Valutazione del Rischio Elettrico da contatti diretti, indiretti e da Arc

Toscana
Sezione Toscana e Umbria
Valutazione del Rischio Elettrico da contatti
diretti, indiretti e da Arc Flash
Dott. Ing. Pietro Antonio SCARPINO
Docente CESPRO Università degli Studi di Firenze
Consigliere AEIT sezione Toscana e Umbria
Consigliere UNAE Toscana
D.Lgs 81/2008
(Integrato con il D.Lgs n. 106/2009)
TITOLO III – CAPO III
“IMPIANTI E APPARECCHIATURE ELETTRICHE”
2
D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III
Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro”
1. Il datore di lavoro prende le misure necessarie affinché i
lavoratori siano salvaguardati da tutti i rischi di natura
elettrica connessi all’impiego dei materiali, delle
apparecchiature e degli impianti elettrici messi a loro
disposizione ed, in particolare, da quelli derivanti da:
a) contatti elettrici diretti;
b)contatti elettrici indiretti;
c) innesco e propagazione di incendi e di ustioni dovuti a
sovratemperature pericolose, archi elettrici e radiazioni;
d)innesco di esplosioni; (art. 85 D.Lgs 81/2008)
e) fulminazione diretta e indiretta; (art. 84 D.Lgs 81/2008)
f) sovratensioni; (art. 84 D.Lgs 81/2008)
g)altre condizioni di guasto regionevolmente prevedibili
3
D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III
Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro”
2. A tal fine il datore di lavoro esegue una valutazione dei
rischi di cui al precedente comma 1, tenendo in
considerazione:
a) le condizioni e le caratteristiche specifiche del lavoro, ivi
comprese eventuali interferenze;
b)i rischi presenti nell’ambiente di lavoro;
c) tutte le condizioni di esercizio prevedibili.
Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80)
Art. 87 comma 1: il datore di lavoro è punito con arresto da 3 a 6
mesi o ammenda da € 2.500 a € 6.400;
Art. 87 comma 2 e): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con
arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da € 2.500 a € 6.400;
4
D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III
Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro”
3. A seguito della valutazione del rischio elettrico il datore di
lavoro adotta le misure tecniche ed organizzative necessarie
ad eliminare o ridurre al minimo i rischi presenti, ad
individuare i dispositivi di pretezione collettivi ed individuali
necessari alla conduzione in sicurezza del lavoro ed a
predisporre le procedure di uso e manutenzione atte a
garantire nel tempo la permanenza del livello di sicurezza
raggiunto con l’adozione delle misure di cui al comma 1.
Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80)
Art. 87 comma 3 d): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con la pena
dell’arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da € 1.000 a € 4.800;
5
D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III
Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro”
4. Il datore di lavoro prende, altresì, le misure necessarie
affinchè le procedure di uso e manutenzione di cui al comma
3 siano predisposte e attuate tenendo conto delle
disposizioni legislative vigenti, delle indicazioni contenute
nei manuali d’uso e manutenzione delle apparecchiature
ricadenti nelle direttive specifiche di prodotto e di quelle
indicate nelle pertinenti norme tecniche.
Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80)
Art. 87 comma 3 d): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con la pena
dell’arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da € 1.000 a € 4.800
6
D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III
Art. 81 “Requisiti di sicurezza”
1. Tutti i materiali, i macchinari e le apparecchiature, nonché
le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici devono
essere progettati, realizzati e costruiti a regola d’arte.
2. Ferme restando le disposizioni legislative e regolamentari di
recepimento delle direttive comunitarie di prodotto, i
materiali, i macchinari, le apparecchiature, le installazioni e
gli impianti di cui al comma precedente, si considerano
costruiti a regola d’arte se sono realizzati secondo le
pertinenti norme tecniche.
Articoli simili agli articoli 1 e 2 della Legge n. 186/68
7
Valutazione del Rischio Elettrico
Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto
Rischio elettrico da elettrocuzione
CONTATTO ELETTRICO DIRETTO
CONTATTO ELETTRICO INDIRETTO
9
Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto
Modelli elettrici
Circuito equivalente del corpo umano alla frequenza industriale (max 100 Hz)
R1
R2
R3
R4
10
Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto
Resistenza elettrica del corpo umano
Tensione (V) di contatto
Tipo di contatto:
Mano-Mano
Resistenza elettrica media offerta dal
corpo umano, superata dal 50% della
popolazione.
