Giornata tecnica Palermo, 8 marzo 2019

1. Durabilità e degrado dei manufatti in calcestruzzo nell’ambiente degli impianti di depurazione.
CASO STUDIO: L’IMPIANTO DI “ACQUA DEI CORSARI”.
A cura di: Ing. Marco Privolizzi
Palermo, 08 Marzo 2019
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2.  Gli impianti di depurazione delle acque reflue eseguono la rimozione degli inquinanti da reflui, di
origine industriale o urbana, al fine di renderli compatibili con lo scarico in un corpo idrico ricettore.
 Sono costituiti da una serie di manufatti in genere in calcestruzzo armato, i quali sono soggetti ad un
degrado legato sia all’abrasione delle acque contenenti sostanze organiche ed inorganiche ma soprattutto
alla corrosione microbiologicamente indotta.
 Il degrado si trasferisce poi velocemente alle armature metalliche e quindi da un problema
semplicemente corticale si passa ad un problema strutturale vero e proprio.
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3. In un impianto di trattamento delle acque reflue si distinguono due linee specifiche:
• la linea acque
• la linea fanghi
(Linea biogas)
Materiali costituenti o presenti nell’I.D. “Acqua dei Corsari”:
Materiali
Metallici
Plastici
Calcestruzzo armato
Altri materiali
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4. Griglia
Tubazioni metallicheStruttura metallica contenente griglie primarie
Mancorrenti vasche di sedimentazione
Materiali metallici

5. Gallerie sotterranee tubazioni PVC Tubazioni Polietilene
Nastri trasportatori
Quadri elettrici
Materiali plastici

6. A sx silos (Calce), a dx due silos in vetroresina con rivestimento interno in PVC (FeCl3)
Pannelli di tela nastro-pressa Sacchi drenanti
Materiali diversi

7. Vasca di sedimentazione I.D. “ADC ” Dissabbiatore I.D. “ADC ”
Canalette della vasca di sedimentazione I.D. “ADC ”
Calcestruzzi

8.  I meccanismi di aggressione dell’ambiente di servizio considerato possono essere: chimici, fisici,
chimico - biologici e meccanci.
Acque reflue urbane e assimilate
Acque reflue acide
Acque reflue con alto
contenuto salino
 Nelle acque reflue urbane che scorrono in un I.D. si evidenziano spesso sostanze aggressive del tipo:
Cloruri e Solfuri
di rifiuto domestiche
di ruscellamento
assimilate alle domestiche
industriali assimilateAcido carbonico
Acido solforico
Acque solfatiche,magnesiache e
contenenti lo ione ammonio
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9. Acque Solfatiche
4CaO Al2O312H2O + 2(Ca 2+SO4
2-) + 20H2O => 3CaOAl2O33CaSO432H2O
Alluminato tetracalcico Solfato di calcio ettringite (solida)
idrato (solido) (in soluzione) (Trisolfo-alluminato di calcio idrato)
Acque magnesiache
Ca(OH)2 + Mg2+ => Mg (OH)2 + Ca2+
idrossido idrossido
di calcio di magnesio
Acque contenenti lo ione ammonio:
Ca(OH)2 + 2NH4
+ => 2NH3 + 2H2O + Ca2+
idrossido ione ammoniaca
di calcio ammonio
Per questo motivo la ricchezza in “calce libera”di un cemento è un indice della sua vulnerabilità da parte
dei sali che provocano l’idrolisi dei composti idrati del legante.
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10.  Valori di pH inferiori a 6 si possono raggiungere in presenza di:
CO2, solfati, cloruri o ioni H+ (effluenti industriali).
