Prove di tenuta idraulica delle tubazioni: normative e sicurezza

Le prove di pressione sono essenziali nei controlli relativi alla fabbricazione e all'esercizio delle attrezzature a pressione, tuttavia, l'esecuzione di queste prove può comportare diversi pericoli.

Generalmente, la prova a pressione viene condotta impiegando un fluido allo stato liquido (prova idraulica). In alcuni casi, però, il riempimento con liquido può arrecare pregiudizio alla stabilità o all'esercizio dell'attrezzatura, oppure può introdurre ulteriori rischi non eliminabili, come la vicinanza di linee ad alta tensione.

Pertanto, la prova idraulica può essere sostituita con una prova pneumatica mediante l'utilizzo di un fluido allo stato gassoso, ma anche in questo caso sono presenti diversi rischi per la sicurezza.

A ricordare i rischi nelle prove di pressione è il documento “L’esecuzione in sicurezza delle prove di pressione condotte su attrezzature in esercizio” realizzato dal Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (DIT) dell’ Inail e con lo scopo di fornire raccomandazioni sulla scelta del fluido di pressurizzazione, sulle misure prevenzione e protezione e sull’esecuzione della prova.

I rischi delle prove idrauliche e pneumatiche

Nella premessa del documento Inail, a cura di Canio Mennuti e Giuseppe Augugliaro (DIT), si ricorda che, 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.

Queste problematiche tendono a divenire sempre più critiche con l’aumentare della capacità dell’attrezzatura. Per questi motivi 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 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.

La sicurezza nelle prove di pressione: le raccomandazioni generali

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. Le dimensioni del luogo sicuro o della zona di sicurezza dipendono dal tipo di test e dalle pressioni coinvolte.
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 possibilità 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. In particolare se la pressione di prova deve essere mantenuta per un determinato periodo di tempo dovrebbero essere prese precauzioni aggiuntive per evitare una sovrappressione eccessiva dovuta all’espansione del fluido (ad esempio installando sull’attrezzatura da provare dei dispositivi di sicurezza contro la sovrappressione).
L’ispezione visiva ravvicinata dell’attrezzatura deve essere eseguita solo quando la pressione non supera il livello di pressione di progetto; per i test di pressione pneumatica la pressione deve essere ridotta al livello del test di tenuta (stabilito dalla norma e/o standard di riferimento).
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.

La sicurezza nelle prove di pressione: le precauzioni specifiche

Oltre alle precedenti precauzioni generali, è necessario prendere in considerazione anche altre precauzioni specifiche.

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 possibilità di danni provocati dalla bassa temperatura. Quando si esegue una prova di pressione con acqua a una temperatura ambiente inferiore a 0 °C, è necessario verificare che il fluido di prova, i manometri e le linee di collegamento non possano congelare.
L'attrezzatura sottoposta a prova deve essere completamente riempita con il fluido da utilizzare come mezzo di prova. Laddove, a causa della progettazione dell’attrezzatura in prova, non sia possibile eliminare tutte le sacche di aria/gas occorre prendere in considerazione le precauzioni aggiuntive indicate di seguito per le prove pneumatiche.
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. In alternativa, si deve prendere in considerazione l’uso di un fluido non comprimibile.
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. La procedura di prova dovrebbe specificare una zona limitata opportunamente dimensionata come luogo sicuro per il personale a qualunque titolo coinvolto nel test.
Il riempimento e lo svuotamento delle parti o dei componenti dell’attrezzatura sottoposta a test deve essere controllato per evitare la possibilità di frattura fragile locale a causa del raffreddamento da efflusso. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, mantenendo le portate costanti attraverso gli ingressi o gli ugelli di scarico utilizzando valvole di controllo del flusso.

Al documento è allegata anche un esempio di checklist di controllo per l’esecuzione in sicurezza della prova di pressione.

Normativa UNI EN 1610 e DWA-A 139

La norma UNI EN 1610 descrive lo standard europeo per l’installazione e il collaudo di condotte, fognature e pozzetti per le acque reflue nei sistemi di drenaggio esterni agli edifici. Si tratta di uno standard dettagliato per la norma sovraordinata UNI EN 752, che tratta i sistemi di drenaggio all’esterno degli edifici a livello molto più generale. La norma si applica alla rete fognaria pubblica.