25
3250 Ω
50
2625 Ω
230
1350 Ω
11
Definizioni
Limiti di Corrente elettrica nel corpo umano
Soglia di percezione della corrente elettrica: minimo valore
di corrente avvertito dal 50% delle persone costituenti il
campione di prova.
Corrente Continua Ö 2 mA
Corrente Alternata (50Hz) Ö 0,5 mA
Massima Soglia della Corrente di rilascio (IB )
IB = 10 mA
12
Definizioni
Macroshock
13
Caratteristica Tempo-Corrente contatto mano sinistra piedi ,
frequenza (15 – 100) Hz
Zona 1: normalmente nessun effetto.
Zona 2: normalmente nessun effetto fisiologico pericoloso.
Zona 3: normalmente effetti fisiologici rimarchevoli (arresto cardiaco, arresto respiratorio, crampi
muscolari ecc.). In genere questi effetti risultano reversibili.
Zona 4: Oltre agli effetti della zona 3, probabilità di fibrillazione ventricolare.
Il relè differenziale (rilevazione del guasto verso terra)
come protezione da contatti diretti e indiretti
Come funziona la protezione differenziale.
Come funziona la protezione differenziale.
PROTEZIONE ADDIZIONALE CON INTERRUTTORE DIFFERENZIALE
Rt≤Vc/Idn
Vc=50V Impianti Ordinari
Vc=25V Impianti In luoghi particolari
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI
Impianto elettrico
ESEGUITO A REGOLA
D’ARTE con interruttore
differenziale coordinato
con l’impianto di terra
Se c’è un guasto, sulla massa
si presenta una tensione
pericolosa, ma il differenziale
interviene immediatamente in
quanto la corrente di guasto
si disperde attraverso
l’impianto di terra
18
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI
Caso di utilizzo improprio
di spine schuko di
apparecchiature elettriche
(utensili, macchinari, ecc.)
inserite in prese ad uso
civile serie italiana senza
usare l’opportuno
adattatore
Se c’è un guasto, sulla
massa rimane presente
una tensione pericolosa; il
differenziale interviene
solo quando la corrente di
guasto si disperde a terra
attraverso il corpo umano
19
Uso improprio di riduttori e spine
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI
21
Rischio Elettrico: Edificio Scolastico – Firenze 2009
Rischio Elettrico: Edificio scolastico – Firenze 2009
Rischio Elettrico: Edificio scolastico – Firenze 2009
Rischio Elettrico: Edificio scolastico – Firenze 2009
Rischio Elettrico: Centro Sportivo – Roma 2007
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Impianto Fotovoltaico (Luglio 2011)
Definizioni
Sicurezza e Pericolo
La sicurezza (S) di un componente, di un’apparecchiatura o
di un impianto, rappresenta la probabilità che non si
verifichi un evento sfavorevole entro un determinato
tempo.
0≤S≤1
S=0 Ö Massimo evento sfavorevole;
S=1 Ö Assenza di evento sfavorevole;
Il fattore (1-S) può essere considerato come insicurezza o
pericolo, ossia la probabilità che l’evento sfavorevole si
verifichi in un determinato tempo:
P=(1-S)
33
Definizioni
Danno probabile
Per valutare la pericolosità dovuta ad un evento
sfavorevole, il concetto di sicurezza da solo non basta;
occorre introdurre la probabilità di danno (K), ossia la
probabilità che l’evento sfavorevole possa causare il danno
e l’entità del danno (d).
Definiamo danno probabile (D) il prodotto:
D = K·d
K·d=0 Ö l’evento sfavorevole non può in alcun modo causare un
danno (Esempio: una parte in tensione non accessibile non può dar
luogo a contatto diretto);
K·d=1 Ö l’evento sfavorevole causa sicuramente un danno
34
Definizioni
Rischio
Definiamo Rischio probabile (R) il prodotto:
R = (1-S)·K·d
R=0 Ö Assenza di rischio (condizione solo teorica);
R=1 Ö Massimo rischio
Osservazione
Essendo (1-S) e K adimensionali, il rischio probabile R ha la
stessa unità di misura dell’entità di danno “d”.
