DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTTURALE
Piazza d’Armi - 09123 Cagliari - tel. 070 67554025
GIAN PAOLO GAMBERINI
CORSO DI ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE
anno accademico 2006-2007
bozza del 23 maggio 2007
PROF.GIAN PAOLO GAMBERINI
ING. GIAN FELICE GIACCU
ING. ANTONELLA PERALTA
Quaderno 3e: IL RISCHIO ELETTRICO
IMPIANTI ELETTRICI NEI CANTIERI
DEFINIZIONE
Per cantiere si intende:
un complesso di macchine ed apparecchiature con lo scopo di svolgere una attività temporanea e
provvisoria
per lavori di costruzione, modifica, riparazione, ristrutturazione o demolizione di impianti, edifici, in muratura o altro
materiale, ivi compreso opere stradali, elettriche, ferroviarie, idrauliche, marittime, movimentazione terra, bonifica,
ecc.
PREMESSA
Gli impianti elettrici installati nei cantieri sono considerati impianti a maggior rischio elettrico
Ciò è dovuto ad una serie di fattori. quali ad esempio:
- esposizione di apparecchiature ed operatori a condizioni ambientali e climatiche particolari
luoghi sono bagnati)
(molto spesso i
- scarsa conoscenza da parte degli operatori dei rischi elettrici (personale non addestrato)
- possibilità per le apparecchiature di perdere le caratteristiche di sicurezza a causa della attività
(danneggiamento meccanico)
cantieristica
Per tali motivi, per gli impianti elettrici nei cantieri sono richiesti sistemi di protezione più severi rispetto a quanto
richiesto negli ambienti normali.
NORME DI RIFERIMENTO
LA NORMATIVA E LA LEGGE
PER L'IMPIANTO ELETTRICO
Gli impianti elettrici nel cantiere devono essere conformi alla norma CEI 64-8/7, al DPR 547/55 e alla LEGGE 46/90.
LA NORMA TECNICA
La norma tecnica CEI 64-8 III edizione riporta tutte le prescrizioni relative alla corretta realizzazione degli impianti
elettrici ai fini della sicurezza e del funzionamento adatto all'uso previsto.
LA LEGGE
Il DPR 547/55 è la prima legge in merito alla sicurezza degli ambienti di lavoro e tutt'ora in vigore.
La LEGGE 46/90 prescrive all'utilizzatore la realizzazione degli impianti a "regola d'arte" e la loro certificazione da
parte di professionisti qualificati.
FORNITURA DI ENERGIA ELETTRICA
FINO A 10 KW (MONOFASE)
Max potenza prelevabile: 110% Potenza contrattuale
Contatore di energia attiva (monofase)
Interruttore automatico (con sganciatore differenziale IDn = 0,5A)
FINO A 15 KW (TRIFASE)
Max potenza prelevabile: 110% Potenza contrattuale
Contatore di energia attiva
Interruttore automatico quadripolare
FORNITURE OLTRE I 30 KW
Max potenza prelevabile: 125% Potenza contrattuale
Contatore di energia attiva con indice di max potenza (15 min)
Contatore energia reattiva
Non è presente l'interruttore limitatore
INTERRUTTORE GENERALE
Da posizionare immediatamente a valle del gruppo contatori:
Per forniture fino a 10 KW monofase:
Icn > 4,5KA Interruttore magnetotermico differenziale Idn = 0,3A
Per forniture fino a 30 KW trifase:
Icn > 6KA Interruttore magnetotermico differenziale Idn = 0,3A
Per forniture oltre 30 KW trifase:
Chiedere all'ente distributore dell'energia il valore della corrente di corto circuito
Icn = Corrente di corto circuito nominale
Idn = Corrente di intervento differenziale nominale
IMPIANTI ELETTRICI NEI CANTIERI
FORNITURA DELL'ENERGIA ELETTRICA
La domanda per la fornitura deve venire inoltrata agli uffici commerciali dell'Agenzia ENEL o altro distributore
competente per territorio precisando: potenza richiesta località in cui si richiede la fornitura data inizio fornitura
prevedibile durata della fornitura notizie generali sul fabbricato da costruire recapito per l'esazione delle bollette copia
della concessione edilizia.
L'impresa costruttrice edile, oltre a preoccuparsi della fornitura di energia elettrica del cantiere, dovrà realizzare un
proprio impianto di terra che potrà essere successivamente utilizzato come impianto di terra dell'edificio.
GENERALITÀ
Particolare attenzione va prestata all'impianto elettrico nel cantiere di costruzione in quanto l'ambiente è
particolarmente polveroso ed esposto alle intemperie. Inoltre gli, apparecchi elettrici sono sottoposti a forte usura,
che deteriora l'isolamento delle parti attive, urti e vibrazioni; i conduttori sono esposti a frequenti calpestii e
trascinamento sul terreno ed altri logorii di vario genere. In queste situazioni potrebbero venir meno le misure di
protezione contro i contatti diretti con parti in tensione, con gravi rischi per l'operatore.
Le spine dovranno essere protetti da interruttori differenziali ad alta sensibilità (30mA).
La protezione contro i contatti diretti è possibile anche mediante l'impiego della bassissima tensione di sicurezza
(BTS) tramite trasformatori di sicurezza, ma con scarse possibilità di applicazione viste le elevate potenze in gioco.
E' possibile inoltre la protezione mediante la "separazione dei circuiti" tramite trasformatore di isolamento (TST)
alimentando ogni singola presa con un suo trasformatore (non senza problemi di costo e ingombro).
I componenti fissi devono possedere grado di protezione minimo IP44 ad eccezione dei quadri per la distribuzione
dell'energia: la Pubblicazione IEC 439-4 prevede che tali quadri abbiano grado di protezione non inferiore a IP43
(ridotto a IP21 quando la porta viene aperta per brevi periodi, dovendo azionare o manovrare i dispositivi in esso
contenuti); se il quadro contenesse prese e spine il grado di protezione dovrà comunque essere, durante il loro
impiego, IP43.
