Docente: Rocco Rizzo - Dipartimento di Sistemi Elettrici e

Elettrotecnica ed Azionamenti Elettrici:
Rocco Rizzo
Dipartimento di Ingegneria dell’Energia e dei Sistemi
PRINCIPI
DI
SICUREZZA ELETTRICA
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica;
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Introduzione
Definizione Generale
Un impianto elettrico è: “l’insieme di componenti elettrici [anche a tensione
nominale diversa] elettricamente associati al fine di soddisfare a scopi specifici
ed aventi caratteristiche coordinate.
Fanno parte dell’impianto elettrico tutti i componenti elettrici non alimentati
tramite prese a spina; fanno parte dell’impianto elettrico anche gli apparecchi
utilizzatori fissi alimentati tramite prese a spina destinate unicamente alla loro
alimentazione.” (da Norma CEI 64-8)
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Introduzione
Prescrizioni generali di progetto
La progettazione di un impianto elettrico deve seguire criteri adeguati per assicurare:
la protezione delle persone e dei beni contro i pericoli e i danni derivanti dall’uso
degli impianti elettrici;
il corretto funzionamento dell’impianto per l’uso previsto;
Regola d’arte
Perché siano assicurate le due condizioni precedenti è necessaria una attenta
progettazione (progettista regolarmente iscritto nel rispettivo Albo) ed una corretta
installazione (impresa abilitata) che prevede, tra l’altro, l’impiego di prodotti di qualità e
pienamente rispondenti alle relative norme e/o certificazioni.
Infine l’impianto deve essere realizzato “a regola d’arte“ vale a dire conforme a tutte le
norme giuridiche e tecniche di pertinenza in modo da conseguire quel “livello di sicurezza
accettabile” che non è mai assoluto, ma è, al progredire della tecnologia, determinato e
regolato dal legislatore e dal normatore;
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!ATTENZIONE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
”Nessuna Norma, per quanto accuratamente studiata, può garantire in modo assoluto
l’immunità delle persone, degli animali e dei beni dai pericoli dell’energia elettrica“.
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Introduzione
Norme Giuridiche
Sono tutte le norme dalle quali scaturiscono le regole di comportamento dei soggetti che si
trovano nell’ambito di sovranità dello Stato. Le fonti primarie dell’ordinamento giuridico
sono le leggi ordinarie, emanate dal Parlamento, i decreti legge emanati dal Governo, i
decreti del Presidente della Repubblica;
Norme Tecniche
Sono l’insieme delle prescrizioni sulla base delle quali devono essere progettate, costruite
e collaudate, le macchine, le apparecchiature, i materiali e gli impianti, affinché sia
garantita l’efficienza e la sicurezza di funzionamento. Le norme tecniche, emanate da
organismi nazionali ed internazionali, sono redatte in modo molto particolareggiato e
possono assumere rilevanza giuridica quando la stessa viene loro attribuita da un
provvedimento legislativo;
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Introduzione
Enti Normativi
INTERNAZIONALE
EUROPEO
ITALIANO
Elettrotecnica
ed
Elettronica
IEC
CENELEC
CEI
Altri
Settori
ISO
CEN
UNI
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Introduzione
Disposizioni legislative nel settore elettrico
[...];
Legge 186/1968: ”Disposizioni concernenti materiali e impianti elettrici“;
[...];
DM del 15/12/1978: ”Designazione del Comitato Elettrotecnico Italiano di
Normalizzazione Elettrotecnica ed Elettronica“;
[...];
Direttiva 93/68 CEE del 22/07/1993 Riguardante la marcatura CE del materiale
elettrico;
[...];
DM 37/2008: ”Regolamento [...] recante il riordino delle disposizioni in materia
di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici“;
D.LGS n. 81 del 9/04/2008 ”Testo unico sulla sicurezza“;
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Introduzione
La normativa tecnica
L’Ente normatore nazionale per il settore elettrico ed elettronico è il CEI (Comitato
Elettrotecnico Italiano). Esso ha lo scopo di stabilire:
i requisiti che devono avere i materiali, le macchine, le apparecchiature e gli impianti
elettrici affinché corrispondano alla regola di buona elettrotecnica;
il livello minimo di sicurezza per impianti e apparecchi per la loro conformità giuridica
alla regola d’arte;
i criteri con i quali detti requisiti debbono essere provati e controllati.
Alcune tra le Norme e Guide CEI per gli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione sono:
CEI 64-8: ”Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in
corrente alternata ed a 1550 V in corrente continua“;
CEI 64-12: ”Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso
residenziale e terziario“;
CEI 11-1: ”Impianti di produzione, trasporto e distribuzione di energia elettrica Norme generali“;
CEI 11-8: ”Impianti di terra“;
[...];
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Introduzione
Marcatura e marchi di conformità
Il D.LGS 626/1996 relativo all’attuazione della direttiva 93/68/CEE ha introdotto anche in
Italia l’obbligo della marcatura CE del materiale elettrico. La marcatura CE è applicata dallo
stesso costruttore (importatore o mandatario) che ha costruito e/o messo in commercio il
materiale in Europa. L’apposizione della marcatura CE si effettua in alternativa, sul
prodotto, sull’imballo, sulle avvertenze d’uso, sulla garanzia ecc. e deve essere visibile,
leggibile e indelebile. La marcatura CE è obbligatoria e indica espressamente la
rispondenza di quel prodotto ai requisiti essenziali di tutte le direttive europee che lo
riguardano e che costituiscono l’unico vincolo tecnico obbligatorio. Per poter apporre la
marcatura CE il costruttore deve eseguire delle procedure ”standard” per la verifica della
conformità del prodotto alle direttive stesse.
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Introduzione
Marcatura e marchi di conformità
La marchiatura invece, può essere richiesta dal costruttore, per alcuni prodotti di grande
serie, a specifici enti (in Italia all’Istituto per il Marchio di Qualità IMQ). Il Marchio IMQ è
previsto per materiale elettrico destinato ad utenti non addestrati e, per fornire ad essi la
massima garanzia, viene concesso a determinate condizioni; in particolare:
riconoscimento dei sistemi di controllo e di qualità del costruttore;
approvazione del prototipo con prove di tipo;
controllo della rispondenza della produzione al prototipo, su campioni prelevati dal
mercato.
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Introduzione
Alcune considerazioni sulla “marcatura“ e “marchiatura”
La marcatura CE, seppur obbligatoria per la libera
circolazione nel mercato Europeo, è lasciata alla
responsabilità del singolo costruttore che attesta la
rispondenza dei componenti elettrici da lui prodotti alle
direttive Europee. Alla marcatura CE quindi non si devono
attribuire significati propri di un marchio di qualità.
