Involucri e gradi di protezione

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n° 12 Dicembre 2007
Involucri e gradi di protezione
a cura di Schneider Electric*
La protezione delle persone contro i contatti diretti è imposta dalla legge, e prescritto dalle norme
per gli impianti elettrici (in Italia le norme dei comitati tecnici 11 e 64 del Cei). Inoltre la protezione
dei materiali contro alcune delle influenze esterne è spesso richiesta dalle norme che riguardano
i prodotti. Si deduce che esprimere quale sia il grado di protezione offerto dagli involucri e come
le norme ne definiscono una codifica è un’informazione indispensabile per tutti, dai progettisti
agli installatori, dagli utilizzatori agli organismi di controllo.
cazione Iec 529 (Cei EN 60529).
Affinché un prodotto soddisfi nel temSi deve tenere ben presente che quepo le esigenze funzionali che gli sono
sta norma definisce la protezione che
assegnate è bene che sia protetto congli involucri possono assicurare e non
tro le influenze esterne in grado di dela loro resistenza agli urti, che è oggetteriorarlo; inoltre l’inserimento del
to di normative di prodotto.
componente nell’ambiente non deve
Queste norme sono dette “orizzontali”
essere motivo di pericolo né per le
e non si possono applicare se non aspersone né per le cose.
sociate alla norma di prodotto consiPer soddisfare quest’ultima esigenza
derata o alla specifica particolare a
si possono applicare diversi metodi,
cui si riferisce.
usati insieme o separatamente, che si
Per estensione i gradi di protezione
riconducono a uno dei seguenti:
• la messa fuori portata per allonta- sono utilizzati anche per caratterizzare le barriere.
namento, in altezza od orizzontalmente, ad esempio per mezzo di un
Generalità
ostacolo;
• il rivestimento totale per mezzo di
Definizioni
un solido non conduttore, utilizzato
in particolare per i cavi ma di difficile applicazione quando ci sono parti
Per comprendere a pieno la portata
in movimento;
reale delle norme è indispensabile fa• la sistemazione in involucro, che è re riferimento alle definizioni del vocabolario utilizzato, definizioni che hanoggetto di questo articolo.
no una propria normalizzazione.
Quest’ultimo metodo presenta il vanDi seguito si trovano alcuni termini
taggio di soddisfare con più facilità
utilizzati quando si parla di protezione
anche l’altra esigenza, la protezione
del componente elettrico per mezzo di
dei materiali contro le influenze esterinvolucri. In considerazione dei numene come ad esempio:
• la penetrazione dei corpi estranei rosi scambi internazionali si è riportato anche il riferimento alla terminoloche potrebbero perturbare il funziogia inglese.
namento meccanico o elettrico.
Il riferimento che segue ciascun terTra questi si trovano la sabbia e la polmine serve per identificarlo nel Vocavere così come i piccoli animali e gli
bolario Elettrotecnico Internazionale
insetti che volando o arrampicandosi
(IEV).
potrebbero penetrarvi;
• acqua o altri liquidi che potrebbero • Involucro (enclosure) Iev 826-03-12
modificare lo stato degli isolanti pro“Elemento in grado di fornire all’appavocandone il danneggiamento;
recchiatura la protezione contro alcu• impatti meccanici che potrebbero ne influenze esterne e contro il contatto diretto in ogni direzione”.
deformare o incrinare le parti fragili;
• gas corrosivi presenti nell’ambiente; La Cei EN 60529 aggiunge le seguenti
note:
• campi elettromagnetici irradiati;
1) Gli involucri assicurano a persone e
• radiazioni diverse, tra cui la luce.
ad animali la protezione contro l’acL’involucro, costituendo un supporto,
cesso a parti pericolose.
permette anche di realizzare insiemi
2) Le barriere, le aperture o qualsiasi
di apparecchi complementari e cooraltro mezzo, sia fissato all’involucro sia
dinati.
Questo è quindi il metodo di protezione più diffuso. Viene utilizzato per i componenti elettronici
così come per quelli informatici,
per gli elettrodomestici, per apparecchiature ad alta o bassa
tensione, per le macchine rotanti.
L’involucro può essere parte integrante di un prodotto o essere
costruito separatamente e venduto vuoto ad un quadrista.
Può essere costituito di materiali
differenti: metallici o sintetici, isolanti o conduttori.
