APPLICAZIONE DELLA NORMA UNI EN 14181: LE VERIFICHE DEL LABORATORIO E LA GESTIONE IN QUALITÀ DELLO SME

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1 APPLICAZIONE DELLA NORMA UNI EN 14181: LE VERIFICHE DEL LABORATORIO E LA GESTIONE IN QUALITÀ DELLO SME Seminario Tecnico Stabilimenti IPPC: Piano di Monitoraggio e Controllo (PMC) e Sistemi di Monitoraggio delle emissioni (SME) Provincia di Ravenna C/O Sala Nullo Baldini Via Guaccimanni 10, Ravenna 10 Maggio 2013 Relatore Manuele Salvador

2 Applicazione Norma UNI EN 14181:2005 nel quadro Legislativo ed Autorizzativo Necessità della redazione di una Linea Guida da parte delle Autorità preposte ai fini di definire criteri comuni per le soluzioni alle criticità riscontrate Protocollo di intesa tra Gestore ed Autorità Competente per il Controllo ed Autorità Competente: Manuale di Gestione SME

3 Norma UNI EN 14181:2005 In cosa consiste: NORMA UNI EN Ed. 01/2005 (di seguito UNI EN 14181) Emissioni da sorgente fissa assicurazione della qualità di sistemi di misurazione automatici UNI EN 14181:2005 QAL1 QAL2 QAL3 AST

4 Norma UNI EN 14181:2005 Verifiche previste: Procedura QAL1 È una procedura che prevede la verifica dell adeguatezza della strumentazione agli scopi che ci si è prefissi a monte dell installazione dello SME attraverso la determinazione delle caratteristiche di misura degli strumenti ed il calcolo dell incertezza (Norma UNI EN 14956) Procedura QAL2 È una procedura di frequenza triennale/quinquennale tesa alla determinazione di una funzione di taratura e della sua variabilità nonché una prova della variabilità dei valori misurati dell AMS rispetto all incertezza fornita dalla Legislazione Procedura AST È una procedura da effettuarsi annualmente fra due QAL2 utilizzata per valutare se i valori misurati dall AMS soddisfano ancora i criteri di incertezza richiesti. La prova AST verifica inoltre la validità della funzione di taratura determinata dalla procedura QAL2 Procedura QAL3 È una procedura utilizzata per mantenere la qualità delle misure dello SME durante il suo normale funzionamento, verificando che le derive di zero e di span siano coerenti con quelle determinate durante la procedura QAL1

5 Norma UNI EN 14181:2005 a cura di chi: QAL1 QAL3 Fornitore della strumentazione Gestore dell impianto QAL2 AST Laboratorio di prova accreditato secondo -EN ISO/IEC con l utilizzo di metodi CEN (punto 5.4 della Norma)

6 Procedura QAL1 Norma EN ISO 14956:2004 Valutazione dell adeguatezza del sistema di monitoraggio e delle relative procedure di esercizio agli scopi che ci si è prefissi a monte dell installazione, mediante la determinazione dell incertezza di misura Incertezza massima è fornita dal legislatore o dall Autorità Competete nell AIA

7 Procedura QAL2 - Esecuzione La procedura QAL2 deve essere eseguita: con frequenza triennale (D.Lgs 133/2005) con frequenza quinquennale (D.Lgs 152/2006 e s.m.i.) con frequenza prescritta in AIA esito negativo procedura AST se la procedura di validazione dei dati dimostra la non validità della retta per ogni variazione principale dell impianto o del AMS: Tali da modificare sensibilmente lo spettro degli inquinanti presenti nelle emissioni monitorate o le modalità di monitoraggio

8 Procedura QAL2 - Taratura e convalida dell AMS: Diagramma di flusso per le prove di taratura e variabilità Test funzionale Misurazioni parallele con un SRM 15 misurazioni di almeno 30 (se durata camp. < 1h: 1h tra due campionamenti) Uniformemente su almeno 3 giorni (max 4 settimane) Valutazione dei dati Funzione di taratura dell AMS e sua validità y = a + b x Calcolo della variabilità Test di variabilità Redazione di un Rapporto

9 Procedura QAL2: Funzione di taratura Si assume che la funzione sia lineare e che sia costante la sua deviazione standard; la funzione di taratura è descritta da: y = a + i bx i dove: xi è l i-esimo risultato fornito dall AMS; i va da 1 a N; N 15; yi è l i-esimo risultato fornito da SRM; i va da 1 a N; N 15; a è l intercetta (offset) della funzione di taratura; b è la pendenza (guadagno) della funzione di taratura. Devono essere calcolate le seguenti quantità: i-esimo risultato fornito dall AMS x = 1 N N i= 1 x i E la seguente differenza tra la concentrazione più alta e più bassa misurata dall SRM alle condizioni normalizzate: y y s, max s,min i-esimo risultato fornito da SRM y = 1 N N i= 1 y i

