Impianti elettrici 2 - Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

FACOLTÁ DI INGEGNERIA
UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI ROMA “TOR VERGATA”
Sicurezza degli Impianti Elettrici
Prof. Roberto Mugavero
tel/fax 06-72597320
e-mail [email protected]
Definizione di Impianto Elettrico
Un Impianto elettrico è definito come l’insieme delle
costruzioni e delle installazioni destinate ad una o più
delle seguenti funzioni:
• produzione
• conversione
• trasformazione
• regolazione
• smistamento
• trasporto
• distribuzione ed utilizzazione
Rischio Elettrico
La molteplicità delle apparecchiature e condizioni di
impiego possono essere origine di diversi fattori di
rischio elettrico tra cui:
•passaggio di corrente elettrica pericolosa per il corpo
umano (ELETTROCUZIONE)
•elevate temperature o archi elettrici che possono
provocare incendi o ustioni.
Rischio Elettrico
Per garantire l’uso sicuro delle apparecchiature
elettriche e degli impianti è necessaria la presenza di
sistemi e dispositivi di protezione contro:
•contatti diretti
•contatti indiretti
•effetti termici
•sovracorrenti e sovratensioni
Teoria e componenti di un Impianto
Elettrico
TENSIONE –CORRENTE, CIRCUITI ELETTRICI
La circolazione di corrente elettrica avviene collegando
due punti a differente potenziale elettrico (TENSIONE).
Il collegamento dei due punti crea un circuito elettrico
chiuso.
Il circuito elettrico è composto da cavi di differente
resistenza elettrica.
La quantità di corrente trasportata sarà tanto maggiore
quanto minore sarà la resistenza del circuito elettrico.A
parità di differenza di potenziale si avranno correnti
diverse
in circuiti differenti
LEGGE di OHM : V = R x i
Classificazione dei Sistemi Elettrici
Si definisce Sistema Elettrico la parte di un impianto
elettrico costituita dall’insieme delle apparecchiature,
delle macchine, delle sbarre e delle linee aventi una
determinata tensione nominale;
In base al valore di quest’ultima i sistemi elettrici sono
classificati in sistemi di:
•CATEGORIA 0: tensione nominale ≤di 50 V c.a –75 Vc.c;
•CATEGORIA 1: tensione nominale da 51 V a 1000 V c.a.
–da 76 a 1500 c.c;
•CATEGORIA 2: tensione nominale da 1001 V a 30000 V
c.a –da 1501 V a 30000 V se c.c;
•CATEGORIA 3: tensione nominale >di 30000 V c.a che
c.c
Componenti di un Impianto
Elettrico
Un impianto elettrico è costituito dai seguenti
componenti principali:
•Quadro elettrico
•Tubi e cavi
•Prese a spina
•Apparecchi di manovra e comando
•Lampade
•Sistemi e Apparecchi di Protezione
Il Quadro elettrico
In ogni impianto elettrico, a valle del contatore, si trova
un quadro di distribuzione costituito da materiale
plastico autoestinguente a doppio isolamento, nel caso di
piccole dimensioni, e da materiale metallico negli altri
casi.
Nel quadro elettrico vi sono degli interruttori che hanno
principalmente due funzioni:
• Protezione
• Sezionamento
Tubi e Cavi
I tubi servono per proteggere meccanicamente i cavi
elettrici e possono essere posati a vista, sotto intonaco o
sotto pavimento.
Possono essere di tipo flessibile in Polivinile, di tipo
rigido in PVC, o in acciaio zincato.
I cavi servono per raggiungere con la corrente elettrica i
vari punti dell’impianto.
Nei cavi si possono distinguere i seguenti componenti:
• Conduttore (la parte metallica percorsa da corrente);
• Isolante (parte che circonda il conduttore in PVC o
gomma);
• Anima (insieme di conduttore e isolante);
• Guaina (rivestimento protettivo esterno).
