In questo articolo esploreremo la procedura della prova idraulica, un processo cruciale per garantire l'integrità e la sicurezza di impianti a pressione. Analizzeremo come questa prova viene applicata sia a sistemi aperti che chiusi, che utilizzano acqua o miscele acqua-glicole.
Fasi della Prova di Pressione
La prova di pressione si articola in due fasi principali:
- Verifica dell’ermeticità dell’impianto: Accertamento dell'assenza di perdite.
- Verifica della resistenza dell’impianto: Valutazione della capacità di sostenere la pressione di esercizio.
Entrambe le fasi possono essere eseguite in un unico ciclo di prova, ottimizzando i tempi e le risorse.
Preparazione e Riempimento dell'Impianto
La scelta del fluido per la prova dipende dal tipo di installazione e dalla messa in funzione prevista. L’impianto o il tratto da testare dev’essere riempito con acqua secondo la direttiva SITC BT102-01, se necessario aggiungendo un prodotto antigelo.
Per eseguire correttamente la prova, l’impianto dev’essere riempito lentamente e spurgato completamente. Durante il riempimento dell’impianto occorre verificare costantemente che non vi siano perdite.
Per almeno 10 minuti, il manometro non deve rilevare cali di pressione. Per la prova si devono usare strumenti di misurazione tarati, in grado di visualizzare variazioni di pressione di 0,1 bar.
Esecuzione della Prova di Resistenza
Dopo la prova di tenuta, si passa alla prova di resistenza applicando una pressione non superiore a 1,3 volte la pressione di esercizio (pfin). Non bisogna mai superare le pressioni di prova massime previste per eventuali componenti speciali (ad es. compensatori, ammortizzatori).
La prova deve durare almeno 6 ore. Se sono presenti tubi di plastica, occorre considerare la dilatazione dovuta all’aumento della pressione. Si deve attendere il raggiungimento dello stato di compensazione e stabilità termica. La pressione non deve scendere.
Prova di Tenuta
La prova di tenuta viene eseguita con una pressione di almeno 0,15 bar.
Alternative alla Prova Idraulica: La Prova Pneumatica
Generalmente la prova a pressione “viene condotta impiegando un fluido allo stato liquido (prova idraulica)”, ma in alcuni casi “il riempimento con liquido può arrecare pregiudizio alla stabilità o all’esercizio dell’attrezzatura, oppure può introdurre ulteriori rischi non eliminabili (ad esempio la vicinanza di linee ad alta tensione)”.
Pertanto, “la prova idraulica può essere sostituita con prova pneumatica mediante l’utilizzo di un fluido allo stato gassoso”, ma anche in questo caso sono presenti diversi rischi per la sicurezza. Questa procedura è tuttavia più dispendiosa e più pericolosa rispetto a una prova di pressione con acqua.
Perciò, è di estrema importanza rispettare alcune norme per garantire la sicurezza durante lo svolgimento della prova di pressione pneumatica.
Documentazione della Prova
La prova di pressione va documentata in un verbale, una copia del quale dev’essere consegnata al committente. I valori seguenti costituiscono i dati minimi da riportare.
Sicurezza Durante le Prove di Pressione
A soffermarsi in questi termini sulla sicurezza delle prove di pressione è la premessa di un nuovo documento realizzato dal Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (DIT) dell’Inail. Questo documento è meglio conosciuto come “L’esecuzione in sicurezza delle prove di pressione condotte su attrezzature in esercizio”.
Nel documento - a cura di Canio Mennuti e Giuseppe Augugliaro (DIT) - si ricorda che il principale pericolo derivante da una prova di pressione “è rappresentato dall’improvviso e involontario rilascio dell’energia immagazzinata nell’attrezzatura sottoposta a test”. Inoltre si segnala che durante l’esecuzione del test “il rischio connesso aumenta con l’aumentare della pressione che può causare la possibile fuoriuscita di fluido da giunti, raccordi, flange, valvole e altri accessori, con eventuale proiezione di parti o frammenti di tali componenti”.
Raccomandazioni Generali per la Sicurezza
Il documento Inail fornisce alcune raccomandazioni di carattere generale:
- È opportuno che la prova a pressione sia condotta in un luogo sicuro, idoneo allo scopo.
- La pressione di prova deve essere applicata gradualmente per evitare shock all’attrezzatura sottoposta a prova.
- Non sottoporre a urti l’attrezzatura durante la prova di pressione.
- L’ispezione visiva ravvicinata dell’attrezzatura deve essere eseguita solo quando la pressione non supera il livello di pressione di progetto.
- I necessari dispositivi di protezione individuale devono essere indossati da tutti gli addetti all’esecuzione del test.
Precauzioni Specifiche per la Prova Idraulica
- Quando l’acqua viene utilizzata come fluido di prova, la temperatura durante il test non deve essere inferiore a 7 °C.
- L’attrezzatura sottoposta a prova deve essere completamente riempita con il fluido da utilizzare come mezzo di prova.
- L’effetto del peso del fluido di prova sull’attrezzatura sottoposta a test deve essere preso in considerazione.
Precauzioni Specifiche per la Prova Pneumatica
- A causa del potenziale dovuto agli alti livelli di energia immagazzinata, il volume interno di tutti i componenti da sottoporre a test pneumatici deve essere ridotto al minimo.
- Quando l’attrezzatura sottoposta a prova ha un volume considerevole, è necessario prendere in considerazione gli effetti delle onde d’urto.
- Il riempimento e lo svuotamento delle parti o dei componenti dell’attrezzatura sottoposta a test deve essere controllato per evitare la possibilità di frattura fragile locale a causa del raffreddamento da efflusso.
