N. 4-1 Marzo 2010 IL GIORNALE dell INGEGNERE 7

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1 N. 4-1 Marzo 010 IL GIORNALE dell INGEGNERE 7 CONTROLLI NON DISTRUTTIVI 1563 Nuova cultura e nuove competenze PROF. ING. GIOVANNI PASCALE* DOTT. ING. EZIO TRENTINI PROF. ING. RAFFAELE PUCINOTTI Dopo lo scoppio dei primi generatori di vapore negli Stati Uniti (inizio 1900), l Associazione degli Ingegneri Meccanici Americani (ASME) fu incaricata dal quel Governo di preparare un codice di costruzione da rendere obbligatorio per tutti gli impianti installati negli USA. Questo codice ben presto superò i confini nazionali ed oggi è il più impiegato nel mondo. Viene aggiornato due volte all anno recependo gli aggiornamenti di normativa e strumentazione, ma anche in base alle informazioni ed ai quesiti di ritorno degli utilizzatori. Il codice ASME dedica ai CND un intera sezione, la famosa ASME V, bibbia di molti esperti di CND, anche in Italia. Nel campo dei controlli di qualità si va sempre più affermando una nuova cultura basata su un analisi globale dell esistente. Così come in campo medico le analisi su campioni mostrano limiti sempre più evidenti rispetto alla diagnostica per immagini, in grado di fornire una visione globale e tridimensionale di ampie zone del corpo umano, anche in ambito ingegneristico i controlli di qualità su provini vengono oggi in molti casi affiancati da tecniche capaci di fornire in tempo reale una informazione globale sullo stato di ampie superfici o, addirittura, una tomografia di parti strutturali, evidenziando disomogeneità e difetti. Questa nuova cultura porta come conseguenza la necessità di nuove competenze. Infatti, mentre le prove su campioni sono generalmente piuttosto semplici da eseguire e da valutare, le indagini globali richiedono una serie di conoscenze di livello elevato, che coinvolgono la collaborazione e il coordinamento di campi scientifici molto differenziati. Infatti, oltre alle competenze specifiche del settore in esame, se ne richiedono altre legate all impiego di strumentazione elettronica complessa e sofisticata, di materiali innovativi, di modelli matematici complessi, di tecniche numeriche in grado di elaborare grandi quantità di dati e di metodi di digitalizzazione delle immagini. Conseguentemente acquista grande importanza la qualità di tutto il processo, che si basa su una formazione ad alto livello delle persone, accanto a una certificazione del personale e dei laboratori. Emerge l importanza delle figure professionali coinvolte, tra le quali spicca il ruolo dell Ingegnere nelle sue diverse specializzazioni: meccanica, civile, edile, aerospaziale, nautica, con un importante estensione al campo dei beni culturali e all architettura storica. Il suo ruolo diviene centrale in un processo che non è più soltanto di analisi e controllo, ma più in generale di diagnostica, intesa come definizione dello stato di fatto e delle patologie dell elemento in esame. L ASME V, se ben ricordiamo, risale al 1971; da noi però ci fu una certa inerzia da parte di ANCC (Associazione Nazionale Controllo Combustione) e poi di ISPESL (Istituto Superiore per la Sicurezza sul Lavoro), a recepire un quadro chiaro e completo di istruzioni sui CND negli apparecchi in pressione e solo con l avvento della PED (Pressure Equipment Directive), all inizio di questo secolo, venne recepito un sistema integrato di normative europee (UNI EN), che si rifà per lo più alle DIN tedesche, e che sta diventando patrimonio dei nostri operatori (*). Grande reattività bisogna riconoscere agli ingegneri del settore impianti a fune del nostro Ministero dei Trasporti, che già negli anni 80 recepirono i CND nei loro regolamenti, con delega a personale certificato di livello 3 per la responsabilità della progettazione dei controlli ed ai livello per la loro esecuzione. Tutti gli altri settori industriali hanno recepito, adattandole eventualmente alle proprie esigenze, tecniche e metodi delle apparecchiature a pressione e dell aeronautica e, già negli anni sessanta, i CND erano sistemi di controllo acquisiti sia in fabbricazione che in servizio, con un corpo normativo molto vasto. Nei controlli delle strutture civili, l impiego di tecniche di indagini non distruttive è relativamente recente. Per le costruzioni metalliche è stato abbastanza facile trasferire tecniche ed esperienze dal campo industriale, ma su quelle in muratura ed in conglomerato cementizio, armato e non, l introduzione dei CND è avvenuta gradualmente, a causa della Questo Focus fornisce una panoramica delle diverse tipologie di prove non distruttive sia nell area industriale, dove queste tecniche si sono sviluppate e hanno ormai raggiunto livelli di eccellenza, sia in quella delle costruzioni civili e dei beni culturali, dove l applicazione, pur essendosi sviluppata più recentemente, è ormai ampiamente diffusa ed è oggi supportata da norme tecniche e linee guida. Gli autori dei contributi hanno acquisito una elevata competenza nella ricerca e nell applicazione in campo e fanno riferimento all Associazione Italiana Prove non Distruttive (AIPnD), che da molti anni promuove attività di diffusione e formazione nel campo delle prove non distruttive. Data la numerosità dei contributi pervenuti, su questo numero vengono trattati solo alcuni aspetti del complesso mondo dei controlli, rimandando ad un successivo approfondimento la pubblicazione di altri interessanti contributi. *DISTART - Facoltà di Ingegneria Alma Mater Studiorum - Università di Bologna I controlli non distruttivi in campo civile ed industriale: i metodi, le normative e le procedure di prova forte eterogeneità dei materiali impiegati in campo civile, che per loro natura sono fortemente disomogenei, ma anche perché nelle strutture civili le caratteristiche da indagare sono per lo più del tutto diverse. Verso la fine del secolo scorso tuttavia si è registrata una grande diffusione dei CND in campo civile, dovuta soprattutto alle richieste di sicurezza e qualità sia per le nuove costruzioni che soprattutto per la diagnostica degli edifici esistenti. Si è trattato di un lavoro pionieristico, svolto per lo più in ambito universitario, mentre dai CND in campo industriale l Università si era tenuta quasi sempre lontana. Così, all inizio di questo secolo, sono uscite le prime normative riguardanti soprattutto la possibilità di stimare la resistenza meccanica direttamente sui manufatti, senza prelevarne campioni ovvero tarando i CND su un numero limitato di campioni prelevati. I CND erano stati introdotti nei regolamenti ministeriali a partire dal 1996 (DM ), fino alla entrata in vigore del DM e, nel febbraio 008, del fondamentale documento del Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici: Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive, ove sono finalmente disponibili indicazioni su come effettuare la stima delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo in situ. I CND in campo industriale sono segue a pag. 10 Stato dell innovazione del metodo termografico nelle sue applicazioni civili e dei beni culturali DOTT. ING. ALESSANDRO LARGO DOTT. ING. ORAZIO MANNI DOTT. ING. PAOLO CORVAGLIA La termografia a raggi infrarossi La termografia a raggi infrarossi è una tecnica di indagine non distruttiva e senza contatto, in grado di rilevare la radiazione infrarossa emessa da un corpo. Parlare di radiazione infrarossa è come parlare di calore, poiché tutti i corpi