Sicurezza, rischio e condizioni ambientali

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SICUREZZA ELETTRICA E CONDIZIONI AMBIENTAU
Il tema della sicurezza è generale, in quanto riguarda tutte le attività;
tuttavia nel settore elettrico è di vitale importanza, poiché il guasto
in un impianto può causare danni ingenti, compresa la perdita di
vite umane. Per fare in modo che l'impianto elettrico sia idoneo allo
sua funzione e non costituisca fonte di pericolo, occorre valutare le
caratteristiche dell'ambiente d'installazione e l'attività a cui il luogo
è destinato. In questa UD, dopo aver definito i concetti di sicurezza,
danno e rischio, verranno principalmente analizzati i fattori di
rischio per alcuni ambienti e applicazioni particolari.
4.1
Sicurezza, danno e rischio
Si consideri i l caso semplice i n cui l'evento pericoloso sia determinato
dal guasto d i un solo componente, intendendo con questo termine sia
un singolo apparecchio che un impianto nel suo complesso. Si può pensare, per esempio, alla perdita d'isolamento dell'avvolgimento d i u n
motore elettrico, nel caso limite i n cui i l motore sia collegato a i m
impianto privo d i sistemi d i protezione contro le tensioni d i contatto e,
di conseguenza, i l guasto può causare i l contatto d i una persona con la
massa (evento pericoloso).
Si indichi con N il numero dei componenti dello stesso tipo e caratteristiche per i quah è possibile che si verifichi u n determinato guasto che,
a sua volta, produca un incidente; dopo i m certo tempo t di fimzionamento v i sarà un nimiero n di componenti per i quali tale guasto non si sarà
verificato.
DEFINIZIONE
Si definisce sicurezza di uno qualunque dei componenti, nei riguardi
dell'evento sfavorevole provocato da quel guasto, il rapporto:
Per come è stata definita, la sicurezza rappresenta la probabilità che
non si verifichi u n evento sfavorevole entro u n determinato tempo e
assume valori compresi t r a i l i m i t i 0 e 1. Essa è nulla (S = 0) quando
n = 0, ossia quando nessuno dei componenti considerati è stato esente
dal guasto, mentre è massima (S = 1) quando per t u t t i i componenti i l
guasto non si è verificato (n = N). I l fattore 1 - S può, invece, essere considerato come i l valore dell'insicurezza, ossia la probabiUtà che l'evento si verifichi.
La sicurezza dipende dal tempo t di funzionamento del componente i n
esame, detto tempo d i esposizione a l rischio: all'aumentare di t diminuisce i l nimiero dei componenti che non hanno avuto i l guasto e diminuisce la sicurezza, tendendo a zero per t
°°. Essa, inoltre, va riferita a
ben determinate condizioni d'impiego, d'installazione e di manutenzione,
che devono essere specificate dal costruttore e conformi alle norme relative all'apparecchio i n questione.
I l concetto di sicurezza, da solo, non basta per valutare la pericolosità
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della situazione derivante dal guasto. Occorre introdurre altre grandezze
per rispondere a queste due domande: se si verifica un guasto, che probabUità v i è che esso crei un danno? Qual è l'entità del danno che potrebbe
prodursi?
Nel caso del motore elettrico, ad esempio, i l guasto d'isolamento
potrebbe non provocare alcun danno se la probabiUtà che avvenga i l contatto può ritenersi nulla (il motore potrebbe essere posto i n una posizione
inaccessibile e non i n grado di trasferire la tensione a un'altra parte conduttrice); al contrario U danno potrebbe essere molto rilevante se questa
probabiUtà fosse elevata e i l contatto tale da determinare danni gravi o la
morte del soggetto interessato.
Indicando con k la probabilità di danno, ossia la probabilità che i l
guasto possa causare effettivamente i l danno (variabile tra 0 e 1), con d
l'entità del danno originato dal guasto e con kd i l danno probabile,
DEFINIZIONE
si definisce rìschio il prodotto tra l'insicurezza e il danno probabile:
•y'^-^y;'^^^^^
r=[\-S\kd
4.2';
Si può notare che, essendo (1 - 5) e ^ delle grandezze adimensionate, U
rischio ha la stessa unità di misura deU'entità del danno; qualora d venisse valutato solo i n termini economici, anche i l rischio assumerebbe u n
valore monetario.
DaU'espressione del rischio si possono trarre alcune importanti conclusioni:
— fissato un valore massimo di r (rìschio accettabile) la sicurezza deve
essere tanto maggiore (1 - S tanto minore) quanto più è elevato i l
danno probabile; ciò spiega perché le installazioni elettriche i n
ambienti i n cui la probabiUtà o l'entità del danno (o entrambi i fattori) sono elevati devono avere maggiori requisiti di sicurezza rispetto a
quelle per i luoghi ordinari;
— a parità di danno probabile i l rischio diminuisce eill'aumentare deUa
sicurezza e viceversa;
— a parità di sicurezza i l rischio aumenta col danno probabile e viceversa;
— non è possibile, i n pratica, azzerare i l rischio; bisognerebbe avere
S = l (sicurezza assoluta) o kd = 0 (nessuna probabilità che i l guasto
causi un danno oppure entità del danno nulla).