Devono, inoltre, possedere dispositivi di interblocco di tipo meccanico in modo da impedire l’apertura della porta se
prima non si è provveduto al sezionamento dell’interruttore generale. La chiusura a chiave del quadro è ammessa
solo se la chiave, in esemplare unico , è affidata al personale del servizio elettrico.
I quadri da cantiere devono contenere dispositivi di protezione e manovra ed è bene che siano oggetto di particolare
attenzione da parte della direzione lavori la quale dovrà provvedere a farli installare in situazioni più riparate rispetto
all'impianto che interessa l'intera area del cantiere.
QUADRO DI ALIMENTAZIONE PRINCIPALE
Tali quadri principali dovranno essere installati in modo sicuro preferibilmente vicino al punto di consegna dell'energia
elettrica dell'ente distributore.
A tale proposito ricordiamo che da quel punto in poi spetta all'utente installare tutti quei dispositivi di protezione
necessari per la sicurezza e il buon funzionamento dell'impianto elettrico.
È sempre opportuno:
•
•
•
•
predisporre un collegamento di terra efficiente (da allacciare all'apposito morsetto sulla carcassa o in
morsettiera)
predisporre una protezione meccanica del cavo di alimentazione proveniente dal punto di consegna
dell'energia elettrica
proteggere adeguatamente i circuiti utilizzatori contro i sovraccarichi e i corto circuiti
offrire un sufficiente potere di interruzione contro i corto circuiti
Rammentare sempre che:
•
l'operatore deve utilizzare utensili elettrici solo se collegati ad un circuito protetto da interruttori differenziali
ad alta sensibilità, oppure in alternativa alimentati con un circuito TST tramite trasformatore di isolamento o
BTS bassissima tensione di sicurezza.
CONDUTTURE: CAVI E AVVOLGICAVO
Proteggere i cavi da urti, schiacciamenti, strappi o comunque da tutte quelle sollecitazioni meccaniche ai quali
potrebbero essere sottoposti.
Se il cavo viene utilizzato all'interno, ben protetto, senza eccessive sollecitazioni meccaniche, può essere sufficiente il
cavo tipo H05VV-F o cavo tipo FROR (non propagante l'incendio).
Se invece l'installazione è più gravosa, in locali secchi, umidi o bagnati all'aria aperta o in luoghi con atmosfera
possibilmente esplosiva il cavo dovrà essere di tipo H05RN-F o similare.
Prestare particolare attenzione a cavi molto lunghi: la loro sezione andrà aumentata per limitarne la caduta di
tensione.
QUADRI DI DISTRIBUZIONE
I quadri di distribuzione permettono una ramificazione più capillare dell'energia elettrica nel cantiere; per un uso più
razionale è bene che siano soddisfatte le seguenti condizioni:
•
•
•
•
possedere proprie protezioni contro i sovraccarichi e i corto circuiti in modo da evitare l'intervento delle
protezioni generali di tutto il cantiere
essere dotati per gli stessi motivi sopra esposti di propri interruttori differenziali
avere un grado di protezione contro la penetrazione dei liquidi idoneo all'ambiente e al tipo di utilizzo (IP44
in genere è sufficiente anche se esposto alla pioggia)
avere prese interbloccate dove esistano pericoli di esplosione o di incendio
Inoltre si tengano presenti le seguenti prescrizioni:
•
•
i quadri che forniscono la bassa tensione di sicurezza (BTS) o che forniscono la tensione di isolamento (TST),
dovranno rimanere fuori dalle zone ove questa va impiegata
si dovrà evitare di accendere o spegnere utilizzatori inserendo e disinserendo la spina, ma avendo cura di
intervenire sugli appositi interruttori, soprattutto se il carico è superiore ai 1.000W o comunque quando la
spina ha una portata superiore a 16A.
PRESE E SPINE
Le prese e le spine dovranno essere del tipo industriale (CEI 23-12) e dovranno avere grado di protezione minimo
IP44 se utilizzate all'aperto o sottoposte alla pioggia, IP67 se utilizzate all'aperto per terra o dove la connessione
possa trovarsi in parziali allagamenti.
E' possibile utilizzare le prese a spina per uso civile (CEI 23-5, CEI 23-16) anche in questi ambienti di lavoro, ma il
loro uso non dovrà risultare particolarmente gravoso e l'ambiente di installazione dovrà essere adeguatamente
protetto dall'acqua e dalla polvere.
CAVI FLESSIBILI E CONDUTTURE
I cavi flessibili degli apparecchi utilizzatori (P.E. avvolgicavi e tavolette multiple) devono
essere del tipo H07RN-F, oppure di tipo equivalente ai fini della resistenza all'acqua e
all'abrasione.
Tale cavo (armonizzato) ha una tensione nominale di 450/750V (Uo/U) e un isolamento
realizzato con gomma naturale o gomma sintetica (stirene, butadiene o policroroprene).
Le condutture elettriche non devono passare attraverso luoghi di passaggio per veicoli o
pedoni, oppure devono essere protette adeguatamente contro i danni meccanici.
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE, SEZIONAMENTO E COMANDO
(secondo CEI 64-8)
All'origine di ogni impianto deve essere previsto un quadro contenente i dispositivi di sezionamento, di comando e di
protezione.
Deve essere previsto un dispositivo per l'interruzione di emergenza dell'alimentazione per tutti gli utilizzatori per i
quali è necessario interrompere tutti i conduttori attivi per eliminare il pericolo.
I dispositivi di sezionamento dell'alimentazione devono poter essere bloccati nella posizione di aperto o mediante
lucchetto o collocati all'interno di un involucro chiuso a chiave.
(Secondo la CEI 64-8/5 gli interruttori automatici e differenziali rispettivamente a norma CEI 23-3 e CEI 23-18 sono
considerati sezionatori a tutti gli effetti).
