PROVE DI SICUREZZA E PRESTAZIONI DI MACCHINE OPERATRICI IN CONFORMITA ALLE PRESCRIZIONI DELLA UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005

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1 Convegno di Medio Termine dell Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Belgirate, settembre 2011 memoria n. PROVE DI SICUREZZA E PRESTAZIONI DI MACCHINE OPERATRICI IN CONFORMITA ALLE PRESCRIZIONI DELLA UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005 CRA-ING, Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura, Unità di ricerca per l ingegneria agraria, Monterotondo (Roma) SOMMARIO Da circa 15 anni è stato istituito presso il CRA-ING un gruppo di lavoro, denominato CENTRO PROVE MACCHINE AGRICOLE (CPMA), attivo nel settore delle prove per il rilievo delle caratteristiche funzionali e di sicurezza delle macchine motrici ed operatrici e degli pneumatici di uso agricolo. L attività del gruppo è finalizzata a: 1) eseguire le prove necessarie alla certificazione ENAMA delle macchine; 2) fornire ai costruttori un servizio di consulenza e ricerca finalizzata attraverso una stretta collaborazione con i progettisti nell analizzare le prestazioni operative e la sicurezza d uso di prototipi e macchine innovative, sia al fine di proporre soluzioni tecniche che per assolvere alle disposizioni della Direttiva Macchine 2006/42/CE. Per assicurare la qualità dei risultati ottenuti, il CPMA si è strutturato in forma di laboratorio tecnicoscientifico, nel quale la gestione delle attività di prova, delle strumentazioni e delle misure avviene secondo criteri di rigore procedurale. E stato così implementato un Sistema di Gestione per la Qualità che ha ottenuto da ACCREDIA l accreditamento N 1141 come Laboratorio che opera in conformità alle prescrizioni della normativa ISO/IEC 17025:2005, per una serie di prove che riguardano il rilievo dei livelli di pressione e potenza sonora emessi ed il rilievo delle prestazioni in campo di macchine per la lavorazione del terreno, per la semina, per la distribuzione di prodotti fertilizzanti e di attrezzature combinate per la lavorazione e semina del terreno. Il presente lavoro riporta le modalità con cui il CPMA garantisce sia la competenza tecnica del Laboratorio nel fornire costantemente risultati validi, accurati e riproducibili, che l evidenza di un Sistema conforme per la Qualità, applicato a due operatrici per la lavorazione del terreno per la verifica rispettivamente del livello di pressione sonora emesso (in accordo alla EN ISO/4254:2010) e delle prestazioni operative in campo (in accordo al protocollo di prova ENAMA). Parole chiave: accreditamento, qualità, laboratorio prova. 1 INTRODUZIONE Il Centro Prove Macchine Agricole del CRA-ING di Monterotondo (Roma), è un gruppo di lavoro attivo nel settore delle prove per il rilievo delle caratteristiche funzionali e di sicurezza delle macchine motrici ed operatrici e degli pneumatici di uso

2 agricolo (Pochi & Santoro, 2004). Inoltre, è uno dei centri specializzati per effettuare le prove per il rilievo delle prestazioni di una vasta tipologia di macchine agricole, ai fini della certificazione ENAMA e per la redazione/revisione dei protocolli di prova. In tale contesto sono state sviluppate metodologie, attrezzature e strumentazioni utilizzabili sia su appositi banchi prova che in condizioni di reale operatività (Fanigliulo et al. 2008). Inoltre, in accordo a norme di riferimento ISO, EN, UNI e per assolvere alle disposizioni della Direttiva Macchine 2006/42/CE, esegue prove di verifica dei seguenti parametri di sicurezza di macchine motrici e di operatrici agricole sia portate che semoventi: livelli emessi di pressione e potenza sonora e livelli di vibrazioni trasmessi sia al sistema mano-braccio che al corpo intero dell operatore, i cui valori devono essere dichiarati dal costruttore nel manuale d uso e manutenzione della macchina (Ragni et al., 1999); idoneità delle protezioni di sicurezza alla proiezione accidentale di materiale; integrità strutturale e stabilità in parcheggio su piano inclinato. Per assicurare la qualità dei risultati ottenuti, il CPMA si è strutturato in forma di laboratorio tecnico-scientifico, nel quale la gestione