A cura di Ivano Magnifico, Product Manager AUTOMA
Dall’intervento “Back to the future: quando il passato è già il futuro”
SMART GRID DAYS 2025, 8 – 9 ottobre 2025.
Stiamo utilizzando come dovremmo i dati che riceviamo dai sistemi di monitoraggio della protezione catodica? Per comprenderlo, procediamo a fare un riassunto della storia, dell’attualità e del futuro del monitoraggio delle condotte, ponendo in particolare l’attenzione su ciò che diamo per scontato e ci sembra normale perché lo vediamo ogni giorno.
In questo articolo e nel precedente ti parliamo quindi delle modalità di monitoraggio e di come è possibile ottimizzare la trasmissione dei dati, mostrandoti anche dei casi concreti.
Con questi contenuti ci rivolgiamo soprattutto ai lettori stranieri, che hanno delle gestioni diverse da quelle che abbiamo in Italia. Ma, in ogni caso, il recap può essere utile anche per noi italiani per vedere se stiamo lavorando al meglio delle nostre possibilità.
Monitoraggio remoto al servizio della protezione catodica
Per una definizione di monitoraggio remoto ti rimandiamo qui.
Vediamo ora come le informazioni raccolte possono aiutarci a svolgere la nostra attività quotidiana. Per avere una protezione catodica efficace ed efficiente, la prima cosa da fare è verificare che i dispositivi che utilizziamo (es. alimentatori, dispositivi di disaccoppiamento, dispositivi di mitigazione ecc.) stiano funzionando correttamente. La norma ISO 15589-1 ci dà un’indicazione dei dispositivi che devono essere controllati per garantire la protezione catodica:
- Alimentatori di protezione catodica
- Stazione di drenaggio unidirezionale
- Collegamenti a strutture terze (resistive o dirette)
- Dispositivi di disaccoppiamento AC/DC
- Anodi galvanici
- Punti Misura
Alimentatore: parametri di monitoraggio
Sotto sono riportati i parametri da monitorare nell’alimentatore per poter essere sicuri che stia funzionando correttamente.
- Corrente di uscita DC
- Tensione di uscita DC
- Tensione di uscita AC: allarme se il valore medio > soglia definita
- Presenza/mancanza dell’alimentazione principale (allarme in tempo reale)
- Potenziale DC struttura e Tensione AC
- Potenziale OFF su struttura
- Instant-off su coupon per misura del potenziale IR-free
- Densità di corrente DC e AC su coupon
Quando parliamo di distribuzione gas-reti all’interno delle città, uno degli aspetti più critici è il tempo di vita del dispersore: finché il dispersore è operativo, riusciamo a dare corrente, quando invece si consuma è un problema, perché ci possono volere anche uno o due anni prima di riuscire a ottenere i permessi per fare i lavori. Quindi, sarebbe comodo se, oltre alle altre informazioni che ci arrivano, potessimo anche sapere se e quando il dispersore sta arrivando a fine vita.
Alimentatore: valutazione dello stato del dispersore
Nel grafico sotto, non stiamo misurando l’impedenza (rapporto fra tensione e corrente) per valutare la resistenza totale del circuito, ma stiamo misurando solo la tensione di uscita su un alimentatore che ha sempre lavorato a corrente costante; quindi, l’andamento della tensione ricalca l’andamento dell’impedenza totale vista dall’alimentatore. Il periodo di riferimento è 2012-2020. Osservando il grafico, riconosciamo chiaramente l’andamento stagionale, quindi il cambio di resistenza del terreno tra periodo estivo e periodo invernale. Tuttavia, si riesce anche a riscontrare una certa linearità che è data dall’andamento della perdita di volume del dispersore nel tempo. Quando ci avviciniamo al fine vita, perdiamo questo andamento lineare che tende a diventare esponenziale e questo può aiutarci a prevedere anche con un paio di anni di anticipo il momento in cui sarà necessario un nuovo dispersore.
Drenaggio unidirezionale
In prossimità di una linea ferroviaria, nel punto in cui l’interferenza crea sulla nostra condotta una zona anodica di corrente che ritorna al circuito originale, avremo bisogno di un drenaggio, se non ci sono altri modi di ovviare al problema.
Lo scopo del drenaggio è quello di permettere alla corrente, che noi assorbiamo in zona catodica dalla linea del treno, di tornare attraverso un percorso elettrico alla rotaia e alla sottostazione di appartenenza. Chiaramente, vogliamo che questa corrente possa solo tornare verso la sottostazione e non viceversa.
