Impianti elettrici nelle strutture agricole e zootecniche

Impianti elettrici nelle strutture agricole e zootecniche
Impianti elettrici nelle strutture agricole e zootecniche
Pubblicato il: 16/01/2006
Aggiornato al: 16/01/2006
di Gianluigi Saveri
Le norme 64-8 evidenziano l’importanza di considerare le condizioni ambientali nella progettazione
e nella scelta dei componenti dell’impianto elettrico. Gli impianti e i componenti devono essere in
grado di resistere alle sollecitazioni elettriche, meccaniche, climatiche ed ambientali nel punto di
installazione.
1. Generalità
Le norme 64-8 evidenziano l’importanza di considerare le condizioni ambientali nella progettazione e nella
scelta dei componenti dell’impianto elettrico. Gli impianti e i componenti devono essere in grado di resistere
alle sollecitazioni elettriche, meccaniche, climatiche ed ambientali nel punto di installazione.
In considerazione di questo le norme 64-8/7 al capitolo 705 classificano le strutture agricole e zootecniche
come ambienti particolari che richiedono provvedimenti supplementari per la sicurezza. Si tratta infatti di
ambienti con presenza di animali, quasi sempre umidi e bagnati, polverosi, soggetti a spruzzi di liquidi, con
sollecitazioni meccaniche pesanti e spesso con rischio d’incendio accresciuto dalla presenza di notevoli
quantità di sostanze combustibili.
La presenza di polvere, tipica di particolari processi lavorativi, potrebbe inoltre determinarne la
classificazione come luoghi con pericolo di esplosione. La Norma 64-8/7 si applica ai locali di ricovero degli
animali ma anche a tutti i luoghi esterni o interni destinati alle lavorazioni o al deposito di prodotti agricoli (ad
esempio serre per la produzione di fiori o ortaggi) con esclusione, anche se facenti parte dell’azienda, dei
locali ad uso civile che non contengono prodotti agricoli o animali (abitazioni, uffici, ecc..).
Gli impianti più comuni delle attività agricole e zootecniche alimentano servizi per la movimentazione dei
prodotti (nastri trasportatori, montacarichi, ecc.), il sollevamento di acqua dai pozzi (pompe), il
funzionamento di macchine per la lavorazione dei prodotti (sgranatura, vinificazione, macinatura, ecc..), il
funzionamento degli impianti di distribuzione di mangimi e foraggi e di mungitura nelle stalle. Le aziende
moderne sono ormai quasi tutte altamente automatizzate per mezzo di sofisticati controlli elettronici e
richiedono impianti sempre più complessi e nello stesso tempo affidabili e sicuri.
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Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono
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2. Prescrizioni per la sicurezza
Protezione dai contatti diretti
Oltre ai normali sistemi di protezione quali isolamento,
involucri e barriere ecc.., l’interruttore differenziale costituisce
un mezzo idoneo alla protezione addizionale contro i contatti
diretti ed è per questo particolarmente raccomandato per la
protezione degli utilizzatori e dei circuiti terminali. Si consiglia
l’impiego di interruttori differenziali con la Idn più bassa
possibile applicando però le protezioni in modo da non
pregiudicare il corretto funzionamento dell’impianto con
interventi intempestivi. La Idn non dovrebbe comunque
essere superiore a 30 mA, prescrizione obbligatoria per le
prese a spina di qualsiasi tipo (fig. 1). Anche quando si
utilizzano circuiti a bassissima tensione di sicurezza (SELV),
è necessaria una protezione delle parti attive con isolamento
inamovibile atto a sopportare almeno la tensione di prova di
500V oppure mediante involucri e barriere aventi grado di
protezione non inferiore a IPXXB.
Fig.1 - Le prese a spina devono essere
protette mediante interruttore differenziale
con Idn non superiore a 0,03 A
Protezione dai contatti indiretti
Gli impianti elettrici delle attività agricole e
zootecniche hanno raggiunto livelli di complessità
tali da comportare talvolta un impegno di potenza
ragguardevole. La consistenza degli impianti e a
volte la presenza di animali impongono, nei confronti
della sicurezza, alcuni provvedimenti aggiuntivi
rispetto a quelli previsti per gli ambienti ordinari.