Per facilitare le relazioni tra costruttori, utilizzatori e legislatori,
Fig. 1 - Una maschera fissata davanti ad una
le norme definiscono la terminoapertura impedisce il passaggio del filo o
logia, le caratteristiche e i meto“calibro di prova” di diametro 1 mm,
di di verifica di un prodotto o di
un impianto.
da cui un grado di protezione IP 3XD
Per la protezione assicurata dagli
(secondo la norma CEI EN 60529).
involucri è disponibile la pubbli-
Fig. 2 - Un pannello fisso, all’interno
di un involucro, impedisce
il passaggio dei “calibri di
prova” di diametro 2,5 e 1 mm, da
cui un grado di protezione IP 2XD
(secondo la norma CEI EN 60529).
facente parte del materiale contenuto,
atti a impedire o limitare la penetrazione dei dispositivi di prova specificati, sono considerati facenti parte
dell’involucro purché la rimozione
di tali mezzi sia possibile con l’uso
di una chiave o attrezzo”.
Le figure 1 e 2 illustrano queste
definizioni.
In questo modo gli involucri realizzano la protezione contro i contatti diretti. Il loro utilizzo può anche
contribuire alla protezione contro i contatti indiretti se viene assicurata la continuità metallica
delle masse.
• Grado di protezione (degree of
protection). “Livello di protezione
di un involucro contro l’accesso a
parti pericolose e contro la penetrazione di corpi estranei solidi
e/o contro l’ingresso di acqua e
verifica mediante metodi di prova
normalizzati”.
• Parte pericolosa (hazardous
part). “Una parte alla quale è pericoloso avvicinarsi o che è pericolosa da toccare”.Non ha importanza di quale pericolo si tratti:
elettrico (alta e bassa tensione),
meccanico, termico o altro.
• Distanza adeguata (adeguate
distance).
“Distanza che impedisce l’avvicinamento del calibro di accessibilità alle parti pericolose”. Questa distanza
varia in funzione della tensione alla
quale si trovano le parti interne all’involucro.
• Calibro di accessibilità (access probe). “Dispositivo di prova che simula in
modo convenzionale una parte della
persona o un attrezzo o un oggetto
equivalente impugnato da una persona per verificare l’adeguata distanza
in aria dalle parti pericolose”.
È bene notare il carattere convenzionale della rappresentazione delle
parti del corpo.
Il “dito di prova articolato” non pretende di rappresentare né le falangi più
lunghe, né le più strette; è solamente il
nome di un calibro di prova che rappresenta un dito di dimensioni normali. Se si ha bisogno di una protezione
maggiore, conviene utilizzare il grado
superiore.
Questo tipo di calibro è utilizzato per
verificare la protezione delle persone.
Il criterio secondo il quale un dato calibro soddisfi ad una prova è che, anche se esso penetra parzialmente, rimanga ad una distanza adeguata.
• Calibro-oggetto (object probe). “Dispositivo di prova che simula un corpo
solido estraneo per verificare la possibilità di penetrazione nell’involucro”.
La prova è soddisfacente se un dato
calibro non penetra completamente
nell’involucro.
• Apparecchiatura di comando e di
manovra (switchgear and controlgear) Iev 441-11-01. “Termine generale applicabile ai dispositivi di manovra
e alla loro combinazione con dispositivi associati di comando, misura, protezione e regolazione, oltre che alle
combinazioni di tali apparecchi con le
interconnessioni, accessori, involucri
e strutture di supporto associati”.
• Complesso in involucro (enclosed
assembly) Iev 441-12-02. “Complesso
che comprende una parete su tutte le
sue facce laterali, superiore e inferiore, in modo da assicurare un grado di
protezione specificato”.
Utilizzazione di
una codificazione
Codificare non significa soltanto
“riunire disposizioni di legge in un
codice”, ma anche “rendere razionale, costituire un sistema organizzato”.
Le due accezioni del termine sono
valevoli in questo caso.
La codificazione permette di rappresentare mediante un simbolo alfa numerico le caratteristiche, facendo riferimento alla loro definizione e alla
loro verifica.
