Prevenzione e controllo dell’interferenza

Passando all’analisi della prevenzione e controllo di una interferenza, si nota che non esiste un metodo efficace per tutte le situazioni: per ciascuna deve essere applicato il metodo più adeguato dal punto di vista tecnico – economico. Per l’interferenza

stazionaria i metodi utilizzati si basano su due principi: l’annullamento del lavoro

motore, ∆𝐸, attraverso il drenaggio e la protezione catodica, o l’aumento della resistenza del percorso della corrente di interferenza attraverso rivestimenti e sezionamenti elettrici. Si può così ridurre la corrente di un ordine di grandezza con questi metodi.

Il drenaggio è il metodo più comune, semplice ed economico per due tubazioni che si incrociano: consiste nel collegamento elettrico nel punto di incrocio di due tubazioni con una resistenza tarata in modo che esse risultino catodiche. L’interferenza è annullata se il potenziale di entrambe è riportato nell’intervallo di protezione; bisogna porre attenzione a resistenze d’isolamento troppo diverse che porterebbero a condizioni pericolose di sovraprotezione. Invece, la protezione catodica, ottenuta attraverso anodi galvanici posizionati nella posizione di incrocio, sposta l’uscita della corrente di interferenza dalla tubazione agli anodi, causando la loro corrosione. L’aumento della resistenza elettrica è ottenuto inserendo dei giunti isolanti sulla tubazione, riducendo in tal modo la lunghezza critica. Per ottenere maggiore efficacia, è utile installarli nei punti di basso gradiente nel terreno, in genere a 150 – 200 metri dal dispersore e dal punto di incrocio [3]. Si possono eventualmente utilizzare dei

rivestimenti, cioè delle coperture isolanti poste sulla superficie metallica di una

struttura da proteggere dalla corrosione dovuta all’interazione tra un elettrolita e la superficie. Essi risultano efficaci se sono applicati nelle zone catodiche insieme ai giunti isolanti.

È più difficile intervenire sull’interferenza non stazionaria per via della variazione del campo elettrico. La corrente di interferenza può essere valutata dal bilancio delle cadute ohmiche, trascurando in prima approssimazione gli effetti di sovratensione sulla tubazione interferita e sulle rotaie. Con riferimento alla figura 69, la corrente che percorre la tubazione è:

𝐼∗ = 𝐼𝑅𝑟

𝑅₁ + 𝑅_{𝑝𝑖𝑝𝑒} + 𝑅₂

dove 𝑅𝑟, 𝑅𝑝𝑖𝑝𝑒, 𝑅1 ed 𝑅2 sono rispettivamente la resistenza ohmica della rotaia, della

108 Figura 69: schema elettrico per la valutazione dell’interferenza non stazionaria [3]

Quest’ultima quantifica l’entità della corrosione, che diminuisce al diminuire di 𝑅𝑟 ed

all’aumentare della resistenza (𝑅1 + 𝑅2) del percorso parallelo. Per questo conviene

utilizzare binari saldati, per ridurre la caduta ohmica a circa 1 mV/m, unitamente a giunti isolanti, cioè un sezionamento elettrico, ed a rivestimenti protettivi sulle aree catodiche. È efficace anche la protezione catodica, a patto di utilizzare un impianto regolato a potenziale costante, in grado di contrastare il campo elettrico interferente mediante un elettrodo di riferimento posto nella zona anodica.

Un metodo particolarmente utilizzato per eliminare gli effetti dell’interferenza da campi elettrici variabili o non stazionaria è rappresentato dal cosiddetto drenaggio, già citato nel caso precedente di interferenza stazionaria. Esso può essere definito come un collegamento metallico che permette il trasferimento di una corrente vagante da una struttura influenzata da essa ad una sorgente di corrente: in un sistema di trazione, in particolare, tra una struttura interferita ed il binario alla sottostazione di alimentazione.