Il marchio IMQ (coesistente con il precedente) fornisce più
garanzie all’utente che non il contrassegno CE. La
marchiatura infatti è rilasciata da un organismo “terzo“ a
seguito di una procedura che coinvolge l’idoneità delle
strutture produttive, il superamento da parte di un prototipo
di prove previste nelle norme CEI, la conformità della
produzione al prototipo accertata periodicamente su
campioni prelevati sia in fabbrica che sul mercato.
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Introduzione
Alcune considerazioni sulle Norme CEI
La legge 186/1968 (formata da 2 soli articoli) sancisce che:
Art. 1. Tutti i materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli
impianti elettrici ed elettronici devono essere realizzati e costruiti a regola
d’arte.
Art. 2. I materiali, le apparecchiature, i macchinari, le istallazioni e gli impianti
elettrici ed elettronici realizzati secondo le norme del CEI si considerano
costruiti a regola d’arte.
ATTENZIONE: Le Norme CEI sono condizione sufficiente ma NON necessaria
per la regola d’arte.
Questo criterio è finalizzato a non impedire l’innovazione. Ovvero, un
apparecchio innovativo può non ancora essere oggetto di una norma, ma
funzionare meglio di quelli esistenti.
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Struttura degli impianti elettrici
Alcune definizioni preliminari
Quadro Elettrico: contenitore metallico o isolante in cui sono fissati tutti gli apparecchi di
protezione e manovra (interruttori, sezionatori, ecc.);
Circuiti di Distribuzione: circuiti di collegamento tra due o più quadri elettrici;
Circuiti Terminali: circuiti di collegamento tra un quadro elettrico e gli apparecchi
utilizzatori o le prese a spina;
Parti attive: tutti i conduttori o le parti conduttrici, facenti parte di componenti elettrici e che
sono in tensione durante il funzionamento normale (compreso il conduttore di neutro,
escluso il conduttore di protezione PE or PEN);
Massa: parte conduttrice, facente parte dell’impianto elettrico, che può essere toccata, che
non è in tensione in condizioni ordinarie di isolamento, ma che può andare in tensione in
caso di un cedimento dell’isolamento principale (Esempio: carcassa di un motore elettrico,
involucro metallico di un elettrodomestico, ecc.);
Massa estranea: una parte conduttrice che NON fa parte dell’impianto elettrico ma che
può portare il potenziale di terra all’interno dell’ambiente (Esempio: termosifone, tubi
metallici dell’acqua o del gas, ecc.);
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Struttura degli impianti elettrici
Schema di un sistema elettrico
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Struttura degli impianti elettrici
Classificazione in base alla tensione nominale
Categoria 0:
Categoria I:
Categoria II:
Categoria III:
bassissima tensione;
bassa tensione;
media tensione;
alta tensione;
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Struttura degli impianti elettrici
Classificazione in base alla struttura
La distribuzione dell’energia elettrica alle utenze in BT, avviene secondo tipologie
di sistemi che sono definiti in funzione (art. 312 - Norma CEI 64-8):
del loro sistema di conduttori attivi;
del loro modo di collegamento a terra;
Conduttori attivi
Collegamento
a terra
Si distinguono diversi tipi di sistemi BT descritti da 2 lettere: la prima lettera
indica lo stato del neutro lato BT nella cabina di trasformazione MT/BT; la
seconda lettera indica lo stato delle masse lato utilizzatori; esistono 3 tipi
principali di sistemi:
Sistema TT (Terra-Terra);
Sistema TN (Terra-Neutro);
Sistema IT (Isolato-Terra);
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Struttura degli impianti elettrici
Sistema TT
Cabina MT/BT
QBT
Fase 1
•
x
•
x
TRASFO
•
•
x
Fase 2
•
x
•
x
x
x
Fase 3
•
PE/CT
•
x
Neutro
x x
nodo di terra
di cabina
o
CT
o
x x x
o
o
o
x
x
x
x
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Struttura degli impianti elettrici
Sistema TN-S
Cabina MT/BT
QBT
Fase 1
•
x
•
x
TRASFO
•
•
x
Fase 2
•
x
•
x
x
x
Fase 3
•
x
•
Neutro
PE
•
x x
nodo di terra
di cabina
o
CT
o
x x x
o
o
x
o
x
x
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Struttura degli impianti elettrici
Sistema TN-C
Cabina MT/BT
QBT
Fase 1
•
x
•
x
TRASFO
•
•
x
Fase 2
•
x
•
x
x
Fase 3
•
•
•
PEN
x
x x
nodo di terra
di cabina
o
CT
o
x x x
o
o
o
x
x
x
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Struttura degli impianti elettrici
Sistema TN-C-S
Cabina MT/BT
QBT
x
TN-C
•
TN-S
•
x
PEN
TRASFO
•
•
x
x
x
Fase 2
•
x
Fase 1
•
Fase 3
•
•
•
PE
•
x
Neutro
x x
nodo di terra
di cabina
o
CT
o
x x x
o
o
x
o
x
x
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Struttura degli impianti elettrici
Sistema IT
Cabina MT/BT
QBT
•
x
Fase 1
•
Fase 2
•
x
•
x
•
Fase 3
TRASFO
x
x
x
PE/CT
•
x
x x
nodo di terra
di cabina
o
o
x x x
o
o
o
x
X
X
x
x
x
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Sicurezza Elettrica
Prescrizioni generali di progetto
La progettazione di un impianto elettrico deve seguire criteri adeguati in grado di
assicurare:
la protezione delle persone e dei beni contro i pericoli e i danni derivanti
dall’uso degli impianti elettrici;
il corretto funzionamento dell’impianto per l’uso previsto;
Pericoli principali
correnti pericolose per il corpo umano;
temperature troppo elevate che possono provocare ustioni, incendi o altri
effetti pericolosi;
⇒
Sicurezza delle persone (⇔) Sicurezza impianto
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Sicurezza degli impianti
Sovracorrenti
L’impianto elettrico deve essere realizzato in modo che non ci sia, in servizio ordinario, pericolo
di innesco dei materiali infiammabili a causa di temperature elevate o di archi elettrici.