Altro parametro interessante è la differenza di potenziale tra la struttura e la rotaia: quando la struttura è più positiva della rotaia, ci aspettiamo che ci sia della corrente che va drenata, ritornando al circuito originale; mentre, quando la polarizzazione è inversa, quello che ci aspettiamo è che non ci sia corrente attraverso il diodo, perché questo è polarizzato inversamente.
I parametri di monitoraggio sono:
- Corrente di drenaggio DC
- Condizione normale: Ir ≥ 0
- Allarme se Ir < 0 (diodo danneggiato)
- Potenziale tubo – rotaia (Erail)
- Condizione normale: -V < Erail < 0,7 V + Ir (Rb+Rpr)
(Rpr = resistenza parassita del diodo)
- Condizione normale: -V < Erail < 0,7 V + Ir (Rb+Rpr)
- Potenziale DC struttura e Tensione AC
- Potenziale OFF su struttura
- Instant-off su coupon per misura del potenziale IR-free
- Densità di corrente DC e AC su coupon
Casi reali
Drenaggio unidirezionale: rilevamento guasto del diodo
Guardiamo degli esempi pratici. Sotto vedete l’andamento della corrente del diodo per una serie di giorni: la corrente è sempre e solo in un verso fino al 22 maggio. Come mostrato, successivamente al guasto, la nostra condotta staricevendo 55A, 134A, 68A dalla rotaia attraverso un collegamento elettrico: questa corrente deve però tornare al suo circuito originale. Generalmente, la corrosione non è un fenomeno rapido, ma in questo caso può diventarlo. Pertanto, è fondamentale ricevere un allarme per poter intervenire prontamente.
In riferimento alla Remote Datalogger Unit, è interessante sottolineare che, occasionalmente, possiamo chiedere al dispositivo di scaricare la misura secondo per secondo per analizzare nel dettaglio quello che è successo; ed è quello che abbiamo fatto in questo esempio. Abbiamo scaricato la registrata al secondo del giorno in cui il diodo si è rotto. Sotto possiamo vedere la corrente drenata, il potenziale On e il potenziale tubo-rotaia.
Dispositivo di mitigazione AC: parametri di monitoraggio
Il disaccoppiatore di corrente alternata è un grande condensatore tra il tubo e la messa a terra che consente alla corrente alternata di essere scaricata verso la messa a terra rimanendo invece un circuito aperto per la corrente continua.
Che cosa monitoriamo?
- Corrente AC scaricata;
- Corrente DC:
- Condizione normale: media IDC= 0
- Allarme se media IDC ≠ 0
(disaccoppiatore danneggiato, presenza di percorso resistivo) - Potenziale della messa a terra (Egnd):
- Allarme se Egnd passa a valori più negativi;
- Potenziale DC struttura e Tensione AC;
- Potenziale OFF su struttura;
- Instant-off su coupon per misura del potenziale IR-free;
- Densità di corrente DC e AC su coupon.
Dispositivo di mitigazione AC: rilevamento di un guasto
Il report giornaliero mostra la corrente continua registrata in diversi giorni, fino al giorno in cui il valore medio diventa diverso da zero.
Prendendo in considerazione il potenziale della messa a terra vediamo che la variazione è lieve; questo perché la rete di terra è molto estesa e per generare una variazione significativa di potenziale serve molta corrente. Invece, guardando il grafico a destra, si può notare che il potenziale varia molto, passando da -1,7 V a – 1 V. In questo caso, siamo abbastanza lontani dall’alimentatore, che non si accorge che c’è qualcosa che sta assorbendo corrente. Quindi, l’alimentatore continua a funzionare perdendo 600-700 mV sul potenziale ON.
Pertanto, possiamo identificare il giorno e rilevare la presenza del guasto, analizzando anche l’andamento temporale. Ciò è importante perché se devo fare un’analisi storica dei dati (non solo su questo punto misura ma sugli altri punti del sistema) avere un segnale che mi consenta di capire in che periodo lo scaricatore in alternata non stava funzionando correttamente mi permette di correlare anche gli altri valori.
Protezione catodica efficace
Per assicurarci che la protezione catodica sia efficace, la norma ISO 15589-1 definisce due step:
- Valutazione generale
- Misure di potenziale ON effettuate su tutti i punti misura o almeno su quelli selezionati.
- Valutazione dettagliata e completa
- Misure di potenziale OFF effettuate preferibilmente su tutti i punti misura.
- Quando non è possibile effettuare la misura di potenziale OFF sul tubo, sono richieste misure di potenziale OFF con l’utilizzo di sonde o coupon su intervalli di tempo significativi.
La norma NACE SP0169, che è l’equivalente della 15589-1, stabilisce i seguenti criteri:
- Un minimo di 100 mV di polarizzazione catodica.