Tubi e Cavi
I cavi sono contraddistinti da un idoneo colore:
• GIALLO-VERDE per la terra
• BLU CHIARO per il neutro
• DIVERSI COLORI per la fase
I cavi possono essere classificati in funzione del
comportamento nei confronti del fuoco:
• Non propaganti fiamma
• Non propaganti l’incendio
• Non propaganti l’incendio e a ridotta emissione di fumo
e gas tossici
• Resistenti al fuoco e per ambienti ad elevate
temperature
Tubi e Cavi
I cavi sono contraddistinti da una tensione di isolamento
indicata da due parametri:
• Uo= indica la tensione massima che l’isolamento del
cavo può sopportare verso terra
• U = indica la tensione massima che l’isolamento può
sopportare rispetto ad un cavo a stretto contatto
Prese - Spine
Sul mercato sono presenti differenti tipologie di prese a
spina, in funzione della massima intensità di corrente da
cui una presa può essere attraversata, cui equivale una
certa potenza massima che può sopportare.
Per evitare contatti accidentali con le parti in tensione
sono da preferire prese con alveoli protetti, che si
aprono solo inserendo la giusta spina.
Tipologie di Prese
Tipologie di Spine
Apparecchi di Comando
Gli apparecchi di comando sono quegli organi di un
circuito elettrico che consentono di aprire o chiudere un
circuito o di isolare parte dello stesso.
Tali apparecchi si dividono essenzialmente in:
• Interruttori = servono per stabilire o interrompere la
corrente di esercizio in qualunque condizione di carico
o di eventuale sovraccarico
• Sezionatori = devono essere manovrati a vuoto e
servono per avere un ampia interruzione della
continuità dei conduttori e vengono impiegati
generalmente in sistemi elettrici di seconda e terza
categoria
Lampade
In una buona illuminazione devono essere presenti tutte
le lunghezze d’onda visibili.
Per le lampade esiste l’INDICE di RESA CROMATICA
(IRC) che indica la bontà dell’illuminazione e ha un
valore massimo di 100.
Per le sorgenti luminose si prende in considerazione
anche la temperatura di colore misurata in gradi Kelvin
Tipi di Lampade
Sistemi e Apparecchi di Protezione
Servono per limitare gli effetti dannosi
• Per l’integrità del sistema
• Per la sicurezza delle persone in caso di eventuali
anomalie dell’impianto elettrico
Tipologie di Rischi Elettrici
I principali rischi connessi all’utilizzo di corrente
elettrica sono essenzialmente:
• L’elettrocuzione (scossa): consiste nell’attraversamento
del corpo umano da parte della corrente elettrica.
Affinché si possa verificare tale passaggio la corrente
deve avere un punto di entrata e un punto di uscita;
• Incendio a seguito di corto circuito: è dovuto ad
un’anomalia dell’impianto elettrico (corto circuito,
arco elettrico, sovraccarico)
L’Elettrocuzione
Può avvenire per:
• Contatto diretto: contatto con una parte normalmente
in tensione dell’impianto elettrico, o contatto con
entrambe le mani dei due poli della corrente
• Contatto indiretto: avviene quando si entra in contatto
con parti metalliche normalmente non in tensione ma
che si trovano in questo stato a causa di un guasto
L’Elettrocuzione
• Arco elettrico: si evidenzia in caso di guasto o di
manovre su apparecchiature elettriche e si manifesta
come una sorgente intensa e concentrata di calore con
emissione di gas e vapori tossici, particelle
incandescenti e radiazioni
Effetti sul Corpo Umano Provocati dalla
Corrente Elettrica
Gli effetti provocati dal passaggio della corrente elettrica
sul corpo umano sono:
• Tetanizzazione
• Arresto della Respirazione
• Fibrillazione Ventricolare
• Ustioni
Effetti sul Corpo Umano Provocati dalla
Corrente Elettrica
La gravità degli effetti è funzione dei seguenti parametri:
• L’intensità della corrente
• La durata del contatto
• La frequenza della corrente
• Il percorso della corrente nel corpo umano
Per una tensione applicata l’intensità di corrente
dipende dalla resistenza di contatto e dal percorso
Tetanizzazione
La corrente elettrica attraversante il corpo umano, con
determinati livelli d’intensità, provoca indesiderate ed
incontrollabili contrazioni muscolari.