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La codificazione può essere utilizzata
per diversi obiettivi:
• per specificare il livello delle esigenze. È il caso delle regolamentazioni per la protezione degli utenti o
dei lavora tor i. È anche il caso di
certe norme di impianti per determinati ambienti; può anche essere il
caso di specifiche particolari di un
utilizzatore;
• da parte di un costruttore per descrivere le caratteristiche dei suoi
prodotti. Alcune norme di prodotto
danno la possibilità di scegliere il grado di protezione da utilizzare in funzione di ciò che si deve realizzare.
Per quanto riguarda la protezione assicurata dagli involucri delle apparecchiature elettriche, la normativa
internazionale definisce attualmente
il codice IP.
sia precisato (perché non sia necessario o perché non sia conosciuto) viene
sostituito con una X.
Prima cifra
A seguito delle decisioni prese per le
edizioni precedenti della norma, troppo pesanti da ridiscutere, la prima cifra caratteristica indica simultaneamente:
• la protezione delle persone contro
l’accesso a parti pericolose e
• la protezione dei materiali contro la
penetrazione dei corpi estranei.
Per verificare la conformità a una prima cifra, si devono quindi utilizzare
due calibri (un calibro di accessibilità
e un calibro-oggetto) applicando le
forze specificate dalle norme o con
uno stesso calibro ma utilizzando due
criteri di interpretazione per valutare
l’esito della prova.
I diversi gradi corrispondono alle seguenti protezioni:
• IP 0X: nessuna protezione.
• IP 1X: si tratta di una rete o di un involucro in cui l’apertura più grossa
non permette il passaggio di una sfera
di diametro 50 mm che rimane ad una
distanza adeguata dalle parti pericolose. Questo corrisponde approssimativamente alla protezione contro il
passaggio della mano.
• IP 2X: la rete di protezione ha le maglie più strette e il diametro del calibrooggetto è di 12,5 mm.
Inoltre, il “dito di prova articolato” deve
restare a distanza adeguata dalle parti pericolose (vedi Figura 3).
norma di prodotto particolare
non specifichi che questo sia
di categoria 2, cioè che il funzionamento normale del complesso in involucro non possa
creare delle depressioni interne sensibili. Anche se le prove
sono effettuate con del talco,
si considereranno in questo
modo anche gli effetti che
possono creare tutti gli altri tipi di polvere. L’indicazione data dalla prima cifra implica la
conformità dei prodotti a tutti
i gradi inferiori.
Seconda cifra
La seconda cifra caratteristica
del codice IP indica il grado di
protezione contro gli effetti
dannosi della penetrazione
dell’acqua. È precisato che le
Il codice IP
prove (vedi Figura 4) sono effettuate con acqua dolce senza
Generalità
agenti tensioattivi.
L’interpretazione delle prove
Il codice IP è descritto dalla pubblicaper queste cifre può essere
zione 529 della Commissione Elettrodelicata in quanto è accettato
tecnica Internazionale (in Italia Cei EN
che l’acqua penetri nell’invo60529). IP significa “International Prolucro se non provoca effetti
tection”.Questo codice permette di dedannosi.
scrivere il grado di protezione fornito
I diversi gradi definiti dalla sedagli involucri contro l’accesso a parconda cifra corrispondono alti pericolose, la penetrazione di corpi
le seguenti situazioni:
F i g . 4 - I di f f e r e nt i m e t o di d i p r o v a p r e v i s t i
solidi estranei e contro gli effetti dan• IP X0: nessuna protezione.
d a l l a n o r m a p e r a t t r i b ui r e l a s e c o n da c i f r a
nosi dell’acqua per mezzo di cifre e
• IP X1: questo primo grado
d el c o d i c e I P .
lettere descritte in seguito.
corrisponde alla protezione
Questo codice normalizzato è destinacontro la caduta verticale di
to ad essere utilizzato nelle norme di
acqua alla quale possono essere sot• IP X5 e IP X6: questi sono i gradi di
prodotto.
toposti i prodotti da
tenuta a getti d’acqua, ondate del maPuò anche essere utiinterno a seguito di
re ecc. Le condizioni di prova sono più
lizzato per caratterizzaperdite o di gocce di
severe per il grado 6 che per il grado
re un involucro vuoto,
condensa sul soffit5 in quanto nel primo caso il diametro
ma possono nascere
to del locale o sulle
dell’ugello e la portata dell’acqua sodelle difficoltà di intertubature che passano maggiori.
pretazione:
no al di sopra delIP X7 e IP X8: non corrispondono
•
l’involucro.