Bisogna però sottolineare che l’installazione di un drenaggio tra una lunga struttura ricoperta (quale una tubazione o un cavo) ed una più negativa (come sbarra di ritorno ad una sottostazione negativa) può comportare l’aumento della portata e degli effetti della corrente vagante sulle altre strutture interrate e, quindi, il tasso di corrosione associato all’interferenza con una struttura (come, ad esempio, le rotaie di corsa di un sistema di trazione in c.c.). Di conseguenza, in caso di installazione del collegamento, devono essere effettuate ulteriore analisi e per le strutture estranee vicine o incrociate e, se necessario, devono essere adottate delle contromisure. Sono presenti diverse tipologie di drenaggio. In quello diretto (che consiste in un collegamento metallico semplice tra la struttura affetta e la sorgente di corrente vagante), la corrente può circolare in entrambe le direzioni. Di conseguenza, questo tipo di drenaggio deve essere utilizzato solamente nel caso in cui il potenziale del punto collegato nella sorgente in c.c. sia sempre più negativo della struttura interferita, in modo tale che la circolazione sia unidirezionale. Dato che i binari e la

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struttura interferita possono cambiare polarità, il drenaggio diretto non può essere utilizzato nei sistemi di trazione in c.c. I cambiamenti del potenziale struttura – elettrolita e il flusso di corrente possono essere limitati dall’installazione di un resistore nel collegamento o eventualmente da un fusibile per evitare sovraccarichi. Questo sistema non permette di avere una protezione catodica sulla struttura interferita.

In un drenaggio unidirezionale, si prevede la circolazione della corrente in un’unica direzione a causa della presenza di un dispositivo come un diodo nel collegamento tra due strutture (figura 70).

Figura 70: esempio di drenaggio unidirezionale [5]

Di conseguenza, questo tipo di drenaggio può essere applicato in quei sistemi (ad esempio di trazione) dove il potenziale della struttura interferita non è mai più positivo del potenziale della sorgente in c.c. Come nel caso del drenaggio diretto, si possono utilizzare un fusibile o un resistore per diminuire il flusso di corrente. Il drenaggio deve essere monitorato entro un valore di riferimento attraverso un dispersore permanente appositamente installato. Questo tipo di collegamento non garantisce protezione catodica alla struttura interferita.

Esiste infine il drenaggio forzato, ovvero un dispositivo che permette un drenaggio attraverso un collegamento che include una sorgente separata di potenza in c.c. per aumentare la corrente in transito, perciò è conosciuto anche come collegamento

elettrico forzato. Esso è utilizzato quando un drenaggio diretto o unidirezionale drena

insufficientemente tutte le correnti vaganti dalla struttura interferita, perché la struttura interferente non ha un potenziale sufficientemente negativo. Questa tecnica è utilizzata in caso le correnti vaganti siano generate da un sistema di trazione in c.c. Un drenaggio forzato presenta un’unità trasformatore – raddrizzatore nel collegamento tra la struttura interferita e la sorgente di interferenza. Quando

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applicato alle tubazioni e cavi, un drenaggio forzato può proteggere più a lungo le sezioni dalla corrosione per correnti vaganti rispetto a quello unidirezionale. In caso di notevoli e frequenti variazione di tensione tra le rotaie di corsa e la struttura interferita, varieranno considerevolmente il drenaggio della corrente e il potenziale della struttura. In tali situazioni, il potenziale della struttura interferita può essere mantenuto più negativo di un valore fissato utilizzando un drenaggio forzato controllato automaticamente. Se si utilizza questa tecnica, deve essere presa notevole attenzione alla scelta dell’area su cui disporre l’elettrodo permanente di misura.

Come conclusione al paragrafo, si cita l’utilizzo nelle gallerie in calcestruzzo armato dei sezionamenti elettrici longitudinali piuttosto che dei collegamenti alla rete di terra delle armature. Con i sezionamenti infatti si cerca di avere un lavoro motore disponibile sotto i valori di soglia critica riportati nella tabella precedente (ovvero 20 mV con armature attive o 500/800 mV con armature passive) [3].