Modulo 5.2 Direttiva PED

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1 Corso di Impianti Meccanici Laurea Magistrale Modulo 5.2 Direttiva PED Prof. Ing. Cesare Saccani Prof. Ing. Augusto Bianchini Dott. Ing. Marco Pellegrini Ing. Alessandro Guzzini Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna Viale Risorgimento 2, 40136, Bologna Italy 1

2 Agenda Generalità sulla direttiva PED Direttiva PED: esempio applicativo 2

3 Generalità sulla direttiva PED Introduzione alla direttiva PED In caso di rottura i sistemi in pressione possono provocare la morte di persone e gravi danni agli oggetti presenti nelle vicinanze. È dunque necessario individuare quali siano i criteri da rispettare per poter immettere sul mercato ed utilizzare in sicurezza un apparecchiatura in pressione. La Direttiva 97/23/CE, meglio nota come Direttiva PED (Pressure Equipment Directive), traccia l iter tecnico-procedurale per la realizzazione di apparecchi in pressione, coinvolgendo Fabbricanti, Organismi Notificati, Utenti, Stati Membri e CEN (Comitato Europeo di Normazione). Tale direttiva, recepita in Italia con il D.Lgs del 25/02/2000 n 93 ed è entrata in vigore obbligatoriamente il 29/05/2002. La Direttiva 2014/68/UE ha sostituito la precedente e si compone di 52 articoli e VI allegati. 3

4 Requisiti essenziali da soddisfare (Allegato 1) Il cuore della PED è l Allegato n 1 nel quale vengono indicati i Requisiti Essenziali di Sicurezza (RES) a cui si devono attenere i fabbricanti di componenti in pressione che ricadono nel campo di definizione. Analisi dei rischi (Par.1): il costruttore deve preoccuparsi del presente e del futuro dell apparecchio (dal trasporto al cliente fino al suo smaltimento a fine vita). Una volta individuati i rischi connessi, il fabbricante deve rispettare i Requisiti Essenziali di Sicurezza (RES) pertinenti atti a garantire la sicurezza durante l utilizzo: Individuazione dei rischi dalla presenza di un fluido in pressione Analisi dei carichi presenti in esercizio e durante le prove; Influenza del tipo di esercizio prevedibile; Valutazione dei modi di cedimento Analisi delle conseguenza Generalità sulla direttiva PED Identificazione dei RES applicabili al fine della riduzione o eliminazione dei rischi. 4

5 Requisiti essenziali da soddisfare (Allegato 1) Individuazione degli altri rischi presenti Generalità sulla direttiva PED Superamento dei limiti massimi di temperatura e pressione durante l esercizio; Valutazione dei modi di cedimento Analisi delle conseguenza Identificazione dei RES applicabili al fine della mitigazione dei rischi non eliminabili. Per rendere cosciente il cliente dei rischi connessi con l acquisto del prodotto, il produttore deve fornire istruzioni per l installazione, l uso e la sua manutenzione. In questa documentazione si devono evidenziare quali siano i comportamenti non corretti da evitare durante il funzionamento e si deve rendere consapevole il cliente sui rischi residui presenti e le misure da intraprendere per attenuarli. 5

6 Generalità sulla direttiva PED Requisiti essenziali da soddisfare (Allegato 1) Progettazione (Par.2): noti i rischi presenti, la progettazione delle attrezzature a pressione per gli scopi PED deve essere effettuata tenendo conto di tutti i fattori pertinenti al fine di garantire la sicurezza per tutta la vita del prodotto. Resistenza adeguata Esercizio in conduzione di sicurezza Mezzi di ispezione Mezzi di scarico e sfiato Corrosione e aggressioni chimiche Usura Disposizioni per il carico e lo scarico Protezioni contro i limiti ammissibili Accessori di sicurezza Incendio dall esterno La PED non è un codice di calcolo! La progettazione deve essere supportata da calcoli, seguendo le norme nazionali e internazionali, e da prove sperimentali. 6

7 Requisiti essenziali da soddisfare (Allegato 1) Fabbricazione (Par.3): Procedure Verifica finale Marcatura e/o etichettatura Istruzioni operative Materiali (Par. 4) Requisiti particolari Generalità sulla direttiva PED Attrezzature a pressione a focolare Tubazioni Requisiti particolari espressi in cifre Sollecitazioni ammissibili e coefficienti di giunzione Dispositivi di limitazione della pressione Pressione di prova idraulica Caratteristiche dei materiali 7