IL COMANDO DI EMERGENZA:
mira soprattutto a togliere tensione.
L'ARRESTO DI EMERGENZA:
mira soprattutto a fermare le parti in movimento.
I QUADRI ELETTRICI DI DISTRIBUZIONE PER I CANTIERI DI COSTRUZIONE
E DEMOLIZIONE
Tutti i quadri per la distribuzione dell'elettricità nei cantieri di costruzione e demolizione devono essere conformi alle
prescrizioni della norma Europea EN 60439-4.
La norma è stata recepita in Italia come norma CEI 17-13/4 (Agosto 1992) equivalente alla norma IEC 439-4.
La norma CEI 17-13/4 "APPARECCHIATURE ASSIEMATE PER CANTIERE (ASC)" deve essere letta congiuntamente
alla norma CEI 17-13/1 che riporta le prescrizioni per le apparecchiature di serie (AS) e non di serie (ANS).
La tensione nominale dei quadri considerati dalle predette norme non deve essere superiore a 1000V in c.a. e 1500V
in c.c.
CERTIFICAZIONE DELLE ASC
La rispondenza alla norma di un quadro ASC è verificata tramite delle prove di tipo eseguite su un campione
realizzato con lo stesso sistema costruttivo prestabilito, o comunque senza scostamenti tali che ne modifichino in
modo determinante le prestazioni.
Per ragioni varie (di trasporto o di produzione), il montaggio può essere eseguito al di fuori dell'officina del
costruttore.
Tale apparecchiatura può essere considerata come apparecchiatura di serie, purchè il montaggio venga realizzato
secondo le istruzioni del costruttore, in maniera che sia assicurata la conformità del tipo.
Il costruttore che effettua il montaggio finale è considerato come il costruttore dell'ASC.
La verifica del corretto montaggio è realizzata attraverso le prove di accettazione previste per il quadro che sono:
•
•
•
Controllo dell'apparecchiatura, ivi compreso il controllo del cablaggio e, se necessario, una prova di
funzionamento elettrico
Prova di tensione applicata
La verifica dei mezzi di protezione e della continuità elettrica del circuito di protezione.
DICHIARAZIONE DI CONFORMITA' DI UNA ASC
(secondo il Memorandum N.o 3 del CENELEC)
TARGHE
Ciascuna ASC deve essere corredata da una o più targhe, marcate in maniera durevole e sistemate in modo da
essere visibili quando l'apparecchiatura è installata. Le informazioni obbligatorie da riportare sulle targhe sono:
•
•
•
•
•
Norme del costruttore o marchio di fabbrica dell'ASC
Designazione del tipo o numero di identificazione che renda possibile ottenere dal costruttore le informazioni
pertinenti
EN 60439-4 (CEI 17-13/4)
Natura e valore nominale della corrente dell'unità (e frequenza in caso di c.a.)
Tensioni di funzionamento (di impiego) nominali
Targa di quadro Serie MASTERBOX
TIPI DI ASC
Classificazione
in base alla configurazione esterna dei quadri
ASC CHIUSA
Apparecchiatura chiusa su tutti i lati.
ASC DEL TIPO A CASSETTA
Apparecchiatura chiusa prevista per:
•
•
essere fissata su piano verticale, oppure
stare su un piano orizzontale sostenuto da piedi o
gambe (articolati o no) oppure da un supporto
non facente parte dell'ASC
Classificazione
in base alle condizioni di installazione dei quadri
ASC MOBILE
ASC in grado di essere spostata quando il lavoro nel cantiere avanza, e che non viene messa fuori tensione.
ASC TRASPORTABILE (O SEMI-FISSA)
Apparecchiatura destinata all'uso in un luogo in cui non è permanentemente fissata; la sua collocazione può variare
durante il lavoro nello stesso cantiere.
Quando l'apparecchiatura deve essere spostata in un altro posto, viene innanzitutto messa fuori tensione.
Quadro Serie BLOCK 4
Quadro Serie MASTERBOX 5
TIPI FUNZIONALI DI ASC
Classificazione in base alle funzioni dei quadri
I diversi tipi funzionali di ASC si suddividono in:
•
•
•
•
•
•
1 - ASC DI ALIMENTAZIONE DI ENTRATA E DI MISURA
2 - ASC DI DISTRIBUZIONE PRINCIPALE (In > 630A)
3 - ASC DI DISTRIBUZIONE (125 < In < 630A)
4 - ASC DI TRASFORMAZIONE (In < 630A)
5 - ASC DI DISTRIBUZIONE FINALE (In < 125A)
6 - ASC DI PRESE A SPINA (In < 63A)
1 - ASC DI ALIMENTAZIONE DI ENTRATA E DI MISURA (Non è definita la corrente minima o massima)
ASC posta sul lato alimentazione dell'installazione e destinata a:
•
•
alla connessione, sia alla rete pubblica, sia alla sottostazione di trasformazione o al generatore di cantiere; e
alla misura dell'energia elettrica consumata nel cantiere
Quest'apparecchiatura generalmente contiene:
•
•
Uno scomparto per i mezzi di collegamento del cavo di alimentazione di entrata e per l'apparecchiatura di
misura
Sistemi di interruzione e di protezione contro il sovraccarico ed il corto circuito per il cavo di uscita. Il
dispositivo di sezionamento onnipolare deve poter essere bloccato in posizione di aperto (con lucchetto o
installazione all'interno di un involucro serrabile con chiave)
2 - ASC DI DISTRIBUZIONE PRINCIPALE (In > 630A)
ASC posta a valle dell'apparecchiatura di alimentazione di entrata e di misura ed alla quale sono collegati i conduttori
di alimentazione per le diverse parti del cantiere. E' un'apparecchiatura composta da un unità di entrata e da diverse
unità di uscita. La corrente nominale deve essere almeno 630A. Il dispositivo di sezionamento deve essere
lucchettabile in posizione di aperto (o posto all'interno di un involucro serrabile con chiave).
