Evoluzione del polietilene per le condotte di distribuzione del metano

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1 Evoluzione del polietilene per le condotte di distribuzione del metano Marco Michelotti Technical Service R & D Idrotherm 2000 Bologna, 23 ottobre 2014

2 Idrotherm 2000 Esperienza di oltre 40 anni di attività nell estrusione di tubi Brand consolidato nel contesto internazionale Gamma di prodotti per differenti ambiti di applicazione Apparati tecnologicamente di ultima generazione Soluzioni innovative, improntate all efficacia ed all affidabilità

3 Soluzioni finalizzate all efficienza energetica Mission: lo sviluppo di soluzioni tecnologiche e gestionali mirate alla riduzione dei costi produttivi ed all efficienza energetica Lo sviluppo dei migliori sistemi per la protezione di risorse preziose come l acqua potabile e dei massimi standard di sicurezza nella distribuzione dei gas combustibili

4 Soluzioni finalizzate all efficienza energetica Geotermia Teleriscaldamento Biogas

5 Condotte in polietilene per la distribuzione di gas combustibili LE RAGIONI DEL SUCCESSO DEL PE: Elevati standard di sicurezza Minimi interventi di manutenzione Forte competitività economica

6 Il quadro normativo di riferimento SISTEMI DI TUBAZIONI DI MATERIA PLASTICA PER LA DISTRIBUZIONE DI GAS COMBUSTIBILI La norma specifica gli aspetti generali dei sistemi di tubazioni di polietilene nel campo della distribuzione di gas combustibili. L utilizzo è previsto nelle seguenti condizioni: temperatura operativa di riferimento di 20 C pressione operativa ammissibile fino a 10 bar La norma UNI EN 1555 è articolata nelle seguenti parti: Parte 1: Generalità Parte 2: Tubi Parte 3: Raccordi Parte 4: Valvole Parte 5: Idoneità del sistema Parte 7: Guida per la valutazione della conformità Il D.M. 16/4/08 stabilisce che la pressione massima di esercizio per tubazioni in polietilene sia di 5 bar (applicabile nel caso di tubi SDR 11), mentre la norma UNI 9034 stabilisce uno spessore minimo di parete di 3 mm.

7 Punti di forza del polietilene per tubazioni per fluidi in pressione leggerezza e flessibilità assenza di corrosione elevata resistenza chimica assorbimento sollecitazioni del sottosuolo affidabilità e semplicità giunzioni bassa scabrezza lunga durata senza manutenzione

8 Fattori che influenzano il tempo di vita di una tubazione in servizio Materiale ed additivi Carichi statici e dinamici Estrusione Modalità di posa Pressione di esercizio Temperatura di impiego

9 Le proprietà chiave del polietilene per tubazioni per trasporto di gas MRS (Minimum Required Strength) = Resistenza minima richiesta SCG (Slow Crack Growth) = Crescita lenta della fessura RCP (Rapid Crack Propagation) = Propagazione rapida della fessura

10 Le proprietà chiave del polietilene per tubazioni per trasporto di gas MRS (Minimum Required Strength) = Resistenza minima richiesta SCG (Slow Crack Growth) = Crescita lenta della fessura RCP (Rapid Crack Propagation) = Propagazione rapida della fessura

11 Perché la necessità di materiali più resistenti? L effetto di carichi localizzati concentrati sulla superficie esterna (terreni rocciosi) può innescare il fenomeno della propagazione lenta della frattura (SCG) di un tubo sottoposto ad una pressione interna I tubi in polietilene possono presentare fessurazioni premature a causa di un carico puntuale sulla superficie esterna Fessurazione A B Fessurazioni Punto di carico superficie esterna di tubo in PE80 superficie interna di tubo in PE80

12 Perché la necessità di materiali più resistenti? Fessurazioni nella parete di un tubo in PE100 sottoposto ad un carico puntuale esterno ed alla pressione interna Fessurazione Parete interna del tubo Zona del carico I tubi in PE100 RC tollerano il carico puntuale e garantiscono la massima resistenza nel tempo 12

13 Perché la necessità di materiali più resistenti? Sviluppo di tecniche di installazione che pongono requisiti di maggiore criticità a carico delle tubazioni: - trincea aperta senza letto di sabbia - no dig: directional drilling, relining, slip lining, pipe bursting Requisiti più severi per i tubi derivanti dall applicazione delle moderne installazioni: - graffi superficiali durante la posa - carichi puntuali da rocce nel terreno Soluzioni innovative per il funzionamento nel tempo ed una maggiore affidabilità delle reti sotterranee: - protezione di risorse preziose (acqua) - maggiore sicurezza (gas combustibili e fluidi industriali)

14 L importanza del controllo della resistenza alla crescita lenta della fessura Sfr Sfr a cristaia a cristaia a arfa Fessuraie a arfa essua fessuraie PE100 PE100 RC a cristaia a cristaia Sfr Sfr

