Valutazione tecnico-economica dei metodi di protezione Luciano Lazzari

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1 Valutazione tecnico-economica dei metodi di protezione Luciano Lazzari PoliLaPP Laboratorio di Corrosione dei Materiali P. Pedeferri Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica G. Natta Politecnico di Milano

2 Protezione delle Reti Idriche dalla Corrosione 26 novembre 2013 Aula Castigliano Politecnico di Milano

3 Presentazione Affidabilità della PC Bilancio energetico Costo del Ciclo di Vita (LCC) della PC Conclusioni

4 Affidabilità della PC Anche per la PC è possibile un analisi di affidabilità, ossia un esame predittivo della probabilità di guasto Componenti della PC a Corrente Impressa T/R Cavo anodico o connessione anodo-cavo Anodo Contatto anodo-terreno I componenti/(guasto) sono relazione logica di "serie" e quindi l affidabilità del sistema è dettata dall "anello debole della serie" Questo rappresenta un punto di forza intrinseco della PC: è sufficiente irrobustire l elemento più debole

5 Affidabilità della PC Sistema di PC Ipotesi di guasto Albero dei guasti / eventi Frequenza Magnitudo RISCHIO

6 Affidabilità della PC La frequenza di un incidente può essere desunta da: Dati statistici (se disponibili!) Da un analisi delle condizioni di lavoro e dal contesto Si definiscono tre classi di rischio Accettabilità della tecnologia Massima sicurezza con la tecnologia esistente Bilancio economico (costi/benefici) Alla PC si addicono le prime due La terza è implicita come dimostreremo

7 Affidabilità della PC (corrente impressa) Esempio di analisi di guasto (perforazione)

8 Affidabilità della PC (corrente impressa) La presenza della condizione AND aumenta l affidabilità del sistema: Difetto nel rivestimento Mancanza della PC La presenza delle condizioni OR diminuiscono l affidabilità del sistema Non è possibile trascurare alcun fattore Ognuno deve essere massimizzato L abbinamento PC + RIVESTIMENTO rappresenta la soluzione più affidabile (relazione AND) Il controllo del solo livello della PC può essere sufficiente o anche del solo stato del rivestimento

9 Realizzazione dell Affidabilità della PC L affidabilità è un bene economico che assicura un beneficio; si realizza: In sede di Progettazione Mediante il Controllo Periodico (monitoraggio)

10 Bilancio energetico della PC Il costo diretto della corrosione: È pari a circa il 4% PIL ¼ è evitabile applicando l arte nota ¾ è il costo necessario per assicurare la sostenibilità e la sicurezza I costi indiretti sono una conseguenza del livello di affidabilità, per esempio i costi di: Riparazione dei guasti Mancata produzione Danni all ambiente, a terzi e a persone Ogni metodo di prevenzione e controllo della corrosione è associato a un costo energetico Il bilancio energetico dà un valore alla sostenibilità

11 Bilancio energetico della PC Valuta la spesa energetica associata al metodo di protezione: Il riferimento è il costo in termini di energia spesa per produrre il metallo (ferro) che si perde per corrosione come processo spontaneo inevitabile Si calcola il costo dell energia spesa per attuare il sistema di protezione adottato Si valuta il risparmio energetico: se positivo, la soluzione rappresenta un contributo alla sostenibilità Se il risparmio energetico si accompagna a un aumento della sicurezza, il risultato è duplice La PC è un esempio di tale risultato

12 Bilancio energetico della PC Si consideri una tubazione di acciaio rivestita (48"): C è un costo energetico per produrre l acciaio, pari a 14,4 MJ/kg (1,46 GJ/m 2 ) C è un costo energetico per produrre il rivestimento, pari a 0,11 GJ/kg (0,32 GJ/m 2 ) Se l acciaio nudo nel terreno si corrode a una velocità di 0,1 mm/y, il costo energetico annuo è 28,8 MJ/m 2 Se è presente la PC (0,1 ma/m 2 ); tensione di alimentazione di 30 V, l energia annua spesa è 0,24 MJ/m 2 (anodo supposto insolubile e recuperabile) Il costo della protezione è ( ,24x25 anni) MJ Il costo dell acciaio che si corrode in 25 anni è 720 MJ, cioè il doppio

13 Bilancio energetico della PC Dal confronto si può dedurre che: L energia spesa per proteggere l acciaio è circa il 22% dell energia spesa per la produzione dell acciaio L energia spesa per la PC è meno del 2% dell energia di protezione (rivestimento + PC) La stessa è circa lo 0,4 % dell energia immobilizzata (acciaio + rivestimento) La stessa è circa lo 0,1 di quella necessaria per la completa sostituzione della tubazione (ogni 4-6 anni) Dal punto di vista energetico, la PC è molto conveniente A ciò si deve aggiungere l elevata affidabilità garantita dalla sua applicazione

14 Conclusioni La PC è una tecnica di prevenzione e controllo della corrosione con alto grado di affidabilità Il monitoraggio e le verifiche periodiche sono indispensabili per assicurare e mantenere un elevato grado di affidabilità Le tecniche di controllo sono economiche Il costo del ciclo di vita è ben rappresentato dal bilancio energetico Il bilancio energetico dimostra la convenienza della PC

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