Inoltre, le persone ed i beni devono essere protetti contro le conseguenze dannose di temperature troppo elevate o di sollecitazioni meccaniche dovute a sovracorrenti che si possano
produrre nei conduttori attivi. Queste sovracorrenti possono essere di due tipi:
sovracorrenti di funzionamento: Correnti di sovraccarico; (circuito elettricamente “sano”
ma percorso da correnti maggiori della corrente nominale: avviamento di motori; ecc.);
sovracorrenti di guasto: Correnti di cto-cto; (circuito elettricamente “guasto”: cedimento
dell’isolamento; terminali di conduttori in cto-cto; ecc.);
Per proteggere l’impianto è necessario agire mediante uno dei seguenti metodi:
limitazione della sovracorrente massima ad un valore non pericoloso tenuto conto della
sua durata [Corrente di sovraccarico];
interruzione automatica della sovracorrente prima che essa permanga per una durata
pericolosa [Corrente di cto-cto];
È poi necessario usare opportune protezioni contro le sovratensioni dovute ad interazioni tra
parti di circuito alimentati a valori diversi di tensione ed a quelle dovute ad altre cause (per
esempio fenomeni atmosferici, sovratensioni di manovra, ecc.);
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Dispositivi di Protezione
I dispositivi più utilizzati per la protezione degli impianti sono: i fusibili e gli interruttori
magneto-termici.
Vedremo anche l’interruttore differenziale usato però per la protezione delle persone;
Fusibili BT
Un fusibile è sostanzialmente costituito da un conduttore a bassa temperatura di fusione
alloggiato entro un contenitore (in vetro, ceramica etc.), che funge da camera di interruzione, con le estremità collegate a due elettrodi. Il principio di funzionamento è noto:
quando è percorso da corrente il conduttore si riscalda; se la corrente supera la cosiddetta
‘’soglia ‘’ il conduttore fonde ed apre il circuito. Ovviamente l’apertura è tanto più rapida
quanto più la corrente è elevata. La caratteristica d’intervento è pertanto ‘’ a tempo inverso ‘’;
I principali parametri di un fusibile sono:
la tensione nominale VN ;
la corrente nominale IN ;
il potere nominale di interruzione
(la massima corrente che il fusibile
è in grado di interrompere).
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Dispositivi di Protezione
Interruttori Automatici di BT
Gli interruttori (di potenza) sono apparecchi di protezione e di manovra capaci di aprire e
chiudere un circuito anche in condizioni di corto circuito. Infatti gli interruttori di potenza
sono dotati di ‘’camera rompiarco ” ( o camera di estinzione) al cui interno l’arco, allungato
e raffreddato, si deionizza e si estingue. Gli interruttori possono esser unipolari o multipolari
(bipolari, tripolari etc.) in relazione al numero di poli; ciascun polo è caratterizzato da due
elettrodi di cui uno mobile che viene allontanato o avvicinato all’elettrodo fisso rispettivamente nelle manovre di apertura e di chiusura del circuito.
La manovra può essere sia ‘’manuale ‘’, ossia effettuata da un operatore, sia ‘’automatica‘’
asservita cioè ad un dispositivo detto ‘’relè” (o sganciatore) che interviene quando rileva
specifiche condizioni anomale. Gli interruttori utilizzati negli impianti elettrici di BT sono in
genere dotati di sganciatore termico e magnetico. Negli interruttori di ‘’tipo domestico e
similare ‘’ (detti anche ‘’modulari ‘’) la taratura degli sganciatori è fissa; negli sganciatori di
‘’tipo industriale) (detti anche ‘’scatolati”) la taratura è in genere regolabile. Gli interruttori
di tipo industriale, ed in particolare quelli di grossa taglia (corrente nominale > 400 A)
sono provvisti di sganciatori di ‘’tipo elettronico‘’ che consentano una più vasta gamma di
regolazioni e di funzioni.
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Dispositivi di Protezione
Interruttori Automatici di BT
I principali parametri di un interruttore sono:
il numero di poli;
la tensione nominale VN ;
la corrente nominale IN ;
il potere nominale di interruzione Pdi (la massima corrente che l’interruttore è in
grado di interrompere).
Un interruttore automatico è inoltre caratterizzato dalla ‘’caratteristica d’intervento” e dall’andamento del cosiddetto ‘’integrale di Joule ” (o energia passante). Nella caratteristica
di intervento di un interruttore di tipo magnetotermico si distinguono un tratto ”a tempo inverso” cioè con tempo d’intervento decrescente al crescere della corrente (intervento dello
sganciatore termico) e da un tratto ‘’ad intervento istantaneo‘’ (intervento dello sganciatore
magnetico).
L’effettivo andamento della caratteristica d’intervento e dell’integrale di Joule sono rilevabili
dai cataloghi delle ditte costruttrici.
Questa protezione viene impiegata per proteggere le linee e i carichi aprendo il circuito
quando la corrente supera i valori limite, per i tempi consentiti, a seguito di un sovraccarico
temporaneo o per un guasto di corto circuito.
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Dispositivi di Protezione
Interruttori Automatici di BT
L’interruttore magnetotermico ha una caratteristica di intervento di questo tipo:
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Dispositivi di Protezione
Interruttore Differenziale
Gli interruttori di tipo differenziale (salvavita) sono impiegati per proteggere le persone. A
causa di un guasto verso terra le correnti I1 ed I2 risultano diverse tra loro; la ‘’corrente
differenziale” I∆ = I1 − I2 6= 0 (somma vettoriale) determina l’apertura automatica
dell’interruttore se, il suo valore, supera la ‘’corrente differenziale nominale I∆N ” indicata dal
costruttore. Sicuramente il differenziale non interviene se I∆ < I∆N /2, mentre per correnti
comprese tra I∆N /2 e I∆N l’intervento è aleatorio.
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Dispositivi di Protezione
back
Interruttore Differenziale
L’interruttore differenziale ha una caratteristica di intervento di questo tipo:
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Dispositivi di Protezione
Interruttore Differenziale
I principali parametri di un interruttore differenziale sono:
il numero di poli;
la tensione nominale VN ;
la corrente nominale IN ;
Corrente differenziale nominale d’intervento I∆N : è il valore minimo della corrente
differenziale che determina l’apertura dei contatti entro i tempi specificati dalle
norme;
Tempo di intervento: intervallo di tempo che intercorre tra l’istante in cui la corrente
differenziale assume un valore superiore a I∆N e l’istante in cui avviene l’apertura dei
contatti.
Le correnti verso terra possono essere eccessive, anche senza un guasto a terra localizzato,
quando:
lo stato di conservazione generale dell’impianto è precario o singole utenze
presentano isolamento verso terra insufficiente;
la natura degli apparecchi utilizzatori è tale per cui le correnti di dispersione
eccedono i valori usuali;
l’impianto elettrico è molto vasto, con un gran numero di apparecchi utilizzatori.