15 Volumi di impiego del polietilene per tubazioni per fluidi in pressione PE100RC PE100 PE80 PE

16 Come si valuta la resistenza alla propagazione lenta della fessura? Notch Pipe Test Point Loading Test Full Notch Creep Test 4 intagli equidistanti attorno alla circonferenza; spessore residuo 78-82% dello spessore di parete T = 80 C, σ = 4 MPa Sol. 2% Arkopal N100 T = 80 C, P = 9,2 bar (SDR11) per determinare la resistenza in presenza di intagli per simulare l effetto di un sottosuolo roccioso per determinare la performance intrinseca del materiale

17 Il PE100 RC: oltre i requisiti tecnici degli standard CEN/ISO 17

18 Caratteristica Caratteristiche costruttive dei tubi in polietilene UNI EN ISO 4437 PAS 1075 Indice di fluidità (5 kg 190 C) Stabilità termica (200 C) ±20% del valore materia prima 20 min Ritiro longitudinale (110 C) 3% Allungamento a rottura >350% Resistenza alla pressione idrostatica Resistenza alla propagazione rapida della frattura (0 C) Resistenza alla crescita lenta della frattura (80 C e 9,2 bar / SDR11) Resistenza al carico puntuale (80 C - σ 4 MPa, sol. 2% Arkopal N-100) Resistenza allo stress cracking FNCT (80 C - σ 4 MPa, sol. 2% Arkopal N-100) Invecchiamento termico >100 ore (σ 12 Mpa 20 C) >165 ore (σ 5,4 Mpa 80 C) >1000 ore (σ 5,0 Mpa 80 C) p c 1,5 MOP >500 ore >8760 ore >8760 ore >8760 ore >100 anni (20 C)

19 Vantaggi nell installazione senza scavo (no dig) possibilità di effettuare la posa di tubazioni riducendo al minimo il numero degli scavi da effettuare ed evitando il danneggiamento delle strutture di superficie close fit maggior sicurezza dei cantieri che risultano anche meno ingombranti maggior velocità di posa (con la riduzione conseguente dei costi di cantiere) directional drilling minimo impiego di mano d opera riduzione dell impatto ambientale e sociale (problemi di smaltimento dei materiali di scavo o di utilizzo degli inerti, interruzione della circolazione dei mezzi di trasporto) risparmi dei costi addizionali fino al 50% ploughing rispetto agli scavi a cielo aperto, nelle installazioni no dig si riducono sensibilmente gli impatti sotto il profilo geomorfologico pipe bursting

20 Costi relativi di posa con diverse tecnologie senza scavo (no dig)

21 Tecnologie no dig e tubi in polietilene PE100 RC ad elevata prestazione: il progetto di estensione della rete gas di Grosseto OBIETTIVO: Collegamento della rete gas metano in media pressione (5 bar), gestita dalla società GEA s.p.a. di Grosseto, con la frazione Rispescia, attraverso la posa in opera di circa metri di condotta in polietilene lungo la strada SP154 (comprensiva del sottopassaggio del fiume Ombrone con un unico foro pilota lungo circa 280 m) TECNOLOGIA DI INSTALLAZIONE INDIVIDUATA: Trivellazione Orizzontale Teleguidata (TOT), contraddistinta da massima precisione e rapidità di completamento con riduzione del numero e del volume degli scavi in superficie TUBAZIONE SCELTA: RENOVATION VRC GAS in PE100 RC (ad elevatissima resistenza alla fessurazione), caratterizzata da eccellente performance a lungo termine (assenza di perdite) in virtù della resistenza a graffi ed intagli superficiali prodotti dal sottosuolo e dallo stress meccanico indotto dal tipo di posa (effetto abrasivo e sollecitazione torsionale)

22 Perforazione orizzontale teleguidata (directional drilling)

23 Tecnologie no dig e tubi in polietilene PE100 RC ad elevata prestazione: il progetto di estensione della rete gas di Grosseto RISULTATI ATTESI: riduzione ai minimi termini di impatto ambientale ed interferenze con viabilità/attività commerciali abbattimento dei costi e dei tempi di installazione RISULTATI OTTENUTI (1 fase): installazione di 3000 m di condotta RENOVATION VRC DN125 S5 in meno di 20 giornate di lavoro (50% in meno rispetto ad un intervento tradizionale) 36 m 3 di materiale di risulta conferito in discarica (oltre stimati nello scavo a cielo aperto) 40 m 3 di materiale di riempimento (contro i inizialmente stimati) 75 m 2 di bitume per il ripristino del mantello stradale (6.900 previsti da installazione tradizionale) L intero progetto, articolato nell installazione di tubazioni di diverso diametro nell arco di più anni, è stato definito la più grande opera no dig ad oggi realizzata sul territorio italiano. Le moderne tecniche senza scavo per la posa di condotte e l eccellente performance dei tubi ad alta resistenza costituiscono oggi il binomio ottimale per numerosi contesti del territorio italiano.

24 Tecnologie no dig e tubi in polietilene PE100 RC ad elevata prestazione: il progetto di estensione della rete gas di Grosseto

25 Grazie per l attenzione