In presenza di CO2 l’acqua può innescare una reazione di attacco della calce libera del cemento:
Ca (OH)2 + 2 H2CO3 => Ca (HCO3)2 + 2 H2O
Idrossido Acido Idrogenocarbonato
di calcio carbonico di calcio
 In ambiente anaerobico i batteri presenti nell’acqua fognaria scompongono i grassi, carboidrati e
proteine → H2S che si libera dalla soluzione; si può ossidare su superfici asciutte (S) o umide(Tiobacilli)
H2S+ 2 O2=>H2SO4
Thiobacillus
concretivorus
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11. alte concentrazioni (sopra 150 ppm) paralizza il nervo
olfattivo e → incoscienza nell'arco di pochi minuti.
a bassi livelli (20-80 ppm) produce una irritazione agli
occhi e alla gola, tosse, accelerazione del respiro e
formazione di fluido nelle vie respiratorie.
L'acido solfidrico oltre ad
intaccare i manufatti è
considerato un veleno per
l’uomo
 Pericoli gravi in tutti gli I.D., poichè le acque reflue urbane sono ricche di proteine contenenti zolfo e la
decomposizione biologica di esse da origine all’acido solfidrico sotto forma gas.
 Pericoli più gravi negli I.D. al servizio di fognature estese e pianeggianti → lunghi tempi di percorso →
maggiore formazione di H2S.
Meno di 10 ppm nell’ aria è il limite di esposizione senza danni 8 ore al giorno.
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12. l'azione del Biofiltro prevede lo sfruttamento di microorganismi (batteri, funghi) in grado di metabolizzare,
attraverso reazioni biologiche (ossidazione, riduzione e idrolisi) i composti naturali e di sintesi, inorganici
(H2S e NH3), organici sia aromatici che alifatici (acidi, alcoli, idrocarburi), presenti nei flussi gassosi che li
attraversano.
L'aria estratta è inviata
tramite tubazioni ai biofiltri
(letti di torba)
mantenuti
adeguatamente umidi
l’aria filtra nei letti di torba
che trattengono i gas
Letti di torba I.D. “ADC” Elettro aspiratori I.D. “ADC”
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13. L'armatura del calcestruzzo armato è soggetta a fenomeni corrosivi, quando, a seguito del processo
di carbonatazione che si innesca per la diffusione di CO2 all'interno della pasta cementizia, si ha una
diminuzione del pH e l’ossidazione del ferro :
Fe(OH)3
Idrossido
di ferro
pH>11
pH<11
Effetto dell'espulsione locale del
copriferro I.D. “Acqua dei Corsari”
Idrossido “lapidocrocite” (compatto e
aderente impenetrabile all’ossigeno)
Neutralizzazione Ca, idrossido di Fe
poroso, innesco della corrosione
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14. Parametro UM Valore Lim. Max
pH Unità di pH 7,84 5,5 : 9,5
Azoto Ammoniacale mg/l NH4 22,7 40 mg/l
Azoto Totale mg/l N 29,5 60 mg/l
Cloruri mg/l Cl 125 —
Solfati mg/l SO4 134 —
BOD 5 mg/l O2 214,8 460 mg/l
COD mg/l O2 404,5 900 mg/l
Fosforo Totale mg/l P 3,96 20 mg/l
Solidi Sospesi Totali a 105°C mg/l 258,4 —
Tensioattivi mg/l MBAS 7,85 10 mg/l
Composizione a.r. non aggressiva →
il degrado dei materiali procede col ritmo
dell’invecchiamento ordinario in ambiente umido
Foto laboratorio acque reflue
impianto “Acqua dei Corsari”
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15. Trattamenti superficiali: rivestimenti
Prodotti a
base cementizia:
Organici (film continuo)
Idrorepellenti
Strati cementizi
Superfluidificanti (basso rapporto a/c)
Fumo si silice (resistenza attacchi chimici)
Agenti espansivi (compensare ritiro igrometrico)
Prodotti a
base polimerica
Monocomponente
Bicomponente
Resine
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16. Polimero Tipo Applicazione
Resine epossidiche
(ambienti umidi)
Resine poliuretaniche
(ambienti ricchi di cloruri)
Bicomponente
Pellicole superficiali; riempimento di cavità
e sarcitura di lesioni; giunzioni strutturali
Resine alchidiche,
viniliche,poliacrilicati
Monocomponente Pellicole superficiali
Silani Monocomponente Impregnante
Prospetto e Immagine:
sito Azienda “NTA” srl, Termini Im. (PA)
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17. Tipo di intervento Scopo
Rivestimenti cementizi:
malte di cemento
Consolidamento
Rivestimenti polimerici:
vernici a base di polimeri
Impermeabilizzazione o protezione
Riempimento di pori o cavità:
iniezioni di vernici polimerizzabili
Consolidamento
Sigillature di fessure:
iniezioni di liquidi polimerizzabili
Consolidamento o protezione dei ferri
Giuzione di superfici:
adesivi a base di polimeri
Placcatura
Intervento misto:
malte e calcestruzzi cementizi rivestiti da vernici
polimeriche o misciele di acqua, cemento, sabbia e
polimero
Consolidamento e protezione da ambienti corrosivi o
processi fessurativi
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18. I giunti dei manufatti servono a garantire la continuità di tenuta delle pareti dei manufatti che sono
soggette alle sollecitazioni e sono posizionati nella mezzeria dei getti della platea e dei muri in elevazione.