8 Applicazione della PED Generalità sulla direttiva PED «La PED si applica alla progettazione, fabbricazione e alla valutazione di conformità delle attrezzature in pressione e degli insiemi sottoposti ad una pressione massima ammissibile, PS, superiore a 0,5 bar g, qualunque sia il materiale utilizzato, il fluido contenuto e il volume disponibile». Tale direttiva identifica una metodologia per la classificazione delle attrezzatture e degli insiemi in pressione in base al loro grado di pericolo che è legato all energia immagazzinata (calcolabile come prodotto fra pressione e volume contenuto). La classificazione viene effettuata in classi di pericolosità crescente: Esclusione dalla direttiva; Corretta prassi costruttiva (art. 3 Comma 3); Classe I, II, III, IV. In particolare se l analisi porta ad identificare una classe fra la I e la IV il costruttore è obbligato ad emettere la Dichiarazione di Conformità ed apporre il marchio CE che per le classi II, III e IV viene autorizzata da un Organismo Notificato (O.N.). 8

9 Classificazione delle attrezzature a pressione L iter da seguire per ottenere la marcatura CE dipende dalla categoria dell attrezzattura. Per Individuare la categoria occorre definire per ciascuna attrezzatura le seguenti informazioni: 1. Tipologia Generalità sulla direttiva PED Recipiente: è un alloggiamento progettato e costruito per contenere fluidi pressurizzati; I recipienti si suddividono in due categorie: Lettera A Lettera B Attrezzature a pressione a focolare o altro tipo di riscaldamento, con rischio di surriscaldamento, destinate alla generazione di vapore o acqua surriscaldata a temperatura superiore a 110 C 9

10 Generalità sulla direttiva PED Classificazione delle attrezzature a pressione Tubazioni: componenti di una conduttura destinati al trasporto dei fluidi inseriti in un sistema a pressione. Accessori a pressione: dispositivi responsabili della regolazione o intercettazione del processo (per esempio valvole a sfera, a saracinesca, etc.). Sono dispositivi aventi funzione di servizio e i cui alloggiamenti sono sottoposti a pressione. Tali accessori devono essere progettati per essere: Affidabili e adatti all uso previsto. Essere conformi ai principi di progettazione adeguata e affidabile. Il sistema complessivo deve risultare FAIL SAFE e ridondato. 10

11 Generalità sulla direttiva PED Classificazione delle attrezzature a pressione Accessori di sicurezza: dispositivi destinati alla protezione delle attrezzature a pressione contro il superamento dei limiti identificati in fase di progetto. Si distinguono in diretti (valvole di sicurezza e dischi a rottura) e indiretti (pressostati, termostati, etc.) Le valvole di sicurezza, considerate accessori di sicurezza, sono sempre classificate nella categoria più a rischio, ossia la IV. Per i sistemi indiretti (dispositivi di limitazione che attivano i sistemi di regolazione o che chiudono e disattivano l attrezzatura) si ha la seguente distinzione: Dispositivi di limitazione della pressione: tali dispositivi devono essere scelti in modo che la pressione non superi in permanenza la pressione massima ammissibile PS; è tuttavia ammesso un picco di pressione di breve durata pari al 10%; Dispositivi di controllo della temperatura: questi dispositivi devono avere un tempo di risposta adeguato sotto il profilo della sicurezza e coerente con le funzioni di misurazione. 11

12 Generalità sulla direttiva PED Classificazione delle attrezzatture a pressione Alcuni componenti, che per caratteristiche proprie rientrerebbero nella Direttiva, sono esclusi esplicitamente: Condotte per trasporto di sostanze da/a impianto; Reti dell acqua; Termosifoni e tubi negli impianti di riscaldamento ad acqua calda; Turbine, motori a combustione interna, macchine a vapore, turbine a vapore, turbogeneratori, compressori, pompe e attuatori per i quali la pressione non costituisce un fattore significativo di progettazione; Attrezzature a pressione coperte da altre direttive (84/525/EEC, 84/526/EEC, 84/527/EEC); Attrezzature per uso nucleare che possono provocare un caso di guasto emissioni di radioattività; Recipienti destinati al trasporto o distribuzione di bevande aventi PSxV<500 bargl e PS<7 barg. 12