Quando il sistema di alimentazione è TT, per
l’applicazione della misura di protezione contro i
contatti indiretti a mezzo di interruzione automatica
del circuito, diversamente dagli impianti installati in
ambienti normali, dove la tensione di contatto limite
convenzionale UL è stabilita in 50 V, le particolari
condizioni ambientali esistenti nei luoghi di ricovero
degli animali impongono una UL ridotta a 25 V (fig.
2). Deve per tanto essere verificata la nota
relazione:
Fig. 2 - Nei luoghi con presenza di animali la tensione di
contatto convenzionale limite UL è di 25 V
Ia≤25/RA
Dove RA è la resistenza di terra e Ia è la corrente in ampere che provoca l’intervento del dispositivo di
protezione entro i tempi stabiliti ( Ia coincide con la Idn se si impiega un interruttore differenziale). Se gli
impianti sono alimentati tramite cabina di trasformazione di proprietà dell’utente il sistema di distribuzione è
solitamente TN-S e la tensione totale di terra assume valori variabili in funzione del punto in cui si verifica il
guasto. In caso di guasto il circuito deve essere interrotto in tempi non superiori a quelli previsti rispettando
la seguente relazione:
Ia≤UO/ZS
Dove UO è la tensione nominale in valore efficace tra fase e neutro in volt dell’impianto dal lato bassa
tensione, ZS è l’impedenza totale in ohm dell’anello di guasto che comprende il trasformatore il conduttore di
fase e quello di protezione tra il punto di guasto e il trasformatore e Ia è la corrente in ampere che provoca
l’intervento del dispositivo di protezione entro il tempo di 0,2 s con una U0 di 230V (0,4 s negli ambienti
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ordinari). Ottenere questi tempi di intervento è ovviamente sempre possibile utilizzando un interruttore
differenziale che in caso di guasto franco a terra apre il circuito in tempi inferiori a 0,04 s. Le tensioni di
contatto devono comunque essere mantenute a valori trascurabili mediante la realizzazione di collegamenti
equipotenziali supplementari tra le masse e le masse estranee che possono essere toccate dagli animali
(fig. 3). Essendo nelle strutture agricole la tensione di contatto limite di 25 V si devono intendere masse
estranee tutte le parti metalliche che presentano verso terra una resistenza inferiore a 200 ohm.
Fig. 3 – I collegamenti equipotenziali supplementari in una stalla
Particolare attenzione si richiede nel limitare le tensioni di passo, alle quali gli animali sono particolarmente
sensibili, collegando al collettore di terra le griglie metalliche elettrosaldate che vengono comunemente
posate sotto il pavimento in calcestruzzo dei luoghi di ricovero degli animali. Attenzione anche alle recinzioni
elettrificate che non devono essere posate parallelamente a linee elettriche per evitare che correnti indotte
possano introdurre tensioni pericolose. Gli apparecchi di comando, in particolare quelli con funzione di
arresto d’emergenza, devono essere installati in posizioni non accessibili agli animali e nello stesso tempo
facilmente raggiungibili dagli operatori anche in caso di panico degli animali stessi.
Protezione contro le influenze dell’ambiente
I criteri da seguire nella scelta dei gradi di protezione dalle influenze ambientali sono quelli generali e la
responsabilità di scegliere il grado IP più adatto è di pertinenza del progettista. Indicativamente si può tener
conto delle seguenti considerazioni:
•
•
•
•
•
ambiente chiuso ma non climatizzato, almeno IP32;
ambiente esposto agli spruzzi d’acqua e alla pioggia , almeno IP44;
ambiente polveroso ed esposto alle intemperie, almeno IP55;
ambiente in cui si effettuano lavaggi con getti d’acqua, almeno IP55;
ambiente con rischio di allagamenti o presenza di forti getti d’acqua, almeno IP66;
Da considerare anche il grado di inquinamento che tiene conto delle distanze di isolamento in aria e
superficiali degli apparecchi (tab. 1).