a temperatura superiore allo zero assoluto (-73 C) irradiano calore, ossia emettono radiazione infrarossa, in funzione della propria temperatura e della propria abilità di irradiare (emissività). L energia irradiata può essere rilevata a distanza, con una termocamera, e utilizzata per determinare la distribuzione termica superficiale della sorgente irradiante 1. Tale tecnica è utilizzata quando si vuole ispezionare la struttura superficiale e sub superficiale dei materiali. Poiché, infatti, in prossimità di un difetto, il calore viene assorbito o rilasciato con modalità e velocità differenti rispetto al caso di materiale perfetto o omogeneo, è possibile evidenziare le discontinuità/difettosità presenti nell oggetto da esaminare attraverso l individuazione di zone che presentano delle anomalie nella distribuzione superficiale di temperatura. La natura senza contatto della tecnica e la possibilità di effettuare rapidamente rilievi anche su aree di notevole dimensioni, rendono la termografia a raggi infrarossi molto utile in tutti i settori industriali. Di seguito si riportano due brevi approfondimenti sullo stato dell innovazione del metodo termografico nelle sue applicazioni civili e dei beni culturali 3. Applicazioni nel settore dell ingegneria civile Sin dalle prime applicazioni degli anni 80, l utilizzo di materiali compositi fibrorinforzati (FRP, Fiber Reinforced Polymers) per il ripristino e l adeguamento strutturale è cresciuto progressivamente. Tuttavia, il comportamento a lungo termine di questi materiali è largamente influenzato dalla qualità dell installazione; affinché il rinforzo risulti efficace, bisogna ottenere la perfetta adesione tra FRP e substrato (calcestruzzo o muratura). segue a pag. 8 Il ruolo dell AIPnD PROF. ING. ANTONELLO G. PORCO, PRESIDENTE AIPND GIUSEPPE NARDONI, PRESIDENTE ONORARIO AIPND Il numero di iscrizione assegnato - in occasione del Consiglio Direttivo del Dicembre all ultima richiesta associativa giunta all AIPnD è risultato essere il Certo, qualcuno obietterà che il totale effettivo dei Soci AIPnD ammonta, ad oggi, a 100 unità. Tuttavia, la cifra 3744 rappresenta un traguardo di contatti di tutto rispetto, per un Associazione che ha appena festeggiato trent anni di attività. Ma cosa significa AIPnD, quali sono le finalità di questa associazione e quale ruolo svolge tra gli operatori del mondo delle prove non distruttive? Vedremo di dare una risposta attraverso questa breve nota, scritta dall attuale Presidente e dal Presidente Onorario, Giuseppe Nardoni. L AIPnD, fondata nel 1979, è un organizzazione a carattere scientifico, culturale e professionale, senza fini di lucro, che si colloca tra le primissime realtà al mondo nel suo settore. I suoi Soci appartengono al mondo dei controlli NDT nel cam- segue a pag. 10

2 8 IL GIORNALE dell INGEGNERE N. 4-1 Marzo 010 Stato dell innovazione del metodo termografico nelle sue applicazioni civili e dei beni culturali Figura 1 Rilievo termografico di una trave in c.a. rinforzata con tessuti GFRP Figura Rilievo termografico di un nodo trave pilastro rinforzato con GFRP Figura 3 Rilievo termografico di una pila da ponte rinforzata con CFRP e SRP segue da pag. 7 A tal proposito, la termografia a raggi infrarossi (peraltro prevista dalle istruzioni CNR DT 00/004) può essere una tecnica non distruttiva, veloce e affidabile per l individuazione di eventuali difetti di applicazione di materiali FRP a strutture civili. È necessario, però, calibrare la tecnica in laboratorio, definendo tutti i parametri operativi necessari per l individuazione di ogni specifico difetto che si vuole rilevare, eseguendo indagini termografiche su significativi campioni di caratteristiche note. In questa memoria si riportato alcuni dei risultati ottenuti dall applicazione in situ di una procedura termografica per il controllo qualità di strutture civili rinforzate con FRP 4, messa a punto dall autore a seguito di un approfondita campagna sperimentale di laboratorio. Caso studio #1: struttura intelaiata in c.a. 5 In Figura 1 (indoor) e Figura (outdoor) sono riportati due termogrammi tipici; nel caso di Figura 1, sono stati identificati e misurati numerosi difetti, probabilmente generati da un utilizzo non corretto del rullo frangibolle durante la posa dei tessuti di GFRP 6. In Figura, invece, si può notare un ottima adesione fra fibre di rinforzo e substrato in calcestruzzo per gran parte del nodo trave colonna. Tuttavia, tramite la procedura di indagine termografica, è stato possibile individuare alcuni piccoli difetti di incollaggio nella parte superiore del nodo. Caso studio #: ponte autostradale a singola campata 7 In Figura 3, sono evidenziate due tipologie di difetti rilevati a seguito di ispezione termografica. La prima (rettangoli bianchi) è causata dalla sovrapposizione di due strisce di CFRP lungo la direzione perpendicolare alle fibre (Figura 4, sinistra). A tal proposito, le indagini termografiche hanno consentito di concludere che tale tipo di approccio può causare un effetto scalino, con il conseguente inglobamento di aria lungo il diametro della colonna e perdita del contatto strutturale FRP - substrato. La seconda tipologia di difetti (cerchio rosso in Figura 3 e rettangolo bianco in Figura 5, destra) è, molto probabilmente, causata dalla presenza delle strisce di SRP (Steel Reinforced Polymer) applicate fra il calcestruzzo e la striscia di CFRP (Figura 5, sinistra). Applicazioni nel settore dei beni culturali L applicazione della termografia allo studio strutturale di manufatti edilizi costituisce un importante applicazione della tecnologia dell interpretazione delle immagini all infrarosso, soprattutto quando si ha a che fare con categorie di beni che, per il loro riconosciuto pregio, impongono un approccio diagnostico particolarmente rispettoso dei materiali. Nel seguito, si riportano alcuni dei risultati ottenuti dall autore, con l obiettivo di dimostrare le potenzialità della tecnica per l individuazione in situ di tessiture murarie e dettagli costruttivi sottointonaco, umidità nelle murature, distacchi di affreschi o di intonaci 8. Caso studio #1: Casa del Tramezzo di legno, scavi archeologici Ercolano In Figura 6, è riportato un confronto visibile infrarosso (IR) della porzione sinistra della facciata. Si possono notare le discontinuità di materiale, rilevabili anche nel visibile, dovute alla differente riposta termica dei materiali utilizzati 9. In Figura 7, nel rettangolo celeste, il rilievo termografico ha permesso di mettere in evidenza due lunghe fessure verticali e parallele, segno di una discontinuità nella tessitura muraria attribuibile alla presenza di un muro interno, perpendicolare alla facciata, probabilmente realizzato in epoca successiva. E possibile mettere in evidenza la perpendicolarità del muro rispetto al piano stradale e il buon accoppiamento realizzato con la facciata principale. Sempre in Figura 7, all interno dell ellisse tratteggiata, è possibile la lettura della tessitura muraria lapidea sottointonacale. In Figura 8, sono evidenziate alcune grappe metalliche di sostegno dell intonaco; sebbene alcune di esse siano visibili anche od occhio nudo, il rilievo termografico ha messo in evidenza la presenza di altre al di sotto dello strato superficiale. In Figura 9, si può notare come l estensione della fessura, poi riempita con malta, sia, in realtà, maggiore di quanto visibile ad occhio nudo. Caso studio #: battistero di S. Giovanni in Laterano, Roma In Figura 10, è riportato un confronto visibile infrarosso della parete affrescata rappresentante l Arco di Costantino (1648). Si possono notare due strutture nascoste. La prima, nell ovale, probabilmente una nicchia, successivamente murata e coperta dall affresco; la seconda, nel rettangolo, un architrave, segno della presenza di un antico accesso, poi eliminato, a seguito di un successivo intervento di rifacimento o di integrazione della parete. In Figura 11, infine, è evidenziata una struttura reticolata con la probabile funzione di supporto per l affresco del soffitto. Conclusioni La natura senza contatto della tecnica e la possibilità di effettuare rapidamente rilievi anche su aree di notevole dimensioni, rendono la termografia a raggi infrarossi molto utile in tutti i settori industriali. Nella presente memoria sono state descritte alcune applicazioni pratiche relative allo stato dell innovazione del metodo termografico, nei settori dell ingegneria civile e dei beni culturali. dott. ing. Alessandro Largo dott. ing. Orazio Manni dott. ing. Paolo Corvaglia Materials and Structures Engineering Department Consorzio CETMA 1 L output di un indagine termografica è il thermal image (termogramma), in bianco e nero o a colori, dove la scala di grigio o la sfumatura del colore sono correlate alla distribuzione di temperatura degli oggetti esaminati. La tecnica si rivela particolarmente utile nell individuazione di difetti o fessure subsuperficiali, a patto che la profondità del difetto sia piccola rispetto allo spessore dell oggetto in esame. L indagine termica diventa meno efficace all aumentare della profondità di indagine; generalmente, si riscontra che, più il difetto è grande e vicino alla superficie, più sensibile sarà la variazione termica corrispondente. 3 Dovendo effettuare un analisi di tipo qualitativo e non quantitativo, la scala di temperatura visualizzata in ogni termogramma serve solo a valutare i delta termici, tra aree dello stesso termogramma o tra aree uguali relative a termogrammi registrati in tempi diversi, ma non a ricavare misure di temperatura. Per una corretta interpretazione dei termogrammi sarebbe molto utile avere a disposizione un insieme di dati storici, per formare un archivio di base da utilizzare come confronto durante il rilievo ma, soprattutto, per tenere conto dell evoluzione nel tempo degli schemi termici rilevati. 4 A scopo comparativo, sono state utilizzate anche altre tecniche tradizionali per il controllo non distruttivo di interventi di adeguamento strutturale con materiali compositi FRP (ispezione visiva, coin tap). A tal proposito, è emerso come la termografia IR consenta l individuazione più rapida non solo di tutte le tipologie di difetti ugualmente individuabili con tecniche di controllo tradizionali, ma anche di una serie di difetti più piccoli, altrimenti non individuabili, ma in ogni caso potenzialmente pericolosi per la sicurezza strutturale. 5 La struttura è stata rinforzata con tessuti di GFRP (Glass FRP) a seguito dei danneggiamenti causati dal catastrofico terremoto dell Irpinia (magnitudo 6.9 della scala Richter) del 3 Novembre Il rullo frangibolle viene utilizzato durante la posa in opera dei tessuti per eliminare le bolle d aria che si creano durante l applicazione del rinforzo. 7 La struttura è stata adeguata sismicamente con tessuti di CFRP (Carbon FRP) ai sensi dell ordinanza OPCM I rilievi termografici sono stati effettuati durante tutta la giornata, in modo da valutare la risposta termica della struttura sia durante il transitorio termico di riscaldamento (mattina), sia durante quello di raffreddamento (pomeriggio). La presenza di diffuse disomogeneità di materiali e di spessori e la contemporanea mancanza di una calibrazione specifica della tecnica (indagini di laboratorio su difetti con caratteristiche note) per la tipologia di struttura in esame non ha consentito un interpretazione univoca dei termogrammi. 9 Le aree più scure potrebbero essere relative ad una discontinuità di spessore che, anche in presenza di materiale omogeneo, provoca un assorbimento/rilascio di calore differente; un altra spiegazione potrebbe essere trovata in un accumulo locale di umidità. In questo secondo caso, tali aree dovrebbero risultare più scure delle circostanti anche nel pomeriggio, durante la fase di rilascio di calore. A tal proposito, i termogrammi registrati nel tardo pomeriggio hanno confermato questa seconda ipotesi. Figura 4 Sovrapposizione trasversale delle strisce di CFRP Figura 5 Applicazione del rinforzo di SRP Figura 6 Facciata della Casa del Tramezzo di legno, confronto visibile IR Figura 7 Confronto visibile IR: traccia di un muro e tessitura muraria Figura 8 Grappe metalliche di sostegno dellʼintonaco Figura 9 Identificazione delle dimensioni di una fessura Figura 10 Confronto visibile IR parete affrescata Figura 11 Confronto visibile IR soffitto affrescato

3 N. 4-1 Marzo 010 IL GIORNALE dell INGEGNERE 9 Le prove non distruttive sul calcestruzzo indurito PROF. ING GIOVANNI PASCALE DOTT. ING. PATRIZIA RICCI Le prove non distruttive sul calcestruzzo hanno generalmente l obiettivo di valutare la classe di resistenza del calcestruzzo sulle strutture esistenti. Ciò può rendersi necessario sia nel caso di strutture che debbano subire cambi di destinazione, sopraelevazioni, adeguamento antisismico, installazione di macchinari pesanti, sia per strutture di nuova costruzione dove, in fase di collaudo, le prove standard su cubetti non soddisfino le prescrizioni di progetto, o qualora sorgano dubbi sull effettiva rappresentatività dei campioni di prova. Il metodo universalmente riconosciuto per queste finalità è il carotaggio, che porta ad una determinazione diretta della resistenza a compressione del calcestruzzo in una struttura esistente, quella che viene correntemente definita attuale. Con questo aggettivo si definisce la resistenza di un calcestruzzo in opera, riferita al momento delle prove, che differisce da quella, definita potenziale, che risulterebbe da prove a 8 giorni su provini confezionati e maturati con le modalità prescritte dalle norme. La resistenza attuale risulta di norma inferiore a quella potenziale per la minor cura nell esecuzione dei getti e per le condizioni di maturazione meno favorevoli. I metodi non distruttivi rappresentano una parziale alternativa al carotaggio per la stima della resistenza attuale di un calcestruzzo. Si tratta di metodi indiretti, che mirano a stimare le proprietà meccaniche del calcestruzzo in opera a partire dalla misura di altre grandezze fisiche, attraverso l applicazione di leggi di correlazione per la trasformazione di tali grandezze in valori di resistenza. Metodi non distruttivi Lo sclerometro (Figura 1) è il più semplice ed economico tra gli strumenti per l analisi non distruttiva del calcestruzzo. La prova è di tipo superficiale: una massa battente in acciaio, azionata da una molla, colpisce un asta di percussione a contatto con la superficie di prova. Lo strumento misura la percentuale di rimbalzo. La procedura è descritta dalla norma EN Data l elevata dispersione dei risultati, per ogni posizione di prova si richiede un numero di battute non inferiore a 9. La media dei valori ottenuti è l indice sclerometrico I r. La prove è semplice e veloce, ma i risultati possono essere influenzati in maniera determinante da molti fattori, come le condizioni