delle attività di prova, delle strumentazioni e delle misure avviene secondo criteri di rigore procedurale. E stato così implementato un Sistema di Gestione per la Qualità (SGQ) che ha ottenuto da ACCREDIA l accreditamento N 1141 come Laboratorio che opera in conformità alle prescrizioni della normativa ISO/IEC 17025:2005 Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura, per una serie di prove che riguardano il rilievo dei livelli di pressione e potenza sonora emessi ed il rilievo delle prestazioni in campo di macchine per la lavorazione del terreno, per la semina, per la distribuzione di prodotti fertilizzanti e di attrezzature combinate per la lavorazione e semina del terreno. L'accreditamento di un Laboratorio di Prova garantisce la qualità dei risultati, attraverso la conferma metrologica degli strumenti di misura, la riferibilità delle misure e la valutazione dell'incertezza di misura associata a detti risultati. Il presente lavoro riporta le modalità con cui il CPMA garantisce l applicazione di un Sistema conforme per la Qualità alla gestione e conduzione di due diverse tipologie di prova, rispettivamente per la verifica del livello di pressione sonora emesso (in accordo alla EN ISO/4254:2010) e delle prestazioni operative in campo (in accordo al protocollo di prova ENAMA) di due operatrici per la lavorazione del terreno. 2 MATERIALI E METODI 2.1 L accreditamento del CPMA Un Sistema di Gestione per la Qualità è un insieme di regole e di procedure, definito in una norma riconosciuta a livello internazionale, che un Laboratorio di prova applica allo scopo di raggiungere obiettivi definiti quali, ad esempio, la soddisfazione del cliente ed il miglioramento continuo dei servizi erogati. Per un Laboratorio di prova, la richiesta di accreditamento comporta la verifica del Sistema Qualità applicato e della propria competenza tecnica in conformità alle prescrizioni della norma di riferimento ed alle ulteriori prescrizioni richieste da ACCREDIA, unico ente autorizzato a svolgere attività di accreditamento in Italia. A differenza della certificazione, che è riferita al solo SGQ implementato rispettando i requisiti della norma UNI EN ISO 9001:2008 da una qualsiasi azienda per fornire prodotti o servizi che soddisfino le richieste del cliente, l accreditamento in accordo alla

3 Prove di sicurezza e prestazioni in conformità alla ISO/IEC 17025:2005 ISO/IEC viene ottenuto da un Laboratorio, relativamente alle sole prove sotto accreditamento, a seguito del superamento di una visita ispettiva da parte di ACCREDIA, nel corso della quale viene verificato che per quella prova siano stati soddisfatti i requisiti previsti della norma. Pertanto l'accreditamento di una prova è il riconoscimento per un Laboratorio della corretta implementazione ed efficacia del proprio SGQ, alla cui base vi è un percorso approfondito di verifica e miglioramento, svolto da tutto il personale operante all'interno del laboratorio, a sua volta sottoposto ad una mirata opera di formazione per consentire la corretta gestione del Sistema stesso. Benché le due norme siano compatibili, ma non intercambiabili, solo la conformità alla ISO/IEC garantisce sia la competenza tecnica del Laboratorio che l evidenza di un Sistema conforme per la Qualità. Con l accreditamento del CPMA, ACCREDIA ha inoltre attestato l'imparzialità del personale responsabile, l'indipendenza nell'esecuzione delle sue attività oltre all'adeguatezza della strumentazione e delle attrezzature utilizzate nei processi di prova, nonché la capacità di operare con professionalità e correttezza secondo criteri di rigore procedurale ed integrità morale. 