35
Approccio alla valutazione dei rischi
Matrice dell’indice di Rischio R*: R*=P*•D*
(P*)
Altamente
probabile
4
8
12
16
probabile
3
6
9
12
Poco
probabile
2
4
6
8
improbabile
1
2
3
4
Lieve
Medio
Grave
gravissimo
Scala dell’indice del Danno (D*)
36
Approccio alla valutazione del rischio
Indici di
Probabilità P*
Valutazione del Rischio
Altamente
probabile
Tollerabile
Tollerabile
Inaccettabile
Inaccettabile
probabile
Accettabile
Tollerabile
Inaccettabile
Inaccettabile
Poco
probabile
Accettabile
Tollerabile
Tollerabile
Tollerabile
improbabile
Accettabile
Accettabile
Accettabile
Tollerabile
Lieve
Medio
Grave
gravissimo
Scala dell’indice del Danno (D*)
37
Approccio alla valutazione dei rischi
Matrice dell’indice di Rischio R*: R*=P*•D*
Criteri per definire priorità e programmazione degli interventi di protezione e
di prevenzione da adottare
8≤R*≤16
4≤R*≤8
2≤R*≤3
R* = 1
Alto rischio
Azioni correttive indilazionabili
Medio rischio
Azioni correttive necessarie da programmare
con urgenza
Basso rischio
Azioni correttive/migliorative da programmare
nel breve-medio termine
Rischio non significativo
Azioni migliorative da valutare in fase di
programmazione
38
Locali contenenti Bagni o docce
Norma CEI 64-8 sez. 701
39
Locali contenenti Bagni o docce ; piscine e fontane:
Norma CEI 64-8 sez. 701 e 702
Le situazioni di pericolo sono dovute ai contatti tra persone e parti in
tensione, per i quali, a causa della presenza dell’acqua e della maggiore
difficoltà che una persona incontra a sottrarsi dal contatto, la probabilità
“K” che il guasto causi un danno è elevata. Inoltre risulta elevata anche
l’entità del danno “d” e quindi risulta elevato il danno probabile D=Kd.
Ragionando in termini di “indici”, possiamo associare: P*= 2 (Poco
probabile che si verifichi un contatto!!!):D*= 4 (se il contatto dovesse
verificarsi il danno sarebbe gravissimo)
(P*)
Altamente
probabile
4
8
12
16
probabile
3
6
9
12
Poco
probabile
2
4
6
8
improbabile
1
2
3
4
Lieve
Medio
Grave
Gravissimo
R* > 8
Alto rischio (Inaccettabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
4≤R*≤8
Medio rischio (Tollerabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
1≤R*≤3
Basso rischio (Accettabile)
AMBIENTE ORDINARIO
Scala dell’indice del Danno (D*)
40
Locali contenenti Bagni o docce
Norma CEI 64-8 sez. 701
P*
Altamente
probabile
4
8
12
16
probabile
3
6
9
12
Poco
probabile
2
4
6
8
improbabil
e
1
2
3
4
Lieve
Medio
Grave
Gravissimo
Scala dell’indice del Danno (D*)
R* > 8
Alto rischio (Inaccettabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
4≤R*≤8
Medio rischio (Tollerabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
1≤R*≤3
Basso rischio (Accettabile)
AMBIENTE ORDINARIO
120 cm
41
Luoghi conduttori ristretti: Norma CEI 64-8 sez. 706
Questi ambienti sono definiti come luoghi delimitati
essenzialmente da superfici metalliche o comunque conduttrici,
nei quali è probabile che un lavoratore possa venire a contatto
con tali superfici attraverso una parte estesa del corpo.
42
Luoghi conduttori ristretti: Norma CEI 64-8 sez. 706
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI DIRETTI:
1. Non ammessa la protezione parziale con alimentazione a tensione di rete
(distanziamenti e ostacoli);
2. Ammessa solo la protezione totale (isolamento delle parti attive; involucri o
barriere con grado di protezione minimo IPXXB o IPXXD per le superfici
orizzontali a portata di mano)
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI:
Per l'alimentazione di utensili portatili e di apparecchi di misura trasportabili o mobili
1. Circuiti SELV;
2. separazione elettrica con un solo componente elettrico collegato a ciascun
avvolgimento secondario dei trasformatori di isolamento (un trasformatore di
isolamento può avere più avvolgimenti secondari).
Per l'alimentazione di lampade portatili:
1. Circuiti SELV;
43
Luoghi conduttori ristretti: Norma CEI 64-8 sez. 706
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI:
Per l'alimentazione di componenti elettrici fissi:
•
Circuiti SELV;
•
separazione elettrica con un solo componente elettrico collegato a ciascun
avvolgimento secondario dei trasformatori di isolamento (un trasformatore di
isolamento può avere più avvolgimenti secondari).