3 - ASC DI DISTRIBUZIONE (125 < In < 630A)
ASC collegata all'estremità terminale dei conduttori di alimentazione
provenienti dall'ASC di alimentazione di entrata e di misura o dall'ASC di
distribuzione principale ed alla quale sono collegati i conduttori di distribuzione
che forniscono la corrente per illuminazione e la potenza ad altre ASC o
macchine. E' un'apparecchiatura composta da un'unità di entrata e da diverse
unità di uscita. La corrente nominale deve essere superiore a 125A e non deve
superare 630A. I cavi di uscita possono essere collegati ai morsetti o alle prese
a spina. Il dispositivo di sezionamento deve poter essere assicurato in
posizione di aperto.
4 - ASC DI TRASFORMAZIONE (In < 630A)
ASC composta principalmente da una o più unità di trasformazione. E'
un'apparecchiatura composta da un unità di entrata e può comprendere un
unità di trasformazione bassa tensione/bassissima tensione (£ 50V) e,
possibilmente, una o più unità di trasformazione bassa tensione/bassa tensione.
L'unità BT/bassissima tensione può essere BT/FELV o BT/SELV. L'unità BT/BT
deve essere composta da un trasformatore di isolamento conforme alla
pubblicazione IEC 742.
5 - ASC DI DISTRIBUZIONE FINALE (In < 125A)
ASC collegata a valle di una ASC più grande ed alla quale possono essere
collegati utensili elettrici portatili ed altre apparecchiature di cantiere. E'
un'apparecchiatura con corrente nominale non superiore a 125A, e composta
da uno o più cavi di uscita. Il dispositivo di sezionamento deve poter essere
assicurato in posizione di aperto. Per questa unità non deve essere possibile
ritardare deliberatamente il funzionamento dei dispositivi di protezione. In
aggiunta, la protezione supplementare contro i contatti indiretti deve essere
assicurata da un dispositivo a corrente residua con corrente differenziale di
intervento non superiore a 30mA e che non protegga più di 6 prese a spina.
6 - ASC DI PRESE A SPINA (In < 63A)
ASC nella quale tutte le prese di uscita sono prese a spina. Questa
apparecchiatura può essere sia mobile che trasportabile e la corrente nominale
non deve superare 63A. Il cavo di entrata deve essere collegato ad una spina o
ad un dispositivo di connessione. I cavi di uscita devono essere collegati
unicamente con prese a spina, ciascuna di esse deve avere la propria
protezione contro il sovraccarico. Tutte le prese a spina devono essere protette
da un dispositivo a corrente residua, sullo stesso dispositivo si possono
raggruppare al massimo 6 prese a spina. (La norma CEI 64-8 prevede
differenziale a 30mA).
APPARECCHIATURE COMPATIBILI PER CANTIERE
(Secondo CEI 17-13/4)
ASC destinate ad essere interconnesse per formare un impianto o parte di un impianto e che, a parte tutte le loro
altre caratteristiche, sono oggetto delle medesime regole riguardanti le protezioni contro le scosse elettriche e che
forniscono, se possibile, una protezione selettiva mediante una scelta adatta, ad es. del potere di interruzione, della
regolazione della corrente e del tempo di funzionamento. Queste diverse caratteristiche sono determinate dal
costruttore oppure, in alcuni casi, sono oggetto di accordo tra il costruttore e l'utilizzatore.
PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONTRO LE SOVRACORRENTI
SOVRACCARICHI:
Ib
In
Iz
If
1,45 Iz
dove:
Ib = corrente di impiego
In = corrente nominale del dispositivo di protezione
Iz = portata della conduttura
If = corrente convenzionale di funzionamento del dispositivo di protezione
If = 1,30 In per interruttori industriali
If = 1,45 In per interruttori domestici
CORTO-CIRCUITO:
I²t
dove:
K²S²
I²t = integrale di Joule per la durata del corto circuito
S = sezione del conduttore (mm²)
K = costante (tiene conto del tipo di cavo e di isolante della conduttura)
PRESE E SPINE
Le prese e spine previste per i cantieri sono quelle a norma CEI 23-12/1 (IEC 309-1) e approvate da IMQ, il grado di
protezione minimo deve essere IP43.
Le prese a spina devono essere protette da un interruttore differenziale da 30mA (max
6 prese per interruttore), secondo quanto prescritto dalla CEI 64-8/7.
Le prese a spina devono essere protette da dispositivi differenziali di funzionamento
non superiore a 30mA o devono essere alimentate da circuiti SELV o devono essere
protette mediante separazione elettrica dei circuiti, con ciascuna presa a spina
alimentata da un trasformatore separato (CEI 64-8/7).
PROTEZIONE CONTRO LE SCARICHE ATMOSFERICHE
In base agli indici statistici di fulminazione del luogo geografico dove si realizza il cantiere e in base ai volumi delle
masse metalliche presenti, il progettista dell'impianto deve stabilire se realizzare o meno la protezione contro le
scariche atmosferiche che dovrà ottemperare alle norme EN 62305.
La nuova serie delle norme EN 62305, entrata in vigore dal giugno 2006, ha sostituito dal 1° febbraio 2007 la vecchia
serie delle norme Cei 81-1, Cei 81-4 e Cei 81-8, mentre sono rimaste in vigore la norma Cei 81-3 sulla densità di
fulminazione al suolo e la norma Cei 81-9 sulla protezione delle linee di telecomunicazione.
La protezione ideale consiste nel racchiudere l’oggetto da proteggere entro uno schermo metallico continuo di
opportuno spessore e collegato a terra.
L’impianto di protezione dalle scariche atmosferiche è costituito dai seguenti componenti fondamentali:
- captatori: che possono essere ad asta, a fune od a maglia;
- calate: che sono distribuite lungo il perimetro della struttura;
- dispersore: in base alle indicazioni previste nella parte terza della norma;
- equipotenzializzazione: ossia stabilire la distanza di sicurezza dei corpi metallici;
- sistema di spd: da installare sulle linee di energia e di segnale entranti ed uscenti dalla struttura.