2.2 La norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005 Riconosciuta come il punto di riferimento internazionale per approvare la competenza dei laboratori di taratura e di prova, la norma specifica i requisiti generali per effettuare prove e/o tarature utilizzando metodi normalizzati e metodi sviluppati dai laboratori stessi. La ISO/IEC è costituita da due capitoli principali che trattano rispettivamente i requisiti di gestione ed i requisiti tecnici. I primi sono collegati soprattutto con il funzionamento e l efficacia del SGQ all interno del Laboratorio e riguardano: organizzazione della struttura da accreditare; sistema qualità; tenuta sotto controllo della documentazione e delle registrazioni; riesame delle richieste, delle offerte e dei contratti; approvvigionamenti di servizi e forniture; servizi al cliente; reclami; miglioramento continuo; azioni preventive e correttive; audit interni ed esterni; riesami da parte della Direzione. I requisiti tecnici, invece, richiamano la competenza del personale, dei metodi e delle apparecchiature ed esaminano: ottimizzazione dell ambiente di lavoro; formazione continua del personale; pianificazione dell attività di prova; scelta e validazione dei metodi; gestione di documenti e dati; controllo, taratura e conferma metrologica delle strumentazioni; stima dell incertezza di misura e di taratura interna degli strumenti; presentazione dei risultati. I Laboratori che intendono dimostrare ai propri clienti di essere tecnicamente competenti ed in grado di assicurare la qualità dei risultati delle prove accreditate, devono essere in grado di soddisfare tutti i requisiti prima citati, attraverso l implementazione di un corretto SGQ che gli consente un pieno controllo di tutti i processi di prova. 2.3 Il sistema di gestione per la qualità progettato dal CPMA Il gruppo di lavoro del CPMA, da sempre impegnato nell'ottenimento di una qualità sostanziale delle proprie attività di prova e conscio che la qualità non è auto referenziazione ma è tale solo se verificata da un organismo autorizzato, decise già nel 2004 di perseguire l'obiettivo dell'eccellenza: l'accreditamento volontario secondo le norme internazionali per la competenza dei laboratori di prova. Intraprese, quindi, un percorso che iniziò con la definizione di una propria Politica della Qualità e nell'anno successivo furono emessi i seguenti "Documenti della Qualità, che nell insieme costituiscono il SGQ applicato dal CPMA: a) la Politica della Qualità, che esprime gli

4 obiettivi e gli indirizzi generali del CPMA relativamente alla qualità dei servizi di prova eseguiti; b) i Piani annuali di miglioramento, che stabiliscono gli obiettivi per documentare gli scopi e gli impegni del Centro per la crescita delle competenze, delle infrastrutture e delle risorse impegnate; c) le Procedure Gestionali, che definiscono le modalità per lo svolgimento dei processi nel rispetto dei principi e delle prescrizioni generali definite nel SGQ. Ciascuna Procedura si riferisce specificamente a un processo o attività caratteristica del CPMA e ne fissa le regole di esecuzione, le responsabilità, le modalità di controllo; d) le Istruzioni Operative di lavoro, che indicano, in dettaglio, le metodologie per l esecuzione delle operazioni di conferma metrologica e per la definizione dell incertezza di taratura di tutte le apparecchiature e strumentazioni di misura che il CPMA impiega per l esecuzione delle prove accreditate; e) i Piani della Qualità, utilizzati quali linee guida per l esecuzione delle prove accreditate, descrivono le modalità di applicazione del SGQ a ogni singola commessa, con l'indicazione delle responsabilità, modalità operative, risorse, strumenti e modalità di controllo attinenti alla Qualità; f) i Piani Esecutivi e di Controllo, che descrivono le modalità e le responsabilità relative all'effettuazione dei controlli sui servizi di prova eseguiti dal laboratorio; g) la modulistica di supporto alle Procedure, alle Istruzioni Operative ed ai Piani della Qualità, la cui compilazione fornisce l evidenza e la prova oggettiva di quanto realmente eseguito e del controllo delle attività. A completamento di tale mole di lavoro, nel 2005 il CPMA ha emesso il Manuale della Qualità (MQ) del Laboratorio, che fa sintetico riferimento a tutti i documenti prima citati e descrive come il laboratorio opera per raggiungere e mantenere la conformità ai requisiti della ISO/IEC 17025:2005. Dopo alcuni anni di applicazione del SGQ alle varie prove nel frattempo condotte, il CPMA ha sostenuto nel 2010 la visita ispettiva da parte di ACCREDIA che ha così concesso l accreditamento, per le tipologie di prova prima citate, della conformità del CPMA alle prescrizioni previste dalla norma. 