IL QUADRO ELETTRICO INOX in AMBIENTE ALIMENTARE e FARMACEUTICO
Direttive e norme La direttiva sull igiene dei prodotti alimentari e la HACCP (Hazard-Analysis-Critical-Control-Points) Tra le norme che regolano i prodotti negli ambienti farmaceutici molto conosciute sono quelle americane GMP (Good-Manufacturing-Practice). La HACCP e le GMP, oltre a stabilire regole per i materiali con cui i prodotti vengono a contatto, stabiliscono anche regole per i materiali che possono essere impiegati negli ambienti ove avvengono le produzioni. 2
Settore alimentare I materiali utilizzabili devono essere: - Mantenuti in buone condizioni nel tempo - Facili da pulire e se necessario da disinfettare A tal fine i materiali devono avere le seguenti caratteristiche: - Essere lisci (Rugosità superficiale bassa) - Lavabili - NON assorbenti - Resistenti alla corrosione - Essere NON tossici 3
Settore farmaceutico I materiali utilizzabili devono essere: - Mantenuti in buone condizioni nel tempo - Facili da pulire e se necessario da disinfettare A tal fine i materiali devono avere le seguenti caratteristiche: - Essere lisci (Rugosità superficiale bassa) - Lavabili - NON assorbenti - Resistenti alla corrosione - Essere NON tossici 4
Caratteristiche Le caratteristiche richieste nel settore alimentare sono molto simili a quelle richieste nel settore farmaceutico, la differenza potrebbe essere nei prodotti di disinfettazione più aggressivi, indirizzando la scelta dei materiali su quelli con resistenza alla corrosione maggiore. Materiali che possono essere utilizzati avendo le caratteristiche prima accennate, possono essere vari, tra questi, di largo impiego sono gli ACCIAI INOSSIDABILI AUSTENITICI. Gli inox austenitici sono numerosi, quelli che vengono più utilizzati sono quelli normalmente noti come AISI304, AISI304L, AISI316, AISI316L 5
Le norme di riferimento : UNI EN 10088 (Acciai( inossidabili) Parte 1: Lista degli acciai inossidabili Parte 2: Condizioni tecniche di fornitura delle lamiere, dei fogli e dei nastri di acciaio resistente alla corrosione per impieghi generali Parte 3: Condizioni tecniche di fornitura dei semilavorati, barre, vergella, filo, profilati e prodotti trasformati a freddo di acciaio resistente alla corrosione per impieghi generali Esistono altre norme per acciai inox, sono quelle specifiche per determinati impieghi, ad esempio quelle che raggruppano gli inox idonei per la costruzione di recipienti e attrezzature in pressione, nel rispetto della direttiva PED 97/23/CE. 6
Corrispondenza tra i principali nomi conosciuti di normale utilizzo con quelli riportati nelle norme: 7
Composizioni chimica tipica degli acciai inossidabili austenitici 8
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Caratteristiche meccaniche degli acciai inossidabili austenitici 10
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Scelta del materiale Chi sceglie inox, lo fa per avere nel tempo dei pezzi che resistano alla corrosione, restino esteticamente accettabili, e abbiano una riduzione della manutenzione con relativo contenimento di costi. E perciò importante la scelta della tipologia di materiale, a tal fine occorre tener presente: Ambiente di installazione e possibili rischi di corrosione Cicli di sanitizzazione con prodotti aggressivi Sollecitazioni applicate Finitura delle superfici Manutenzione adeguata 13
Tipi di acciai consigliati per impieghi atmosferici L - Condizioni di minima corrosione per una certa categoria; es. clima temperato a bassa umidità, bassa temperatura. M Condizioni tipiche della categoria H - Condizioni di corrosione più elevata della categoria; es. presenza continua di forte umidità, elevata temperatura ambiente ed aria inquinata particolarmente aggressiva. O Potenzialmente sovradimensionato dal punto di vista della resistenza alla corrosione T Probabilmente la migliore scelta per la resistenza alla corrosione e costo X Probabilmente soggetto ad eccesso di corrosione. (T) Da tenere in considerazione se si prendono alcune precauzioni (es. quando è richiesta una superficie relativamente levigata e quando si esegue un regolare lavaggio) Nota: Le norme nazionali possono contenere requisiti più restrittivi. Tabella estratta da: Manuale di progettazione per strutture in acciaio inossidabile (seconda edizione) pubblicato da EURO INOX 14
Tipi di Corrosione Corrosione per pitting Corrosione che si manifesta in punti localizzati. Di solito è creata da ioni di cloro che rompono il film passivo del materiale. Creata anche da fattori quali la temperatura, l alcalinità e l acidità. La resistenza al pitting è favorita dall utilizzo di acciai inox con presenza di elevato tenore di cromo e molibdeno. Corrosione interstiziale Corrosione che si manifesta in punti localizzati, preferibilmente negli interstizi, ove non avviene la pulizia, e di conseguenza la mancata ossigenazione. Di solito è creata da soluzioni stagnanti contenenti cloruri. La resistenza alla corrosione interstiziale è favorita dall eliminazione di tutti gli interstizi o dall utilizzo di acciai inox con presenza di elevato tenore di cromo, molibdeno e nichel. 15