Captatori
Calate
Dispersore
interrato
DEFINIZIONI:
LPS: sistema di protezione contro i fulmini. LPS è l’acronimo di Lightning Protection System ed è composto
dall’impianto di captazione e discesa
SPD: acronimo di Sourge Protective Device cioè sistema di scaricatori di sovratensione.
SORGENTI DI DANNO
In base al punto d’impatto di un fulmine rispetto ad una struttura vengono definite 4 sorgenti di danno:
S1: fulminazione diretta della struttura;
S2: fulminazione indiretta della struttura, cioè fulmine vicino alla struttura;
S3: fulminazione diretta della linea entrante nella struttura;
S4: fulminazione indiretta della linea entrante nella struttura, cioè fulmine vicino alla linea.
DANNI
Alle sorgenti di danno si associano 3 tipi di danno:
D1: danni ad esseri viventi dovuti a tensione di contatto e di passo;
D2: danni materiali dovuti alla corrente di fulmine quali incendio, esplosione, rotture meccaniche, ecc.
D3: danni agli impianti interni.
PERDITE
Ogni danno può produrre diversi tipi di perdite:
L1: perdita di vite umane a cui è associato il rischio R1
L2: perdita di servizio pubblico a cui è associato il rischio R2
L3: perdita di beni culturali a cui è associato il rischio R3
L4: perdita di beni economici a cui è associato il rischio R4
Nella seguente tabella è indicata la relazione tra la sorgente di danno, il tipo di danno e le perdite.
Punto
d’impatto
Sorgente di
danno
Tipo di
danno
Tipo di
perdita
Struttura
S1
D1
D2
D3
L1, L4
L1, L2, L3, L4
L1, L2, L4
In prossimità
della struttura
S2
D3
L1, L2, L4
Servizi
entranti nella
struttura
S3
D1
D2
D3
L1, L4
L1, L2, L3, L4
L1, L2, L4
In prossimità
di un servizio
S4
D3
L1, L2, L4
VALUTAZIONE DEL RISCHIO
La protezione contro i fulmini è necessaria se il rischio R ( R1, R2, R3) è maggiore del rischio tollerabile RT.
Il rischio tollerabile è funzione del tipo di perdita e assume i seguenti valori:
Tipo di danno
Perdita di vite umane (R1)
Perdita di servizio pubblico (R2)
Perdita di beni culturali (R3)
Perdita di beni economici (R4)
RT
10-5
10-3
10-3
Dipende dal
caso in esame
Se R > RT devono essere adottate misure di protezione al fine di ridurre R ≤ RT.
Se più tipi di perdita si presentano contemporaneamente nell’oggetto da proteggere, la verifica sul rischio R inferiore
al rischio tollerabile deve essere effettuata per ciascun tipo di perdita R1, R2, R3; la verifica del rischio R4 non è
obbligatoria.
Ogni tipologia di rischio è somma di diverse componenti; alcune sono dovute alla fulminazione diretta (RA, RB, RC),
altre alla fulminazione indiretta (RM, RV, RU, RW, RZ).
In particolare:
R1 = RA + R B + R C + RM + R V + RU + R W + R Z
R2 = R B + R C + RM + R V + RW + R Z
R3 = RB + R V
R4 = RA + R B + R C + RM + R V + RU + R W + R Z
con:
RA: componente relativa ai danni ad esseri viventi causati da tensioni di passo e contatto in zone fino a 3 m
all’esterno della struttura;
RB: componente relativa ai danni materiali causati da scariche pericolose all’interno della struttura che innescano
incendio ed esplosione;
RC: componente relativa al guasto degli impianti interni causati dal fulmine (sovratensioni) sulla struttura;
RM: componente relativa al guasto di impianti interni causato dal fulmine in prossimità della struttura;
RU: componente relativa ai danni ad esseri viventi causati da tensioni di contatto all’interno della struttura originate
dalle correnti di fulmine sulla linea entrante nella struttura;
RV: componente relativa ai danni materiali (incendio od esplosione) causati dalla corrente di fulmine trasmessa sulla
linea entrante nell’edificio;
RW: componente relativa al guasto degli impianti interni causati da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla
struttura;
RZ: componente relativa al guasto di impianti interni causato da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla
struttura.
Ciascuna componente di rischio RA, RB, RC, RM, RV, RU, RW, RZ, può essere calcolata mediante la seguente
espressione:
RX = N X · P X · L X
dove
NX è il numero di eventi pericolosi legato alla densità di fulmini a terra e all’area di raccolta della struttura
PX è la probabilità di danno alla struttura
LX è la perdita legata al tipo di danno
MISURE DI RIDUZIONE DEL DANNO
incremento della resistività superficiale del suolo nella fascia di 3 m intorno alla struttura;
incremento della resistività superficiale dei pavimenti interni alla struttura;
schermatura dei circuiti interni alla struttura;
idonea distribuzione del cablaggio dei circuiti interni alla struttura;
uso di apparecchiature con tensione di tenuta ad impulso elevata;
schermatura delle linee elettriche entranti.
SISTEMA LPS: CARATTERICHE DEI MATERIALI E DIMENSIONI
Le caratteristiche dei materiali devono essere tali da evitare fenomeni di corrosione.
Le configurazioni e le sezioni minime dei conduttori e delle aste del sistema di captatori e dei conduttori delle calate
sono indicate nella tabella seguente:
I ferri di armatura del cemento armato possono essere utilizzati come calate se sono elettricamente continui.