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Tabella 1 - Gradi di inquinamento del microambiete
1
2
3
4
Non esiste inquinamento, o
si produce soltanto un
inquinamento secco non
conduttore. L’inquinamento
non ha influenza.
Si produce soltanto un
inquinamento non conduttore. Ci si
deve tuttavia aspettare
occasionalmente una conduttività
temporanea provocata dalla
condensazione.
Si produce un inquinamento
conduttore o un inquinamento
secco non conduttore, che
diventa conduttore a seguito
della condensazione che può
prodursi.
Si produce una
conduttività persistente
causata dalla polvere
conduttrice, dalla pioggia
o da altre condizioni di
umidità.
Tipici degli ambienti ad uso agricolo sono il grado 3, caratteristico degli ambienti non esposti direttamente
alle intemperie, e il grado 4, caratteristico dei luoghi all’aperto esposti a polvere conduttrice, pioggia e neve.
Nella scelta dei componenti si può far riferimento a quelli destinati ad uso industriale, che normalmente sono
costruiti per sopportare un grado di inquinamento 3, e che possono essere ricondotti ad un uso per ambienti
con grado di inquinamento 4 prevedendo involucri protettivi contro l’ingresso di polvere (IP55).
Anche la protezione contro gli urti risulta particolarmente importante in questi ambienti dove si suggerisce un
grado IK non inferiore a 0,8 per gli ambienti agricoli in genere e 0,9 per quelli che ospitano animali. In ogni
caso è bene, negli ambienti in cui sono ricoverati grossi animali, prevedere l’istallazione dei componenti nella
parte alta dei locali per impedirne il danneggiamento da parte degli animali stessi. Provvedimenti particolari
devono invece essere adottati quando gli ambienti sono a maggior rischio in caso d’incendio o quando esiste
il pericolo di esplosione per la presenza di polveri combustibili.
Protezione contro l’incendio e il pericolo di esplosione
Un luogo è da considerare a maggior rischio in caso d’incendio quando la classe del compartimento
antincendio calcolata secondo i dettami della C.M.I. n° 91/1961 risulta superiore a 15. Solitamente, vista la
difficoltà nello stabilire la quantità massima di prodotti combustibili che potrebbero essere stoccati in un
determinato ambiente e quando sono presenti animali in numero rilevante, si preferisce prevedere un
impianto elettrico adatto a luoghi con maggior rischio in caso di incendio. In questo caso si deve far
riferimento alla sezione 751 della Norma CEI 64-8 ponendo particolare attenzione ai problemi legati
all’evacuazione degli animali. Per la protezione contro gli incendi vige la necessità di installare almeno un
interruttore differenziale con Idn non superiore a 0,5 A. Tutti i componenti che nel funzionamento ordinario
possono produrre archi, scintille o punti caldi, devono avere involucri con grado di protezione non inferiore a
IPX4 (in pratica IP44). Questa disposizione non si applica se i componenti sono installati su o dentro
strutture non combustibili o se di tipo mobile.
Gli apparecchi per il riscaldamento
devono essere tenuti a distanza di
sicurezza dagli animali ed essere
installati in modo sicuro per evitare
rischi d’incendio e scottature agli
animali stessi (distanza dagli animali
di almeno 0,5 m). I prodotti agricoli
che presentano componenti in polvere
combustibile possono, in particolari
condizioni,
creare
atmosfere
tendenzialmente esplosive. E’ un
problema
che
non
interessa
generalmente i prodotti freschi quanto
piuttosto
lo
stoccaggio
e
la
manipolazione di quelli secchi e che,
nelle strutture agricole, si può
Fig. 4 – Esempi di sorgenti di emissione tipiche delle strutture agricole
presentare ad esempio in silos e
tramogge in fase di carico e scarico, nei depositi di farine, quando l’involucro non è perfettamente sigillato,
ecc. Si possono formare pertanto zone 21, con atmosfere esplosive presenti per un tempo limitato durante la
fase di normale lavorazione, zone 22, nelle quali durante il funzionamento normale è improbabile il formarsi
di atmosfera esplosiva che quindi può essere presente solo occasionalmente e zona 20, con presenza
permanente o per lunghi periodi dell’atmosfera esplosiva (fig. 4).