- Potenziale struttura-elettrolita pari o più negativo di -850 mV rispetto a un elettrodo di riferimento saturo di rame/solfato di rame (CSE).
- Questo potenziale può essere una misura diretta del potenziale polarizzato o un potenziale ON.
- Utilizzo di coupon di protezione catodica per stabilire i livelli di densità di corrente, potenziale di corrosione, livelli di polarizzazione
Valutazione del potenziale ON
Dal grafico sotto emerge che durante l’anno siamo protetti. Vi è però un periodo in cui il massimo giornaliero è fuori protezione. Questo non significa che siamo in un serio rischio di corrosione, perché dobbiamo valutare anche le altre informazioni fornite dal report giornaliero (es. tempo fuori protezione).
Potenziale di instant-off su coupon
Tecnica di misura
Facciamo la misura instant-off con il coupon e riusciamo a eliminare la caduta IR. Si tratta di una misura che riusciamo a fare prendendo semplicemente i valori di instant-off: viene fatta su pochi millisecondi e possiamo ripeterla una volta al secondo. Quindi, abbiamo un rapporto 1-1 tra potenziale di instant-off su coupon e potenziale ON.
Report giornaliero
Nel report sotto vediamo i punti di misura, i massimi fuori protezione, e i tempi di fuori protezione. In questo caso, il tempo fuori protezione del potenziale ON è tra le due e le cinque ore. Quindi potrei essere indotto ad andare in campo per capire cosa sta accadendo.
Come accennato prima, qui stiamo valutando se siamo catodici o meno, non siamo in grado di sapere qual è il potenziale IR-free da confrontare con il criterio che applichiamo. I coupon ci aiutano: se prendiamo in esame quegli stessi giorni e la misura di instant-off sul coupon dove abbiamo eliminato l’IR, vediamo che il tempo reale di fuori protezione è invece trascurabile.
In un insieme di misure in cui posso avere diversi punti in cui il potenziale ON risulta non protetto, la misura del coupon mi permette di filtrare tutti quei punti dove in realtà è presente solo una caduta ohmica nel terreno e analizzare solo dove invece effettivamente vi è bisogno.
100 mV shift
Avendo il coupon e potendolo comandare da remoto, possiamo valutare anche il criterio del 100 mV shift: ho la possibilità di scaricare la misura secondo per secondo ed effettuare la valutazione.
Interferenza DC
Il grafico sotto è interessante perché abbiamo il potenziale ON sulle 24 ore e il potenziale di instant-off su coupon. Avere entrambe le misure ci permette di valutare l’effetto delle interferenze. Osservando la fase notturna, le due linee sono praticamente parallele. Durante il passaggio dei treni, invece, il potenziale ON insegue tutte le correnti che circolano nel terreno (non è detto che queste correnti entrino nella nostra struttura). Quindi, la possibilità di valutare in parallelo le due curve, ci permette di capire quando l’interferenza genera correnti solo verso il terreno e quando invece le genera anche verso la struttura, con conseguenti condizioni catodiche e anodiche.
Potenziale ON vs instant-off su coupon
Nell’immagine sottoriportiamo un esempio che è molto interessante. In una condizione di interferenza, scarico la misura secondo per secondo. Abbiamo 30 secondi di misura in cui vi sono il potenziale ON e la corrente nel coupon. La corrente nel coupon quando è catodica è positiva, mentre quando è anodica è negativa. Quindi, qui abbiamo l’effetto di un’interferenza anodica che dura all’incirca 15 secondi, con un picco massimo di 4 A/m2. Pertanto, abbiamo: interferenza anodica, 4 A/m2 di densità di corrente, e potenziale ON positivo (+ 0,65V CSE).
La prima azione che si è tentati di fare per eliminare un potenziale positivo è aumentare la corrente. Tuttavia, in questo caso, analizzando i valori medi giornalieri, siamo in forte sovraprotezione (-1,3 V CSE), per cui andando ad aumentare la corrente peggioreremmo ulteriormente la situazione.
Qui entra in gioco il discorso che facevamo prima: l’importanza di poter valutare il tempo di fuori protezione. Questo perché se nel corso delle 24 ore la struttura è protetta, non bastano 30 secondi di interferenza anodica per generare un rischio di corrosione. Se noi andassimo invece a valutare il potenziale di instant-off durante questa interferenza, il valore massimo più positivo che raggiungeremmo è -1,1 V. Quindi, sarebbe dannoso aumentare la corrente. Se il resto del sistema di protezione catodica ce lo permettesse, potremmo addirittura pensare di ridurre un po’ la corrente e provare ad uscire dalla condizione di sovraprotezione.