4.2
Fattori di rischio nelle installazioni elettriche
Si è visto nel paragrafo precedente che, per contenere il rischio entro Umit i accettabiU, la sicurezza deve aumentare nei casi in cui è elevato il danno
probabile. Per questa ragione gli impianti elettrici possono essere classificati proprio i n funzione dei fattori k e d, in. modo da distinguere gU
impianti per gU ambienti ordinari e quelli per gU ambienti e le applicazioni particolarì, i n cui i fattori di rischio assumono valori più elevati
rispetto ai luoghi ordinari.
Esistono vari ambienti a maggior rischio elettrico; se ne esamineranno ora i principali.
Aspetti generali
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Modulo A
L o c a l i contenenti b a g n i o docce e piscine
I n entrambi i casi, le situazioni di pericolo sono dovute ai contatti tra persone e parti i n tensione, per i quali, a causa della presenza di un elemento conduttore come l'acqua e della ma!ggiore difficoltà che una persona
incontra a sottrarsi al contatto rispetto agU ambienti ordinari, la probabilità k che i l guasto causi u n danno è maggiore. Inoltre può essere elevata
anche l'entità del danno d, i n quanto uno stesso valore della tensione di
contatto, essendo minore la resistenza complessiva del percorso, produce
la circolazione di ima maggiore intensità di corrente nel corpo, con effetti
fìsiopatologici più gravi rispetto al contatto i n un ambiente ordinairio.
L u o g h i conduttori ristretti
Questi ambienti sono definiti come luoghi, deUmitati essenzialmente da
superfici metalUche o comunque conduttrici, nei quaU è probabile che una
persona possa venire a contatto con tali superfici attraverso una parte
estesa del corpo e, inoltre, è limitata la possibiUtà d i interrompere tale
contatto. Esempi tipici sono i serbatoi e le tubazioni metaUiche, aU'interno dei quaU possono essere svolte delle attività, come la saldatura, con
l'impiego di utensili elettrici.
I l fattore di rischio che incide maggiormente i n questo caso è k, in
modo particolare per i guasti d'isolamento, essendo più probabile rispetto
a u n luogo ordinario che i l guasto possa originare un danno, data la maggiore difficoltà incontrata dal soggetto a staccarsi dal contatto con la pEirte
i n tensione.
C a n t i e r i di costruzione e d i demolizione
n maggior rischio elettrico i n questi ambienti deriva da veiri fattori concorrenti. I n primo luogo i componenti sono soggetti a condizioni d'impiego
più severe rispetto agU emibienti ordinari, con sollecitazioni meccaniche e
termiche maggiori. Questo avunenta la frequenza di guasto e riduce la
sicurezza degU apparecchi, specialmente se non sono del tipo adatto
all'impiego nei cantieri. Anche i l tempo di esposizione al rischio è maggiore: ad esempio, i m operaio usa gU utensiU elettrici per molto più tempo di
una persona che ogni tanto ripara qualcosa i n casa.
Per mantenere i l rischio a UveUi accettabiU bisogna contrastare la tendenziale riduzione di sicurezza dei componenti e dell'impianto, scegUéndo
apparecchi più robusti, meno soggetti a guasti.
Ambienti a maggior r i s c h i o i n caso d'incendio
I n questo caso occorre valutare la probabiUtà che u n gusto elettrico possa
provocare un incendio e l'entità del danno provocato dall'incendio stesso.
La rilevanza dei diversi fattori di rischio dipende dal tipo di ambiente, secondo la classificazione seguente:
— ambienti a maggior rischio i n caso d'incendio per l'elevata densità di
affollamento o per l'elevato tempo di sfoUamento o per l'elevato danno
ad animali (incluse le persone) o cose;
— ambienti con strutture combustibiU;
— ambienti a maggior rischio per la presenza d i materiale infiammabile o combustibile i n lavorazione, convogliamento, manipolazione o
deposito.
SICUREZZA ELETTRICA E CONDIZIONI AMBIENTAU
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Nel primo caso i l fattore d i rischio più rilevante è l'entità del danno d; è
evidente, ad esempio, che l'incendio i n un museo affollato può comportare u n danno ingente, i n termini di perdita di vite umane e d i opere
d'arte.
Negh ambienti del secondo tipo (ad esempio, un edificio con strutture
i n legno) è maggiore la probabilità k che il guasto elettrico possa innescare l'incendio: l'entità del danno dipenderà dal valore intrinseco dell'edificio e dad suo contenuto.
Per gli ambienti del terzo tipo (ad esempio, u n deposito d i materiale
cartaceo) il fattore di rischio più rilevante è ancora k, dato che la probabiUtà d'incendio per cause elettriche è favorita dalla presenza del materiale infiammabile i n quantità rilevante; anche i n questo caso l'entità del
danno dipenderà dalla destinazione d'uso del luogo.