superficiali, l eventuale carbonatazione, la temperatura e l umidità. Il metodo degli ultrasuoni si basa sulla propagazione di onde di vibrazione. Lo strumento invia un impulso elettrico di brevissima durata a un trasduttore, che lo trasforma in impulso meccanico, entrando in vibrazione. Il trasduttore viene accostato alla superficie dell elemento in prova (Figura ), trasmettendogli la vibrazione. Un altro trasduttore applicato in una diversa posizione dell elemento riceve la vibrazione, che viene nuovamente trasformata in segnale elettrico. Lo strumento misura il tempo impiegato dall impulso per attraversare lo spazio compreso tra i due trasduttori. Dividendo la lunghezza di tale percorso per il tempo si ottiene la velocità degli ultrasuoni V P nel calcestruzzo in esame, che costituisce il risultato della prova. La norma di riferimento è la EN La conoscenza della velocità di propagazione delle onde permette di valutare le costanti elastiche E (modulo di Young) e (coefficiente di Poisson) del materiale in esame attraverso le relazioni 4 P S VS VP VS 3V V 4 E = ρ V ν = P VS ( VP VS ) dove V P e V S rappresentano rispettivamente la velocità delle onde longitudinali (onde P) e di quelle trasversali (onde S). Le costanti elastiche determinate attraverso prove ad ultrasuoni (come, più in generale, attraverso prove dinamiche) vengono chiamate dinamiche e i loro valori possono differire da quelli risultanti da prove meccaniche in laboratorio su provini. Il metodo degli ultrasuoni presenta grandi potenzialità, non solo per la valutazione della resistenza del calcestruzzo indurito, ma più in generale per l analisi dei difetti e per la diagnostica di elementi strutturali in calcestruzzo e altri materiali lapidei. Questa tipologia di analisi si basa non solo sulla misura della velocità delle onde, ma anche su quella dell attenuazione e più in generale sulle modalità di propagazione. Sia l esecuzione delle determinazioni, sia la valutazione dei risultati, richiedono competenza ed esperienza. Ad esempio, una errata valutazione dell istante di arrivo del primo fronte d onda può portare a gravi errori nella misura (Figura 3). Tra le applicazioni più utili si possono citare la valutazione della profondità di fessure visibili in superficie (Figura 4) attraverso la relazione x h = T T T 1 la stima dello spessore di strati superficiali degradati (Figura 5) Figura 1: prova sclerometrica (A) d V V s = V 1 + V1 e più in generale l analisi di stati di danneggiamento, degrado o fessurazione all interno di elementi strutturali, attraverso l analisi dei valori di velocità e di attenuazione su un reticolo di percorsi che vadano a interessare tutta la zona da indagare. Il metodo di estrazione consiste nel misurare la forza necessaria per estrarre un inserto metallico annegato nel calcestruzzo ad alcuni centimetri dalla superficie esterna. Qualora l impiego del metodo sia stato previsto prima della costruzione, come nel caso di nuove costruzioni o di elementi prefabbricati, l inserto viene ancorato al cassero prima del getto. Se invece la prova viene eseguita su strutture esistenti, l inserto viene inserito in alloggiamenti ricavati mediante foratura e successiva fresatura o svasatura e successivamente viene espanso dall esterno per assicurarne l ancoraggio al calcestruzzo. In ogni caso, la prova prevede l applicazione di una forza di trazione per mezzo di un martinetto, facendo contrasto sulla superficie esterna. La frattura del calcestruzzo avviene secondo una superficie pressoché troncoconica (Figura 6). La procedura di prova è descritta dalla norma EN Il metodo di penetrazione consiste nell infissione di una sonda di acciaio o di un chiodo Figura : prova ad ultrasuoni Figura 3: valutazione corretta (a) ed errata (b) dellʼistante di arrivo del primo fronte dʼonda in una prova con ultrasuoni Figura 4: valutazione della profondità di una fessura (B) Figura 6: inserto dopo la prova di estrazione, con frattura tronco conica Figura 5: valutazione dello spessore di strati superficiali degradati per mezzo di un apposito strumento, con energia predeterminata. Nel primo caso, il più diffuso, una sonda di 8 mm di diametro (Windsor Probe) viene sparata per mezzo di un apposita pistola con carica di potenza standardizzata. Si misura la lunghezza della parte di sonda non penetrata nel calcestruzzo. Nel secondo, un apparecchiatura azionata da una molla spara un chiodo di 3,6 mm di diametro. Si misura la profondità di penetrazione. Questo metodo non è normalizzato in Europa. La norma di riferimento è la ASTM C803. Il microcarotaggio consiste nel prelevare e provare a compressione carote di 8 mm di diametro. È annoverato tra i metodi non distruttivi proprio a causa dell esiguità del danno che provoca. Data la notevole dispersione dei risultati, il numero dei campioni da prelevare è piuttosto elevato. Il metodo è normalizzato in Italia dalla UNI 10766:1999. Procedure Ogni campagna di prova finalizzata alla stima della classe di resistenza del calcestruzzo in una struttura esistente richiede una progettazione specifica. Il responsabile deve scegliere la numerosità delle posizioni di prova, il metodo o i metodi da impiegare, la numerosità dei carotaggi e ogni altro particolare in modo da ottenere risultati attendibili, tenendo conto anche dei costi. Nei casi in cui non sia ammesso alcun danno alla struttura, i metodi più adatti sono quello sclerometrico e quello degli ultrasuoni, per i quali è generalmente riconosciuta l opportunità di un impiego combinato. Il secondo presenta il vantaggio di prendere in esame tutto lo spessore attraversato, e non solo uno strato superficiale. I parametri che si determinano con questi metodi sono legati alle proprietà elastiche e alla densità del materiale. La correlazione che li lega alla resistenza non è lineare, ed è influenzata da diversi fattori. Qualunque sia il metodo impiegato, la correlazione deve essere adattata al caso in esame. Ciò può essere fatto calcolando un coefficiente di calibrazione in base ad un confronto tra i valori di resistenza di alcune carote e quelli stimati in situ per via non distruttiva, nelle posizioni di prelievo delle carote. L impiego dei metodi non distruttivi presenta quindi il duplice vantaggio di guidare la scelta delle posizioni più opportune per il prelievo delle carote, e di poter estendere i risultati da esse forniti ad un elevato numero di elementi strutturali. Conclusioni L impiego dei metodi non distruttivi è relativamente semplice, ma una non attenta applicazione di tutte le prescrizioni normative può portare a errori non trascurabili. Gli adempimenti previsti dalle recenti disposizioni normative non solo influenzano la progettazione degli interventi sulle strutture esistenti ma rendono la valutazione delle proprietà materiali un tema di grande attualità. Le nuove Norme Tecniche recepiscono le indicazioni dell Eurocodice EC8 e dell Ordinanza 3431/005 PCM. Occorre inoltre ricordare che anche le Linee Guida del Ministero dei Lavori Pubblici e le norme EN possono fornire un valido supporto nelle procedure di indagine per la valutazione del calcestruzzo sulle strutture esistenti. D altra parte, l interpretazione di risultati per giungere ad una corretta stima della classe di resistenza del calcestruzzo richiede preparazione ed esperienza da parte del personale addetto. È per questo che da alcuni anni sono state avviate procedure per la qualificazione e la certificazione del personale, come già avviene da molto tempo per le prove non distruttive in ambito industriale. In Italia sono attivi organismi di certificazione indipendenti accreditati dal SIN- CERT che, avvalendosi della collaborazione di centri d esame autorizzati, concedono segue a pag. 1