2.4 Descrizione delle macchine e delle prove Le macchine utilizzate per il rilievo in campo delle prestazioni operative e del livello di pressione sonora emesso sono operatrici portate per i lavori di affinamento superficiale del terreno, rispettivamente un erpice rotante Valentini M.A., con larghezza di 4,0 m e 18 coppie di coltelli rotanti su asse verticale, ed una zappatrice rotativa Nardi con larghezza di lavoro pari a 2,1 m e dotata di 48 zappette ad arco. La prova di sicurezza è stata condotta in accordo agli standard UNI EN ISO :2010 e UNI EN ISO 11201:2010, che prevedono la misurazione in posizioni specifiche ed in campo sonoro praticamente libero, sopra un piano riflettente, del livello di pressione sonora ponderato A, L pa, e del livello di picco ponderato C della pressione sonora, L pc,peak. Tali misurazioni sono state effettuate per bande di frequenza per terzi di ottava da 100 Hz a 10 khz, utilizzando una catena strumentale B.&K., sottoposta a taratura presso centro SIT. I requisiti sulle condizioni ambientali dell area di prova soddisfano i requisiti richiesti dal grado di accuratezza 1 (laboratorio). La sorgente di potenza esterna utilizzata per le prove è costituita da un motore elettrico, con una potenza di 15 kw a 50 Hz, montato su un carrello dotato di attacco a tre punti e trasmissione cardanica, a sua volta collegato ad un trattore per tenere sollevato, durante le prove, il complesso costituito dal carrello e dalla zappatrice. Il tempo di campionamento è stato di 60 s e sono state effettuate cinque ripetizioni al fine di ridurre il grado di incertezza associato alla misurazione dei livelli.

5 Prove di sicurezza e prestazioni in conformità alla ISO/IEC 17025:2005 La prova per il rilievo in campo delle prestazioni operative dell erpice rotante, azionato da un trattore con potenza nominale di 205 kw, è stata condotta su terreno pianeggiante caratterizzato da tessitura argillosa-limosa ed in accordo al protocollo proposto da ENAMA. Per la determinazione dei principali parametri dinamicoenergetici dell accoppiamento trattore-operatrice è stata impiegata una idonea catena strumentale, come mostrato da Pochi & Fanigliulo (2010), mentre per il rilievo dei segnali provenienti dai sensori installati sul trattore è stato utilizzato un sistema di trasmissione dati a radiofrequenza ad alta velocità che realizza il collegamento tra i sensori stessi ed un PC, posto su un laboratorio mobile a bordo campo, che consente il trattamento immediato dei dati e la valutazione dello stato d efficienza della strumentazione e dell andamento della prova (Fanigliulo et al., 2004). Le misurazioni sono riferite ad una base di prova di 100 m e sono state condotte tre ripetizioni. 3 RISULTATI E DISCUSSIONE Ai valori dei livelli di pressione sonora di emissione ponderata A, riportati in Tab. 1, è stata associata un'incertezza di misura di ± 1,4 db,con un livello di confidenza pari al 95% (k = 2), in accordo alla metodologia prevista dalla ISO 11201:2010. L pc,peak db(c) L pa L Correzione (K 1 ) L pa 94,5 77,3 23,71 0,0 77,3 93,8 77,5 23,61 0,0 77,5 93,2 77,6 24,79 0,0 77,6 93,2 77,7 25,53 0,0 77,7 93,4 77,9 24,32 0,0 77,9 Tabella 1. Risultati delle misurazioni dei livelli di pressione sonora emessa dalla zappatrice nelle cinque ripetizioni della prova senza carico, al regime di rotazione della p.d.p. di 540 min -1. Poiché il livello di pressione sonora emesso dalla macchina è inferiore al limite di 80 stabilito dalla Direttiva Macchine, non risulta necessaria la determinazione della potenza sonora. In Tab. 2, infine, sono riportati i risultati delle prove condotte con l erpice rotante relativamente ai principali parametri operativi rilevati. velocità media effettiva (km h -1 ) 3,30 ± 0,01 larghezza di lavoro effettiva (m) 3,98 ± 0,01 spessore dello strato lavorato (m) 0,171 ± 0,005 forza media di trazione (dan) 546,2 ± 8,6 regime presa di potenza (min -1 ) 1021 ± 4 coppia media alla p.d.p. (danm) 60,2 ± 0,5 potenza media alla p.d.p. (kw) 64,4 ± 0,6 potenza di trazione richiesta dalla lavorazione (kw) 5,0 ± 0,4 slittamento trattore (%) 6,20 ± 0,02 Tabella 2. Risultati medi ottenuti con l erpice rotante Valentini nel corso delle prove in campo, con la relativa incertezza di misura dichiarata dal CPMA.

