OSAP e PED: le norme chiave di riferimento
L’Ordinanza sulla sicurezza delle attrezzature a pressione (OSAP) deve essere applicata nella progettazione, fabbricazione e valutazione di conformità delle attrezzature e dei componenti sottoposti a una pressione massima ammissibile superiore a 0.5 bar. L’Ordinanza svizzera riprende la Direttiva europea PED (Pressure Equipment Directive) 2014/68/UE e tutte le prescrizioni da questa riportate.
Affinchè un recipiente progettato e realizzato per contenere o per consentire il trasporto di un fluido possa essere considerato a norma e quindi il suo utilizzo sia sicuro, è necessario eseguire una serie di analisi e di verifiche che ne attestino la conformità.
In questo articolo, andremo prima a fare chiarezza sui punti fondamentali dell’Ordinanza, per meglio comprendere cosa è contemplato, e vedremo poi come la verifica strutturale sia alla base della progettazione di questo tipo di apparecchiature.
Che cosa si intende per attrezzature a pressione?
Attrezzature a pressione è un termine che viene utilizzato per apparecchi sotto pressione come recipienti, tubazioni, accessori di sicurezza ed accessori a pressione, compresi, se del caso, elementi annessi a parti pressurizzate, quali flange, raccordi, manicotti, supporti, alette mobili… Per offrire una carrellata veloce di quali attrezzature ricadono in questa definizione possiamo considerare:
- Recipienti a pressione (serbatoi) con funzione di stoccaggio dei fluidi (gassosi o liquidi).
- Tubazioni (piping e condotte) con funzione di trasporto di fluidi.
- Generatori di vapore e acqua surriscaldata.
- Accessori a pressione e di sicurezza: per esempio valvole o altri dispositivi con funzioni di servizio o dispositivi di sicurezza (PSV, RD, ecc.).
Quali sono le normative di riferimento per le attrezzature a pressione?
Il primo riferimento normativo è l’OSAP, l’Ordinanza sulla sicurezza delle attrezzature a pressione che riprende la Direttiva 2014/68/UE (PED – direttiva UE sulle attrezzature a pressione) disciplinando “l’immissione sul mercato e la successiva messa a disposizione sul mercato di attrezzature a pressione e di insiemi, nonché la sorveglianza del mercato di questi prodotti” (testo completo dell’OSAP raggiungibile qui: https://www.fedlex.admin.ch/eli/cc/2016/28/it).
A questo proposito, viene specificato che le attrezzature a pressione possono essere immesse sul mercato e messe a disposizione “soltanto se correttamente installate, sottoposte a manutenzione adeguata e usate per i fini cui sono destinati, o in condizioni d’uso ragionevolmente prevedibili, non mettono in pericolo la salute e la sicurezza di persone e la sicurezza di animali domestici e dei beni”.
Le attrezzature in pressione devono soddisfare i Requisiti essenziali enunciati dagli allegati della Direttiva e devono poi riportare la marcatura CE.
Attenzione a una nota importante: quella di cui stiamo parlando non è a una norma tecnica. L’ordinanza definisce quali sono i RES per la progettazione e la fabbricazione delle attrezzature e le procedure per la valutazione della conformità delle attrezzature, ma non vincola su come attuarle.
A livello Europeo, lo standard di riferimento è quello dettato dalla serie della norma EN 13445 inerente i recipienti a pressione non esposti a fiamme, all’interno della quale si specificano le generalità riguardanti tutti i recipienti a pressione e nelle successive parti si entra nel merito della progettazione (EN 13445-3:2021), della realizzazione (EN 13445-4:2021) e controlli e prove (EN 13445-5:2021).
Altro standard di riferimento è quello dell’ASME Nord America – ASME Boiler and Pressure Vessel Code che è riconosciuto in campo internazionale e contiene i regolamenti più recenti in materia di progettazione, costruzione, manutenzione ed ispezione di caldaie e recipienti a pressione, macchinari per la produzione di energia e relativi sottosistemi, nonché componenti per centrali nucleari. Oltre che dai progettisti e dal personale tecnico in generale, il Codice è usato anche dagli addetti alla sicurezza per indagini su eventuali incidenti.