13 Generalità sulla direttiva PED Classificazione delle attrezzature a pressione 2. Stato fisico e pericolosità del fluido Per fluidi si intendono i gas, i liquidi e i vapori allo stato puro nonché le loro miscele. Un fluido può inoltre contenere una sospensione di solidi; la distinzione è però effettuata fra gas e liquidi. Nel caso un recipiente sia costituito da più camere, esso viene classificato nella categoria più elevata di ciascuna delle singole camere. Se una camera contiene più fluidi, viene classificata in base al fluido che comporta la categoria più elevata. I fluidi sono suddivisi in due gruppi a seconda della loro pericolosità per l uomo e per l ambiente. GRUPPO 1 Fluidi pericolosi Esplosivi Infiammabili Tossici Comburenti GRUPPO 2 Fluidi non pericolosi Tutti quelli che non rientrano nel gruppo 1 13

14 Generalità sulla direttiva PED Classificazione delle attrezzature a pressione 3. Pressione massima ammissibile e tensione di vapore alla temperatura massima ammissibile (TS). 4. Volume o dimensione nominale dell attrezzatura. In funzione dei parametri identificati sono definite 9 tabelle (Allegato 2) per l identificazione delle rispettive categorie di rischio. A seconda della tipologia di attrezzatura, della natura del fluido e della pericolosità si sceglie una delle 9 tabelle. Dopodiché nota la pressione massima ammissibile e le dimensiona si entra nel grafico e si identifica la categoria di appartenenza. Fluidi Recipienti Tubazioni GAS Liquidi Gruppo 1 Tabella 1 Tabella 6 Gruppo 2 Tabella 2 Tabella 7 Gruppo 1 Tabella 3 Tabella 8 Gruppo 2 Tabella 4 Tabella 9 Caldaie Tabella 5 Accessori di sicurezza Tabella 4 Accessori a pressione Da tabella pertinente secondo direttiva PED (tabelle valide per le tubazioni) 14

15 Tabella 1 Generalità sulla direttiva PED Dati di partenza: pressione massima ammissibile e volume contenuto; in funzione di questi due parametri si identifica la categoria. 15

20 Tabella 6 Generalità sulla direttiva PED Dati di partenza: pressione massima ammissibile e il diametro nominale (DN) della condotta; in funzione di questi due parametri si identifica la categoria. 20

24 Categoria di rischio Generalità sulla direttiva PED Dopo aver classificato l attrezzatura in pressione in funzione della categoria, la direttiva attribuisce al fabbricante la possibilità di scegliere la procedura (modulo) più consona alle proprie esigenze e strategie per poter apporre la marcatura CE al componente. Il fabbricante può scegliere di applicare una delle procedure previste per una categoria superiore, se esistente. Categorie Moduli 1 A 2 A1 D1 E1 3 B1+D B1+F B+E B+C1 H 4 B+D B+F G H1 Nel caso il fabbricante produca e commercializzi attrezzattura a pressione non conformi ai RES o non sottoposti a procedure di valutazione della conformità è punibile: Categoria 1: da a euro; Categoria 2: arresto fino a 6 mesi o ammenda da a euro; Categoria 3: arresto da 5 a 12 mesi o ammenda da a euro; Categoria 4: arresto da 9 a 36 mesi o ammenda da a euro. 24

25 Marcatura CE Generalità sulla direttiva PED Scelto il modulo o la combinazione dei moduli di valutazione della conformità fra quelli ammessi per la categoria individuata, il fabbricante deve: 1. Fabbricare in conformità al progetto, predisponendo un Fascicolo Tecnico comprensivo di Progettazione, Costruzione, Ispezione e Prove, Dispositivi di Sicurezza e Materiali; 2. Redigere la dichiarazione di conformità al termine della fase di valutazione e apporre la marcatura CE seguita dal numero identificativo dell Organismo Notificato che ha partecipato alla fase di controllo. Per gli insiemi occorre un ulteriore fase di Valutazione Globale della conformità 25

26 Agenda Generalità sulla direttiva PED Direttiva PED: esempio applicativo 26

27 Esercitazione 1 Esempio applicativo Si consideri un assieme costituito da una pompa che preleva GPL da un serbatoio interrato e lo invia ad un separatore di vapore sovrastato da un cuscino di vapore dello stesso gas; da questo il GPL viene inviato alle utenze. Dati: Pressione massima ammissibile separatore, PS: 25 barg; Tensione di vapore (60 C) = 7 barg; Tubazione DN 25; Volume separatore: 4 litri. 27

28 Esercitazione 1 Esempio applicativo a) Ogni singolo elemento deve essere valutato singolarmente. Nella tabella sono riportati i principali dati di progetto per ciascuno: Apparecchiatura Tipologia PS [bar g] V [L] DN PS x V o PS x DN Tabella Categoria Pompa NO PED Separatore di vapore Recipiente ?? Valvola di intercettazione Accessorio a pressione ?? Valvola di sicurezza Accessorio di sicurezza NA 4 Valvola servo-comandata Accessorio di sicurezza NA 4 Tubazioni Tubazione ?? 28

