Le prove di pressione sono fondamentali per garantire la sicurezza e l'integritĂ  delle attrezzature a pressione. In questo articolo, esaminiamo in dettaglio le procedure per le prove idrauliche, i rischi associati e le precauzioni necessarie per eseguirle in sicurezza.

Problemi legati alle prove di tenuta

Nelle spiegazioni che seguono, cerchiamo di chiarire i problemi legati alle prove di tenuta. Per la prova di pressione idraulica, consideriamo in dettaglio le procedure del metodo della perdita di carico.

Procedura standard per la prova di perdita di carico

Viene applicata la pressione di prova STP (System Test Pressure). Per ottenere un elevato grado di saturazione, la pressione di prova STP viene mantenuta per mezz'ora con un pompaggio continuo, decisivo per la saturazione. Un volume d’acqua calcolato Verf. Si misura la perdita di pressione Δp risultante.

La linea è considerata adeguatamente sfiatata se la perdita di pressione misurata Δp è maggiore o uguale alla perdita di pressione minima Δpmin specificata nella tabella quando il volume d’acqua Verf. La linea è considerata a tenuta se la perdita di pressione nella prova principale diminuisce costantemente agli stessi intervalli di tempo e non supera la perdita di pressione ammissibile Δpzul per la durata della prova principale.

PoichÊ si ipotizza che la perdita di pressione sia essenzialmente legata alla saturazione del rivestimento in malta cementizia e che la saturazione diminuisca continuamente, è necessario che la perdita di pressione non rimanga la stessa negli stessi intervalli di tempo.

Procedura standard a influenza ridotta per condotte di grandi dimensioni

La procedura standard a influenza ridotta è un metodo di prova speciale per le condotte più grandi ≥ DN 400 con rivestimento in malta cementizia e funziona esclusivamente con il metodo della perdita di carico. Questa procedura richiede almeno due giorni. La pratica dimostra che può essere necessaria più di una settimana per raggiungere la completa saturazione.

La procedura standard di minimizzazione dell’influenza è stata sviluppata perché nella routine lavorativa le condotte con diametro nominale molto grande sono difficili da testare o possono esserlo solo per periodi di tempo molto lunghi. Ciò è dovuto alle sacche d’aria presenti nei pori del calcestruzzo. La soluzione è quella di scegliere un’ampia perdita di pressione, pari al 10% della pressione di prova.

Il test preliminare dura 24 ore e il processo viene eseguito come nella procedura standard. Se il test di perdita di pressione integrato e l’ulteriore mantenimento della pressione hanno esito positivo, il test preliminare è concluso. Dopo la perdita di pressione, si verifica un leggero aumento della pressione, a seconda del rivestimento in malta di cemento. Il successivo gradiente di pressione viene osservato per 3 ore per ridurre al minimo le fluttuazioni di temperatura.

Il tempo di prova può essere prolungato di altre 1,5 ore o finchÊ la temperatura non si uniforma durante il giorno. Il calo di pressione porta a una contrazione del tubo. La temperatura del tubo deve essere compresa tra 5°C e 20°C. Abbiamo esperienza di clienti che hanno testato diverse linee a una temperatura di 7°C in un giorno con risultati negativi. Anche le variazioni di temperatura in gran parte del percorso esposto, ad esempio a causa della radiazione solare, rappresentano un problema.

A partire da un volume di tubo di 20m3, l’insieme delle regole raccomanda di eseguire la procedura standard. Dopo che il tratto di tubazione da testare è stato riempito di acqua potabile ed è stato sfiatato, la tubazione deve essere depressurizzata per un’ora. Lo scopo è quello di ridurre le tensioni dipendenti dalla pressione nella parete del tubo. Dopo la fase di rilassamento, la STP deve essere applicata in modo continuo e rapido (entro 10 minuti).

Spesso ci viene chiesto se i 10 minuti devono essere rispettati esattamente. Il successivo rilassamento e la contrazione dipendono in larga misura dal rapido aumento della pressione. Nessuno può definire esattamente un limite. La pressione di prova del sistema viene mantenuta per un periodo di 30 minuti mediante pompaggio continuo o a intervalli. Qui è possibile vedere le piÚ svariate soluzioni di pompaggio in pratica presso i clienti.

La semplice accensione e spegnimento della pompa non è contemporanea e spesso causa fluttuazioni di pressione dell’ordine di diversi bar. Il tasso deve fluttuare al massimo di 1 bar intorno allo STP. Perdite di pressione ≥ 20% durante il test preliminare comportano l’interruzione del test.

La sezione di prova deve essere esaminata per verificare l’assenza di perdite. L’acqua drenata Vab deve essere misurata e non deve superare il volume d’acqua consentito Vzul. Se il volume d’acqua è superiore a quello consentito, il test deve essere interrotto.

La riduzione della pressione e il prelievo dell’acqua non sono così facili. La quantità di acqua da rimuovere è minima, soprattutto se le sezioni dei tubi sono corte e il volume interno della linea è basso; inoltre, a una pressione di circa 15 bar, anche quest’acqua viene rapidamente spruzzata di lato.

Questo porta a una contrazione della conduttura. La durata del test deve quindi essere prolungata di 60 minuti. La procedura standard è adatta a tutti i materiali e a tutte le dimensioni. La prova di perdita di pressione viene eseguita non prima di un’ora dall’inizio della prova preliminare.

Per tutti coloro che hanno preso lezioni di matematica molto tempo fa, la formula sembra complicata. In sostanza, è il volume del tubo, tenendo conto delle inclusioni d’aria, in relazione alla perdita di pressione misurata e al modulo di elasticità dell’acqua e del materiale del tubo. Per PE 80, PE 100 e PE-X, la procedura standard viene utilizzata in modo modificato. All’inizio del test principale, la pressione viene rapidamente ridotta di 2 bar. Successivamente viene eseguito il test principale e viene misurata la differenza di pressione tra il valore massimo durante il test principale e la pressione finale.