4 10 IL GIORNALE dell INGEGNERE N. 4-1 Marzo 010 I CND in campo civile ed industriale: i metodi, le normative e le procedure di prova segue da pag. 7 invece essenzialmente rivolti al rilievo delle discontinuità strutturali causate dalla fabbricazione e dall esercizio. I metodi più diffusi sono essenzialmente 5: Visivo (VT), Liquidi Penetranti (PT), Magnetoscopia (MT), Ultrasuoni (UT) e Radiografia (RT). Il metodo visivo, considerato preliminare degli altri metodi, ha assunto negli ultimi anni dignità propria, quando ci si è resi conto che controlli di questo tipo presupponevano comunque addestramento nell individuare e riconoscere le discontinuità, ma soprattutto quando la tecnologia ha messo a disposizione potenti strumenti in grado di analizzare superfici remote e/o ingrandite opportunamente. I metodi PT ed MT, detti anche di superficie, costituiscono un ausilio all esame visivo, in quanto servono ad evidenziare difetti superficiali che poi vengono per lo più valutati con l esame visivo diretto. I metodi UT ed RT, detti anche di volume, vengono impiegati per lo più in reciproca alternativa, a seconda dei materiali, dei prodotti e delle condizioni operative. Non bisogna dar credito alla favola che siano più sensibili o più esaustivi di quelli superficiali: è quasi sempre necessario integrare il controllo di volume con un controllo superficiale. Gli altri metodi, impiegati su materiali ed in condizioni Il ruolo dell AIPnD segue da pag. 7 po sia civile che industriale e, pertanto, provengono da Università, Centri di Ricerca, Società di servizi, Aziende e Società produttrici di strumentazione. Le finalità principali dell Associazione sono la promozione della conoscenza scientifica, lo sviluppo di nuove metodologie di indagini NDT, nonché l implementazione ed il miglioramento di tecniche consolidate, attraverso l interazione con gli Enti di normazione e certificazione e gli Organi Ministeriali, oltre che con la rappresentanza Italiana in tutti i Comitati Internazionali. La promozione scientifica è assicurata dall organizzazione di convegni internazionali, giornate di studio e conferenze su argomenti di interesse nel campo dei controlli sui materiali e sulle strutture, sia in campo civile che industriale. Tali eventi rappresentano momento di confronto tra gli operatori del settore, consentendo di creare una trasfusione tra il mondo della particolari, sono le correnti indotte (ET), il magnetoinduttivo (MI), la ricerca perdite (LT), la termografia (TT) l emissione acustica (AT) l analisi delle vibrazioni, l analisi chimica in campo (PMI), la durezza in campo e le repliche metallografiche. I CND nel civile, come già accennato, hanno finalità analoghe al campo industriale nelle costruzioni metalliche, mentre sulle costruzioni in muratura ed in conglomerato cementizio, armato e non, lo scopo è quello di rilevare in modo esteso e senza prelievo di campioni (o prelevandone un numero minimo), le caratteristiche di resistenza dei materiali oltre alla presenza di disomogeneità, di vuoti e/o di inclusioni. In questo ambito sono applicati essenzialmente gli ultrasuoni coadiuvati dalla sclerometria. Per questi ed altri scopi diagnostici, come la presenza e la posizione delle armature nei calcestruzzi armati, la risposta delle strutture ai carichi dinamici ed il relativo degrado, le indagini remote dello stato di conservazione, sono state applicate e/o inventate molte altre tecniche, come le prove penetrometriche, l impact-echo, il georadar, la conduttività elettrica, l endoscopia, la termografia, l analisi delle vibrazioni e le prove con i martinetti piatti. Per l applicazione della maggior parte di queste è necessario ricorrere a normative estere. ricerca scientifica e quello dei produttori, fino ad arrivare al fruitore finale, cioè chi opera sul campo. L Associazione promuove ancora, attraverso l organizzazione di Corsi e la diffusione di materiale didattico e scientifico, la formazione dei tecnici che operano nel controllo di tubazioni, raffinerie, piattaforme off-shore, impianti idroelettrici, funivie, ferrovie e, in campo civile, di edifici a valenza strategica. Intervento ampio e capillare, perché si possa giungere alla fruizione degli impianti e delle strutture secondo precisi programmi manutentivi, garantendo sicurezza e impiegando personale certificato in ottemperanza alle direttive europee. Altro compito dell Associazione, utile allo sviluppo del tema del controllo nel nostro Paese per le aziende italiane, è l azione prodotta in campo internazionale. Infatti, AIPnD siede, con i suoi rappresentanti, nei diversi consigli (EFNDT) e comitati internazionali (ICNDT), partecipando, in tutto il mondo, alla preparazione di linee guida e protocolli procedurali sui Per questo motivo le procedure di prova in campo civile sono assai più laboriose e complesse di quelle che si approntano in campo industriale, più duro quindi sarà l impegno dei livello 3 a cui è demandato questo compito. Al di là della esistenza o meno delle normative di prova è necessario che il committente si accerti che il personale che progetta ed esegue i controlli sia certificato secondo UNI EN 473 e che il laboratorio/società di servizi che fornisce prestazioni e risultati operi in conformità o sia accreditato secondo UNI EN1705. dott. ing. Ezio Trentini, Presidente Collegio Sindacale AIPnD, Omeco Monza prof. ing. Raffaele Pucinotti, Consigliere AIPnD, Università Mediterranea di Reggio Calabria Riferimenti per la ricerca di Leggi, Normative e Società che eseguono i controlli: Associazione Italiana Prove non Distruttive Monitoraggio e Diagnostica Database & Forum internazionale sulle PND Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici *) Discorso a parte andrebbe fatto per l Aeronautica, dove i nostri pionieri svilupparono le CND ancora negli anni 30 chiamandole difettologia senza recepire il nondestructive che a molti suona male in italiano. controlli NDT. Tali partecipazioni consentono di fornire supporto, con l esperienza acquisita sugli scenari nazionali, agli altri Paesi in via di sviluppo e, nello stesso tempo, mantengono aggiornati i nostri operatori sull emissione di nuove direttive internazionali, in modo che possano essere competitivi in tutto il mondo. Con questi molteplici ruoli ed attività, l AIPnD si pone, anche sullo scenario internazionale, con le caratteristiche della realtà di primo livello, da protagonista. Noi stiamo cercando di raggiungere traguardi sempre più prestigiosi, con il contributo di tutti gli iscritti, in modo da rappresentare un riferimento, un appoggio, un luogo dove si possano trovare idee e risposte. Il tutto con umiltà e perseveranza, ma con la consapevolezza di riuscire. prof. ing. Antonello G. Porco Presidente AIPnD Facoltà di Ingegneria UNICAL Rende (CS) Giuseppe Nardoni Presidente Onorario AIPnD I&T Nardoni Institute srl Brescia Funivie: sviluppo, innovazione e controllo delle funi DOTT. ING. FABIO DEGASPERI Fig.1 - Funivia Lana - S.Vigilio (Bolzano 191) Fig. - Schema di una fune a trefoli Fig.3 - Manti di fili in una fune chiusa Fig.4 - Vista e sezione fune normale Fig.5 - Vista e sezione fune compattata Mi occupo di