10 Procedura QAL2: Funzione di taratura Nell ottica di assicurare che le funzioni di taratura siano valide in tutte le condizioni operative dell impianto è cura del Gestore verificare la possibilità di VARIARE la MARCIA dell impianto al fine di simulare diversi livelli di concentrazione in emissione durante le prove (compatibilmente con le normali condizioni operative) A) Procedura di calcolo se y s, max y s,min 15% ELV pendenza (guadagno) della funzione di taratura intercetta (offset) della funzione di taratura bˆ = N i= 1 ( x N i i= 1 x)( y ( x i i x) B) Procedura di calcolo se 2 y) aˆ = y bˆ x ys, max ys,min < 15% ELV pendenza (guadagno) della funzione di taratura bˆ = y x Z intercetta (offset) della funzione di taratura aˆ = bz ˆ

11 Procedura QAL2: Range di validità della funzione di taratura Il range di validità della funzione di taratura determinata va da zero al valore massimo determinato mediante AMS nel corso delle prove, tarato ed incrementato del 10%. Qualora non sia possibile modificare sensibilmente le condizioni di marcia, e se le concentrazioni misurate sono molto al di sotto di ELV Estrapolazione al limite della funzione di taratura utilizzando opportuni materiali di riferimento (bombole a titolo noto e certificato)

12 Procedura QAL2: Calcolo della variabilità e Test di variabilità Il test di variabilità prevede che venga determinato lo scarto tipo delle differenze D i tra i valori determinati da SRM ( ) e quelli tarati AMS ( ˆ ) alle condizioni di riferimento. s D y i, s s D D i = = y 1 N 1 i, s yˆ N i= 1 i, s ( D ; D i = D) Il valore di così determinato deve essere confrontato con l incertezza limite fornita dalla legislazione, in termini di intervallo di confidenza, espresso come % di ELV (P), opportunamente convertita in termini di deviazione standard: La funzione di taratura supera il test di variabilità se: σ 0 = 1 N P ELV 1,96 y i, s N 2 i= 1 D i s D sd σ 0k v 0,9761 k < 1 v dipende dal numero di misure effettuate

13 Procedura QAL2: Intervallo di Confidenza σ 0 = P ELV 1,96 Nella legislazione vigente l incertezza è espressa, per i parametri previsti come percentuale (P) del valore limite di emissione giornaliero (ELV) con un intervallo di confidenza del 95% Icsperimentale% = sd *1,96*100 / ELV Illustrazione dell'intervallo di confidenza del 95% di una distribuzione normale

14 Procedura AST: Esecuzione È un test di sorveglianza annuale, effettuato tra due QAL2, ha lo scopo di verificare la Procedura QAL2 attraverso: Verifica che l AMS soddisfi ancora i criteri di incertezza richiesti ovvero che la funzione di taratura ottenuta in fase di QAL2 sia ancora valida: la verifica deve essere effettuata su una base di almeno 5 misure in parallelo effettuate entro il range di taratura determinato tramite QAL2 stessa SME Vs SRM Verifica validità funzioni di taratura determinate nel corso di QAL2

15 Procedura AST: Esecuzione Test funzionale Misurazioni parallele con un SRM Valutazione dei dati Almeno 5 misure valide effettuate in parallelo con SRM nel range di validità della funzione di taratura Durata di ciascun campionamento come effettuato per Procedura QAL2 Ottenimento di almeno 5 coppie di valori ciascuna delle quali riferita allo stesso intervallo temporale Può ampliare il range di validità della retta Calcolo della variabilità Prova di variabilità e validità della funzione di taratura Redazione di un Rapporto

16 Procedura QAL3: Scopo La Procedura QAL3: ha lo scopo di mantenere il livello di qualità dello SME durante il suo normale funzionamento prevede il controllo di ripetibilità dello strumento e delle derive di zero e di span deve dimostrare che lo SME rispetta ancora le caratteristiche fissate in QAL1 Il Gestore dell impianto: è il responsabile dell implementazione e delle performance della procedura QAL3

17 Procedura QAL3: Metodologie I METODI UTILIZZATI PER ASSICURARSI CHE LA DERIVA E LA PRECISIONE DETERMINATE CON LA QAL1 RIMANGANO SOTTO CONTROLLO SONO: DETERMINARE IN MODO COMBINATO DERIVA E PRECISIONE DELLO SME DETERMINARE SEPARATAMENTE LA DERIVA E LA PRECISIONE In entrambi i casi si possono utilizzare metodi basati su Carte di Controllo