Ad esempio: il contatto di un elemento in tensione con il
palmo della mano ne determina la chiusura e quindi
l’impossibilità di eliminare il contatto
Arresto della Respirazione
Per la stessa ragione che determina la tetanizzazione dei
muscoli, la corrente elettrica impedisce la respirazione
non consentendo ai muscoli intercostali ed al diaframma
di espandere la cassa toracica.
Il soggetto colpito muore per asfissia se non si elimina la
causa della contrazione e non si pratica la respirazione
assistita.
Fibrillazione Ventricolare
Anche il cuore, il cui funzionamento è comandato da
impulsi elettrici, subisce, al passaggio di corrente
elettrica, variazioni rispetto al normale funzionamento.
Tale alterazione causa la mancata ossigenazione di
tessuti ed in particolare del cervello il quale non può
resistere più di 3 -4 minuti senza ossigeno, senza subire
danni permanenti.
Anche in questo caso l’infortunato necessita di un
tempestivo massaggio cardiaco
Ustioni
Le ustioni sono determinate dallo sviluppo di calore per
effetto Joule durante l’attraversamento della corrente
elettrica, pertanto sono tanto maggiori quanto maggiore
è la resistenza del corpo.
Generalmente, le ustioni sono localizzate nei punti di
ingresso ed uscita, poiché la pelle offre maggiore
resistenza.
La gravità delle ustioni sono funzione dell’intensità di
corrente e della durata del fenomeno
Principali Controlli a Vista di un Impianto
I principali controlli da effettuare a vista su un impianto
elettrico sono:
• Accertamento dell’esecuzione completa e funzionante
di tutti gli impianti al progetto
• Controllo dello stato degli isolanti e degli involucri
• Controllo dell’efficienza delle barriere di protezione
nei luoghi il cui accesso è riservato a personale
addestrato
Principali Controlli a Vista di un Impianto
• Accertamento della qualità dei materiali e degli
apparecchi
• Verifica dei contrassegni di identificazione dei marchi
e delle certificazioni
• Verifica dei gradi di protezione degli involucri
• Controllo dell’integrità dell’impianto di messa a terra
• Controllo dei provvedimenti di sicurezza nei bagni
• Verifica dei tracciati per le condutture incassate
Principali Controlli a Vista di un Impianto
• Idoneità delle connessioni dei conduttori e degli
apparecchi
• Controllo delle sezioni minime e dei colori distintivi
dei conduttori
• Verifica degli apparecchi per il comando e l’arresto di
emergenza
La Segnaletica di Sicurezza
La Segnaletica di Sicurezza non sostituisce in nessun
caso le misure di protezione e prevenzione.
Occorre fare ricorso alla segnaletica di sicurezza allo
scopo di:
• Limitare i pericoli per le persone esposte (cartelli di
avvertimento –simboli –indicazioni di pericolo)
• Vietare comportamenti pericolosi (cartelli di divieto)
La Segnaletica di Sicurezza
• Prescrivere comportamenti necessari (cartelli di
prescrizione)
• Fornire indicazioni di soccorso, di salvataggio e di
prevenzione (cartelli di salvataggio, di prevenzione
incendi e di primo soccorso)
Secondo l’All. 1 del D.lgs n. 493/96 è necessario
utilizzare i colori di sicurezza e di contrasto della
seguente tabella:
La Segnaletica di Sicurezza
La Segnaletica di Sicurezza
Nell’All. 2 del D.lgs n. 493/96 sono indicati i cartelli da
utilizzare.
I segnali devono rispettare determinate dimensioni
secondo la formula seguente:
A ≥L2/2000
Dove: A = Superficie del segnale espressa in m2;
L = Distanza in metri a cui il segnale deve essere
riconoscibile
Ciclo di Vita
di un Dispositivo o di un Impianto
La caratterizzazione del ciclo di vita avviene mediante
l’analisi del costo del ciclo di vita (LCC, Life Cycle Cost)
che è costituita da un’analisi tecnico-economica della vita
del bene, la quale evidenzia i costi presunti di tutte le fasi
del ciclo di vita stesso.
