12. VERIFICHE PERIODICHE
12.3 V ERIFICHE QUINQUENNALI O INIZIALI
La procedura di QAL2 (Quality assurance level del SME in campo relativa all’installazione) si applica:
– all’installazione di uno SME (l’AMS)
– ogni 5 anni, a meno di segnalazione specifica derivante dall’applicazione della funzione QAL2 stessa,
– in caso di modifiche impiantistiche sostanziali (es. cambiamento del combustibile o del sistema di abbattimento degli effluenti gassosi),
– variazioni sostanziali dell’AMS (es. cambio sistema di misura, sostituzione lampada, ecc.).
La procedura serve a determinare la funzione di calibrazione e l’incertezza ad essa associata; viene infatti determinato l’intervallo di confidenza al 95% che serve per valutare se lo strumento è conforme ai requisiti di legge, ovvero se l’incertezza rientra negli intervalli ammessi nelle condizioni di installazione e misura.
Durante la procedura:
1. si effettuano misure in parallelo al AMS con un SRM (minimo 15 coppie di misure, effettuate in almeno 3 differenti giorni distribuiti su un arco temporale di un mese, ognuna delle quali deve essere distribuita almeno su un intervallo di 8 ore) al fine di indagare il più a fondo possibile la variabilità dell’assetto impiantistico ed effettuare così una stima statistica robusta della funzione di calibrazione;
2. si stima la funzione di calibrazione y = ax + b;
3. si applica il test di variabilità: solo se l’esito è positivo significa che il grado di incertezza associato alle misure dello SME è accettabile con le prescrizioni legislative e pertanto i valori determinati dallo SME possono essere utilizzati per la verifica del rispetto del limite.
La funzione di taratura è valida quando l’impianto viene fatto lavorare all’interno del range di taratura valido, definito come il range di taratura compreso tra zero e il massimo tra yimax , più un’estensione del 10% oltre tale valore o il 20% del VLE in accordo alla versione 2015 della Norma UNI 141819.
Solamente i valori che rientrano all’interno del range di validità della retta di taratura, sono valori misurati validi.
NOTA:
Si fa presente che al fine di ottenere una retta di taratura valida e che copra un ampio range di misura, sarà necessario, per quanto possibile variare la conduzione dell’impianto nel range operativo dello stesso.A tale riguardo si fa presente che la UNI EN 14181, prevede che nel caso nel corso dell’attività dell’impianto, lo stesso venga esercito su più assetti (materie prime, combustibili, ecc), diversi tra di loro, tanto da influire sulla distribuzione e sulle quantità di inquinanti emessi, è necessario definire una retta di taratura per ognuno degli assetti previsti.
Qualora non sia possibile variare sensibilmente le condizioni di marcia è possibile estrapolare delle funzioni di taratura al valore limite, utilizzando appropriati standard di riferimento (bombole certificate).
9 Per le prove di QAL2 effettuate precedentemente all’emissione della versione 2015 ai fini della determinazione del range di taratura valido sono stati seguiti i criteri di cui alla guida ISPRA n. 87/2013
Per ulteriori dettagli si rimanda alla norma UNI EN 14181.
La prova di QAL2 comprende le seguenti fasi:
- prova funzionale con verifica della corretta installazione e messa in servizio (rispetto ai requisiti del fabbricante dell’AMS)
- la verifica della lettura dello zero dell’AMS
- taratura dell’AMS per mezzo di misurazioni parallele con un SRM
- determinazione della variabilità dell’AMS e controllo della conformità con l’incertezza richiesta dalla normativa vigente.
La prova viene eseguita per i parametri CO e NOx posizionando possibilmente il SRM alla stessa quota dell’AMS in un bocchello del camino posto a 90°C rispetto a quello utilizzato dall’AMS.
La prova di QAL2 viene quindi svolta da laboratorio accreditato in accordo con quanto indicato al paragrafo 6 della Norma UNI EN 14181, facendo quindi preliminarmente le verifiche di cui all’Appendice A: verifiche di allineamento e dello stato di pulizia dei componenti, esame visivo del sistema di campionamento, prova di tenuta, controllo dello zero e dello span, verifica della linearità della risposta dell’analizzatore eseguita secondo le modalità riportate al paragrafo 12.2.
Durante le misurazioni parallele con l’AMS e l’SRM, ogni risultato viene considerato come una coppia di misurazioni; per ogni coppia misurata vengono ottenuti tutti i parametri inclusi nelle correzioni alle condizioni dell’AMS e alle condizioni normalizzate per determinare la funzione di taratura ed eseguire la prova di variabilità.
12.3.1.1 Determinazione della funzione di taratura e sua validità
La funzione di taratura è supposta essere una funzione matematica lineare con una deviazione standard residua costante.
Essa, in accordo con la norma ISO 11095:1996, è pertanto descritta dal seguente modello:
i i
i a bx
y
dove:
xiè l’i-esimo risultato fornito dal sistema di misura automatico; i va da 1 a N; N ≥ 15;
yiè l’i-esimo risultato fornito dal sistema di riferimento; i va da 1 a N; N ≥ 15;
iè l’incertezza associata al processo di taratura (scarto tra yi ed il valore “vero”);
a è l’intercetta della funzione di taratura;
b è la pendenza della funzione di taratura.