18 Procedura QAL3: Metodologie Determinazione combinata della deriva e della precisione dello SME Le componenti di deriva e precisione ottenute con la QAL1 devono essere confrontate con quelle ottenute con le misurazioni sul campo. Questo metodo (basato, ad esempio, sulla carta di controllo SHEWART) è semplice ma non permette di intervenire dall esterno sullo SME quando si è dimostrato che esso è fuori controllo. Determinazione separata della deriva e della precisione dello SME In questo caso ci si basa sul metodo delle carte di controllo CUSUM. Il metodo risulta essere più sofisticato, ma la determinazione per vie separate di deriva e precisione permette di dire come e quanto la deriva di zero e di span dello SME debbano essere corrette dall esterno. Nella norma UNI EN 14181:2005 è riportata, nell Allegato F, una procedura per applicare la carta di controllo CUSUM.

19 Questioni Aperte: Metodi di prova La norma UNI EN 14181:2005 dispone verifica AMS mediante SRM europei (norme tecniche EN) ove applicabile Definizione a livello legislativo nazionale delle norme tecniche di riferimento (SRM europei, ove applicabili, o nazionali) per tutti i parametri oggetto di test QAL2 CO UNI EN SO 2 UNI EN NO x UNI EN PLV UNI EN COT UNI EN UNI EN HCl UNI EN 1911 HF ISTISAN 98/2 B NH 3 UNICHIM 632

20 Questioni Aperte: Intervallo di Confidenza / ELV Il valore dell intervallo di confidenza associato ad ogni funzione di taratura determinata in campo deve essere conforme a quanto previsto dal D.Lgs. 152/06 e s.m.i. e dal D.Lgs. 133/05: I valori degli intervalli di confidenza di ciascun risultato delle misurazioni effettuate, non possono eccedere le seguenti percentuali dei valori limite di emissione riferiti alla media giornaliera (mensile): D.Lgs. 152/06 e s.m.i. Biossido di zolfo 20% Ossidi di azoto 20% Polveri 30% D.Lgs. 133/05 Polveri 30% Carbonio organico totale 30% Acido cloridrico 40% Acido fluoridrico 40% Biossido di zolfo 20% Ossidi di azoto 20% Monossido di carbonio 20%

21 Questioni Aperte: Intervallo di Confidenza / ELV AIA dispongono esecuzione del test QAL2 per parametri per cui la legislazione nazionale non definisce ufficialmente né ELV né incertezza massima ammissibile per l AMS (Es: NH 3 ) Regolamentazione nazionale finalizzata alla definizione di ELV ed incertezze massime ammissibili per tutti i parametri potenzialmente oggetto di procedura di QAL2 / Legislazione Regione Lombardia

22 Questioni Aperte: Intervallo di Confidenza / ELV AIA dispongono esecuzione del test QAL2 per i parametri accessori (O 2, H 2 O ecc.) per i quali la GT ISPRA 69/2011 definisce IC, ma non ELV Definizione ELV Ridefinizione IC sulla base di dati sperimentali IC per H 2 O pari al 2% di ELV a fronte di un SRM in discontinuo: esito negativo prova di variabilità

23 Questioni Aperte: Riduzione limiti emissione Riduzione di ELV al di sotto dei valori definiti dalla legislazione nazionale Riduzione incertezza AMS: esito negativo prova di variabilità Nuovo ELV confrontabile o non inferiore al limite rilevabilità AMS (es. HF)

24 Questioni Aperte: Applicazione norma UNI EN nel software gestione dati SME Sottrazione IC? Contributo di incertezza da detrarre? Valore di incertezza sperimentale ricavato tramite procedura QAL2 Valore di incertezza massima definita dal Legislatore (incertezza AMS)

25 Questioni Aperte: Taratura polveri Impossibilità variazione del carico dell impianto Scarsa variabilità livelli emissivi Livelli emissivi bassi o prossimi al limite di rilevabilità Introduzione manuale poveri Imposizione passaggio retta per origine assi Inserimento nella retta di punto noto (ELV)

26 Questioni Aperte: ELV da utilizzare in caso di limiti di bolla di raffineria Applicabilità norma UNI EN 14181:2005 alle raffinerie condizionata dalla natura stessa del Limite di Bolla: Limite di bolla: poco rappresentativo delle reali condizioni emissive del singolo impianto Difficoltà ad estendere il range di validità della retta al limite di bolla Livelli emissivi medi superiori al limite di bolla Definizione di un ELV non fiscale congruente con i livelli emissivi dell impianto: 95 percentile dati storici impianto (es. ultimi 2 anni) o valore medio o massimo registrato da SRM durante le prove in campo