funivie da più di trent anni e considero la fune l elemento principe di una funivia: non è una cosa ovvia, anche se può sembrare evidente che, se vengono chiamate così questi mezzi di trasporto, debba per forza essere questo l elemento centrale. Nel corso degli ultimi venti anni, invece, si è assistita ad una rivoluzione in molti elementi costituenti una funivia (faccio riferimento alle funivie per trasporto pubblico di persone, a scopo principalmente turistico), come l introduzione massiccia dell elettronica negli azionamenti e controlli, nuovi criteri di progettazione, attenzione al comfort di trasporto. Per le funi invece solo poche novità, con miglioramenti a livello produttivo, quasi a significare il raggiungimento di una consacrazione di validità intrinseca di questo componente. Il merito è solo della fune: se scelta, dimensionata, costruita, installata, controllata e mantenuta correttamente, la fune svolge il suo lavoro con altissimo rendimento in termini di ridotto costo iniziale, sfruttamento del materiale, costo di gestione, durata, affidabilità. Questo articolo è un piccolo tributo all acciaio, di uso generalizzato e basso costo, con il più alto carico unitario di rottura, intrecciato per dargli conformazione stabile e flessibilità, in fogge diverse per diversi campi di applicazione ed al quale milioni di persone, per lo più in vacanza, affidano ogni anno temporaneamente la loro vita. Solo qualche informazione tecnica Sulle funivie vengono utilizzate funi di tipologia diversa, a seconda della funzione che sono chiamate a svolgere. Si ritrovano: funi a trefoli: sono formate avvolgendo ad elica, intorno ad un anima in fibre tessili, uno strato di trefoli di fili in acciaio. Sono caratterizzate da elevata resistenza e flessibilità, per cui sono impiegate là dove sono destinate a subire ripetuti piegamenti su pulegge, come portanti traenti di seggiovie, telecabine, sciovie e traenti di funivie (vedi schema Figura ); funi ad anima metallica, con impiego statico: hanno funzione di portanti di funivie classiche o telecabine speciali. Sono in pratica binari fatti con le funi, quindi per esigenze di massima resistenza a parità di diametro, anche se con scarsa flessibilità: possono essere con manto di trefoli esterni o del tipo chiuso con manti esterni di filo sagomato a Z (vedi Figura 3). I fili sono ricavati da vergella in acciaio perlitico e sottoposti a processo di trafilatura, che conferisce elevatissima resistenza a trazione, senza perdere in resistenza a fatica. Possono essere in acciaio lucido, e vanno mantenuti lubrificati in esercizio, o protetti mediante zincatura. Le funi sono particolarmente adatte a lavorare sotto carichi assiali, tuttavia non possono evitare di essere soggette anche a significative forze trasversali (deviazioni, passaggio su rulli, ecc), in presenza di effetti dinamici, vibrazioni ed in ambiente spesso severo. La sicurezza deve essere tale non solo a fune nuova ma anche fino all ultimo giorno di vita: ecco l importanza della gestione corretta di questo elemento. Le funi installate sulle funivie per trasporto persone devono essere conformi alla norma europea UNI EN 197. Sviluppo ed innovazione La progettazione moderna delle funi deve tener conto della gestione degli impianti sui quali le funi sono installate. È fondamentale progettare e realizzare funi che garantiscano lunga durata, continuità di esercizio, facile manutenzione ed rilevabilità di eventuali danneggiamenti. Fino ad alcuni anni fa, esisteva praticamente un solo tipo di fune adatto a svolgere la funzione di traente o portantetraente: la classica fune a 6 trefoli con anima tessile (vedi Figura 4). Questa non poteva coprire tutte le necessità: l introduzione dei trefoli compattati (con rigidezza trasversale nettamente superiore vedi Figura 5) e delle formazioni a 7 o più trefoli ha permesso la scelta più corretta della fune e di soddisfare, unitamente ai miglioramenti del processo produttivo, le esigenze di esercizio quali la resistenza alla corrosione, la manutenzione, la stabilità dimensionale e la riduzione delle vibrazioni. Anche le funi chiuse hanno avuto un evolu- segue a pag. 11

5 N. 4-1 Marzo 010 IL GIORNALE dell INGEGNERE 11 Fig.6 - Fulminazione Fig.7 - Rottura per tensocorrosione Fig.8 - Fretting corrosion su manto interno di fune chiusa interno Fig.9 - Rotture per fatica Fig.10 - corrosione e rotture interne su fune chiusa segue a pag. 10 zione, nel senso di limitare la varietà del diametro dei fili, ridurre le dimensioni dei fili sagomati, uniformare la produzione e qualità, garantendo maggior durata. Progressi notevoli sono stati fatti sia nella progettazione della fune, con l ausilio del FEM e di SW dedicati, che nel processo produttivo (trafilatura, laminazione dei fili sagomati, zincatura, lubrificazione, controllo della cordatura). Danneggiamenti in esercizio e durata delle funi La fune non lavora da fune teorica: per funi in movimento: al passaggio sulle pulegge di stazione, sui rulli dei sostegni o di deviazione in generale (carico trasversale/flessione e piegamento, necessario a realizzare la variazione di direzione), in corrispondenza dei morsetti di collegamento dei veicoli alla stessa (carico trasversale/flessione, lo stesso collegamento determina un piegamento accentuato in corrispondenza del morsetto al passaggio sulle pulegge di stazione), sulle pulegge di deviazione per funi tenditrici; per funi ferme (principalmente portanti), in corrispondenza dei collegamenti di estremità (tamburi di avvolgimento per l ancoraggio, teste fuse) oppure sulle scarpe di appoggio dei sostegni e delle stazioni (carico trasversale/flessione), sulle carrelliere di deviazione ai contrappesi (flessione ciclica) ed al passaggio dei veicoli (carico trasversale/flessione). La conoscenza del modo di lavorare della fune che si deve installare permette al progettista della funivia, unitamente alla prevista gravosità di lavoro, condizioni ambientali, accessibilità alla manutenzione, ecc.,di operare la corretta scelta del tipo di fune o la definizione di idonee specifiche tecniche da richiedere al costruttore della fune stessa. Per quanto concerne i danni che si possono riscontrare sulle funi, si possono presentare: difetti del materiale di partenza (impurezze ed inclusioni nella vergella di partenza per la produzione del filo); difetti dovuti alla lavorazione (errori nel decapaggio, nei trattamenti termici e nei prodotti lubrificanti di trafilatura, oppure in fase di zincatura); difetti introdotti in fase di cordatura (interruzione di fili in fase di trefolatura, saldature dei fili mal eseguite, fili non equamente tensionati, spaziatura tra fili eccessiva o eccessivamente chiusa, carenza di lubrificazione, errori di passo per errata regolazione della macchina cordatrice); danni in fase di installazione della fune (errato maneggio delle funi; incidenti in fase di montaggio); impuntamenti e/o strisciamenti (causa effetti dinamici, comportamento scorretto del viaggiatore, fattori atmosferici); danni per scarrucolamento (lo scarrucolamento è la fuoriuscita della fune dai rulli di guida installati sulle rulliere di linea, o eccezionalmente, dalle pulegge di stazione - può avvenire per vento trasversale eccezionale, tiro trasversale Fig.11 - Grafico durata-dislivello Fig.13 - detector su fune Fig.14 - PC di acquisizione Fig.16 - Andamento del campo magnetico in assenza di rotture Fig.17 - Campo magnetico disperso