Cosa collegare a terra e cosa no
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Cosa collegare a terra e cosa no Impianti di terra: quesiti ricorrenti pubblicato il 12/08/2013 aggiornato il 12/08/2013 1. Generalità L’impianto di terra è definito dalla Norma CEI 64-8 come l’insieme dei dispersori, dei conduttori di terra, dei collettori (o nodi) principali di terra e dei conduttori di protezione ed equipotenziali, destinato a realizzare la messa a terra di protezione e/o di funzionamento. L’impianto di terra è quindi realizzato primariamente per soddisfare le esigenze di sicurezza, di protezione contro i contatti indiretti, degli impianti elettrici. In generale l'impianto di terra limita il valore delle tensioni di passo e di contatto, garantisce equipotenzialità di masse e masse estranee, e fornisce un percorso prestabilito per la corrente di guasto, in modo che i dispositivi di protezione possano rilevarla ed intervenire, interrompendo l’alimentazione del circuito sede del guasto. Sorgono spesso dubbi su cosa vada collegato a terra e cosa no, il che rappresenta un problema, in quanto un collegamento non necessario può non essere a favore della sicurezza. Il concetto di messa a terra è strettamente collegato ai concetti di massa e massa estranea, così definiti dalla Norma CEI 64-8: Massa: "Parte conduttrice di un componente elettrico che può essere toccata e che non è in tensione in condizioni ordinarie, ma che può andare in tensione in condizioni di guasto”. Figura 1 - a) Massa in tensione a causa di un cedimento dell'isolamento principale; b) massa estranea che introduce un potenziale pericoloso. Il termine massa designa quindi le parti conduttrici accessibili facenti parte dell'impianto elettrico e degli apparecchi utilizzatori separate dalle parti attive solo con isolamento principale. Il guasto si riferisce pertanto all'isolamento principale. Una parte conduttrice che può andare in tensione in caso di cedimento dell'isolamento principale, posta dietro un involucro o una barriera non saldamente fissati o rimovibili senza l'uso di un attrezzo, è da considerare una massa se diviene accessibile dopo la rimozione dell'involucro o della barriera; se invece l'involucro o la barriera sono saldamente fissati o Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. sono rimovibili solo con l'uso di un attrezzo, le parti retrostanti non sono da considerare masse, se non è necessario rimuovere l'involucro o la barriera nell'esercizio ordinario. Una parte metallica non accessibile, che non è in tensione nel servizio ordinario, ma che può andare in tensione in caso di cedimento dell'isolamento principale, viene denominata parte intermedia. Figura 2 - Una parte metallica è considerata accessibile non solo quando è a portata di mano, ma anche quando può venire toccata nel servizio ordinario. Discorso a parte per gli apparecchi di classe II. Un componente elettrico è di classe II se dotato di isolamento doppio o rinforzato. Tutti gli apparecchi di classe seconda devono recare in targa il simbolo di un doppio quadrato Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. Massa estranea: "Parte conduttrice non facente parte dell'impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale, generalmente il potenziale di terra". Ovvero una parte metallica la cui presenza aumenta il pericolo di contatto indiretto (figura 1b). 2.Collegamenti equipotenziali nell'edificio Non è necessario equipotenzializzare, all'interno dell'edificio, ogni massa estranea in ogni locale. E' necessario prevedere un collegamento equipotenziale principale per i servizi entranti nell'edificio e collegamenti equipotenziali supplementari solo nei locali da bagno, nelle piscine e nelle stalle, nei locali ad uso medico e nei luoghi conduttori ristretti. Figura 3 - Esempio di collettore di terra, al quale sono collegati i conduttori EQP delle tubazioni metalliche per acqua, acque reflue, gas, aria condizionata e riscaldamento centralizzato, oltre al conduttore di terra e conduttore di protezione PE. Se presente, i collegamenti equipotenziali vanno realizzati a valle del giunto isolante. Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. I collegamenti equipotenziali principali EQP collegano le masse estranee al collettore di terra, mentre i collegamenti equipotenziali supplementari EQS collegano le masse con le masse estranee, e le masse estranee tra loro. Nei locali da bagno, nelle piscine e nelle stalle, nei locali ad uso medico e nei luoghi conduttori ristretti l’EQS deve collegare tutte le masse dei componenti elettrici fissi simultaneamente accessibili e tutte le masse estranee. Figura 4- Esempio di collegamenti equipotenziali supplementari in un locale da bagno. Non è necessario collegare a terra tutti i rubinetti, basta collegare la tubazione (se metallica) dell'acqua. 2.1 Dimensionamento La sezione minima dei conduttori equipotenziali principali EQP non deve essere inferiore alla metà del conduttore di protezione PE di maggior sezione che fa capo allo stesso collettore di terra, con un minimo di 6 mmq e un massimo di 25 mmq (se in rame). Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. La sezione minima dei conduttori equipotenziali supplementari EQS dipende dal tipo di collegamento e dalla sezione del conduttore di protezione PE. 3. Esempi pratici Di seguito analizziamo alcune situazioni critiche a titolo di esempio: impianti di illuminazione; pareti metalliche e quadri elettrici. 3.1 Illuminazione Se l'impianto di illuminazione è realizzato interamente in classe II, ovvero se il cavo dorsale di alimentazione, il cavo di alimentazione tra morsettiera e apparecchio di illuminazione, la morsettiera a bordo palo e l'apparecchio di illuminazione sono in classe II allora il palo non va collegato a terra perché non è un massa e non è una massa estranea. Se l'apparecchio di illuminazione è di classe I e il palo ha una resistenza verso terra minore di 100 ohm (ovvero è una massa estranea), realizzare un collegamento equipotenziale (anche se non richiesto dalla Norma), migliora la sicurezza di chi tocca palo e apparecchio. Il collegamento all’impianto di terra di estese strutture metalliche (ad esempio recinzioni e guard-rail) deve in genere essere evitato. Si ritiene infatti che anziché limitare il pericolo di contatto fra parti simultaneamente accessibili come si desidererebbe ci sia invece maggiore rischio che tensioni pericolose possano essere trasferite in un punto più lontano difficilmente controllabile. Negli impianti di illuminazione pubblica, ad esempio, non è praticamente possibile tenere sotto controllo la situazione (controllare che le varie parti della recinzione siano elettricamente connesse e che il pericolo non sia introdotto in nessun punto per tutta la lunghezza della recinzione spesso notevolmente estesa). Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. Figura 5 - Il collegamento equipotenziale in figura peggiora le condizioni di sicurezza perchè quando il palo va in tensione il collegamento equipotenziale può provocare una situazione di pericolo per la persona che tocca la recinzione e una massa estranea (in questo caso la fontanella). 3.1.1 Dimensionamento La sezione minima dei vari elementi costituenti l’impianto di terra si determina seguendo le prescrizioni generali previste nella Norma CEI 64-8. Spesso le derivazioni fra i vari pali viene eseguita nella morsettiera inserita in ciascun palo. In questo caso il conduttore di protezione (PE) deve avere sezione compatibile con quella della dorsale. Il conduttore di terra che collega il palo al dispersore, se come spesso accade non è protetto ne contro la corrosione ne meccanicamente, deve avere sezione pari a 25 mmq se in rame e 50 mmq se in ferro. Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. In considerazione delle caratteristiche ambientali particolarmente gravose e della presenza di pubblico è comunque consigliabile non scendere al di sotto dei 16 mmq per le parti accessibili. Figura 6 - Se i diversi pali di un impianto condividono un'unica protezione: a) E' necessaria la protezione differenziale e non è consentito realizzare dispersori separati; b) E' necessaria la protezione differenziale ed è sovrabbondante realizzare un dispersore per ogni palo, tutti interconnessi tra loro; c) E' necessaria la protezione differenziale e basta un dispersore (se sufficiente per il coordinamento) al quale collegare tutti i pali; d) Non sono necessari il differenziale e l'impianto di terra se l'impianto è interamente realizzato in classe II. Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. 3.2 Superfici metalliche Un altra tipica causa di errore è la messa a terra delle pareti e dei controsoffitti metallici. Una parete metallica con installato un apparecchio di illuminazione realizzato in classe I diventa una massa, e come tale va collegata a terra. Se sia il cavo di alimentazione che l'apparecchio sono di classe II il collegamento a terra della parete non è necessario. Figura 7 - I cavi sono entrambi di classe II (FG7OR e FROR), il controsoffitto non è una massa e non va dunque collegato a terra. Niente collegamento a terra anche nel caso di corde N07V-K in tubo protettivo in PVC. 3.3 Quadri elettrici L'ultimo caso che consideriamo è quello sei quadri elettrici. Se aprendo solo lo sportello non è possibile accedere alle parti attive, non è necessario collegarlo a terra (o alla carcassa del quadro), anzi è contro la sicurezza. Lo sportello infatti può andare in tensione solo perchè a contatto con una massa (la carcassa del quadro). Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. Viceversa se lo sportello metallico può andare in contatto con le parti attive (è il caso di un quadro senza barriere interne, allora deve essere collegato a terra. Figura 8 - Quadri elettrici e messa a terra dello sportello. 