La norma UNI 1610 specifica le procedure di prova come test di accettazione per le condotte, le fognature o i pozzetti di nuova posa. Il test di accettazione deve essere effettuato anche dopo il rinnovo delle tubazioni. Le specifiche delle seguenti procedure di prova si applicano esclusivamente a sezioni di tubi non pressurizzati in condizioni di gravità (condotte a gravità, collettori a gravità).

Per la Germania, l’Associazione tedesca per l’acqua, le acque reflue e i rifiuti (DWA) sviluppa regolamenti nazionali supplementari alla UNI 1610 sotto forma di fogli informativi e di lavoro. Il foglio di lavoro DWA-A 139 ha quindi un campo di applicazione paragonabile a quello della UNI 1610 e contiene requisiti aggiuntivi per condotte, fognature e pozzetti per le acque reflue di nuova costruzione in Germania.

Il foglio di lavoro DWA-A 139 contiene norme aggiuntive alla UNI EN 1610, per cui la procedura segue fondamentalmente specifiche identiche. Ci sono differenze in alcuni dettagli, ad esempio secondo la DWA-A 139, l’uso delle procedure LC e LD è consentito esclusivamente per motivi metrologici. Inoltre, è necessario scegliere una procedura di prova adeguata in base al livello delle acque sotterranee. Per i livelli di acqua freatica al di sopra del fondo della condotta, è consentita solo la procedura LC; per i livelli di acqua freatica al di sopra di 1 metro dal fondo della condotta, deve essere utilizzata solo la procedura “W” con acqua. Il livello delle acque sotterranee deve essere documentato. Secondo la DWA-A 139, le prove di tenuta dei pozzetti devono essere eseguite esclusivamente secondo la procedura “W” con acqua. Il test secondo il metodo “W” con acqua viene eseguito in gran parte secondo le specifiche della norma UNI 1610. Serve come test decisivo e può essere eseguito come prova ripetuta se la prova secondo la procedura “L” con aria non ha esito positivo. I valori di aggiunta d’acqua consentiti dalla norma EN 1610 sono utilizzati come criterio di valutazione per la prova principale.

La DWA ha pubblicato la serie di fogli di lavoro DWA-M 149 per la “Constatazione e valutazione dello stato delle connessioni di scarico e dei collettori di fognatura all’esterno degli edifici”.

Procedure di prova

Esistono diverse procedure di prova per verificare la tenuta delle tubazioni:

Prova con aria: Questa procedura viene eseguita in sovrapressione, utilizzando l’aria come mezzo di prova. I valori per la durata e la perdita di pressione ammissibile della prova principale sono indicati per ogni specifica di pressione di prova. Per eseguire il test, di solito si utilizzano dei cuscinetti sigillanti (palloni otturatori) per isolare la sezione/pozzetto da testare.
Prova con acqua: Questa procedura viene eseguita utilizzando l’acqua come mezzo di prova ed è solitamente utilizzata per i pozzetti e i chiusini. Il pozzetto oggetto di collaudo viene isolato con un’appropriata tecnologia di chiusura (cuscinetto sigillante) e quindi riempito fino al bordo superiore del cono o al bordo inferiore del coperchio. Dopo il riempimento del pozzetto, può avere luogo una fase di stabilizzazione (facoltativa), seguita dalla prova principale di 30 minuti, che è una misura della perdita d’acqua. Durante il test principale, con una sonda di livello viene misurato un eventuale abbassamento del livello; in questo caso, il livello originale può essere ripristinato aggiungendo una certa quantità d’acqua. La quantità d’acqua ammissibile durante la prova principale di 30 minuti in un pozzetto è, ad esempio, 0,4 litri/metro quadrato di superficie del pozzetto.
Sequenze di prova opzionali: sequenze di prova opzionali per prove di tenuta al gas e all'acqua ad esempio in conformità con DVGW, ÖVGW, EWE, Avacon, WEVG.

Metodologie di riempimento

Tubazioni a gravità: dopo aver sezionato il tratto da testare con palloni otturatori con bypass posizionati alle due estremità, si procede con il riempimento ad acqua attraverso il bypass del pallone posizionato a valle.
Tubazioni in pressione: la tubazione viene riempita almeno 24 ore prima e svuotata di tutta l’aria presente all’interno della stessa, attraverso l’utilizzo di sfiati posizionati sui punti più alti.
Pozzetti e vasche: dopo aver installato i palloni otturatori sulle tubazioni di ingresso e di uscita, si procede con il riempimento del pozzetto o della vasca di acqua. Attraverso un particolare sensore ad infrarossi è quindi rilevato costantemente il livello dell’acqua.

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