Immagini giunto water-stop sito www.joint.it
Porzione relatina ai futuri ampliamenti
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19. Resina plastica vasca di contatto alla vasca di sed.II
(esecuzione originale come si presenta oggi)
Giunto originale (distaccamento del materiale plastico a
contatto con l’acqua reflua) Vasca di contatto Sed. 2°
Questo problema si iniziò a manifestare a fine
anni ’90 in particolare nel canale scatolare a
cielo aperto di by-pass adiacente alla vasca
della sedimentazione primaria
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20.  Intervento di riabilitazione 2007.
 Al vecchio giunto waterstop furono aggiunti dei nuovi giunti di dilatazione (R.A.I.A.M.) = guaina
applicata superficialmente sui due lembi delle pareti + due piattine metalliche di serraggio in acciaio
zincato (larghe 25 mm e spesse 5 mm) ancorate sul cemento.
Sono stati posizionati ogni 13 metri circa un totale di 7 giunti.
Canale di by-pass a sx e vasca di
sedimentazione primaria a dx
2,5 m
80 m
3,5 m
Dimensioni canale:
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21. Il Servizio Tecnico (TECN) dell’AMAP stessa, ha individuato una soluzione che necessita della sostituzione sia
della piattina originariamente commissionata, che degli ancoranti per calcestruzzo utilizzati.
La piattina è di acciaio INOX AISI 316 dalle dimensioni 60x6 mm ancorata con barra filettata in acciaio inox
AISI 316 fissata sul calcestruzzo
Dettaglio piattine acciaio INOX AISI e sigillante I.D. “ADC”Giunti canale di by-pass
....ma dopo questo primo intervento le infiltrazioni nelle galleriee
sotterranee persistevano....
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22. In questa maniera si ritiene sia stato risolto il problema dell’infiltrazione dell’acqua fino ad assicurare per
un tempo sicuramente superiore alla prima soluzione di proggetto, considerato che gli originali hanno
avuto una durta di circa 15 anni.
Costo totale 18.030 euro + manodopera
primo intervento, da parte
della ditta RAIAM
posizionamento dei sette
giunti di dilatazione
è costato all’azienda 12.150,00 euro,
il secondo intervento, da
parte del Servizio Tecnico
sostituzione delle piattine in
acciaio zincato con quelle in
acciaio INOX AISI
è costato 98,00 euro per ogni metro lineare
di giunto.
Ordine complessivo per 60 metri, costo
totale 5.880,00 euro.
Ogni anno, dopo il periodo estivo, viene
verificato il serraggio delle bullonerie e
l’ispezione visiva per verificare se vi sono
fenomeni di corrosione dovuta al passaggio
dell’acqua
Le bullonerie dei giunti e le piattine
metalliche sono soggetti a stress
termici durante l’alternanza delle
stagioni.
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23. Dopo il processo di sedimentazione il chiarificato viene raccolto con una canaletta in calcestruzzo
alimentata da una soglia sfiorante, con cui si preleva un effluente con concentrazione minima di solidi
sospesi.