CASO PARTICOLARE: PONTEGGI E GRU
Secondo l’art. 39 del DPR 547/55:
“le strutture metalliche degli edifici e delle opere provvisionali, i recipienti e gli apparecchi metallici di notevoli
dimensioni, situati all’aperto, devono, per se stessi o mediante conduttore e spandenti appositi, risultare collegati
elettricamente a terra in modo da garantire la dispersione delle scariche atmosferiche”
Una struttura è considerata di notevoli dimensioni quando il rischio supera il rischio tollerabile. Se il rischio è inferiore
la struttura si considera autoprotetta.
In particolare il rischio relativo alla fulminazione di una struttura metallica si riferisce esclusivamente alla perdita di
vite umane (R1) a causa di tensioni di contatto e di passo, infatti il rischio di incendio è praticamente nullo.
LUOGHI CON GRANDI MASSE METALLICHE O MOLTO UMIDI
Il D.P.R. 27-4-1955 n°547 prescrive:
Art. 313 - "Per i lavori all'aperto, ferma restando l'osservanza di tutte le altre disposizioni del presente
decreto relative agli utensili elettrici portatili, è vietato l'uso di utensili a tensione superiore a 220 Volta verso
terra. Nei lavori in luoghi bagnati o molto umidi, e nei lavori a contatto od entro grandi masse metalliche, è
vietato l'uso di utensili elettrici portatili a tensione superiore a 50 Volta verso terra. Se l'alimentazione degli
utensili nelle condizioni previste dal presente articolo è fornita da una rete a bassa tensione attraverso un
trasformatore, questo deve avere avvolgimenti, primario e secondario, separati ed isolati tra loro, e deve
funzionare, col punto mediano dell'avvolgimento secondario collegato a terra."
Si tenga presente che alla data della pubblicazione di tale decreto la bassissima tensione di sicurezza (BTS) era poco
utilizzata, e la "buona tecnica" prescriveva, per la protezione contro i contatti diretti con parti in tensione, la messa a
terra del punto mediano del trasformatore, in modo da dimezzare la tensione verso terra.
Oggi, alla luce di nuove conoscenze tecniche in materia di sicurezza, le norme CEI prescrivono l'impiego del
trasformatore di sicurezza, quale sicuro sistema di protezione.
(Cfr. CEI 64-8, CEI 14-6)
EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA SUL CORPO UMANO
Come è noto dalla scienza medica ogni azione, ogni movimento del corpo umano è comandato da piccolissime
correnti che si propagano attraverso il sistema nervoso.
E' chiaro quindi intuire come una corrente elettrica estranea possa creare pericoli per l'organismo andando ad
interferire con le correnti di origine fisiologica.
Il limite di pericolosità della corrente elettrica sul corpo umano è difficilmente definibile poiché dipende da molti
fattori tra i quali:
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il percorso della corrente attraverso il corpo
la durata del contatto
l'intensità della corrente
le condizioni fisiche del soggetto
la frequenza
Soglia di percezione:
è il valore minimo che causa una sensazione alla persona attraverso cui fluisce la corrente; dipende da più parametri,
come già premesso, in genere si assume un valore di massima di 0,5 mA indipendentemente dal tempo
Soglia di rilascio:
è il massimo valore di corrente per cui una persona può lasciare gli elettrodi con i quali è in contatto; si assume un
valore di circa 10 mA
Soglia di fibrillazione ventricolare:
è il valore minimo di corrente che provoca la fibrillazione ventricolare; viene considerata la causa principale di morte
per contatto elettrico
Altri effetti:
esistono anche casi di morte dovuti ad asfissia o ad arresto cardiaco; contrazioni muscolari, difficoltà di respirazione,
aumento della pressione sanguigna, disturbi nella formazione e conduzione degli impulsi nel cuore inclusi la
fibrillazione atriale e l'arresto cardiaco provvisorio possono accadere senza fibrillazione ventricolare: tali effetti non
sono letali e sono abitualmente reversibili; correnti molto elevate producono con tutta probabilità gravi ustioni con
conseguenti gravi danni e anche morte.
Per l'esame della curva di pericolosità della corrente nel corpo umano si rimanda alle norme IEC 479-1 e IEC 479-2.
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI DIRETTI
La protezione contro i contatti diretti può essere assicurata da:
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protezione
protezione
protezione
protezione
cc).
mediante
mediante
mediante
mediante
isolamento delle parti attive;
involucri o barriere (rimovibili solo con l'uso di una chiave o di un attrezzo);
ostacoli che impediscono l'avvicinamento non intenzionale con parti attive;
sorgenti di energia SELV o PELV (tensione nominale inferiore o uguale a 50V ca e 120
L'uso dell'interruttore differenziale con Idn non superiore a 30mA è riconosciuto come protezione addizionale (non
quale unico mezzo) contro i contatti diretti in caso di insuccesso delle altre misure di protezione. (La misura di
protezione mediante allontanamento non è prevista nel cantiere).
CONTATTO DIRETTOÈ così definito con parti che normalmente sono in tensione
I sistemi di protezione contro i contatti diretti sono del tipo passivo, cioè tendono ad impedire il contatto con la parte
in tensione.
PROTEZIONE TOTALE
Tali protezioni vengono realizzate mediante (CEI 64-8):
A) isolamento delle parti attive
Le parti attive devono essere protette da isolamento in grado di resistere agli sforzi meccanici, termici ed elettrici a
cui può essere sottoposto durante il funzionamento normale. La conformità è verificata mediante prove specifiche
descritte nelle norme relative di ogni singolo prodotto.
B) involucri o barriere
Nel caso in cui le parti attive debbano essere accessibili per manutenzione o altro la protezione da contatti diretti
deve essere effettuata da involucri o barriere che devono assicurare un grado di protezione IP 2x (dito di prova),
IP4x (filo da 1 mm²) se a portata di mano. Nel caso che le barriere o gli involucri debbano essere rimossi, questa
operazione deve essere possibile solo: per mezzo di un attrezzo. per mezzo di chiave tramite interblocco sulla
portello mediante l'interposizione di una barriera intermedia.
