per le due spalle si sono adottate due diverse
soluzioni, una a dispersori verticali profondi e l’altra a filo di titanio attivato, e benché
entrambe soddisfacenti, la seconda si è rivelata migliore dal punto di vista della
distribuzione di corrente. Nel caso delle strutture esposte ad acqua stagnante le correnti di
protezione previste dalle norme EN sono state ridotte considerando che queste condizioni
favoriscono la formazione di un deposito calcareo protettivo sulla superficie metallica.
Tra i sistemi di monitoraggio impiegati, sono stati installati accanto a sistemi di tipo
tradizionale, anche innovativi sensori multielettrodo.
La valutazione e la regolazione dei parametri di protezione consente una migliore gestione
degli impianti, con benefici anche in termini di risparmio energetico.
Riferimenti
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L. Lazzari, P. Pedeferri, M. Ormellese, Protezione catodica, PoliPress (Milano), 2006
DNV RP B401 Cathodic protection design.
EN 12495 Cathodic protection for fixed steel offshore structures.
EN 12954 Cathodic protection of buried or immersed metallic structures. General
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Budapest, 2003.
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L. Lazzari, M. Ormellese, P. Pedeferri, “Novel multi reference electrode for localized
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L. Lazzari, M. Ormellese, E. Redaelli, P. Passoni, ‘MūRE. A New Reference
Electrode for Hydrogen Embrittlement Monitoring in Concrete’, Libyan Corrosion
Conference, 2005.