in presenza di rottura nella fune, rottura con malposizionamento di qualche elemento della batteria di rulli); danni da accavallamento (si verifica quando una fune, situata normalmente al di sotto di un altra, si porta, per effetto di un oscillazione, al di sopra di quest ultima, scavalcandola e ricadendo in basso, formando con la medesima un doppio incrocio il movimento relativo provoca incisioni, rotture di fili e riscaldamento locale); danni da scariche atmosferiche (fulminazioni vedi Figura 6); danni da corrosione (la fune presenta interstizi tra i trefoli, con possibili ristagni di acqua che, misti a prodotti di corrosione e lubrificanti di scarsa qualità, facilitano il processo corrosivo la corrosione può essere diffusa, concentrata sia esternamente che internamente, ed esaltata dallo stato di tensione nei fili, con il fenomeno di tensocorrosione - vedi Figura 7); danni da strisciamento reciproco tra i fili (fretting corrosion vedi Figura 8); rotture per fatica (dovute al ripetuto piegamento alternato della fune su elementi di deviazione, come pulegge e carrelliere, a ridotto raggio di curvatura - vedi Figura 9); danni da usura (dovuti allo strisciamento su scarpe di deviazione o tra i fili stessi); danni da riscaldamento (incendi, vandalismi). Di questi danni, il più subdolo è certamente la corrosione localizzata interna, non visibile, ma che può portare ad importanti perdite di sezione metallica resistente (vedi Figura 10), obbligando alla sostituzione della fune, pur rimanendo ancora lontani dal valore che potrebbe condurre al collasso della stessa. La vita in esercizio di una fune, cioè l intervallo tra l installazione e la dismissione per raggiunti limiti di difettosità, è ovviamente legata all adozione, da parte di chi usa la fune, di provvedimenti di esercizio, sia di carattere tecnico, che gestionale. Da parte del costruttore della fune, oltre al doveroso rispetto della normativa tecnica di accettazione delle funi, le azioni per il miglioramento del prodotto ai fini dell allungamento della vita, sono: scelta di materiale con elevata resistenza alla fatica e garanzia di costanza delle caratteristiche meccaniche; progettazione orientata alla uniforme distribuzione dei carichi sia assiali che trasversali, tra i diversi manti di fili; processo di produzione (trafilatura, cordatura, compattazione, prestiratura) strettamente controllato; adozione di lubrificanti idonei a limitare lo strisciamento reciproco tra i fili, nonché ad una protezione globale; fornitura di corrette istruzioni di manutenzione della fune, nonché assistenza e consulenza pronte e competenti in caso di anomalie in esercizio. Le norme vigenti stabiliscono i limiti di difettosità massima ammissibile, in funzione dell età della fune, il cui raggiungimento porta all obbligo della sostituzione: l esito dei controlli periodici va sempre legato alle condizioni generali della fune stessa, all evoluzione delle rotture nel tempo, alle riduzioni di diametro, vibrazioni, tutti fattori che contribuiscono a formulare una corretta valutazione complessiva. È difficile formulare statistiche sulla la durata di una fune: i Grafici 11 e 1 (fonte ing. Clerici REDAELLI WIRE ROPES) rappresentano studi sulla la durata di una fune portante traente a trefoli, in funzione del dislivello dell impianto o della sollecitazione. Controlli non distruttivi Le funi metalliche, nell ambito degli impianti a fune, devono essere periodicamente sottoposte a CND. La fune è un elemento che, nella maggioranza dei casi, manifesta al- Fig.1 - grafico resistenza flessionale-cicli Fig.15 - schema di detector a magneti permanenti l esterno il proprio stato di disagio, come rotture, fulminazioni, piegamenti, allentamenti, corrosione, irregolarità di forma o di cordatura, incremento di vibrazioni, riduzione di diametro. Un metodo specifico deve poter individuare rotture interne. Sarà scelto il metodo CND adatto in funzione dei tratti, delle condizioni di lavoro delle funi, delle difficoltà di accesso alle stesse. Il controllo visivo, fatto a velocità ridotta di transito della fune davanti all esaminatore, o viceversa, è un controllo difficile e grossolano, riservato a danni macroscopici. Può essere utile nel caso di esame di zone ristrette o punti danneggiati già identificati. L esame radiografico può essere effettuato nei punti singolari delle funi, per individuare rotture interne inaccessibili all ispezione diretta. Si utilizzano raggi X e raggi gamma, a seconda dei casi. Il controllo magneto induttivo È un CND specifico per le funi e merita una descrizione dedicata. La strumentazione che viene utilizzata è costituita da tre parti principali: il magnetizzatore, denominato anche detector, con le sonde di campo (Figura 13), il sistema di acquisizione (Figura 14). Il detector ha la funzione di indurre all interno della fune un campo magnetico statico che porti la fune in saturazione, realizzato mediante magneti permanenti al Niodimio Ferro Boro (vedi schema in Figura 15). Il principio del metodo si basa sulla misura di un flusso magnetico principale o di un flusso magnetico disperso, mediante una bobina che circonda la fune o con sonde ad effetto Hall. Le sonde che rilevano il flusso magnetico disperso forniscono un segnale in corrispondenza ad una anomalia nella fune (Localised segue a pag. 1

6 Pump Primary sodium (hot) Cold plenium Hot plenium Control rods Core Heat exchanger Primary sodium (cold) Pump Steam generator Pump Secondary sodium Turbine Condenser Generator Electrical power Header U-Tube heat exchanger modules (4) module/ fuel cartridge (removable) Coolant module Coolant Inlet distributor Control rods Core Intercooler Generator Turbine Pre cooler Electrical power Recuperator core Control rods Helium Generator Turbine Intercooler Pre cooler Electrical power Recuperator 1 IL GIORNALE dell INGEGNERE N. 4-1 Marzo 010 Esigenza dei Controlli non Distruttivi per il settore del nucleare SIG. EZIO TUBEROSA SIG. GIANMARIA GATTI DOTT. ING. CARLO DE PETRIS SIG. CLAUDIO CAPPABIANCA DOTT. ING. ANDREA TONTI Sodium Fast Open Fuel cycle Very High Temperature Reattori nucleari di IV Generazione. SECT 1 SECT SECT 3 SECT 4 SECT 5 Codici ASME III (USA) e RCC-M (Francia) Codice RCC-M Codice ASME ISOLA NUCLEARE SECT III MATERIALI SECT II MATERIALI METODI PnD SECT V METODI PnD SALDATURA SEC IX SALDATURA FABBRICAZIONE VARIE PARTI DELLA SEZIONE III Div 1 - Sottosezione NB-NC-ND-NE-NF-NG-NH- Appendici Div - Codice per contenitore in calcestruzzo Div 3 - Contenitori per il trasporto e immagazzinamento del combustibile nucleare, materiali ad alto livello di radiazione e scorie RSE-M SEC XI ISPEZIONI PnD IN SERVIZIO La sicurezza degli impianti nucleari è garantita anche dalle Prove non Distruttive (PnD) applicate su materiali, saldature in costruzione e manutenzione per 50 anni di esercizio. Nel campo del nucleare, l Italia è attualmente presente in progetti R&D internazionali per essere pronta a cogliere le applicazioni industriali, in prospettiva anche per i futuri reattori di 4 generazione, in progetti esteri che coinvolgono realizzazioni con nuovi reattori (EPR francese, Romania, Bulgaria). Al contempo, l industria italiana è impegnata in forniture di materiali (fusioni, forgiati, tubi, fittings) e componenti (generatori di vapore per reattori ad acqua pressurizzata ovvero PWR). Nel corso degli anni, il personale qualificato PnD secondo le normative e codici applicabili, ovvero i