PROTEZIONE PARZIALE
In questo caso la protezione viene realizzata mediante ostacoli in modo tale da evitare l'avvicinamento non
intenzionale alle parti attive; è possibile inoltre predisporre in modo che le parti attive non siano a portata di mano.
PROTEZIONE ADDIZIONALE
È ammesso, come protezione addizionale, l'utilizzo di differenziali con correnti di intervento non superiori a
30mA.L'utilizzo del differenziale non dispensa dall'applicazione di una delle misure sopra specificate.
E' importante sottolineare che il differenziale non assicura una protezione totale dai contatti diretti, perché il tempo
d'intervento, per correnti troppo alte o troppo basse rispetto alla nominale è superiore al tempo di sopportabilità del
corpo umano.
In alcuni casi di contatto diretto il differenziale può non intervenire in quanto si possono non avere dispersioni di
corrente verso terra, ad esempio in caso di contatto contemporaneo con due parti con diverso potenziale.
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI
La protezione contro i contatti indiretti può essere assicurata da:
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protezione mediante sorgenti di energia SELV o PELV (tensione nominale minore o uguale a 50V ca e 120
cc);
protezione mediante interruzione automatica dell'alimentazione. Per i cantieri la tensione limite di contatto
(Ul) è limitata a 25V ca e a 60V cc.;
protezione mediante componenti elettrici di classe II o con isolamento equivalente;
protezione per mezzo di luoghi non conduttori;
protezione per mezzo di collegamento equipotenziale non connesso a terra;
protezione per separazione elettrica. La sorgente di alimentazione deve essere un trasformatore di
isolamento o una sorgente con caratteristiche equivalenti (500V, max 50m).
CONTATTO INDIRETTO
È il contatto con una parte dell'impianto normalmente non in tensione, che ha assunto accidentalmente una tensione
pericolosa dovuta a un guasto di isolamento.
Per proteggere le persone dai contatti indiretti non è sufficiente collegare all'impianto di terra la carcassa
dell'utilizzatore.
Infatti, a causa della resistenza di terra, durante il guasto, la carcassa viene a trovarsi ad un potenziale diverso da
zero, un potenziale Vt dato dalla relazione:
Vt = R t x I g
dove:
Vt = tensione di terra
Rt = resistenza di terra
Ig = corrente di guasto
La tensione di terra massima ammessa (CEI 64-8) è di 50V, perciò si dovranno avere dei sistemi di protezione che
non permettano di avere tensioni di terra superiori.
La protezione da contatti indiretti può essere effettuata (CEI 64-8):
- A - Senza interruzione del circuito
- B - Con interruzione automatica del circuito
-APROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI SENZA INTERRUZIONE DEL
CIRCUITO
Tale protezione viene realizzata con l'impiego di:
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apparecchi di classe II o con isolamento equivalente;
gli apparecchi in classe II, presentano un isolamento rinforzato o supplementare che, nel caso di cedimento
dell'isolamento principale o funzionale, assicura la protezione dell'operatore.
per separazione elettrica (trasformatori di isolamento o sorgente analoga)
locali isolanti
locali resi equipotenziali e non connessi a terra
-BPROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI CON INTERRUZIONE
AUTOMATICA DEL CIRCUITO
Tale protezione è realizzata con interruttori di massima corrente o interruttori differenziali e coordinate diversamente
a seconda del tipo di impianto:
SISTEMA TT
senza propria cabina di trasformazione
Deve essere verificata la relazione (CEI 64-8):
Rt
50
I
dove:
Rt = resistenza in ohm dell'impianto di terra nelle condizioni più sfavorevoli
50 = tensione massima di contatto ammessa in volt
I = corrente d'intervento entro 5 secondi delle protezioni di massima corrente o la corrente differenziale d'intervento
in ampere
SISTEMA TN
con propria cabina di trasformazione
Deve essere verificata la relazione:
I
U0
Zg
dove:
U0 = tensione nominale verso terra dell'impianto in volt
Zg = impedenza di guasto per guasto franco a terra
I = corrente di intervento entro 5 secondi delle protezioni di massima corrente o la corrente differenziale
d'intervento in ampere
SISTEMA IT
La norma CEI 64-8 prevede che:
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le parti metalliche accessibili devono essere collegate all'impianto di terra unico
la tensione sulle masse, in caso di primo guasto a terra, non deve superare i 25V, ma non è richiesto
l'intervento delle protezioni
in caso di secondo guasto a terra intervengono le protezioni entro 5 secondi
l'isolamento dell'impianto deve essere controllato mediante dispositivi segnalatori a funzionamento continuo
in grado di rilevare un guasto a terra.
Con l'utilizzo del differenziale è molto più semplice coordinare e realizzare l'impianto di terra in quanto si possono
avere valori di resistenza di terra o impedenza di guasto superiore all'impianto protetto solamente con interruttori di
massima corrente.
In ogni caso la resistenza massima ammessa è di 20 Ohm (DPR 547 del 1955)
L'IMPIANTO DI TERRA
Nel cantiere è obbligatorio realizzare un efficace impianto di terra la cui resistenza elettrica sia coordinata con gli
apparecchi di protezione.
Per gli impianti TT
Senza propria cabina di trasformazione
Dovrà essere realizzata la seguente condizione:
Rt
25 V / I
Rt = Resistenza di terra in Ohm
I = Valore di intervento in 5 secondi del dispositivo di protezione
Per gli impianti TN
Con propria cabina di trasformazione
Dovrà essere realizzata la seguente condizione:
It
U0 / Zg
Uo = 230 V
t = 0,2 s (in cantiere)
t = 0,4 s (impianti generali)
Uo = Tensione nominale verso terra dell'impianto
Zg = Impedenza del circuito di guasto
I = Corrente di intervento nei tempi previsti dalla tabella 48A (par. 481.3.1.1 della CEI 64-8/4)
L'impianto di terra dovrà essere denunciato al dipartimento ISPESL tramite il modulo predisposto (modello B).