•
Interruzione automatica dell’alimentazione; è richiesto un collegamento elettrico
equipotenziale supplementare che colleghi le masse dei componenti elettrici fissi
e le masse estranee del luogo conduttore ristretto;
•
componenti elettrici di Classe II, o componenti elettrici aventi isolamento
equivalente, protetti da un interruttore differenziale con corrente differenziale Idn
non superiore a 30 mA, a condizione che essi abbiano un grado di protezione IP
adeguato.
44
Luoghi conduttori ristretti: Norma CEI 64-8 sez. 706
Se c’è il contatto è limitata la possibilità di interrompere tale
contatto. La probabilità “K” che il guasto causi un danno è
elevata. Inoltre risulta elevata anche l’entità del danno “d” e
quindi risulta elevato il danno probabile D=Kd. Ragionando in
termini di “indici”, possiamo associare: P*= 4 (altamente
probabile che si verifichi un contatto!!!):D*= 4 (se il contatto
dovesse verificarsi il danno sarebbe gravissimo)
(P*)
Altamente
probabile
4
8
12
16
probabile
3
6
9
12
Poco
probabile
2
4
6
8
improbabil
e
1
2
3
4
Lieve
Medio
Grave
Gravissimo
Scala dell’indice del Danno (D*)
R* > 8
Alto rischio (Inaccettabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
4≤R*≤8
Medio rischio (Tollerabile)
AMBIENTE CON
APPLICAZIONI PARTICOLARI
1≤R*≤3
Basso rischio (Accettabile)
AMBIENTE ORDINARIO
Rischio Residuo !!!
45
Rischio Elettrico dovuto ad
ARC FLASH
46
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
Il Flash Arco (Arc Flash) è un fenomeno accidentale e quindi
inaspettato, che si sviluppa attraverso l’aria, principalmente a causa di
un cortocircuito tra parti elettriche attive in un sistema elettrico
industriale, producendo plasma ad altissima temperatura (fino a
raggiungere anche i 13000 °C) e creando, oltre ad un flash ad altissima
intensità luminosa, sviluppo di gas tossici, onde sonore ad altissima
pressione ed espulsione di materiale incandescente. Il flash arco
produce quindi energia radiante incidente altamente concentrata la
quale può causare seri danni ad eventuali lavoratori che ne vengono
investiti.
47
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
L’energia generata dall’arco elettrico può essere fino a tre quattro volte
superiore a quella di una forte FIAMMATA improvvisa che si sviluppa in
brevissimo tempo (qualche secondo).
E’ proprio questa concentrazione di energia che si sviluppa in
brevissimo tempo che può avere effetti fatali sui lavoratori che si trovano
nelle vicinanze dove avviene il fenomeno.
La fiammata è visibile a causa delle fiamme, e l’energia termica è per il
50% circa di tipo convettivo (le fiamme) e per il restante 50% radiante.
Nel caso di un arco elettrico, l’energia radiante può raggiungere il 90% e
si possono quindi avere ustioni anche se l’evento è accompagnato da
poca o da nessuna fiamma.
48
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
Altre cause di flash arco, non meno importanti dal cortocircuito, possono
essere dovute a:
1.
polvere o impurità che si depositano sulle superfici delle parti attive, con
conseguente riduzione della resistenza di isolamento tra queste e/o
verso terra e conseguente flash arco dovuto alla circolazione di correnti
di sovraccarico oppure dovuto a sovratensioni;
2.
corrosione di alcuni parti di un’apparecchiatura, normalmente alimentata,
oppure dei terminali dei conduttori. La corrosione indebolisce i contatti e
da origine ad un processo di corrosione e/o ossidazione con
conseguente scintillazione e guasti dovuti ad archi tra conduttori attivi e
tra questi e la terra;
3.
contatti accidentali tra parti attive, dovuti ad esempio alla caduta di
attrezzi e/o utensili da lavoro su sbarre, terminali, barratura di quadri
elettrici, ecc., normalmente in tensione;
4.
sovratensioni; specialmente in spazi ristretti oppure all’interno di quadri
elettrici. Una sovratensione può creare un flash arco tra parti attive molto
vicine fra loro.