Codici ASME americani e gli RCC_M francesi (RCC-MR per le parti ad alta temperatura corrispondente alla Sottosezione NH per ASME Sezione III), ha mantenuto e maturato l esperienza necessaria per scendere in campo. Il piano governativo, che prevede la costruzione di nuove centrali nucleari nel nostro paese, trova quindi personale competente e con esperienza tale da poter essere utilizzato per rivedere/semplificare/integrare la normativa esistente sulla base di quanto già sperimentato e di quanto si continua a fare in Italia attraverso società qualificate da Westinghouse (in caso di progettazione statunitense ), con riferimento al Codice ASME e da EDF (in caso di progettazione francese), con riferimento ai Codici RCC- M ed RCC-MR. Tuttavia gli organi istituzionali che sono coinvolti a far ripartire il programma nucleare devono definire da ora il livello e tipologia delle verifiche/controlli/ispezioni spettanti all Autorità/Agenzia che verrà interessata per attività di controllo e approvazione della progettazione meccanica dei componenti, dei materiali, dei controlli di qualità delle parti in costruzione, del monitoraggio e supervisione del processo di costruzione (comprese le PnD), montaggio, esercizio, manutenzione periodica e relativi Lead Fast Open/ Supercritical Water Cooled Gas Fast Molten Salt controlli PnD manuali o computerizzati, per garantire il massimo livello di sicurezza per gli impianti nucleari con riferimento all esperienza acquisita. Approccio ai Codici ASME III (USA) e RCC-M (Francia). Entrambi sono considerati completi e molto simili (vedi tabella). L insieme di questo complesso sistema integrato e interconnesso prevede necessariamente che la sicurezza degli impianti in discussione aumenterà se la gestione e il controllo delle attività produttive sarà affidata a imprenditori o aziende con reputazione indiscussa e agenzie di controllo di parte seconda e terza affidabili. Inoltre è fondamentale che: il personale PnD abbia esperienza e scolarità adeguata, sia addestrato ad operare in fabbrica e in cantiere con procedure specifiche semplici e conosciute, qualificate e approvate dalle agenzie di controllo esperte del settore, certificato e qualificato; la strumentazione, anch essa sempre alla rincorsa di maggior risoluzione per l individuazione delle imperfezioni presenti nei materiali, dimostri ripetitività dei risultati e affidabilità e sia validata per lo scopo. I controlli non distruttivi devono quindi dare una risposta in termini di affidabilità ma, come sopra detto, il fattore umano, connesso alla preparazione degli addetti, gioca un ruolo determinante. I controlli non distruttivi (PnD) e i software di calcolo di meccanica della frattura dovranno essere qualificati e correlati con software di simulazione anche per verificare la predizione della vita dei componenti in esame. Importante sarà inoltre l integrazione delle conoscenze e la diffusione delle stesse, cosa che può essere veicolata attraverso opportune giornate di lavoro, seminari e corsi, attività in cui l Associazione Prove non Distruttive Monitoraggio e Diagnostica è costantemente impegnata. Impegno fondamentale dell Associazione AIPnD è anche la sua presenza negli organismi che presiedono alla certificazione del personale e assicurare agli operatori del settore un adeguato supporto tecnico-scientifico. Claudio Cappabianca, Direttore Tecnico AIPnD GianMaria Gatti, Consigliere AIPnD Ezio Tuberosa, Segretario Generale AIPnD Carlo De Petris Lab. CND XII Unità Funzionale, ISPESL Andrea Tonti UF.Imp.PresS. ISPESL-DCC Funivie: sviluppo, innovazione e controllo segue da pag. 9 Fault), quali rotture, corrosione, variazione di permeabilità magnetica per riscaldamento o fulminazione (vedi principio illustrato nelle Figure 16 e 17). Per difetti non localizzati, dovuti ad esempio alla corrosione estesa (Loss Metallic Area), è necessaria una misura di tipo integrale, cioè del flusso principale che attraversa la fune. Le sonde ad effetto Hall rilevano direttamente il valore assoluto del campo magnetico e quindi anche dell area mancante nella sezione della fune. Infine il sistema di registrazione, che può essere di tipo analogico, su carta, o di tipo digitale, con segnale gestito e visualizzato da opportuni software su PC. Le apparecchiature utilizzate per i controlli sulle funi di funivie devono avere idonea sensibilità alla rilevazione delle rotture, e risultare conformi alla specifica normativa europea UNI EN 197. Il metodo sulle funi di funivie ha una antica tradizione di affidabilità e la sua applicazione viene espressamente richiesta dalla normativa specifica. La stessa normativa ne stabilisce la periodicità di impiego, fissando nel contempo i criteri di sostituzione, per raggiunti limiti di difettosità. Il metodo è valido per individuare anche difetti interni non visibili esternamente: l affidabilità compensa il suo maggior limite, costituito, allo stato attuale, dall impossibilità di quantificare il danno. Il grafico fornito va interpretato tenendo conto anche dello storico dei precedenti esami, per poter formulare un giudizio finale di idoneità della fune. Conclusioni Le funi perdonano molti errori, sono robustissime e, anche quando si degradano, lo fanno con molta lentezza e progressione, e i CND consentono di rilevarlo in tempo. Rimangono i casi traumatici, come accavallamento, scarrucolamento, incendio. Questi non dipendono dalla fune in sé, ma dal mondo vicino Per il resto, sulle funivie la fune gode di un ruolo privilegiato, perché è ben scelta e ben dimensionata (con sforzi ben definiti), ben costruita e testata, ben controllata (con apparecchi selezionati e scadenze di controllo fissate). È giusto quindi che faccia il suo dovere di piegarsi e raddrizzarsi, stare al freddo e resistere, far vedere quando è malata e non disturbare quando esce di scena (riciclabile al 100%). Inoltre costa poco: cosa si può chiedere di più a questo organo meccanico? dott. ing. Fabio Degasperi Provincia Autonoma di Trento, LATIF - Le prove non distruttive sul calcestruzzo indurito segue da pag. 9 la certificazione al personale in possesso di adeguati requisiti di addestramento ed esperienza. A tal scopo da oltre due decenni, l Associazione AIPnD, in collaborazione con l Università di Bologna svolge un intensa attività di formazione tramite l organizzazione di corsi di qualificazione che hanno la finalità di fornire un quadro aggiornato della situazione normativa e di formare professionisti e tecnici in grado di affrontare con competenza adeguata le attività sperimentali e le rinnovate esigenze nel campo della diagnostica strutturale. Si tratta di corsi in cui, dopo aver fornito ai partecipanti un ampio approfondimento delle conoscenze generali necessarie per affrontare lo studio di alcuni metodi non distruttivi, in particolare il metodo sclerometrico e quello degli ultrasuoni, questi vengono trattati nello specifico attraverso lezioni in aula e una consistente attività di laboratorio con possibilità per i partecipanti di utilizzare personalmente le apparecchiature operando su campioni di prova. Negli ultimi anni infatti, gli apparati strumentali e le tecniche di acquisizione e di elaborazione dei segnali hanno subito un notevole sviluppo che ha incrementato la richiesta di figure tecniche e professionali. prof. ing Giovanni Pascale DISTART - Facoltà di Ingegneria Alma Mater Studiorum - Università di Bologna dott. ing. Patrizia Ricci ImReady Srl