• dove devono essere
più a proiezione di acqua, ma all’imposte le parti pericolo• IP X2: anche que- mersione temporanea o continua.
se per essere “a una dis t o g ra d o c o r r i Inoltre, gli involucri che soddisfano
stanza adeguata”?
sponde alla caduta
questi gradi devono essere designati
di acqua, ma con
• dove possono depocon una doppia marcatura se soddisitarsi l’acqua o la poluna portata magsfano ugualmente a un grado inferiovere senza nuocere al
giore e inclinazione
re, ad esempio IP X5 / X7 (un secchio
buon funzionamento
fino a 15° rispetto
Fig. 3 - La sfera non entra, ma la punta del dito tocca la parte in tensione,
rovesciato immerso nell’acqua ha un
dell’apparecchiatura?
alla ver ticale. È il
p e r c u i l ’ I P 2X n o n è s od d i s f a t t o ( s e co n d o l a n o r ma C E I E N 6 05 29 )
IP X8 ma non ha l’IP X4).
Nella pratica i gradi
c a s o a d e s e m p i o,
di protezione saranno
del materiale instalLettera addizionale
r ichiesti solo quando l’involucro
• IP 3X: l’involucro non deve lasciar lato sulle navi.
sarà in servizio con componenti al
penetrare i corpi estranei di diametro
• IP X3: questo grado corrisponde alIn certi casi la protezione assicurata
suo interno.
la tenuta contro la pioggia.
superiore a 2,5 mm.
da un involucro contro l’accesso a
Il costruttore dell’apparecchiatura
L’angolazione massima d’annaffiatura
La prova è effettuata con un asta d’acparti pericolose è migliore di quello
finale ha dunque la responsabilità
è di 60° rispetto alla verticale. La base
ciaio con la punta senza sbavature
indicato nella prima cifra (che indica
della conformità alla norma del prodell’involucro può essere aperta.
perché sarebbe difficile l’utilizzo di
anche la protezione contro la penetradotto finito. Ma il costruttore dell’inLa prova può essere fatta con un tuuna sfera di 2,5 mm.
zione dei corpi estranei).
volucro deve indicare nella sua doIP4X:
come
il
grado
precedente
sobo
oscillante
provvisto
di
ugelli
(ri•
È ad esempio il caso in cui una apertucumentazione dove devono essere
stituendo 2,5 mm con 1 mm.
partiti lungo un arco di 60° da enmontati i componenti all’interno af• IP 5X e IP 6X: questi due gradi corri- trambe le parti della verticale) o con ra dell’involucro è mascherata da un
ostacolo o da un ripiegamento della lafinché il grado di protezione dichiaspondono alla protezione contro la peun ugello d’annaffiamento in cui uno
miera. Si può allora caratterizzare querato sia mantenuto.
netrazione della polvere.
schermo a contrappeso limita l’ansta protezione con una lettera addizioInfine, l’installatore che effettua il
L’IP 5X permette la penetrazione della
golo di incidenza dei getti.
nale aggiunta dopo le due cifre.
collegamento del sistema (passagpolvere in quantità tale da non nuoceIn entrambi i casi è precisata la porQuesto permette di avere delle apertugio dei cavi), lo fissa e in certi casi
re al buon funzionamento dell’appatata dell’acqua.
ne adatta gli ausiliari (pulsanti, aprecchiatura o da non comprometterne
• IP X4: per questo grado di prote- re che servono per la dissipazione termica salvaguardando del tutto il grado
parecchi di misura,.....) deve fare atzione, la portata di ogni ugello è la
la sicurezza. L’IP 6X non ammette alcudi protezione delle persone richiesto.
tenzione a mantenere il grado di
stessa del grado precedente, ma
na penetrazione della polvere.