6 La gestione secondo criteri di qualità delle due diverse tipologie di prove condotte, ed in particolare la prova di prestazioni, conferma la possibile applicazione del sistema descritto anche ad un settore caratterizzato da una notevole variabilità ambientale come l ingegneria agraria, comunque tale da garantire sia la soddisfazione del cliente che la competenza tecnica del Laboratorio nel fornire costantemente risultati tecnicamente validi e riproducibili. Al termine di ogni singola prova accreditata, il CPMA provvede infine alla stesura del Rapporto ufficiale di prova relativo alla macchina testata che illustra, in dettaglio, tutti i requisiti, le misure e le azioni adottate per la realizzazione della prova stessa. Come membro della EA (European co-operation for Accreditation) ACCREDIA è firmatario dell accordo multilaterale di mutuo riconoscimento dell International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC-MRA), e di conseguenza i Rapporti emessi dal CPMA, riportanti il marchio combinato ILAC-MRA ACCREDIA, sono riconosciuti ed approvati a livello internazionale. 4 CONCLUSIONI La verifica delle caratteristiche funzionali e di sicurezza delle macchine motrici ed operatrici, se svolta da un ente pubblico di ricerca, rappresenta una garanzia sia per l utilizzatore finale della macchina che per gli stessi produttori. I primi sono messi a conoscenza delle prestazioni operative e della sicurezza d uso nelle reali condizioni di lavoro, mentre per i costruttori sottoporre i propri prodotti ad una serie completa di prove di sicurezza e di prestazioni presso un Laboratorio di prova accreditato in conformità ai requisiti previsti da una normativa internazionale di riferimento, può risultare un requisito necessario su cui basare le dichiarazioni CE di conformità dei prodotti stessi e per assolvere alle disposizioni della Direttiva Macchine 2006/42/CE. Per un Laboratorio di prova, l'adozione di un Sistema di Gestione per la Qualità, la sua corretta applicazione all'organizzazione ed il suo conseguente accreditamento costituiscono una precisa scelta strategica per perseguire i propri obiettivi di crescita e miglioramento continuo, come strumento che consente un pieno controllo dei propri processi di prova, in termini di ottimizzazione delle risorse interne ed esterne, per soddisfare le richieste e le esigenze dei clienti. BIBLIOGRAFIA Fanigliulo, R., Pochi, D., Volpi, C. & Santoro, G. Sistema mobile per la valutazione delle prestazioni in campo delle operatrici agricole, Rivista di Ingegneria Agraria, 2004, 4, Fanigliulo, R., Fornaciari, L., Pochi, D. & Vassalini, G. Control tests of main safety requirements of a flail mower, according to EN standards, Proc. of C.I.G.R. Int. Conf. on Innovation Technology to Empower Safety, Health and Welfare in Agriculture, Ragusa, Italy, Pochi, D. & Fanigliulo, R. Testing of soil tillage machinery, In: Dedousis A. and Bartzanas T. (ed) Soil Engineering, Soil Biology Book Series, Vol. 20. Springer, Berlin, pp Pochi, D. & Santoro, G. Progetto e realizzazione di un carro trainato attrezzato per la prova degli pneumatici agricoli, Rivista di Ingegneria Agraria, 2004, 2, Ragni, L., Vassalini, G., Fang, X. & Zhang, L. Vibration and noise of small implements for soil tillage, Journal of Agricultural Engineering Research, 1999, (74), UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005. Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e di taratura, Bruxelles, Belgio.