I diversi livelli di sicurezza per apparecchiature in pressione.
La normativa PED stabilisce che ad ogni recipiente venga assegnata una Categoria di Rischio sulla base dei seguenti elementi:
- pressione massima ammissibile (PS);
- dimensioni:
- volume V nel caso di recipienti;
- diametro DN nel caso di tubazioni;
- temperatura minima/massima ammissibile (TS);
- tipologia di fluido:
- fluidi di gruppo 1: pericolosi
- esplosivi
- da estremamente infiammabili a infiammabili
- da altamente tossici a tossici
- comburenti
- fluidi di gruppo 2: non pericolosi
- tutti quelli che non rientrano nel gruppo 1.
- condizioni di esercizio e installazione.
In base al tipo di fluido ed alla tipologia di attrezzatura (recipiente o tubazione), viene individuata una tabella che sintetizza le Categoria di Rischio:
Alle apparecchiature in pressione viene assegnato un diverso livello di sicurezza:
• Categoria I: comprende le apparecchiature meno pericolose. È prevista la certificazione CE in base ad «autocertificazione» del fabbricante.
• Categoria II: è obbligatoria la certificazione CE tramite un organismo notificato, che senza entrare nel merito della progettazione, provvede ad effettuare la sorveglianza della produzione, nelle modalità scelte dal fabbricante;
• Categoria III: per questi recipienti il fabbricante garantisce la qualità di progettazione e costruzione. è obbligatoria la certificazione CE tramite un organismo notificato. Qualora il fabbricante non avesse certificato anche il suo sistema qualità, inclusa la progettazione, è prevista anche l’esecuzione di prove approfondite sul prototipo da certificare CE;
• Categoria IV: rientrano in questa categoria i recipienti di dimensioni più grandi, che comportano quindi anche maggiori rischi. È richiesto il massimo livello di controllo della progettazione e della produzione.
Come progettare un recipiente conforme alle normative?
La direttiva PED rimanda, per la progettazione e costruzione degli apparecchi a pressione, alle Norme Armonizzate Serie EN 13445. Il che significa che se si ottempera ai requisiti di progettazione e costruzione previsti dalle norme pertinenti, si ritengono soddisfatti i requisiti previsti dalla Direttiva e, di conseguenza, anche dall’OSAP.
Le fasi di verifica dei RES consistono in una serie di attività volte a:
- eliminare o ridurre i rischi associati all’utilizzo;
- definire le modalità di protezione contro i rischi ineliminabili;
- informare l’utilizzatore sui rischi residui.
L’analisi strutturale gioca un ruolo fondamentale nella progettazione, così come nella verifica di recipienti sottoposti a pressione.
I principali approcci alla progettazione sono:
Design by Formulas (DBF): il dimensionamento e la verifica del recipiente sono basati su relazioni pre‐confezionate (formulas) ideate per coprire, con adeguati coefficienti di sicurezza, tutte le principali situazioni che si è soliti incontrare nel progetto di un recipiente in pressione; le formule sono solitamente basate su modelli semplici o semi‐empirici non molto accurati, per cui i coefficienti di sicurezza tendono ad essere più elevati.
• Design by Analysis (DBA): il dimensionamento e la verifica del recipiente sono basati su analisi accurate dell’effettivo stato di tensione, solitamente ottenibile solo con modelli basati sul Finite Element Method FEM). L’approccio DBA si rende necessario per i casi non coperti dalle relazioni relative al metodo DBF, ma viene impiegato anche in alternativa a quest’ultimo, salvo i casi in cui i modelli analitici semplici. Fidando sulla maggiore accuratezza dell’analisi, i coefficienti di sicurezza impiegati tendono ad essere più bassi.
Autore: Adam Malafronte