Ha uno dei seguenti significati:
protezione specificato.
questi sono disposti su tutti i 180°;
La verifica è effettuata in una cabina
Le lettere IP del codice sono seguite
inoltre l’arco oscilla di +180° in modi prova all’interno della quale viene
• IP XXA: lascia penetrare i corpi
estranei di diametro superiore a 50
da due cifre indipendenti e talvolta
do che la protezione dall’acqua sia
mantenuto del talco in sospensione
mm, ma il calibro di prova resta ad
da lettere.
garantita verso tutte le direzioni.
mediante una corrente d’aria.
una distanza adeguata dalle parti
Nel caso in cui il grado di protezione
È la prova di tenuta alla pioggia batInoltre, all’interno dell’involucro viene
pericolose.
corrispondente a una delle cifre non
tente e agli spruzzi.
creata una depressione a meno che la
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• IP XXB: significa che i corpi estra-
nei di diametro superiore a 12,5 mm
possono penetrare nell’involucro,
ma che il dito di prova non penetra
più di 80 mm, quindi non oltre la sua
superficie di arresto di 50 x 20 mm
restando a una distanza adeguata
delle parti pericolose (vedi Figura 5).
• IP XXC: lascia penetrare i corpi
estranei di diametro superiore a 2,5
mm, ma un asta d’acciaio dello stesso
diametro e 100 mm di lunghezza resta
ad una distanza adeguata dalle parti
pericolose.
• IP XXD: situazione identica a quella
del grado precedente, ma con un filo
di diametro di 1 mm.
La lettera addizionale è utilizzata anche quando è richiesta la sola protezione delle persone.
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Criteri per la concezione
dei prodotti elettrici
Queste nozioni di protezione hanno
una grande influenza sulla concezione
dei diversi prodotti, poiché la protezione deve essere assicurata non solo
dall’involucro esterno, ma anche dagli
involucri o parti di involucro interni
(barriere, ostacoli, ecc...).
Il grado di protezione delle persone
deve quindi essere definito allo stesso
modo per le parti interne che possono, in occasione di manovre, essere all’origine di un contatto diretto come ad esempio nel caso dell’estraibilità di un interruttore.
Inoltre, anche se un involucro assicura il grado di protezione richiesto,
è necessario fare in modo che ques t o n o n p o s s a e s s e re
asportato parzialmente o
totalmente.
La questione non si pone
per macchine come motori,
trasformatori, ecc.., ma è di
importanza primaria per i
quadr i nei quali alcuni
scomparti devono essere
accessibili durante il normale esercizio.
In questi casi si considerano due tipi di scomparti:
• quelli all’interno dei quali
non si accede se non eccezionalmente (giri-sbarre)
che saranno dotati almeno
di coperture bullonate.
Non essendo la manovra di
apertura agevole, si suppone che questa sarà accompagnata da istruzioni dettate
da procedure di sicurezza.
• quelli che possono essere aperti durante le normal i m a n ov re d i e s e rc i z i o.
Questi sono chiusi generalmente da porte che devono
allora essere lucchettate o
bloccate da un sistema di
asservimento che completa la protezione assicurata
dall’involucro.
Non deve mai succedere
che, a seguito di tutte queFig. 5 - La sfera entra ma il dito di prova resta
ste operazioni di manutena distanza dalle parti in tensione, da cui
zione ed esercizio, la contiIP 1XB (secondo la norma CEI EN 60529
nuità elettrica dell’involucro metallico possa venire
a mancare qualunque sia la posizioLettera supplementare
ne del prodotto.
Il codice IP comprende anche alcune
lettere supplementari, messe di seguito agli altri caratteri, che aggiungono
una informazione particolare.
La lettera W indica una protezione
contro le intemperie verificata mediante metodi diversi da quelli utilizzati per la seconda cifra caratteristica, difficili da applicare a materiali di
grandi dimensioni. Ad esempio, l’attrezzatura necessaria ad eseguire le
prove dielettriche sotto la pioggia è
utilizzata per verificare la protezione
contro le intemperie dell’apparecchiatura ad alta tensione in involucro
metallico. Le lettere M e S sono utilizzate ad esempio per le macchine rotanti per indicare che sono state provate con il rotore in Movimento o
Senza movimento.
Segnare codice 453
Conclusioni
Per essere adatti allo scopo, tutti i
p ro d o t t i e l e t t r i c i d evo n o e s s e re
conformi alle relative norme.
Ma queste utilizzano le norme orizzontali, in par ticolare quelle che
trattano dei gradi di protezione.
Sia il costruttore che l’utilizzatore
dovranno quindi accompagnare la
lettura di questo articolo con quello delle nor me di prodotto corr ispondenti.
*Schneider Electric SpA,
Stezzano (BG)