Dal punto di vista operativo l’azione conseguente
all’analisi del costo del ciclo di vita è costituita dalla
formulazione di un apposito budget di spesa per le
operazioni di manutenzione.
Ciclo di Vita
di un Dispositivo o di un Impianto
Il Ciclo di Vita di un Impianto Elettrico può essere
suddiviso in 4 fasi:
• Progettazione
• Installazione
• Vita utile
• Fine vita utile
Fase di Progettazione
La progettazione di un’opera è la fase durante la quale il
Progettista cura la realizzazione del progetto dell'opera
rispettando le prescrizioni di Legge e Normative
applicabili al caso specifico.
La progettazione è articolata su tre livelli:
Progettazione preliminare;
Progettazione definitiva;
Progettazione esecutiva.
Fase di Progettazione – Livelli di Progettazione
1. Progettazione preliminare: stabilisce i profili e le
caratteristiche più significative degli elaborati dei
successivi livelli di progettazione, in funzione delle
dimensioni economiche e della tipologia e categoria
dell’intervento;
2. Progettazione definitiva: è redatto sulla base delle
indicazioni del progetto preliminare e contiene tutti gli
elementi necessari a descrivere i criteri utilizzati per le
scelte progettuali, le caratteristiche prestazionali e
descrittive dei materiali prescelti, nonché i criteri di
progettazione delle strutture e degli impianti, in
particolare per quanto riguarda la sicurezza, la
funzionalità e l'economia di gestione.
Fase di Progettazione – I livelli di Progettazione
3. Progettazione esecutiva: costituisce la
ingegnerizzazione di tutte le lavorazioni e,
pertanto,definisce compiutamente ed in ogni
particolare architettonico, strutturale ed impiantistico
l’intervento da realizzare. La relazione generale del
progetto esecutivo descrive in dettaglio i criteri
utilizzati per le scelte progettuali esecutive, per i
particolari costruttivi e per il conseguimento e la
verifica dei prescritti livelli di sicurezza e qualitativi,
in funzione dello specifico caso. Ai fini della
realizzazione è necessario sviluppare e redigere il
progetto esecutivo.
Fase di Progettazione – I Soggetti
La fase di progettazione dell’opera coinvolge differenti
soggetti con compiti distinti:
Committente;
Il Progettista;
Il Coordinatore per la sicurezza in fase di progettazione;
Le Commissioni di Enti Pubblici;
I Consulenti di Parte.
Fase di Progettazione - I Soggetti
1. Il Committente: è la persona, fisica o giuridica, che
necessita dell’opera e che, direttamente
indirettamente, ne finanzia la realizzazione. Il
Committente comunica al Progettista tutte le
informazioni necessarie per la corretta progettazione
degli impianti: ad esempio la presenza di particolari
rischi, quali incendio o esplosione, peculiarità dei
processi produttivi, ecc.
2. Progettista: è la persona, fisica o giuridica, che redige
il progetto dell’opera;
Fase di Progettazione – I Soggetti
3. Coordinatore per la sicurezza in fase di
progettazione: redige, ai fini dell'esecuzione in
sicurezza dei lavori di installazione, il piano di
sicurezza e coordinamento nel quale evidenzia
eventuali criticità presenti nel processo di
realizzazione e propone soluzioni organizzative del
cantiere tese a risolvere le criticità stesse;
4. Commissioni di Enti Pubblici: esaminano i progetti
presentati loro e procedono all’autorizzazione
ovvero alla richiesta di chiarimenti e
documentazione integrativa, qualora necessari;
5. Consulenti di parte: sono normalmente figure di
ausilio alla Committenza la quale richiede agli stessi
pareri in merito alle opere da progettare.
Fase di Installazione
La fase di installazione degli impianti è quella durante la
quale il progetto è realizzato.