Perché si ottenga una “buona” funzione di taratura il range di concentrazioni da utilizzare nella determinazione della funzione stessa, deve essere il più ampio possibile all’interno delle condizioni di normale funzionamento dell’impianto.
In primo luogo vengono calcolate le seguenti quantità:
Successivamente viene determinata la differenza
ys,max ys,min
tra i valori massimi e minimi misurati dal sistema di riferimento (SRM) alle condizioni standard. A questo punto la metodologia di calcolo per la determinazione della funzione di taratura, varia in dipendenza del fatto che la differenza suddetta sia inferiore o superiore a P*ELV.Procedimento a) - Se
ys,max ys,min
≥P*ELV:NOTA: Qualora il range di concentrazioni sia leggermente maggiore del 15% del limite di emissione e la procedura di calcolo a) fornisca una funzione di taratura inadeguata (ad esempio con pendenza negativa) può essere ugualmente utilizzata la procedura b).
Procedimento b) - Se
ys,max ys,min
< P*ELV e ys,min≥ 15% ELV:dove Z rappresenta la differenza tra la lettura di zero del sistema automatico di misura (AMS) e zero.
NOTA - Nel caso venga utilizzata la procedura b) è essenziale che prima di eseguire le misure parallele, sia provato che l’AMS a concentrazione 0 fornisca una lettura che sia pari o inferiore al limite di rilevabilità strumentale.
Procedimento c) - Se
ys,max ys,min
< P*ELV e ys,min< 15% ELV:La retta viene elaborata secondo i criteri definiti dalle formule (4) e (5) ed integrata da due punti (uno allo “zero” ed uno prossimo ad ELV) ottenuti mediante utilizzo di opportuni standard gassosi a concentrazione nota e certificata.
La funzione di taratura data dall'equazione seguente:
La funzione di taratura è data dall’equazione seguente:
i
i a bx
yˆ ˆ ˆ dove:
yˆiè il valore tarato del sistema automatico di misura (AMS);
xˆiè il valore misurato dal sistema automatico di misura (AMS).
Ogni valore misurato xi viene convertito in un valore tarato yˆiper mezzo della funzione di taratura sopra indicata.
NOTA: in accordo con la Direttiva Europea 2000/75/CE al valore tarato
yˆideve essere sottratta l’incertezza richiesta prima che vengano effettuati confronti con il limite di emissione; il valore di
yˆifornito dalla funzione di taratura è senza sottrazione dell’incertezza richiesta (rif. D.Lgs 152/06 All.2 - parte V, parte II, sez.8 p.5).
12.3.1.2 Funzione di taratura dell’AMS e sua validità
La funzione di taratura è valida quando l’impianto viene fatto lavorare all’interno del range di taratura valido. Questo range di taratura valido è definito come il range di taratura compreso tra zero e il massimo tra:
yˆs,max più un’estensione del 10% oltre tale valore
20% di ELV.
Ciò comporta che solamente i valori che rientrano all’interno del range di validità della retta di taratura, sono valori misurati validi.
La validità dell’intervallo di taratura viene controllata sull’impianto settimanalmente, attraverso lo specifico modulo del software di gestione dati dell’AMS, con generazione di allarme in caso superamento del range di taratura del QAL2.
Lo specifico modulo del software di gestione dati dell’AMS, elabora il report EN14181QAL2 con i dati rilevati settimanalmente dal lunedì alla domenica compresi.
In particolare sono previsti i seguenti dati:
il periodo di elaborazione ed il numero di or corrispondenti alla condizione di marcia impianto
il numero delle medie orarie valide elaborate
il numero delle medie orarie non valide elaborate
la percentuale delle medie orarie valide
il campo di taratura utilizzato
il numero delle medie orarie elaborate valide non comprese nel 110% del campo di taratura
la percentuale delle medie orarie elaborate non comprese nel 110% del campo di taratura.
La prova di QAL2 deve essere ripetuta quando si verifica una delle seguenti condizioni:
- oltre il 5% del numero dei valori misurati dell’AMS, tarati e normalizzati nella settimana, non rientra nell’intervallo di taratura valido per più di 5 settimane nel periodo tra due prove di sorveglianza annuale (AST);
- oltre il 40% del numero dei valori misurati dell’AMS, tarati e normalizzati nella settimana, non rientra nell’intervallo di taratura valido per una o più settimane.