Stramazzi vasche di
sedimentazione
secondaria I.D. “ADC”
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24.  Le lamiere posizionate sul calcestruzzo sono in acciaio zincato e sono soggette ad un forte degrado
dovuto al flusso delle acque reflue
Lamiera in acciaio degli stramazzi I.D. “ADC”
si noti a dx la zincatura saltata mentre a sx ancora integra
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25.  Le lamiere in acciaio sono state appositamente zincate prima della posa in opera.
 In fase di realizzazione dell’impianto le canalette in calcestruzzo furono trattate con resina epossidica
per prevenire il futuro degrado e il distacco di alcune parti. Questa operazione è stata molto esaustiva ed
efficace fino ad d’oggi.
Per quanto riguarda la manutenzione...
Canalette vasca di
sedimentazione I.D. “ADC”
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26. Un metallo immerso perennemente in acqua è più “protetto” rispetto ad uno che subisce la condizione
di “bagno-asciuga”.
Ad es. nella vasca di ossidazione, le calate immerse in acqua sono meno soggette alla corrosione,
rispetto al tubo del diffusore nella zona di contatto fra aria e acqua, quindi soggetto al “bagno-asciuga”
causando, una corrosione sia chimico-biologica che elettrochimica.
Vasca d’ossidazione dettaglio
zona di “bagno-asciuga” dei
diffusori
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27.  Nell’I.D. ADC è stato creato ed è tenuto aggiornato un elaborato che costituisce il "Piano di
manutenzione dell'opera e delle sue parti“
 È articolato in schede, nel programma di Microsoft ACCESS®, delle attività necessarie per assicurare la
completa efficienza e la migliore conservazione dell'impianto di depurazione.
Piattaforma ACCESS dell’I.D.
“ADC”: scheda catalogazione
macchina griglia grossolana
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28. Piattaforma ACCESS
dell’impianto
“ADC”riguardante:
“manutenzione ordinaria”
Nell’elaborato – che è una cartella di fogli di calcolo (“Check list”), che periodicamente sono anche
stampati – sono specificati gli interventi di manutenzione ordinaria per tutti i manufatti e le
apparecchiature elettromeccaniche dell’I.D.
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29. Apertura del file
Fogli contenenti
parole chiavi
“chek list”
Scelta della
parola chiave
Scelta del
componente che
interessa
Lettura data e orari di ultimo
intervento e di quelli
periodici
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30. Esistono in commercio dei software, prodotti da primarie società che consentono di ottimizzare ancor più
tutte le fasi inerenti le attività manutentive; queste all’interno, generalmente, comprendono moduli di
gestione:
Asset management - Ottenere il controllo necessario, per tenere traccia in modo più efficiente, gestire i dati
patrimoniali e la posizione per tutto il ciclo di vita del bene.
Work Management - Gestione di attività di lavoro pianificate e non, dalla richiesta iniziale attraverso il
completamento e la registrazione dei valori effettivi.
La gestione dei servizi – Determina le l'offerte di servizio, stabilire contratti di servizio (SLA service level
agreement), in modo più proattivo monitorare la consegna dei livelli di servizio e di attuare procedure di escalation.
Gestione delle scorte - Conoscere i dettagli di inventario relativi alle attività.
Gestione degli appalti - Supporta tutte le fasi di approvvigionamento a livello aziendale, come l'acquisto diretto e
ricostituzione delle scorte.
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31. Queste soluzioni sono consigliabili per altri impianti, a meno che soluzioni più innovative siano
commercializzate nel prossimo futuro, grazie a nuovi formulati messi in commercio dalle aziende del
settore, saranno utili ad allungare la vita di queste sezioni impiantistiche.
 I casi affrontati sulla prevenzione e protezione al degrado dei materiali negli I.D.
- non sono unici: l’esperienza di questo caso di studio può essere estesa e servire in altri impianti;
- non sono esaustivi: continuamente sono messe a punto nuove tecniche di diagnosi e di
intervento, nonchè nuovi materiali per le riparazioni.
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