29 Esercitazione 1 Esempio applicativo Separatore di vapore 1. PS = 25 barg > 0,5 barg. Il separatore è un accessorio a pressione e rientra nelle PED. 2. Tipologia: Il separatore è da considerarsi come un recipiente a pressione. 3. L apparecchiatura contiene un liquido sovrastato dal suo vapore ma TV > 0,5 barg: si considera il fluido come gas. 4. L apparecchiatura contiene un fluido pericoloso: gruppo 1. Si deve usare la tabella 1!!! 29

30 Esercitazione 1 Esempio applicativo Tabella 1: come si vede l attrezzatura è di categoria 2 PS=25 bar V=4 lt 30

31 Esercitazione 1 Esempio applicativo Valvola di intercettazione 1. Poiché PS > 0,5 barg, la valvola è un accessorio a pressione e rientra nelle PED. 2. Tipologia: La valvola a farfalla è da considerarsi come una tubazione. 3. L apparecchiatura contiene un liquido con TV > 0,5 barg: si considera il fluido come gas. 4. L apparecchiatura contiene un fluido pericoloso: gruppo 1. Si deve usare la tabella 6!!! Fluidi Recipienti Tubazioni Gruppo 1 Tabella 1 Tabella 6 GAS Gruppo 2 Tabella 2 Tabella 7 Liquidi Gruppo 1 Tabella 3 Tabella 8 Si deve usare la tabella 6!!! Gruppo 2 Tabella 4 Tabella 9 31

32 Esercitazione 1 Esempio applicativo Tabella 6: come si vede per l attrezzatura si deve usare l Articolo 3, comma 3. PS=25 bar DN25 32

33 Articolo 3, comma 3 Esempio applicativo Nel caso l attrezzatura a pressione o l insieme ricada in tale campo: 1. Devono essere progettati e fabbricati secondo una corretta prassi costruttiva della nazione di costruzione; 2. Devono essere corredati di istruzioni per l uso e recare marcature che consentono di individuare il fabbricante e i parametri d uso (pressione, temperatura, capacità, fluido, etc.); 3. Non devono ottemperare ai requisiti essenziali; 4. Non devono recare la marcatura CE; 5. Godono del beneficio della libera circolazione in Europa. Casi particolari: Gli estintori portatili e le bombole per apparecchi respiratori ricadenti in tale campo di applicabilità devono tuttavia essere classificati almeno in categoria 2; le pentole a pressione sono soggette ad una procedura di verifica effettuata per la categoria 3. 33

34 Esercitazione 1 Esempio applicativo Tubazioni 1. Poiché PS > 0,5 barg, le tubazioni rientrano nelle PED. 2. Tipologia: Tubazione. 3. La tubazione contiene un liquido con TV > 0,5 barg: si considera il fluido come gas. 4. La tubazione contiene un fluido pericoloso: gruppo 1. GAS Liquid i Si deve usare la tabella 6!!! Fluidi Recipienti Tubazioni Gruppo 1 Tabella 1 Tabella 6 Gruppo 2 Tabella 2 Tabella 7 Gruppo 1 Tabella 3 Tabella 8 Si deve usare la tabella 6!!! Gruppo 2 Tabella 4 Tabella 9 34

35 Esercitazione 1 Esempio applicativo Tabella 6: come si vede per l attrezzatura si deve usare l Articolo 3, comma 3. PS=25 bar DN25 35

36 Esercitazione 1 Esempio applicativo b) Conclusioni Apparecchiatura Tipologia PS [barg] V [L] DN PS x V o PS x DN Tabella Categoria Pompa NO PED Separatore di vapore Recipiente Valvola di intercettazione Accessorio a pressione Articolo 3 comma 3 Valvola di sicurezza Accessorio di sicurezza NA 4 Valvola servocomandata Accessorio di sicurezza NA 4 Tubazioni Tubazione Articolo 3 comma 3 L insieme è di categoria 2. Non si tiene conto degli accessori di sicurezza nella definizione della categoria del sistema. 36

37 Corso di Impianti Meccanici Laurea Magistrale Modulo 5.2 Direttiva PED Prof. Ing. Cesare Saccani Prof. Ing. Augusto Bianchini Dott. Ing. Marco Pellegrini Ing. Alessandro Guzzini Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna Viale Risorgimento 2, 40136, Bologna Italy 37