49
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
50
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
Lavoro Elettrico (Norma CEI 11-27)
Parte attiva
DL = Zona di guardia
LAVORO A CONTATTO
DV = Zona prossima
LAVORO IN
PROSSIMITA’
51
Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco
Distanze DL e DV in funzione della tensione nominale
Tensione
nominale
(kV)
≤1
3
6
10
15
20
132
150
Distanza DL = Dg
zona di guardia
(cm)
15
15
15
15
20
28
109 – 152 (1)
131 – 167 (1)
Distanza DV
zona prossima
(cm)
65
115
115
115
120
128
309 - 352
331 - 367
(1) La distanza in aria DL che definisce il limite della zona di
guardia varia al variare della massima tensione ad impulso
52
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
National Fire Protection Associations
NFPA - 70E “Standard for Electrical Safety
Requirements for Employee Workplaces”
IEEE – Istitute of Electrical and Electronics Engeneers
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
53
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
National Fire Protection Associations
NFPA - 70E “Standard for Electrical Safety
Requirements for Employee Workplaces”
Valore dell’Energia radiante Categoria di Rischio
Ec calcolata in [cal/cm2]
Categoria DPI
0<Ec≤1,2
0
0
1,2<Ec≤8
1
1
8<Ec≤25
2
2
25<Ec≤40
3
3
Ec>40
4
4
54
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
National Fire Protection Associations
NFPA - 70E “Standard for Electrical Safety
Requirements for Employee Workplaces”
Calcolo della distanza limite di pericolo (Dc)
( An espresso in MVA)
Dc = (2, 65 ⋅ Acc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48
[cm]
Dc = (53 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48
[cm]
Se la potenza apparente nominale del trasformatore e maggiore di 750KVA (630KVA)
Dc = (53 ⋅1, 25 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48
[cm]
55
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
National Fire Protection Associations
NFPA - 70E “Standard for Electrical Safety
Requirements for Employee Workplaces”
in aria (in sistemi elettrici con V≤0,6KV):
E A = 5271 ⋅ ( DA ) −1,9593 ⋅ t A ⋅ (0, 0016 ⋅ I cc 3 F 2 − 0, 0076 ⋅ I cc 3 F + 0,8938)
[cal/cm2]
All’interno di box (in sistemi elettrici con V≤0,6KV):
EB = 1038, 7 ⋅ ( DB ) −1,4738 ⋅ t A ⋅ (0, 0093 ⋅ I cc 3 F 2 − 0,3453 ⋅ I cc 3 F + 5,9675)
DA e DB
rappresentano le distanze di lavoro dagli elettrodi attivi espressi in “inches (pollici:
1”= 2,54cm e 12”= 1 ft”), a seconda che siamo in aria aperta o all’interno di un armadio (box);
[cal/cm2]
56
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
National Fire Protection Associations
NFPA - 70E “Standard for Electrical Safety
Requirements for Employee Workplaces”
in aria (in sistemi elettrici con V>0,6KV):
−2
E = 793 ⋅ ( D ) ⋅ t ⋅ V ⋅ I cc 3 F
[cal/cm2]
57
Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
Per Sistemi Elettrici con V < 1 KV
log10 I arc = K A + 0, 662 ⋅ log10 I cc 3 F + 0, 0966 ⋅ V + 0, 000526 ⋅ G +
+0,5588 ⋅ V ⋅ log10 I cc 3 F − 0, 00304 ⋅ G ⋅ log10 I cc 3 F
I arc ≅ 10
log10 ( I cc 3 F )
[KA]
[KA]
G è la distanza misurata in [mm] tra gli elettrodi o tra i conduttori dove si sviluppa l’arco
KA
= -0,153 in aria aperta
KA
= -0,097 al chiuso;
I cc 3 F
è la corrente di cortocircuito trifase in [KA] nel punto di valutazione;
♦V è la tensione concatenata
nominale del sistema elettrico misurata in [KV];
58
IEEE – Istitute of Electrical and Electronics Engeneers
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
log10 En = K1 + K 2 + 1, 0811 ⋅ G ⋅ log10 I arc + 0, 0011 ⋅ G
En ≅ 10
log10 ( I arc )
[cal/cm2]
Energia normalizzata a t=0,2s e alla distanza di lavoro pari a 610 mm.