Per quanto riguarda il parametro CO, considerato che:
a. le verifiche condotte da laboratorio accreditato sugli SME installati sui camini del TG1 e del TG2 hanno portato ai seguenti risultati:
Elaborazione con estrapolazione al limite10
Impianto Guadagno Offset Tipo di elaborazione
b. i valori emissivi di CO possono dipendere dalla composizione chimica del gas naturale (maggiore è la percentuale di metano più alti sono i valori) e dalle condizioni meteoclimatiche (valori più alti in condizioni di basse temperature e ridotta umidità);
non viene implementata la retta di taratura nello SME in quanto il ristretto range di validità della QAL2 determinato sperimentalmente, conseguente al fatto che nel corso della campagna non si è riusciti a raggiungere un valore significativo di concentrazione rispetto al VLE (20 mg/Nm3), potrebbe generare una delle due condizioni sopra citate che comporterebbe la ripetizione della prova di QAL2 anche in tempi ravvicinati e inferiori all’anno, periodo tra due prove di sorveglianza annuale (AST).
La calibrazione e validazione delle misure secondo lo standard QAL2 prescritte nel PMC allegato al decreto AIA in oggetto per il momento è limitata al parametro NOx sempre che, dopo un adeguato periodo di verifica che coinciderà con il periodo tra due prove di sorveglianza annuale (AST), ciò non comporti la ripetizione della prova di QAL2 in tempi inferiori a quelli previsti dalla sopra citata Norma (vedi ns.
comunicazione trasmessa a ISPRA, cc MATTM, ARPAT, prot. UGEROSN027802014 del 01/04/2014.
12.3.1.3 Determinazione della variabilità
Si procede quindi alla determinazione della variabilità per ogni set di dati (costituiti da almeno 15 coppie) e alla prova di variabilità e di validità della funzione di taratura, come indicato rispettivamente al paragrafo 6.6 e al paragrafo 6.7 della Norma UNI EN 14181.
Detti:
s
yi, , l’iesimo dato del SRM alle condizioni normalizzate
s
10 I dati riportati in tabella sono stati aggiornati a valle degli esiti della prova QAL2 condotta sul canale CO nelle campagne del 6-9/11/2015
i
Con la relativa deviazione standard sD:
La variabilità dei valori misurati dall’AMS è accettata se la seguente ineguaglianza è soddisfatta:
ksD 0
dove 0 rappresenta la massima incertezza richiesta espressa in termini di deviazione standard.
NOTA - In alcune Direttive Europee l’incertezza dell’AMS è espressa come metà della lunghezza dell’intervallo di confidenza al 95%, come percentuale del valore limite di emissione.
Il D.Lgs. n. 46/14 con cui viene recepita la Direttiva 2010/75/UE stabilisce il massimo valore dell'intervallo di confidenza al 95%
dell'AMS come percentuale P del limite di emissione ELV. Per esprimere tale incertezza in termini di deviazione standard si utilizza l’espressione:
dove 1,96 rappresenta il fattore di copertura nel caso in cui l’incertezza sia espressa con un livello di confidenza del 95%. In questo modo l’intervallo di confidenza calcolato sperimentalmente verrà detratto per intero.
I valori di k da applicare in funzione del numero di misure parallele nel caso di 15 misurazioni parallele è uguale a 0,9761.
Se l’AMS supera i test di variabilità per la conformità legislativa, l’AMS risulta quindi conforme al requisito di incertezza all’ELV, poiché la variabilità è ritenuta costante per tutto l’intervallo, e pertanto può essere utilizzato per dimostrare la conformità all’ELV.
NOTA – La variabilità ottenuta comprende i componenti dell’incertezza associati alle ripetibilità dell’AMS e dell’SRM, ma non l’incertezza complessiva dell’SRM. Pertanto la qualità dell’applicazione dell’SRM influenza il risultato della prova.
12.3.1.5 Rapporto di QAL2
I risultati della prova vengono registrati in un rapporto elaborato dal laboratorio accreditato, dove vengono riportate almeno le seguenti informazioni:
– la descrizione dell’ubicazione dell’impianto e del suo campionamento – la descrizione della condizione operativa dell’impianto
– il nome del laboratorio e del personale che ha eseguito le prove
– i dettagli di accreditamento della EN IO/IEC 17025 del laboratorio di prova
– descrizione dell’AMS utilizzato, con i parametri misurati, il principio di misura, il tipo, l’intervallo operativo e l’ubicazione
– descrizione dell’SRM utilizzato, con il principio di misura, il tipo, l’intervallo operativo, la ripetibilità e/o l’incertezza di misura e il numero di riferimento EN o ISO
– la data e l’ora delle misurazioni parallele
– i dati dettagliati di tutti i valori misurati ottenuti dall’AMS e dall’SRM, di cui è calcolata la media
– il grafico delle misurazioni parallele, compreso l’intervallo di taratura valido – l’intervallo di confidenza sperimentale
– qualsiasi deviazione dai procedimenti descritti nella presente procedura, derivata dalla Norma, e la sua possibile influenza sui risultati ottenuti
– i rapporti di taratura del SRM
– i certificati dei materiali di riferimento, ovvero del certificato di taratura del diluitore nel caso venga utilizzato quest’ultimo per ottenere i diversi livelli di concentrazione
– i risultati dell’ultima prova funzionale, in caso di ripetizione – la procedura di calcolo adottata.
12.4 Requisiti minimi del Sistema di Riferimento (SRM)