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Sicurezza degli impianti
Cavi BT
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Sicurezza degli impianti
Cavi MT
Tipo di posa
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Sicurezza degli impianti
Sintesi scelta cavi BT
Definito il tipo di distribuzione (TT, TN-S, ecc.), il numero di conduttori (3F; 3F+N; 3F+N+PE;) ed
il tipo di posa, la scelta del cavo viene effettuata garantendo le seguenti condizioni:
1
Ib < Iz ;
con Ib = corrente di impiego del cavo;
Q e Iz = portata del cavo nelle effettive condizioni di posa (Iz = I0 ·
Kj , I0 = portata in condizioni standard,
Kj con j = 1, 2, · · · , 6, coefficienti < 1 per tenere conto di condizioni di posa diverse da quelle standard);
2
∆V % < 4% tra il quadro generale ed il punto più lontano dell’impianto;
Una volta scelto il cavo è necessario integrarlo con i dispositivi di protezione dell’impianto (fusibili
o interruttori automatici). Per effettuare tale integrazione occorre verificare che il sistema sia
protetto contro le correnti di sovraccarico e di cto-cto.
Verifica protezione contro il sovraccario
Perchè si abbia la protezione contro il sovraccarico è necessario verificare due condizioni:
1
Ib < In < Iz ;
2
If < 1.45Iz ;
In cui In è la corrente nominale del dispositivo di protezione e If è la corrente di sicuro intervento
dello stesso. La seconda condizione è sempre verificata se il dispositivo di protezione è un
interruttore automatico; deve essere verificata nel caso in cui il dispositivo sia un fusibile.
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Sicurezza degli impianti
Verifica protezione contro il cto-cto
(1)
Oltre alla condizione precedente (Ib < In < Iz ), si devono verificare le seguenti due condizioni:
1
Protezione ad inizio linea;
2
Protezione a fondo linea;
La 1) è verificata se:
a) il potere di interruzione del dispositivo di protezione è NON inferiore alla corrente di cto-cto
presunta nel punto di installazione del dispositivo: Pdi ≥ Icc ;
b) se l’energia specifica lasciata passare dal dispositivo di protezione è minore di quella sopportabile dal cavo: I 2 t ≤ K 2 · S 2 ;
I 2 t: curva fornita dai costruttori;
K : costante caratteristica dei
cavi dipendente sia dal materiale conduttore sia dall’isolante (p.e. K=115 per rame+PVC;
K=143 per rame+EXP/XPLE;
K=74 per Allum+PVC);
S: sezione del cavo in mm2 ;
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Sicurezza degli impianti
Verifica protezione contro il cto-cto
(2)
La 2) è sempre verificata in caso di protezione magneto-termica ad inizio linea; altrimenti
occorre effettuare ulteriori indagini. In particolare la verifica per protezione a fondo linea è
indispensabile in assenza di protezione termica o con protezione termica sovradimensionata.
Per esempio impianti antincendio o di sicurezza;
In questo caso la 2) è verificata se: Iccmin > Im ;
in cui: Iccmin è la corrente di cto-cto a fondo linea; Im è la corrente di intervento magnetico del
dispositivo di protezione ad inizio linea.
La corrente di cto-cto minima si ricava con la seguente formula: Iccmin =
0.8 · V
1.5ρ(1 + m) SL
· ks kpar ;
F
in cui: V = tensione di alimentazione; m = rapporto tra sez. della fase e sez. del neutro; L =
lunghezza del cavo; SF = sezione della fase; ρ = resistività del materiale conduttore; ks = coeff.
correttivo (< 1) per sez. > 95 mm2 ; e 1 < kpar < 3.2 = coeff. che tiene conto del numero di
conduttori parallelo;
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Sicurezza degli impianti
Sintesi scelta cavi+dispositivi di protezione
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Sicurezza delle persone
Infortuni per cause elettriche
In Italia si verificano mediamente cinque infortuni elettrici mortali all’anno per milione
di residenti;
I luoghi più pericolosi, dal punto di vista elettrico, sono i cantieri edili e i locali da
bagno;
La maggior parte degli infortuni sono causati dagli impianti di bassa tensione non
conformi alla regola dell’arte, ed in misura minore dai componenti elettrici e
dall’errore umano;
Molti infortuni avvengono per contatto con le linee elettriche aeree esterne, di media
tensione; i mezzi di contatto più frequenti sono le gru, le autogru, le autobetoniere, le
aste metalliche, le canne da pesca;
Almeno il 10% di tutti gli incendi hanno origine dall’impianto elettrico o dagli
apparecchi elettrici utilizzatori;
Gli infortuni elettrici sono più frequenti nei mesi estivi a causa di calzature e vestiti
più leggeri, vita all’aperto, maggior uso di liquidi;
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Sicurezza delle persone
Andamento degli infortuni elettrici mortali in Italia
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Sicurezza delle persone
Problema generale
V0
I =???
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Sicurezza delle persone
Effetti corrente sul corpo umano
Fin dagli esperimenti di Luigi Galvani (1790) è
noto che l’attività biologica si accompagna ad
una attività elettrica. Quindi è facile intuire
come correnti elettriche esterne, sommandosi
alle piccole correnti fisiologiche interne,
possano alterare le funzioni vitali
dell’organismo, fino a provocare effetti letali.
Il passaggio di corrente elettrica attraverso il
corpo umano può determinare numerose
alterazioni e lesioni, temporanee o permanenti.
La corrente elettrica produce un’azione diretta
sui vasi sanguigni, sul sangue, sulle cellule
nervose; può determinare inoltre alterazioni nel
sistema cardiaco, nell’attività celebrale e nel
sistema nervoso centrale.
Gli effetti più frequenti che la corrente produce
sul corpo umano sono fondamentalmente 4:
1
2
3
4
TETANIZZAZIONE;
ARRESTO DELLA RESPIRAZIONE;
FIBRILLAZIONE VENTRICOLARE;
USTIONI;
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Sicurezza delle persone
TETANIZZAZIONE
Se uno stimolo elettrico è applicato ad un muscolo, esso si contrae, per poi ritornare
allo stato di riposo. Se al primo stimolo ne segue un secondo, prima che il muscolo
sia tornato allo stato di riposo, i due effetti possono sommarsi. Più stimoli
opportunamente intervallati contraggono ripetutamente il muscolo in modo
progressivo (contrazione tetanica).