L u o g h i con pericolo d i esplosione
I n questi luoghi la probabiUtà che i m guasto elettrico possa innescare l'esplosione è legata alla possibiUtà che si formi un'atmosfera pericolosa,
determinata dalla presenza di ima miscela di aria e di sostanze infiammabili, sotto forma di gas, vapori, nebbie o polveri, i n proporzioni taU che
u n fenomeno termico (temperatura eccessiva, arco elettrico o scintUla)
possa provocarne l'esplosione.
È evidente, quindi, che u n guasto, come i l surriscaldamento di una
parte di un appairecchio elettrico che i n circostanze normali potrebbe non
avere alcuna conseguenza, i n questi ambienti possa produrre dei danni
anche di notevole entità. Rispetto agli ambienti ordinari risultano maggiori sia la probabiUtà sia l'entità del danno, ossia risulta rilevante i l
danno probabile kd.
Per contenere i l rischio occorre aumentare la sicurezza dell'instaUazione.
L o c a l i a uso medico
Questi locaU sono classificati, i n base alla crescente pericolosità deUe attività che v i si svolgono, i n locaU d i gruppo 0, di gruppo i e di gruppo 2.
Questi ultimi sono locaU i n cui vengono utilizzati apparecchi elettromedicaU per interventi ùitracardiaci, operazioni chirurgiche o trattamenti
vitali per i quali la mancanza dell'alimentazione elettrica può comportare
pericolo di vita, e, quindi, sono luoghi i n cui i fattori di rischio assumono i
valori più rilevanti.
Per esempio, i l maggior danno probabile kd rispetto ai luoghi ordinari può essere determinato dalla possibilità che bassissimi valori della
corrente di guasto o d i dispersione (dell'ordine di 10 + 20 |iA), normalmente neppure avvertiti da una persona, se iniettati direttamente
nella regione cardiaca inneschino fenomeni anche letali, come la fibrillazione ventricolare, facendo elevare sia la probabilità sia l'entità del
danno.
Lo stesso discorso vale per la mancanza deU'aUmentazione elettrica:
i m guasto che ne determini l'interruzione, sia dovuto all'impianto locale
sia alla rete estema di aUmentazione, può determinare facilmente una
situazione pericolosa (elevato valore di k) e comportare danni di notevole
entità (elevato valore del fattore d).
Aspetti generali
Modulo A
4.3
Aspetti normativi
Per gli aspetti normativi della sicurezza delle installazioni elettriche
occorre riferirsi alle norme e alle guid,e GEI che possono essere apphcate
all'impianto preso i n esame. Sulla differenza t r a norme e guide si è già
detto nel paragrafo 1.1.
Restringendo i l discorso agli impianti utilizzatori i n bassa tensione, la
norma più importante per i l progetto, l'installazione e la verifica degU
impianti elettrici è la norma GEI 64-8, di cui è attualmente i n vigore la
quinta edizione.
Essa si compone di cinque parti di prescrizioni generali, applicabili a
t u t t i gli ambienti sia ordinari sia particolari, di una parte sesta dedicata
alle verifiche e di ima parte settima che tratta gli ambienti e le appUcazioni particolari, contenente le prescrizioni particolari da applicare per
questi impianti, unitamente a quelle generali. L'appUcazione di prescrizioni aggiuntive per questi ambienti è giustificata dal fatto che essi sono
tendenzialmente luoghi a maggior rischio, per contenere i l quale bisogna
aumentare le misure di sicurezza.
Gli ambienti e le applicazioni particolari che vengono trattati dalla
parte 7 deUa norma GEI 64-8, edizione maggio 2003, fascicolo 6875, sono
i seguenti:
— locaU contenenti bagni o docce;
— piscine e fontane;
— locaU contenenti riscaldatori per saune;
— cantieri di costruzione e di demoUzione;
— strutture adibite a uso agricolo e zootecnico;
— luoghi conduttori ristretti;
— prescriziom per la messa a terra di apparecchiature di elaborazione dati;
— aree di campeggio per caravan e camper;
— locaU a uso medico;
— ambienti a maggior rischio i n caso d'incendio;
— impianti elettrici nei luoghi di pubbUco spettacolo e di intrattenimento.
Gon l'ultimo aggiornamento della norma, pubbUcato nel mese di giugno
2004 (fascicolo 7327 G), sono state aggiunte le seguenti tre sezioni relative ad ambienti e applicazioni particolari:
— mostre, fiere e stand;
— illuminazione estema (che sostituisce parzialmente la norma GEI
64-7);
— riscaldamento elettrico a soffitto.
Non rientrano nell'ambito di applicazione della norma GEI 64-8 gU
impianti nei luoghi con pericolo di esplosione, di cui attualmente si occupa i l GT 31 del GEI. I n particolare sono importanti, per questi luoghi, la
norma GEI 64-2 quarta edizione (per i luoghi con presenza di sostanze
esplosive), le norme GEI 31-30, 31-33 e 31-34 per i luoghi con presenza di
gas 0 vapori e la norma GEI 31-52 per i luoghi con presenza di polveri
combustibiU.
Anche queste norme contengono prescrizioni particolari, da appUcare
imitamente a quelle generaU deUa GEI 64-8 relative agU impianti utilizzatori.
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