K1 = -0,792 in aria aperta e
K1 = -0,555 al chiuso;
K2
= 0 per sistemi elettrici con distribuzione di tipo TT e TN;
K 2 = -0,113 per sistemi elettrici con distribuzione IT.;
log10 I arc
59
IEEE – Istitute of Electrical and Electronics Engeneers
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
Per tensioni nominali non superiori a 15 KV
⎛ t ⎞ ⎛ 610 ⎞
E = C f ⋅ En ⋅ ⎜
⋅⎜
⎟
⎟
⎝ 0, 2 ⎠ ⎝ D ⎠
x
⎛ t ⎞ ⎛ 610 ⎞
E = 4,184 ⋅ C f ⋅ En ⋅ ⎜
⋅⎜
⎟
⎟
0,
2
D
⎠
⎝
⎠ ⎝
[cal/cm2]
x
[J/cm2]
Per tensioni nominali superiori a 15 KV (Metodo di Lee)
⎛ t ⎞
E = 5,12 ⋅ x ⋅10 ⋅ V ⋅ I cc 3 F ⋅ ⎜ 2 ⎟
⎝D ⎠
5
Cf
[cal/cm2]
è un fattore di calcolo che vale 1 per sistemi con tensioni nominali inferiori a 1KV e 1,5 per sistemi
con 1 KV<Vn≤15 KV;
♦x: è una fattore distanza, tabulato che dipende dalla tensione e dalla distanza tra gli elettrodi
♦ o tra i conduttori dove si sviluppa l’arco:
60
IEEE – Istitute of Electrical and Electronics Engeneers
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
System Voltage
[KV]
Equipment Type
Typical
gap
between
conductors [mm]
Distance x Factor
0,208 - 1
Open Air
Switchgear
MCC ad panels
Cable
10-40
32
25
13
2,00
1,473
1,641
2,00
> 1 - 5
Open Air
Switchgear
Cable
102
13-102
13
2,00
0,973
2,00
> 5 - 15
Open Air
Switchgear
Cable
13-153
153
13
2,00
0,973
2,00
61
IEEE – Istitute of Electrical and Electronics Engeneers
IEEE 1584-2002 “Guide for Performing Arc-Flash Hazard
Calculations”
DB è la distanza di confine, cioè quella distanza dove l’energia radiante
emessa dall’Arc Flash assume il valore di 1,2 cal/cmq
Per tensioni nominali non superiori a 15 KV
x
⎡
⎛ t ⎞ ⎛ 610 ⎞ ⎤
DB = ⎢C f ⋅ En ⋅ ⎜
⋅⎜
⎟ ⎥
⎟
⎝ 0, 2 ⎠ ⎝ E ⎠ ⎥⎦
⎢⎣
1
x
[mm]
Per tensioni nominali superiori a 15 KV (Metodo di Lee)
⎛t ⎞
DB = 5,12 ⋅ x ⋅10 ⋅V ⋅ I cc 3 F ⋅ ⎜ ⎟
⎝E⎠
5
[mm]
62
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
Cabina d’utente MT/BT – N.1 Trasformatore 630KVA 15/0,4 KV
Fonte Enel Distribuzione
63
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
64
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
65
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
66
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
67
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
Calcolo della distanza limite di pericolo (Dc)
( An espresso in MVA)
Dc = (53 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48
Dc = (53 ⋅ 0, 63 ⋅ 0,3) ⋅ 30, 48 = 125cm
−2
E = 793 ⋅ ( D ) ⋅ t ⋅ V ⋅ I cc 3 F
Da usare in MT
EB = 1038, 7 ⋅ ( DB ) −1,4738 ⋅ t A ⋅ (0, 0093 ⋅ I cc 3 F 2 − 0,3453 ⋅ I cc 3 F + 5,9675)
Da usare in BT
68
Esempio di Valutazione del rischio da Arc Flash
ARC FLASH
E=7,42 cal/cmq
D=18” (45,72cm)
DPI = Cat. 1
E = 793 ⋅ ( D ) −2 ⋅ t ⋅ V ⋅ I cc 3 F
ARC FLASH
E=12,67 cal/cmq
D=18” (45,72cm)
DPI = Cat. 2
ARC FLASH
E=46,26 cal/cmq
D= 20 cm
DPI = Cat. 4
69
DPI per la protezione da Flash Arco
La normativa di riferimento sugli indumenti per la protezione da Flash Arco in
campo internazionale è la seguente:
• IEC 61482-2 “indumenti di protezione contro gli effetti termici
dell’arco elettrico – requisiti dell’indumento”
• IEC 61482-1-1 “metodo di prova – determinazione dell’ATPV Arc
Thermal Performance Value (metodo americano)”
• CEI EN 61482-1-2
“metodo di prova – determinazione delle classi di
protezione dall’arco elettrico di materiale e
indumento usando il metodo dell’arco forzato e
diretto – box test (metodo europeo)”
70
Curva di A. Stoll e M. Chianta
Il lavoro di Stoll e Chianta (1969) ci consente di quantificare la risposta della pelle
e dei tessuti umani alle fonti di energia termica.