La ”tetanizzazione dei muscoli” è la contrazione involontaria dei muscoli interessati al
passaggio della corrente. È per questo motivo che l’infortunato, se attraversato da
corrente alternata, può rimanere attaccato alla parte in tensione; se il contatto
perdura nel tempo può produrre svenimenti, asfissia, collasso, stato di incoscienza.
Il più elevato valore di corrente che un soggetto in contatto con una parte in tensione
è ancora capace di lasciare è detta corrente di rilascio:
Donne ' 10 mA (50 Hz);
Uomini: ' 15 mA (50 Hz);
Anche la corrente continua, se elevata, può produrre tetanizzazione, anche se in
generale è meno pericolosa di quella alternata.
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Sicurezza delle persone
ARRESTO DELLA RESPIRAZIONE
Correnti superiori ai limiti sopra indicati per la corrente di rilascio producono
nell’infortunato difficoltà di respirazione e segni di asfissia: il passaggio della
corrente determina una contrazione dei muscoli addetti alla respirazione e una
paralisi dei centri nervosi che sovrintendono alla funzione respiratoria; se la corrente
perdura, l’infortunato perde conoscenza e può morire soffocato.
Circa il 6% delle morti per folgorazioni è dovuto ad asfissia. Di qui l’importanza, nel
primo soccorso di un infortunato, della respirazione artificiale, della tempestività con
la quale è applicata e della durata per cui è praticata (è necessario intervenire al
max. entro 3-4 min).
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FIBRILLAZIONE VENTRICOLARE
La contrazione del muscolo cardiaco nel suo normale funzionamento è prodotta da
impulsi elettrici provenienti dal nodo senoatriale (un generatore biologico di impulsi
elettrici che comandano il cuore).
All’attività elettrica normale corrisponde il pulsare ordinato e ritmico del muscolo
cardiaco; quando giunge l’azione perturbatrice esterna le fibrille ricevono segnali
elettrici eccessivi ed irregolari, vengono sovrastimolate in maniera caotica e iniziano
a contrarsi in modo disordinato, l’una indipendentemente dall’altra, in queste
condizioni il cuore non riesce a svolgere più la sua funzione.
La fibrillazione ventricolare è responsabile di oltre il 90% delle morti per folgorazione.
In passato la fibrillazione ventricolare era ritenuta un fenomeno irreversibile, che
prosegue fino alla morte dell’infortunato. È dimostrato che una scarica elettrica
violenta opportunamente dosata può arrestare la fibrillazione (apparecchio
defibrillatore).
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Sicurezza delle persone
USTIONI
Il passaggio di corrente
elettrica su una resistenza è
accompagnato da sviluppo di
calore per effetto Joule; il
corpo umano non fa
eccezione a questa regola
generale.
Le ustioni peggiori si hanno
sulla pelle, perché questa
presenta una resistività
maggiore rispetto agli altri
tessuti. Inoltre la densità di
corrente è maggiore in
corrispondenza dei punti di
entrata e di uscita della
corrente.
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Sicurezza delle persone
Limiti di pericolosità corrente AC (15 ÷ 100 Hz)
Zona 1: nessuna reazione (al di sotto della soglia di percezione);
Zona 2: limite di pericolosità convenzionale;
Zona 3: effetti fisiopatologici reversibili e tetanizzazione;
Zona 4: probabilità di fibrillazione ventricolare (c1:5%, c2:50%, c3:> 50%);
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Sicurezza delle persone
Limiti di pericolosità corrente DC
Nel caso DC si ha un diagramma simile anche se con livelli superiori di corrente;
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Sicurezza delle persone
Correnti ad Alta Frequenza
La pericolosità della corrente diminuisce con l’aumentare della frequenza. In una
corrente ad alta frequenza la durata dello stimolo è talmente breve che la corrente
non influisce sulle cellule.
La tendenza della corrente ad alta frequenza a passare nello strato superficiale del
corpo (effetto pelle) non influisce praticamente sullo stato della cellula.
La corrente ad alta frequenza produce comunque effetti termici che possono divenire
pericolosi.
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Sicurezza delle persone
Modello circuitale del corpo umano
Poiché gli impianti elettrici sono alimentati a tensione impressa, per determinare la corrente che
effettivamente circola attraverso una persona in
caso di eventuale contatto con una parte in tensione, è necessario ricavare un modello circuitale
equivalente del corpo umano.
Punto di ingresso I
I
Rp
Il corpo umano corrisponde, in termini circuitali, ad
una impedenza ohmico-capacitiva. La capacità Cp
risiede principalmente nella pelle, che si interpone
come isolante elettrico tra il punto di contatto ed il
tessuto conduttore sottostante. Il carattere capacitivo della pelle risulta evidente solo sopra i 1000 Hz.
Alla frequenza industriale (50 Hz) il modello circuitale è puramente resistivo. Purtroppo la resistività
dei tessuti è una grandezza estremamente variabile con le condizioni ambientali (umidità, sudorazione, ecc.) e con le modalità di contatto con la parte
in tensione (tragitto corrente, valore della tensione,
superficie e pressione di contatto, ecc.).
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Cp
Ri
Rp
Cp
I
Punto di uscita I
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Sicurezza delle persone
Modello circuitale del corpo umano
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Sicurezza delle persone
Modello circuitale del corpo umano
I parametri elettrici del corpo umano hanno una grossa variabilità tra gli individui e a seconda della situazione. Lo
stesso valore di tensione applicato tra punti diversi del corpo corrisponde a correnti diverse, perché ad ogni percorso
corrisponde un valore diverso di resistenza del corpo umano. Lo stesso valore di corrente determina probabilità diverse di fibrillazione secondo il percorso.
I tragitti più pericolosi sono nell’ordine:
mani-torace;
mano sinistra-torace;
mano destra-torace;
mani-piedi;
mano-mano;
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Sicurezza delle persone
Resistenza in funzione della tensione
RB
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Il terreno come conduttore
La corrente che fluisce attraverso il corpo umano si chiude in genere tramite il
terreno, salvo il caso particolare di una persona isolata da terra e in contatto
simultaneo con due punti del circuito elettrico a diverso potenziale;
Il terreno svolge la funzione di conduttore elettrico tutte le volte che tra due suoi punti
viene applicata, tramite degli elettrodi, una differenza di potenziale.
Gli elettrodi, immersi nel terreno, prendono il nome di dispersori;
Si consideri un dispersore emisferico, sufficiente distante dall’elettrodo di ritorno per
considerare il campo di corrente radiale.