Corrosione intergranulare Corrosione che si manifesta per la permanenza più o meno prolungata ad intervalli di temperatura elevata (circa 450 850 C), creando una precipitazione di carburi di cromo ai bordi dei grani. Queste zone potrebbero avere un tenore di cromo inferiore al 10,5 %, limite minimo per garantire l inossidabilità, e pertanto venire attaccate da agenti corrosivi. La resistenza alla corrosione intergranulare è favorita da utilizzo di acciai tipo L Low Carbon o di acciai contenti opportune quantità di Titanio o Niobio. Corrosione galvanica Corrosione che si manifesta quando due metalli diversi vengono a contatto con un elettrolita (liquido conduttore di elettricità quale l acqua) Particolare attenzione va posta nei collegamenti tra acciai inossidabili e acciai al carbonio o basso-legati La resistenza alla corrosione galvanica è favorita dall isolamento dei materiali diversi, interponendo materiale in gomma o vernici isolanti e dall utilizzo di viteria di accoppiamento appartenete al materiale più nobile. 16
Corrosione sotto tensione Corrosione che si manifesta quando vi sia la presenza di sollecitazioni a trazioni e condizioni ambientali corrosive. Particolare attenzione va posta nelle lavorazioni meccaniche, valutando l eliminazione di eventuali tensioni residue (fare eventuali trattamenti di distensione) La resistenza alla corrosione sotto tensione è favorita da: - Utilizzo di acciai Duplex o Ferritici o Austenitici con tenore di Nichel molto elevato - Adeguato dimensionamento meccanico 17
Finiture degli acciai inossidabili Le finiture si possono dividere in 3 categorie: - Finitura di laminazione - Finitura meccanica - Finitura elettrochimica Finitura di laminazione (di seguito le principali utilizzate, estratte da UNI EN 10088-2:2005) 18
Finitura meccanica Finitura per abrasione, con spazzole o nastri aventi dimensioni di grane abrasive diverse a seconda del valore di rugosità superficiale desiderato. Il valore di rugosità, normalmente si esprime in Ra (µm), rappresenta il valore come media aritmetica. E importante eseguire questo tipo di finiture con dischi o spazzole specifici per inox e che vengano utilizzati sempre e solo sulla stessa qualità di materiale. Tabella solo indicativa 19
Finitura elettrochimica Finitura per asportazione di metallo con procedimento elettrochimico. La rugosità finale, dipende dalla rugosità di partenza a cui è stato sottoposto preliminarmente il componente da elettrolucidare. Una norma che standardizza il procedimento è la ASTM B 912 Vantaggi: - Genera in superficie uno strato continuo di ossidi di cromo, aumentando la resistenza alla corrosione. - L asportazione di materiale, normalmente per rugosità di partenza di almeno 0,45 µm, riduce i picchi, riducendo quindi il valore della rugosità Ra della finitura finale. - Offre un aspetto lucente uniforme e gradevole. Svantaggi: - Fa esaltare le zone termicamente alterate, quali le saldature, quest ultime risulteranno di colore leggermente diverso. 20
Decapaggio e Passivazione degli acciai inossidabili Quando si pensa agli acciai inossidabili, si pensa a materiali che resistano agli attacchi delle varie forme di corrosione. La resistenza alla corrosione viene garantita da uno strato sottile e trasparente in superficie di ossido di cromo, detto film di passività. Affinché questo film si formi, è necessario che la superficie si pulita e priva di impurità. Un procedimento per rendere la superficie pulita o priva di impurità è il DECAPAGGIO mentre il procedimento per ottenere il film di passività è la PASSIVAZIONE 21
Decapaggio E un procedimento per rimuovere impurità o ossidi derivanti da lavorazioni (Es. saldatura, trattamento termico o lavorazioni per deformazione) Il decapaggio può essere meccanico o chimico. Decapaggio Meccanico Eseguito con micropallinatura con sabbia silicea, sfere di vetro o di acciaio inossidabile. Spazzole di acciaio inox o utensili specifici per inox. Nota: E importantissimo NON contaminare con residui ferrosi, per cui si consiglia di usare strumenti specificatamente dedicati. Decapaggio Chimico Eseguito in bagno con soluzioni diluite di acido solforico Soluzioni diluite di acido nitrico e acido fluoridrico Soluzioni decapanti ecologiche Paste decapanti. 22
Passivazione E un procedimento naturale o indotto per ripristinare lo strato passivo superficiale per rendere gli inox resistenti alla corrosione. L autopassivazione si crea lasciando la superfice da passivare a contatto diretto di aria pulita o agenti ossidanti, in modo tale che l ossigeno reagisca creando ossidi di cromo. Questo procedimento è poco controllabile in quanto dipende dalla pulizia dell aria, dalla quantità di ossigeno, dal grado di acidità/basicità e dalla pulizia delle superfici. La passivazione chimica viene eseguita per ripristinare rapidamente ed in modo controllato lo strato passivo Eseguita con soluzioni diluite di acido nitrico Soluzioni passivanti ecologiche Vi è la possibilità di misurare la passività superficiale con appositi strumenti elettronici 23
Considerazioni finali La scelta del quadro elettrico in acciaio inox, affinché non riservi brutte sorprese, deve essere fatta in modo da tenere in considerazione i seguenti punti: -Verifica compatibilità del materiale con ambiente di installazione -Evitare superfici orizzontali -Eseguire accurato isolamento elettrico -Eseguire montaggi tra materiali con potenziali elettrici molto vicini o creare isolamento tra loro -Evitare montaggi con zone di accumulo di sporcizia -Evitare zone con ristagno di umidità -Sigillare zone non raggiungibili per la pulizia -Prevedere eventualmente un adeguato programma di manutenzione -Prevedere una fase di autopassivazione in ambiente pulito, togliendo eventuale pellicola adesiva di protezione, o di passivazione indotta sulle superfici esposte alle possibili aggressioni corrosive. 24