Le figure centrali di questa fase sono:
1. Direttore dei Lavori: cura che siano eseguite le opere
progettate e cura la realizzazione delle eventuali
varianti che si rendano necessarie in seguito a
necessità sopraggiunte. Le varianti, se comportano
modifiche sostanziali al progetto, devono essere
progettate;
2. Coordinatore per la sicurezza in fase di esecuzione:
cura che siano attuate tutte le misure relative alla
sicurezza dei lavoratori durante le fasi di installazione;
Fase di Installazione
3. Installatore: soggetto che pone in opera gli impianti
rispettando il progetto e le indicazioni impartite dal
Direttore dei Lavori. Rilascia, alla fine dei lavori, la
documentazione di Legge (Dichiarazione di
Conformità comprensiva degli allegati obbligatori) e la
documentazione di impianto (as - built).
Al termine della fase di installazione devono essere
eseguite delle prove e degli esami a vista sugli impianti
realizzati al fine di accertarne la rispondenza alla
normativa vigente e la generale sussistenza delle
condizioni di sicurezza.
Fase di Vita Utile: Esercizio e Manutenzione
Questa è la fase operativa della vita, durante la quale il
bene stesso o l’impianto sono utilizzati dagli utenti.
Durante la vita dell’impianto si eseguono, verifiche,
prove strumentali, esami a vista e esami della
documentazione di impianto in funzione della
specifica circostanza. Sono condotti gli interventi di
manutenzione ordinaria, cioè interventi tesi a
ripristinare lo stato iniziale dell’impianto.
Lo stato iniziale è modificato in seguito al normale
degrado dei componenti causato dal loro utilizzo.
Fase di Vita Utile: Esercizio e Manutenzione
Possono essere condotti degli interventi di
manutenzione straordinaria, o di modifica
all'impianto in seguito ad ampliamenti o sopraggiunte
necessità. Durante la vita utile dell'impianto devono
essere eseguite le verifiche periodiche secondo quanto
stabilito dalla normativa vigente.
I soggetti presenti durante la vita utile sono:
1. Utente: è chi utilizza il dispositivo o l’impianto. Non
deve, intenzionalmente, manomettere i sistemi di
protezione previsti ed installati;
Fase di Vita Utile: Esercizio e Manutenzione
2. Committente;
3. Responsabile della manutenzione: è la figura che
segue la vita dell'impianto e cura la realizzazione degli
interventi di manutenzione e l'aggiornamento della
documentazione di impianto integrando il contenuto
degli elaborati e degli schemi secondo le modifiche
apportate. Le modifiche devono essere progettate
secondo quanto stabilito dalla Legge
Fase di Vita Utile: Esercizio e Manutenzione
4. Progettista;
5. Coordinatore per la sicurezza in fase di progettazione;
6. Verificatore: è la figura che esegue le verifiche
periodiche stabilite dalla Legge e, mediante la
realizzazione di esami a vista e prove strumentali si
accerta della permanenza delle condizioni di
sicurezza.
Al termine delle verifiche o degli interventi di
manutenzione straordinaria deve essere rilasciata la
documentazione di Legge (Dichiarazione di
Conformità comprensiva degli allegati obbligatori),
rapporti di verifica, e la documentazione di impianto
(as-built).
Fase di Vita Utile: Revamping e Rimozione
Durante questa fase il bene o l’impianto possono
essere ricondizionati, mediante radicali interventi, o
rimossi e smaltiti. Con riferimento agli impianti
elettrici civili essi sono, normalmente, rimossi e
sostituiti, mentre il revamping può essere adottato per
impianti industriali. Gli aspetti operativi legati alla
fine vita utile sono prevalentemente di carattere
ambientale.
Fase di Vita Utile: Revamping e Rimozione
Alcuni componenti di impianto contengono sostanze
pericolose per l’ambiente e per le persone che devono
essere smaltite secondo procedure stabilite dalla
Legge. I controlli normalmente eseguiti sono relativi
all’avvenuto corretto smaltimento di sostanze
pericolose, ad esempio accumulatori, olio dielettrico
contenente PCB, ecc.
Qualora si optasse per un intervento di revamping lo
stesso può essere visto come la fase progettuale
relativamente ad un nuovo impianto.