Ogni strato emisferico di terreno elementare di raggio r e di spessore dr, presenta al
passaggio di corrente la resistenza:
RE =
ρ
2πr0
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Il terreno come conduttore
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Il potenziale nel terreno
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Sicurezza delle persone
Resistenza verso terra di una persona
In un contatto mano-piedi o mani-piedi, la corrente fluisce attraverso il terreno. In tal caso
sono i piedi appoggiati sul terreno a fungere da dispersori. La resistenza del corpo umano
RB si trova in serie alla resistenza verso terra della persona REB .
In questo modo la resistenza RB + REB rappresenta la resistenza della persona e del
terreno fino ad un punto all’infinito.
Anche il valore della resistenza REB è fortemente variabile in funzione di diversi fattori quali:
il tipo di superficie interposta tra i piedi ed il terreno, le condizioni di tali superfici, ecc..
RB
V0
VT
V0
RB
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REB
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Sicurezza delle persone
Il terreno come conduttore
Se la carcassa di un apparecchio è collegata a un dispersore di resistenza RE
(carcassa messa a terra) e disperde la corrente di guasto I, essa assume la tensione
UE = RE · I (tensione totale di terra);
La tensione alla quale è soggetto il corpo umano durante un guasto d’isolamento
prende il nome di tensione di contatto UT (T=“Touch”);
La tensione di contatto è minore o al limite uguale, alla tensione totale di terra;
(UT è tanto più prossima a UE quanto più REB è piccola rispetto a RB );
UT ≤ UE
Viene definita “tensione di contatto a vuoto UT 0 (or UST )” la tensione tra la massa ed
il punto in cui poggiano i piedi, valutata in assenza della persona; a favore della
sicurezza le norme assumono UT ' UT 0 ' UE ;
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Sicurezza delle persone
Tensione di contatto
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Tensione di contatto
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Sicurezza delle persone
Tensione di contatto
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Sicurezza delle persone
Curva tensione-tempo
Nella pratica occorre riferirsi, più che ai limiti di corrente pericolosa, ai limiti di
tensione pericolosa (gli uni e gli altri sono legati dalla legge di Ohm tramite la
resistenza RB del corpo umano e la resistenza della persona verso terra REB ;
A complicare le cose si aggiunge il fatto che con il tragitto cambia sia il valore di RB
sia la pericolosità della corrente.
Per curva di sicurezza tensione-tempo si intende la curva che individua il tempo per il
quale è sopportabile un generico valore di tensione. Per costruire tale curva bisogna
partire dalla curva corrente-tempo ed usare gli opportuni valori di resistenza;
In particolare, per un percorso mani-piedi, viene usato: REB = 1000 Ω in ambienti
ordinari (all’interno di edifici) e REB = 200 Ω all’aperto. I valori di RB , invece, sono
quelli NON superati dal 5% della popolazione in condizioni asciutte (per esempio
RB = 500 Ω @ 220 V );
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Sicurezza delle persone
Curva tensione-tempo
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Sicurezza delle persone
Curva tensione-tempo
Dalla curva o dalla tabella si ricava il massimo valore di tensione di contatto che può
essere mantenuta per un tempo indefinito (in pratica 5 s). Tale valore prende il nome
di “tensione di contatto limite convenzionale UL ”;
Essa rappresenta l’estremo superiore dell’insieme delle tensioni di contatto che
possono permanere per un tempo indefinito sulle masse;
In condizioni normali si assume UL = 50 V ; in condizioni ambientali particolari
(cantieri, locali agricoli destinati alla custodia del bestiame, locali medici, ecc.)
UL = 25 V ;
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Sicurezza delle persone
Ulteriori definizioni: isolamento
Si chiama “isolamento funzionale” il materiale dielettrico interposto tra le parti attive
conduttive necessario per consentire il corretto funzionamento di componenti,
apparecchi etc.; l’isolamento necessario per la sicurezza delle persone si chiama
invece “isolamento principale”;
Per garantire la sicurezza delle persone in caso di guasto all’isolamento principale, si
può aggiungere un ulteriore isolamento che prende il nome di “isolamento
supplementare”. L’insieme dell’isolamento principale e dell’isolamento
supplementare è detto “doppio isolamento”; per lo stesso motivo, anziché due
isolamenti distinti cioè distintamente provabili, si può realizzare un unico isolamento
con dimensioni tali da garantire lo stesso grado di sicurezza; questo isolamento
viene chiamato “isolamento rinforzato”;
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Sicurezza delle persone
Ulteriori esplicitazioni sulla definizione di massa
Una parte conduttrice che può andare in tensione durante un guasto d’isolamento
solo perché in contatto con una massa non è da considerare una massa (non è
necessario proteggere tali parti una volta protetta la massa. Collegare la parte
conduttrice alla massa potrebbe anzi essere controproducente per la sicurezza);
Una parte conduttrice separata dalle parti attive da un isolamento doppio o rinforzato
non è da considerare una massa (non va in tensione in caso di guasto all’isolamento
principale);
Ulteriori esplicitazioni sulla definizione di massa estranea
Non tutte le parti metalliche (non facenti parte dell’impianto) sono da considerare
masse estranee. Per come è stata ricavata la curva di sicurezza tensione-tempo, si
considerano masse estranee le parti metalliche che presentano verso terra una
resistenza inferiore a 1000 Ω in ambienti ordinari ed a 200 Ω in ambienti particolari;
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Sicurezza delle persone
Ulteriori definizioni: contatto diretto ed indiretto
Contatto diretto: si ha un contatto diretto quando una parte del corpo umano viene
a contatto con una parte dell’impianto elettrico normalmente in tensione (conduttori,
morsetti, ecc.);
Contatto indiretto: si ha un contatto INdiretto quando una parte del corpo umano
viene a contatto con una massa o con altra parte conduttrice, normalmente non in
tensione, ma che accidentalmente si trova in tensione in seguito ad un guasto o
all’usura dell’isolamento;
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Sicurezza delle persone
Cause dei contatti indiretti
Il principale tipo di contatto indiretto è quello che avviene con le masse andate
accidentalmente in tensione a causa del cedimento dell’isolamento principale;
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Sicurezza delle persone
Ulteriori commenti sui contatti diretti ed indiretti
Il contatto indiretto è più insidioso del contatto diretto. Si può evitare il contatto diretto
con una condotta prudente verso l’impianto elettrico, ma è impossibile evitare il
contatto con le parti ordinariamente non in tensione;
La sicurezza nei confronti dei contatti indiretti risiede quindi solo nel sistema di
protezione;
Gli infortuni da contatto diretto superano quelli da contatto indiretto nel rapporto 2/1
in ambiente domestico e 1.3/1 sul lavoro;
Il contatto indiretto è pericoloso quanto il diretto: la percentuale di infortuni elettrici
mortali è simile nei due casi. ;
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Sicurezza delle persone
Ulteriori commenti sui contatti diretti ed indiretti
Il contatto indiretto si configura quando quando tra persona e parte attiva è
interposta una massa, indipendentemente dal fatto che sia collegata o meno a terra;
Nel contatto diretto tra la persona e la parte attiva non è interposta nessuna massa;
Nel caso d) il contatto con la linea tramite la canna da pesca è un contatto diretto,
non essendo questa una massa;
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Sicurezza delle persone
Metodi di protezione contro i contatti diretti ed indiretti
I metodi di protezione contro i contatti diretti e indiretti possono essere riassunti nello
schema seguente;
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Protezione contro contatti INdiretti
Protezione di tipo passivo
Questo tipo di protezione che non prevede l’interruzione dell’alimentazione, tende a
limitare il valore della tensione di contatto UT al di sotto dei valori di “tensione di contatto limite convenzionale UL ” (50 V or 25 V ); tale condizione può essere ottenuta in due modi:
1
costruendo una resistenza di terra RE di valore molto basso in modo da avere
UE = RE · Ig ' UT < UL (con Ig =corrente di guasto verso terra);
2
adottando accorgimenti circuitali ed ambientali in grado, indipendentemente dal
valore di RE , di rispettare la condizione UT < UL ;
Purtroppo la prima modalità è difficilmente ottenibile sia per motivi tecnici (RE dipende
da fattori non sempre noti e comunque variabili nel tempo), sia per motivi economici (per
diminuire RE occorre mettere numerosi dispersori di terra in parallelo con aumento del
costo dell’impianto). Inoltre l’utente non si accorge della presenza di un guasto verso terra.