4. Quando è vietata la messa a terra Gli apparecchi di classe seconda sono intrinsecamente sicuri perché sono dotati per costruzione di doppio isolamento (isolamento principale più isolamento supplementare) o di isolamento rinforzato. Il doppio isolamento è costituito da due isolamenti separati mentre l'isolamento rinforzato è ottenuto tramite un unico isolamento con caratteristiche meccaniche ed elettriche equivalenti al doppio isolamento. Si distinguono facilmente dagli apparecchi di classe I perché portano stampigliato in targa, in modo indelebile, il simbolo del doppio quadrato. Per questo tipo di apparecchi vige il divieto di collegamento a terra (figura 9) perché si ritiene che sia minore la probabilità che possa Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. cedere l'isolamento doppio o rinforzato piuttosto che la carcassa, se collegata a terra, possa assumere tensioni pericolose introdotte dallo stesso impianto di terra. Anche se è proibito il collegamento a terra la protezione mediante impiego di componenti di classe II può comunque coesistere con circuiti protetti mediante messa a terra e interruzione automatica del circuito. Figura 9 - un componente di classe II deve avere impresso il simbolo in figura, costituito da due quadrati. In questo caso il collegamento di terra è vietato perché si ritiene che sia minore la probabilità che possa cedere l'isolamento doppio o rinforzato piuttosto che la carcassa, se collegata a terra, possa assumere tensioni pericolose introdotte dallo stesso impianto di terra. Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. 4.1 Separazione elettrica La protezione per separazione elettrica consiste nel separare uno o più utilizzatori dagli altri circuiti e da terra. Viene in genere utilizzata quando, per motivi di continuità di servizio, si vogliono evitare interruzioni del circuito in presenza di un guasto verso terra. Può trovare impiego anche in tutti quei casi in cui la presenza di parti in tensione accessibili consigliano, per il pericolo di un possibile contatto simultaneo fra una parte in tensione e una massa, di non introdurre il potenziale zero di terra oppure ancora quando le modeste dimensioni dell'impianto non giustificano la predisposizione di un costoso impianto di terra. Lo scopo di un tale sistema di protezione è quello di isolare rispetto terra la persona che dovesse entrare in contatto con una parte in tensione. Se il circuito è poco esteso, in virtù dell'elevata impedenza di isolamento verso terra, le trascurabili correnti capacitive escludono la possibilità che il circuito possa richiudersi attraverso la persona. La sorgente di alimentazione (ad esempio trasformatore con separazione di protezione fra primario e secondario) deve assicurare la separazione dei circuiti alimentati rispetto tutti gli altri sistemi elettrici e una separazione di protezione deve essere realizzata anche nei confronti dei circuiti di altri sistemi. Anche in questo caso, per i motivi suddetti, è proibito il collegamento a terra delle masse (ad eccezione dei locali ad uso medico dove il pericolo si riduce in virtù del nodo equipotenziale obbligatorio). Voltimum Italia Via S.G.B. De LA Salle 4a 20132 Milano Italy T +39 02 26306616 F +39 02 27204186 [email protected] http://www.voltimum.it Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura da esperti di settore. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nei testi. Il collegamento a terra potrebbe essere efficace in caso di guasto fra il primario e il secondario della sorgente di alimentazione ma la probabilità che si verifichi un simile evento si ritiene sia inferiore alla probabilità che, attraverso il collegamento a terra, tensioni pericolose possano essere trasferite sulle masse separate a causa di un guasto su altri apparecchi alimentati direttamente dalla rete di distribuzione. Il circuito separato deve essere di estensione ridotta per limitare il più possibile la formazione delle pur piccole correnti capacitive. La soluzione ideale sarebbe di alimentare ogni apparecchio tramite un'unica sorgente di alimentazione. Questo, per motivi di carattere pratico, non è sempre possibile e quindi, anche se con alcune limitazioni per quanto riguarda l'estensione dei circuiti, è ammesso alimentare tramite la stessa sorgente più apparecchi. Un primo guasto di una fase sulla massa di un'utenza può perdurare per un tempo indeterminato senza pericoli per le persone. Un ulteriore guasto su di un'altra fase di un secondo apparecchio potrebbe però rivelarsi pericoloso se non prontamente interrotto. Per questo motivo, quando il circuito di separazione alimenta più di un utilizzatore le masse devono essere collegate fra loro da un conduttore equipotenziale isolato da terra. In presenza di un doppio guasto l'interconnessione delle masse determina la circolazione di una corrente di corto circuito che può essere rilevata ed interrotta nei tempi previsti dalla curva di sicurezza (0,4 s per U=230 V) dai dispositivi di massima corrente installati a protezione di ogni utilizzatore. Voltimum Italia Via S.G.B. 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