Pertanto, in base alla qualità e al tipo di informazione che ricevo, posso anche essere spinto a fare scelte totalmente opposte, rischiando però di fare quelle sbagliate. Quante più informazioni riesco ad ottenere, tanto più sarò convinto delle mie azioni perché supportate dai dati, riducendo la probabilità di errore.
Interferenza AC
L’interferenza alternata è piuttosto subdola, perché dipende fortemente dalle condizioni del terreno. Le condizioni del terreno possono variare nel corso dell’anno: una misura conforme in un certo periodo dell’anno, non mi assicura (se non ho un monitoraggio continuo) che in un altro periodo dell’anno sarà altrettanto conforme.
Se, in questo caso, il tecnico andasse a fare una misura, troverebbe 1,5 V di tensione AC. Tuttavia, dal grafico sotto emerge che ci sono periodi dell’anno in cui addirittura si superano 15 V. Con un monitoraggio continuo riesco ad avere queste informazioni.
Il grafico sotto mostra ciò che può succedere in aree industriali. Sotto è mostrata una registrata di 24 ore in una zona industriale in cui probabilmente è presente un’azienda che ha un macchinario con un isolamento a terra pessimo. Quindi, possiamo contare dentro le 24 ore i cicli macchina che stanno facendo, e questo magari ci può aiutare a capire chi sia la fonte e ad agire per una risoluzione del problema.
La densità di corrente alternata è molto sensibile alle variazioni di resistività del terreno. Quindi, a parità di condizioni esterne, posso avere periodi dell’anno in cui la densità è superiore a 30 A/m2, altri in cui magari, con una resistività più alta (periodo estivo), la densità cala drasticamente e poi torna su.
La configurazione di monitoraggio in presenza di interferenza alternata diventa piuttosto critica. Ciò che possiamo misurare è:
- Potenziale ON DC su struttura e Tensione AC
- Potenziale di Instant off sul coupon DC
(10 cm2 o altra dimensione, per la valutazione del criterio di protezione) - Densità di corrente del coupon DC
- Densità di corrente DC e AC su coupon AC (1 cm2)
Con questo setup posso verificare i seguenti criteri:
- -1,2V CSE < Potenziale di Instant off sul coupon < -0,850V
(secondo ISO 15589-1 e SP0169) - Tensione AC media giornaliera< 15 Vac (secondo ISO 18086 e SP0177)
- Media giornaliera di Jac < 30 A/m2
(o Jac < 100 A/m2 se media giornaliera Jdc < 1 A/m2)
(secondo ISO 18086 e SP21424)
In questo articolo e nel precedente abbiamo visto qualcosa che per l’Italia è storia da 25 anni. La capacità di integrare le caratteristiche del monitoraggio remoto con il monitoraggio della misura ad alta frequenza, tipica dei datalogger, permette, in presenza di un’intelligenza locale in grado di elaborare tali dati, di inviare report intelligenti, fare valutazioni, e individuare in modo semplice condizioni normalmente difficili da rilevare.
Il tecnico non scompare in questa attività, però smette di fare l’autista: può passare più tempo in ufficio, analizzando dati concreti e affrontando con cognizione di causa le condizioni anomale, avendo a disposizione dati consistenti.
In momento in cui le risorse umane tendono a essere sempre meno presenti nei vari gruppi di protezione catodica, un aiuto di questo tipo diventa fondamentale per ottimizzare tutte le nostre attività.
Come Marty McFly nel 1955, il resto del mondo sta finalmente raggiungendo un futuro che per noi è già presente da un quarto di secolo. La tecnologia italiana ha fatto da DeLorean, portando l’innovazione dove sembrava impossibile.
AUTOMA progetta e produce soluzioni hardware e software innovative e Made in Italy per il monitoraggio e il controllo remoto in ambito Oil, Gas e Water.
Siamo nati nel 1987 in Italia, e oggi oltre 50.000 dispositivi Automa sono installati in più di 40 Paesi nel mondo.
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Product Manager presso Automa S.r.l.
Ingegnere elettronico, è certificato come Tecnico Senior in protezione catodica e specializzato in analisi di mercato e standard di settore. Con oltre 15 anni di esperienza nel monitoraggio remoto della protezione catodica e un brevetto su un elettrodo di riferimento intelligente, Ivano è membro del Board of Directors del Ceocor (European Committee for the Study of Corrosion and Protection of Piping Systems) e Delegate di AMPP Italy Chapter, nonchè membro attivo dei gruppi di lavoro normativi ISO e AMPP per la protezione catodica.