Rischi e sicurezza nelle prove di pressione

Non sono pochi i pericoli per l’esecuzione delle prove di pressione, nei controlli previsti in relazione alla fabbricazione e all’esercizio delle attrezzature a pressione. 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)”.

E 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.

Rischi delle prove idrauliche e pneumatiche

In sede di esercizio, “l’allestimento di una prova idraulica può essere estremamente problematico in quanto, preliminarmente alla prova di pressione, è necessario valutare l’idoneità e la stabilità delle strutture di supporto rispetto al peso dell’acqua di riempimento, svuotare e bonificare l’attrezzatura; successivamente alla prova sarà inoltre necessario smaltire il fluido utilizzato, eliminare l’umidità residua per evitare l’innesco di fenomeni di corrosione, ecc”. E queste problematiche “tendono a divenire sempre più critiche con l’aumentare della capacità dell’attrezzatura”.

Per questi motivi ragioni “è molto frequente optare per una prova di pressione con gas (o pneumatica) utilizzando, se possibile, lo stesso fluido contenuto nell’attrezzatura”. In tal modo - continua il documento - “si evitano la maggior parte dei rischi prima menzionati ma, per contro, se ne introducono di nuovi quali ad esempio la maggiore pericolosità di questo tipo di test (energia potenziale notevolmente superiore rispetto alla prova di pressione idrostatica a parità di temperatura e pressione, possibile fuoriuscita di fluidi tossici, esplosivi, infiammabili, comburenti) unitamente alla necessità di monitoraggio con altri metodi di Controllo Non Distruttivo (CND) al fine di migliorarne il grado di affidabilità”.

Raccomandazioni generali per la sicurezza

Dal punto di vista della sicurezza di una prova di pressione “l’obiettivo è, se possibile, eliminare i pericoli ovvero di mitigarne il rischio associato”. A puro titolo indicativo, il documento fornisce “alcune raccomandazioni di carattere generale:

  • È opportuno che la prova a pressione sia condotta in un luogo sicuro, idoneo allo scopo.
  • Nel caso in cui non sia possibile proteggere la postazione di lavoro con barriere, gabbie o altri mezzi adeguati occorre verificare che la procedura di prova faccia riferimento ai rischi specifici del caso e alle relative misure da intraprendere per la loro eliminazione o mitigazione.
  • Quando la prova prevede valori elevati di pressurizzazione tali da non poter individuare un luogo sicuro nelle immediate vicinanze dell’attrezzatura stessa, la prova dovrebbe essere monitorata da una postazione remota con adeguati strumenti di registrazione del tempo e della pressione.
  • La pressione di prova deve essere applicata gradualmente per evitare shock all’attrezzatura sottoposta a prova.
  • Il manometro di controllo della pressione dovrebbe essere visibile dalla postazione dell’operatore addetto alla pressurizzazione.
  • Non sottoporre a urti l’attrezzatura durante la prova di pressione (ad esempio colpendola con un martello).
  • La temperatura del fluido di prova non deve essere inferiore a quella specificata nella procedura per evitare la possibilitĂ  di rottura fragile.
  • La procedura di prova deve specificare le precauzioni da adottare per la salvaguardia dai rischi derivanti dalla possibile espansione del fluido di prova durante il test.
  • L’ispezione visiva ravvicinata dell’attrezzatura deve essere eseguita solo quando la pressione non supera il livello di pressione di progetto.
  • I giunti e le connessioni dei tubi flessibili soggetti alla pressione devono essere adeguatamente fissati per evitare lesioni dovute a scuotimenti in caso di guasto.
  • Quando viene rilevata una perdita nei giunti o nei raccordi, oppure sull’attrezzatura sottoposta a test o sull’apparecchiatura di prova stessa, la pressione deve essere ridotta alla pressione atmosferica prima di qualsiasi intervento correttivo.
  • Quando la prova di pressione viene svolta per verificare la pressione di taratura di valvole di sicurezza, lo scarico e le eventuali tubazioni di convogliamento devono essere preventivamente esaminate per individuare possibili ostruzioni o situazioni di pericolo.
  • I necessari dispositivi di protezione individuale, se applicabili, devono essere indossati dall’ispettore e da tutti gli addetti all’esecuzione del test che lavorano all’interno dell’area di prova.

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 per evitare la possibilitĂ  di danni provocati dalla bassa temperatura.
  • 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 e qualsiasi struttura o fondazione di sostegno devono essere presi in considerazione in modo particolare.
  • Se come fluido di prova si utilizza un liquido diverso dall’acqua, ad es. un combustibile, dovrebbero essere considerati anche i pericoli specifici di quel fluido.

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 isolando determinate sezioni o testando i componenti singolarmente.
  • Quando l’ attrezzatura sottoposta a prova ha un volume considerevole, è necessario prendere in considerazione gli effetti delle onde d’urto e della proiezione di parti o frammenti di attrezzatura o suoi accessori in caso di guasto catastrofico.
  • Il riempimento e lo svuotamento delle parti o dei componenti dell’attrezzatura sottoposta a test deve essere controllato per evitare la possibilitĂ  di frattura fragile locale a causa del raffreddamento da efflusso.

In conclusione, è fondamentale affrontare le prove idrauliche con un approccio ben pianificato e una rigorosa aderenza alle procedure di sicurezza. La conoscenza approfondita delle tecniche di prova e la consapevolezza dei potenziali rischi sono essenziali per garantire un ambiente di lavoro sicuro e risultati affidabili.

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