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In questi casi l’impianto elettrico deve rispondere alla Norma 31-36 che richiede componenti protetti da
custodie con grado di protezione IP 6X per le zone 20 e 21 e IP 5X per la zona 22 (se la polvere non è
conduttrice, in caso contrario occorre IP 6X anche nelle zone 22). Queste custodie devono essere conformi
alla direttiva ATEX e riportare sigle identificative EEx II 1 D per la zona 20, EEx II 2 D per la zona 21 e EEx II
3 D per la zona 22. Oltre a questo la superficie delle custodie non deve mai raggiungere, nelle peggiori
condizioni, la temperatura di accensione della nube di polvere (per i prodotti agricoli vale circa 350° C). Il
pericolo di esplosione può manifestarsi anche negli impianti di riscaldamento alimentati con gas metano o
GPL. In questi casi l’individuazione delle zone pericolose (l’estensione di queste zone è funzione del
rapporto fra l’emissione in caso di guasto e la portata d’aria di ventilazione) deve essere condotta con i criteri
forniti dalla norma CEI 31-30 e dalla guida CEI 31-35.
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3. Alimentazione dei circuiti tramite gruppo elettrogeno
Per l’alimentazione temporanea di aree non elettrificate
o in alcuni casi per sopperire alla mancanza di
alimentazione dalla rete di distribuzione, può essere
necessario l’uso di un gruppo elettrogeno. Solitamente si
utilizzano macchine trifase col centro stella collegato a
terra a costituire un temporaneo sistema TN (fig. 5). In
questo caso l’interruttore di protezione generale al
verificarsi di un gusto a terra deve intervenire in tempi
inferiori a 0,2 s. Solo l’impiego di un dispositivo
differenziale può garantire un intervento nei tempi
stabiliti perché gli usuali interruttori magnetotermici,
essendo l’impedenza interna dei piccoli generatori
piuttosto elevata, difficilmente possono garantire un
corretto coordinamento.
Fig. 5 – Alimentazione mediante gruppo elettrogeno
con centro stella collegato a terra a costituire un
sistema TN
Val la pena ricordare che, a particolari
condizioni, è ammesso anche l’uso di un
gruppo elettrogeno monofase con adeguate
caratteristiche di separazione che alimenta
un solo utilizzatore alla volta (fig.6).
Fig. 6 – Alimentazione di un solo utensile mediante
gruppo elettrogeno con caratteristiche di
separazione elettrica
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4. Impianto di illuminazione
L'impianto di illuminazione deve garantire, a seconda del luogo di installazione, livelli di illuminamento e di
comfort visivi sufficienti. Indicativamente si possono consigliare i seguenti valori (Norma UNI EN 12464-1):
Tabella 2 - Valori delle principali grandezze illuminotecniche da adottare all’interno di ambienti in strutture
agricole
Tipo di locale
Illuminamento medio mantenuto
Abbagliamento
(lx)
Postazioni ricovero degli animali malati, celle parto
Carico e gestione delle merci, lavorazione con macchinari
e utensili
Preparazione mangimi, mungitura, lavaggio utensili
Resa del
colore
200
25
80
200
25
80
200
25
80
In alcuni casi (grandi allevamenti, sala mungitura, ecc..) potrebbe essere necessario prevedere un impianto
di illuminazione di sicurezza (norme CEI 64-8 cap. 35 e 56) che può essere scelto indifferentemente sia di
tipo centralizzato sia del tipo con apparecchi autonomi.
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