Quando i tessuti passano dalla temperatura normale del sanque (36,5°C) ad una
temperatura superiore a 44°C cominciano a verificarsi ustioni della pelle.
Ustioni di 1°
“provocano dolore, la cute diventa
rossa ma non si ha la formazione di pustole 36,5°C –
45°C.”
Ustioni di 2°
“causano
pustole
alla
cute
e
l’epidermide deve rigenerarsi” oltre i 50°C il danno alla
cute è 100 volte più rapido;
“provocano
un
degrado
completo
Ustioni di 3°
dell’epidermide e la cute non può rigenerarsi” a 72°C la
cute subisce una distruzione completa
71
Curva di A. Stoll e M. Chianta
Sono stati sviluppati sensori calorimetrici per rappresentare il modo in cui la cute
umana risponde all’aumento di temperatura e prevede l’insorgere di ustioni di 2°
grado. La Curva di Stoll rappresenta l’aumento di temperatura sulla superficie del
sensore, posizionato sul tessuto tessile in funzione del tempo.
72
DPI per la protezione da Flash Arco
(Guida all’uso)
IEC 61482-2
“indumenti di protezione contro gli effetti termici dell’arco elettrico –
requisiti dell’indumento”
IEC 61482-1-1 “metodo di prova – determinazione dell’ATPV arc thermal performance value
Energia
incidente
[cal/cm2]
Classificazione
dell’abbigliamento
Indumenti – Resistenti
alla Fiamma
Peso [g/m2]
Livello di protezione da
ustioni di 2° grado
ATPV [cal/m2]
0-2
0
Non FR(1 strato)
150 - 240
N/A
2-5
1
Camicia e Pantaloni FR
150 - 270
5-7
5-8
2A
Indumenti intimi non FR
+ camicia e pantalone
FR
300 - 400
8- 18
5-16
2B
Indumenti intimi non FR
+ camicia e pantalone
FR+Tuta FR
340 - 480
16- 22
8-25
3
Indumenti intimi non FR
+ camicia e pantalone
FR + tuta FR
540 - 680
25-50
25-40
4
Indumenti intimi non FR
+ camicia e pantalone
FR + cappotto a doppio
strato
800 - 1000
40 - >60
73
DPI per la protezione da Flash Arco
(metodo europeo)
CEI EN 61482-1-2
DPI di III
categoria (rischi
mortali)
(D.Lgs 475/92)
“metodo di prova – determinazione delle classi di
protezione dall’arco elettrico di materiale e
indumento usando il metodo dell’arco forzato e
diretto – box test (metodo europeo)”
Corrente
prova [KA]
di
Tensione di prova in
corrente alternata [V]
Durata
[ms]
d’arco
Classe 1
4
400
500
Classe 2
7
400
500
74
DPI per la protezione da Flash Arco
Per quanto riguarda la norma CEI EN 61482 -2 i requisiti dell’indumento sono i
seguenti:
•
•
•
•
•
Tutti i materiali devono essere resistenti all’arco elettrico;
Le chiusure devono essere progettate in modo che dopo l’esposizione
all’arco devono essere funzionanti;
Non è permesso alcun materiale metallico esposto all’esterno;
La parte frontale dell’indumento e le maniche devono avere le stesse
prestazioni se esposti all’arco elettrico;
Il filato per le cuciture non deve presentare fusione e combustione alla
prova di resistenza al calore (5 minuti a 260 °C).
75
DPI per la protezione da Flash Arco
76
DPI per la protezione da Flash Arco
77
DPI per la protezione da Flash Arco
78
DPI per la protezione da Flash Arco
79
DPI per la protezione da Flash Arco
80
Lavori Elettrici in AT
81
Toscana
Sezione Toscana e Umbria
Grazie per l’attenzione
Pietro Antonio Scarpino