IMPIANTO DI MESSA A TERRA
Simbolo standard della messa a terra
È quell’insieme di opere che servono per realizzare un contatto elettrico tra il terreno e parti di impianto normalmente
non in tensione, ma che per anomalie di funzionamento possono essere cariche elettricamente.
La sua funzione è quella di prevenire situazioni di pericolo per le persone, cioè si deve evitare che nascano differenze
di tensione eccessive tra punti coi quali si può essere temporaneamente in contatto; ciò lo si ottiene convogliando
verso terra le correnti elettriche in eccesso.
ELEMENTI COMPONENTI L’IMPIANTO:
Dispersore:
è l’elemento fondamentale e serve per disperdere le correnti nel terreno; va progettato in base all’entità di
queste correnti tenendo conto della sua geometria e del tipo di terreno con cui deve essere posto a contatto.
Può essere costituito da materiali diversi, ma è conveniente usare rame o acciaio rivestito di rame; la scelta
del materiale è legata alle aggressioni chimiche del terreno. Solitamente si usano picchetti verticali interrati
Al dispersore vanno collegate tutte le parti metalliche che devono essere portate al potenziale di terra.
Conduttori di terra:
collegano collettore e dispersori; devono avere buona conducibilità e avere percorsi brevi.
Collettore o nodo principale di terra:
è costituito da un morsetto o una sbarra ai quali si collegano i vari tipi di conduttore ( di terra, di protezione
o equipotenziali ).
Conduttore di protezione:
è il conduttore che va collegato alle masse per la protezione contro contatti indiretti.
Schema di un impianto di messa a terra
Classificazione in base al grado di protezione degli involucri o delle barriere contro i contatti diretti da parte delle
persone e contro determinati elementi esterni. Si indica con la sigla IP seguita da due cifre: la prima, da 1 a 6,
indica la protezione contro la penetrazione di corpi solidi, l’altra, da 1 a 8, indica la protezione contro l’ingresso di
acqua.
Prima cifra
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Grado 0 Nessuna protezione: Apparecchi a giorno da installare in quadri o cassette.
Grado 1 Protezione contro i corpi solidi di dimensioni superiori ai 50 mm: per esempio prese a spina con
alveoli opportunamente arretrati in modo che venga impedito il contatto con le dita.
Grado 2 Protezione contro i corpi solidi di dimensioni superiori ai 12 mm.
Grado 3 Protezione contro i corpi solidi di dimensioni superiori ai 2.5 mm: Per esempio apparecchi entro una
custodia di tipo chiuso con la quale viene impedito il contatto con utensili di diametro maggiore di 2,5 mm.
Grado 4 Protezione contro corpi solidi di dimensioni superiori a 1 mm: Per esempio le prese a spina di
sicurezza in cui viene impedito il contatto con fili o chiodi di diametro superiore a 1 mm.
Grado 5 Protezione contro la polvere: Per esempio apparecchi in custodie ermetiche che permettono la
penetrazione della polvere in quantità irrilevante
Grado 6 Protezione contro la polvere in modo totale.
Seconda cifra
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Grado 0 Nessuna protezione: Apparecchiature da installarsi nei soli locali asciutti.
Grado 1 Protezione contro la caduta verticale di gocce d’acqua
Grado 2 Protezione contro la caduta di gocce con inclinazione non superiore a 15°C.
Grado 3 Protezione contro la pioggia (inclinazione <60°)
Grado 4 Protezione contro gli spruzzi d'acqua (in tutte le direzioni).
Grado 5 Protezione contro i getti d'acqua (in tutte le direzioni).
Grado 6 Protezione contro le ondate (getti potenti in tutte le direzioni).
Grado 7 Protezione contro gli effetti dell'immersione .Apparecchiature adatte alla immersione di durata e
profondità ridotta.
Grado 8 Protezione contro gli effetti della immersione. Apparecchiature adatte alla immersione a profondità
da specificare.
Lettere addizionali
Protetto contro "accesso con il dorso della mano. Il calibro di accessibilità di 50 mm di diametro deve
mantenere una adeguata distanza dalle parti pericolose.
Protetto contro l’accesso di un dito.
A
B
Dito di prova articolato di diametro 12 mm e lunghezza 80 mm.
C Protetto contro 1.3ccesso con un attrezzo.
D
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Calibro di accessibilità di diametro 2.5 mm e lunghezza di 100 mm.
Protetto contro l’accesso con un filo. Calibro di accessibilità di diametro di 1 mm e di lunghezza di 100
mm
E’possibile l’utilizzo delle “lettere supplementari” per fornire ulteriori informazioni relative
all’apparecchiatura utilizzata
Lettere supplementari
Apparecchiature ad alta tensione
Provato contro gli effetti dannosi dovuti all’ingresso d’acqua quando le parti mobili
M
dell’apparecchiatura sono in moto
Provato contro gli effetti dannosi dovuti all’ingresso d’acqua quando le parti mobili
S
dell’apparecchiatura non sono in moto
Adatto all’uso in condizioni atmosferiche specificate e dotato di misure o procedimenti protettivi
W
addizionali
H
Esempio
Data una sigla IP 23CS descrivere il grado di protezione:
2= protegge le persone contro l'accesso a parti pericolose_ con le dita; protegge l'apparecchiatura interna all'involucro
contro la penetrazione di'corpi solidi estranei con diametro maggiore o uguale a 12 mm.
3 = protegge l'apparecchiatura interna all'involucro contro gli effetti dannosi della pioggia.
C = protegge le persone che impugnano attrezzi di diametro superiore a 2,5 mm, di lunghezza inferiore o uguale a
100 mm. contro l'accesso a parti pericolose.
S = è verificato per la protezione contro gli effetti dannosi dovuti alla penetrazione dell'acqua quando tutte le parti
dell'apparecchiatura non sono in movimento.