Nella pratica, le protezioni di tipo passivo si basano sul secondo metodo; la modalità più
comune è quella di rendere poco probabile il manifestarsi di tensioni di contatto pericolose
in caso di primo guasto attraverso l’uso di componenti provvisti di doppio isolamento o di
isolamento rinforzato (componenti di classe II). La doppia barriera isolante interposta fra
parti attive ed operatore richiede due guasti consecutivi per rendere pericoloso il contatto
indiretto.
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Protezione contro contatti INdiretti
Protezioni di tipo passivo
Altri sistemi di protezione passiva sono:
protezione per separazione elettrica;
protezione per mezzo di locali isolanti;
protezione per mezzo di locali resi equipotenziali e non connessi a terra.
Il sistema di protezione per separazione elettrica è largamente diffuso in locali adibiti ad uso
medico quali camere operatorie, locali per terapia intensiva etc.; gli altri due sistemi sono
applicabili solo in situazioni molto particolari.
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Protezione contro contatti INdiretti
Protezioni di tipo attivo
Le protezioni di tipo attivo si basano sul tempo di permanenza del guasto piuttosto che
sul valore della tensione di contatto limite. In definitiva si fa in modo di interrompere
l’alimentazione del circuito in tempi tanto più brevi quanto maggiore è la tensione sulle
masse in modo che sia rispettata la curva di sicurezza tensione-tempo.
Indicando con Ig la corrente di guasto a terra e con UT (coincidente con UE ) la tensione
verso terra delle masse, il rispetto della curva di sicurezza richiede che risulti: ti ≤ ts (1), in
cui ti è il tempo di eliminazione della corrente di guasto da parte del dispositivo di protezione,
mentre ts è il tempo di sopportabilità della tensione;
Nella pratica non si lavora sulla relazione (1) ma è sufficiente che
siano verificate alcune condizioni
specifiche dipendenti dal tipo di
sistema di distribuzione utilizzato
(TT, TN, IT). In particolare è necessario coordinare l’impianto di terra
con un dispositivo di interruzione
automatica dell’alimentazione:
RE · Idisp|t≤5 s ≤ UL
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema TT senza interruzione automatica dell’alimentazione
Senza interruzione automatica dell’alimentazione la sicurezza delle persone contro i
contatti indiretti si avrebbe solo nel caso in cui:
UT = U0 R
RE
E +RN
< UL
=⇒
RE <
UL
U0 −UL
· RN ;
U0 = 230 V ; UL = 50 V ; RN < 1Ω =⇒ RE < 0.3 Ω!!!!!!!
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema TT con interruzione automatica dell’alimentazione
Secondo la norma CEI 64-8 la protezione contro i contatti indiretti (con interruzione automatica dell’alimentazione) nei sistemi TT è assicurata se la resistenza di terra è coordinata
con l’interruttore differenziale:
RE · I∆N < UL ⇒ RE <
UL
;
I∆N
Nel caso più comune in cui I∆N = 30 mA (tmax ' 300 ms) si ha:
RE <
50 V
' 1666 Ω;
0.03 A
Attenzione
Prendendo come esempio un condominio, poichè tutte le masse sono collegate tra loro
tramite lo stesso conduttore PE (peraltro di resistenza trascurabile rispetto a RE ), in caso di
guasto su una generica massa anche tutte le altre assumono la stessa tensione UT .
Pertanto se nel condominio un utente non installa l’interruttore differenziale, in caso di
guasto nel proprio impianto, anche gli altri utenti non risultano protetti contro i contatti
indiretti.
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema TN-S senza interruzione automatica dell’alimentazione
Senza interruzione automatica dell’alimentazione la sicurezza delle persone contro i
contatti indiretti si avrebbe solo nel caso in cui:
UT = U0 Z̄
Z̄p
f +Z̄p
< UL ⇒ Z̄p <
UL
U0 −UL
· Z̄f ;
U0 = 230 V ; UL = 50 V ; ⇒ Z̄p < 0.3 · Z̄f ;
(sez. PE ∼ 3 volte maggiore sez. Fase);
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema TN-S con interruzione automatica dell’alimentazione
Usando la sezione minima prescritta dalle norme per il conduttore PE, è facile stimare la
tensione di contatto a cui si portano le masse di un sistema TN-S in caso di guasto:
Sezione di fase
Sf ≤ 16 mm2
16 mm2 < Sf ≤ 35 mm2
Sf > 35 mm2
Sezione minima PE
Sp = Sf
Sp = 16 mm2
S
Sp = 2f
UT
U0 /2 ' 115 V !!!
2 · U0 /3 ' 153 V !!!