27 Questioni Aperte: Tempistiche QAL3 Frequenza effettuazione procedura QAL3 Frequenza effettuazione indicato dal fornitore / Certificati ai sensi del punto 3.3 Allegato VI alla Parte Quinta del D.Lgs. 152/06 e s.m.i. Frequenza effettuazione settimanale ai sensi delle GT ISPRA 69/2011

28 Il Manuale di Gestione SME per una Gestione in qualità dello SME e come soluzione condivisa con Autorità Competente per il Controllo (ACC) ed Autorità Competente (AC): Scopo Protocollo di intesa tra il Gestore e l Autorità Competente (AC) e l Autorità Competente per il Controllo (EC) per la corretta gestione dello SME Mantenimento del sistema di gestione dello SME nell ottica della migliore gestione possibile degli impianti Gestione dello SME in qualità e integrazione con Sistemi di Gestione di Stabilimento Definizione dei criteri di scelta della strumentazione e trattamento dati Descrizione e definizione modalità applicazione norma UNI EN Descrizione e definizione con AC ed ACC delle modalità di monitoraggio di parametri non normati (Diossine campionatore automatico, Hg analizzatore in continuo) Formazione e responsabilizzazione del personale

29 Il Manuale di Gestione SME per una Gestione in qualità dello SME e come soluzione condivisa con Autorità Competente per il Controllo (ACC) ed Autorità Competente (AC): Contenuti Descrizione modalità e tempistiche operazioni di taratura e manutenzione Descrizione degli aspetti operativi e comportamentali per la corretta gestione dello SME (es. forme alternative di controllo e procedure comunicazione) Descrizione analizzatori (es. principio di misura e campo scala) Operazioni di pre-elaborazione, elaborazione dati Gestione delle procedure atte al rispetto dei limiti di emissione Definizione Minimo Tecnico e Stati impianto Descrizione sezione prelievo e conformità norma UNI EN 10169

30 Il Manuale di Gestione SME per una Gestione in qualità dello SME e come soluzione condivisa con Autorità Competente per il Controllo (ACC) ed Autorità Competente (AC): Applicazione norma UNI EN Modalità di applicazione norma UNI EN (es.: parametri) Descrizione delle operazioni di pre-elaborzione ed elaborazione dei dati con applicazione UNI EN (es.: retta QAL2, sottrazione IC) Descrizione modalità effettuazione QAL2 / AST (es.: estensione limite, soluzioni retta polveri, HF, ELV) Descrizione modalità e tempistiche procedura QAL3

31 Verifica di Conformità dello SME: perché attuarla La Verifica di Conformità dello SME risulta essere un utile strumento per: il Gestore e AC/ACC in quanto a seguito della Verifica è possibile redigere il Manuale di Gestione dello SME conformemente alla situazione reale dello SME il Gestore in quanto la Verifica fornisce la Gap analysis della conformità dello SME (Legislazione e Autorizzazione vigente, applicazione norma UNI EN e GT ISPRA 69/2011 ) il Gestore e AC/ACC in quanto la Verifica fornisce un ottima preparazione per il Gestore per le Verifiche ispettive di ACC

32 Verifica di Conformità dello SME: in cosa consiste CONFORMITA Verifica punto di emissione e sezione di prelievo Verifica certificazione analizzatori, quadro prescrittivo e LG Verifiche in Campo dello SME Verifica del SW SME e Stati Impianto Verifica dei documenti dello SME/ manutenzione e taratura Comunicazioni ad ACC/AC La Verifica permette di appurare l effettiva applicazione al Sistema di Monitoraggio delle Emissioni (SME) di quanto indicato e può essere considerata come un utile punto di partenza per qualunque approfondimento da parte di AC/ACC.

33 Conclusioni Gestione in qualità dello SME L applicazione della norma UNI EN presenta una serie di problematiche le cui soluzioni devono essere condivise con l Autorità Competente per il Controllo (ACC) e l Autorità Compente (AC) tramite un Protocollo di intesa, fermo restando la necessità della redazione di una Linea Guida esaustiva Manuale di Gestione SME Verifica di Conformità SME

34 Ringrazia per l attenzione StudioSMA Studio Monitoraggio dei Beni Ambientali e Culturali Sede Operativa: Via Tintoretto 11/ Mogliano Veneto (TV) Tel.: Fax.: Web: Mail: info@studiosma.it Azienda certificata da ACCREDIA 34