Normative di Riferimento
Il collaudo degli impianti idrici è regolato dalle UNI 9182:2014 “Impianti di alimentazione e distribuzione d’acqua fredda e calda. Progettazione, installazione e collaudo” e dalla UNI 806-4:2011 “Specifiche relative all’interno di edifici per il convogliamento di acque destinate al consumo umano” a cui si rimanda per una presa visione integrale.
La UNI 9182:2014 all’art. 26 Collaudo rimanda alla UNI 806-4:2011 con gli art. 26.2.1 sia per l’acqua fredda e con l’art 26.2.2 sia per l’acqua calda. La UNI 806-4:2011 alla “Messa in servizio” punto 6.1.1 specifica che “la prova può essere eseguita sia con acqua sia utilizzando, ove consentito dalle regolamentazioni nazionali, aria a bassa pressione senza olio e pulica o gas inerti”.
Codice ASME Sezione VIII divisione 1
Preferisco pertanto affrontare, una volta tanto, un problema squisitamente tecnico, com’è appunto quello della verifica in prova idraulica di un apparecchio a pressione secondo il codice americano ASME Sezione VIII divisione 1; verifica che, se avrete la pazienza di leggere fino in fondo quanto segue, non è una cosa del tutto banale.
Nel lodevole tentativo di stressare in prova idraulica un apparecchio a pressione sino alle sue estreme capacità di resistenza, la pressione di prova idraulica richiesta da questo codice è stata basata sulla cosiddetta MAWP (= Maximum Allowable Working Pressure), ossia sulla massima pressione ammissibile per l’apparecchio tenendo conto degli spessori utilizzati, ovviamente sempre superiore a quella di progetto (molte volte si aggiunge l’ulteriore specificazione “hot & corroded”, per indicare che si tratta della massima pressione ammissibile alla temperatura di progetto calcolata sottraendo dallo spessore di ciascun componente dell’apparecchio il rispettivo sovraspessore di corrosione).
E’ tuttavia ammesso (e, come vedrete in seguito, alle volte è l’unica soluzione possibile) basare la pressione di prova idraulica sulla pressione di progetto.
E’ bene chiarire il significato pratico di questa formula: essa vorrebbe garantire che in nessuno dei componenti dell’apparecchio si superi, durante la prova idraulica, una pressione maggiore di 1,3 volte la massima pressione che esso sopporterebbe a temperatura ambiente (nei casi in cui lo spessore è determinato dalla sollecitazione ammissibile, ciò equivale a dire che, in condizioni di prova, non si supera una sollecitazione maggiore di 1,3 volte quella sopportabile a temperatura ambiente; il senso di moltiplicare ulteriormente per il valore di Lsr è appunto quello di maggiorare la pressione di progetto ammissibile in funzione dell’aumento di sollecitazione ammissibile a temperatura ambiente rispetto a quella ammissibile a temperatura di progetto).
La terza eccezione, sicuramente la più importante, è quella in cui la pressione idrostatica dovuta al battente liquido è sensibilmente maggiore di quella esistente in condizioni di progetto: è il caso di tutti gli apparecchi alti, o comunque quelli in cui il battente idrostatico, anche se non eccessivo, esiste soltanto in condizioni di prova idraulica, mentre manca completamente in condizioni di progetto.
Sorge a questo punto il problema della determinazione della massima pressione di prova idraulica sopportabile da un apparecchio, tenuto conto, come già detto più sopra, che il Codice ASME VIII divisione 1 non prevede un metodo di calcolo per la prova basato su sollecitazioni ammissibili specifiche.
E’ tuttavia vero che la pressione massima sopportabile da un apparecchio in prova idraulica può essere determinata indirettamente, attraverso quella che viene definita come la “basis for calculated test pressure”.
Si tratta in pratica anche qui di una Maximum Allowable Working Pressure, però calcolata a temperatura ambiente e ad apparecchio non corroso (MAWP “new & cold”), con lo stesso procedimento adottato per trovare la MAWP “hot & corroded”, ossia determinando la massima pressione sopportabile da ciascun componente a temperatura ambiente in condizioni non corrose, e detraendo dal valore trovato l’altezza idrostatica in progetto, per poi scegliere, tra i valori trovati, il valore inferiore.
In assenza di battenti idrostatici, la pressione di prova ottenuta moltiplicando per 1,3 la “basis for calculated test pressure” così determinata (Pb) è la massima pressione di prova compatibile con tutti gli spessori utilizzati.
Se però esiste un battente idrostatico in prova diverso da quello in progetto, la massima pressione di prova sopportabile dal singolo componente può essere calcolata sommando a Pb il rispettivo battente idrostatico in progetto, moltiplicando il risultato per 1,3 e detraendo dal valore ottenuto il battente idrostatico in prova; la massima pressione di prova sopportabile dall’apparecchio sarà ovviamente il minore dei valori così ottenuti.
E’ facile convincersi che, in assenza di un sovraspessore di corrosione e in presenza di un battente idrostatico in prova sensibilmente maggiore di quello in progetto (per la precisione, in presenza di un battente idrostatico in prova superiore a quello in progetto diviso per 1,3), non solo diventa determinante la condizione di prova rispetto a quella di progetto, ma può addirittura verificarsi il caso di non riuscire a trovare uno spessore di materiale sufficiente a resistere alle condizioni di prova, e ciò per il semplice motivo che la MAWP aumenta con l’aumentare dello spessore, generando così una pressione di prova che cresce al crescere dello spessore.
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