Usando invece l’interruzione automatica dell’alimentazione, secondo la norma CEI 64-8 la
protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TN-S è assicurata se:
U0
Zs · Ia ≤ U0 ;
=⇒
Ia ≤
= Ig ;
Zs
cui Zs = |Z̄2
+ Z̄f + Z̄p | è l’impedenza dell’anello di guasto; Ia è la corrente che provoca l’interruzione automatica
trasfo
del dispositivo di protezione entro i tempi previsti dalla norma e U0 è la tensione nominale tra fase e terra del sistema;
I tempi previsti dalle norme sono i seguenti:
nei circuiti terminali protetti da dispositivi di sovracorrente con corrente nominale
minore o uguale a 32 A si deve avere: ti ≤ 0.4 s (c. ord.) e ti ≤ 0.2 s (c. part.);
nei circuiti di distribuzione protetti da dispositivi di sovracorrente con corrente
nominale maggiore di 32 A si ammette: ti ≤ 5 s (bassa possibilità di guasto e di
contatto con una massa in tensione);
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema TN-S con interruzione automatica dell’alimentazione
Se il dispositivo di protezione è un interruttore
automatico magnetotermico è necessario
verificare la relazione precedente:
Zs · Ia ≤ U 0 ;
in pratica occorre verificare che la corrente di
guasto sia superiore alla corrente di intervento magnetico del dispositivo:
Ig > Im ;
Se invece l’interruttore automatico è di tipo differenziale la relazione Zs · I∆N ≤ U0 risulta
automaticamente soddisfatta.
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema IT
In un sistema elettrico isolato da terra, un primo guasto a terra determina il passaggio
di una corrente prevalentemente capacitiva, di valore modesto, che mantiene la tensione
UT = RE · Id a livelli non pericolosi;
Il non dover interrompere il circuito al primo guasto a terra è la caratteristica peculiare,
e insieme il maggior vantaggio, dei sistemi IT. Tale caratteristica è preziosa ad es. negli
ospedali o nelle grandi industrie chimiche dove l’interruzione dell’alimentazione può causare
gravissimi danni economici alla produzione.
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema IT: doppio guasto a terra
Se il primo guasto a terra non è eliminato in un tempo ragionevolmente breve, può verificarsi
un secondo guasto a terra su un’altra fase di un altro circuito. Si stabilisce così una corrente
di doppio guasto a terra, alimentata dalla tensione concatenata, che può determinare
l’intervento dei dispositivi di protezione a massima corrente su entrambi i circuiti.
Viene così meno il vantaggio della continuità di esercizio del sistema IT, anzi si aggrava il
disservizio rispetto a un sistema TT o TN dove le protezioni selettive aprono il solo circuito
di guasto.
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Protezione contro contatti INdiretti
Sistema IT: controllo di isolamento
Nei Sistemi IT è necessario prevedere un sistema di controllo continuo dell’isolamento
verso terra, in modo da permettere una rapida individuazione ed eliminazione del primo
guasto a terra.
Il dispositivo più semplice è costituito da tre lampade ad incandescenza inserite tra le fasi e
la terra. Il valore dell’intensità luminosa di ogni lampada dipende dal valore della tensione
verso terra della fase da cui è alimentata e fornisce una valutazione del livello di isolamento
di quella fase.
Nel caso di guasto a terra, una lampada si spegne, mentre le altre due, alimentate dalla
tensione concatenata, divengono più luminose.
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Protezione contro contatti Diretti
Introduzione: grado di protezione meccanica degli involucri
Le custodie dei componenti ed apparecchi elettrici devono assicurare la protezione contro
la penetrazione di corpi solidi e liquidi adeguata all’ambiente di installazione ed inoltre
devono essere idonee ala protezione delle persone contro i contatti diretti.
La classificazione del grado di protezione meccanica è stata normalizzata (Norma CEI 70-1)
con una sigla composta da due cifre caratteristiche precedute dalla sigla IP (International
Protection).
la prima cifra, compresa fra 0 (non protetto) e 6 (non è ammessa alcuna
penetrazione di polvere), indica il grado di protezione contro la penetrazione dei
corpi solidi;
la seconda cifra, compresa fra 0 (non protetto) e 8 (protetto contro le sommersioni),
indica il grado di protezione contro l’ingresso di liquidi.
Ad esempio per i componenti esposti all’azione degli agenti atmosferici il grado di protezione meccanica deve essere non inferiore a IP 44. Quando viene usata una sola cifra l’altra
è sostituita dalla lettera X (es. IP 4X).
I gradi di protezione IPXXB e IPXXD significano rispettivamente che il dito di prova ed il
filo di prova del diametro di 1 mm possono penetrare all’interno del componente ma non
arrivano toccare le parti attive, sono quindi adatti per la protezione delle persone contro i
contatti diretti.
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Protezione contro contatti Diretti
Grado di protezione meccanica
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Protezione contro contatti Diretti
Modalità di protezione
Per la protezione contro in contatti diretti si distinguono:
misure di protezione totale
Isolamento delle parti attive (per cavi)
Involucri (per apparecchi elettrici)
Barriere
misure di protezione parziale
Ostacoli + distanze minime
Distanziamento + distanze minime
Le misure di protezione totali sono destinate alla protezione delle persone profane di
elettricità e vengono applicate nei luoghi ordinari. Le misure parziali sono adibite alle
protezione delle persone addestrate da un punto di vista elettrico e vengono applicate nelle
aree elettriche chiuse.
Gli involucri assicurano la protezione contro i contatti diretti in ogni direzione, mentre
le barriere assicurano un determinato grado di protezione contro i contatti diretti nella
direzione di abituale accesso. Gli involucri e le barriere devono essere saldamente fissati
(CEI 64-8). Il grado di protezione minimo di involucri e barriere per assicurare la protezione
contro i contatti diretti è IP XXB.
L’ostacolo è una protezione utilizzata per impedire un contatto diretto involontario con le
parti attive, ma non è adatto a impedire il contatto intenzionale; l’ostacolo è pertanto una
misura di protezione parziale contro i contatti diretti. Il distanziamento consiste nell’evitare
che parti a tensione diversa simultaneamente accessibili siano a portata di mano. Tra le
parti a tensione diversa deve essere incluso anche il pavimento non isolante (R < 50 k Ω).
Le misure di protezione parziale sono consentite solo laddove opera personale addestrato.
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Protezione contro contatti Diretti
Interruttore differenziale come protezione aggiuntiva
L’impiego di interruttori differenziali con sensibilità I∆N ≤ 30 mA è stato considerato in sede
normativa nazionale ed internazionale come una misura di protezione addizionale e non
sostitutiva delle misure di protezione contro i contatti diretti.
In particolari situazioni circuitali la protezione offerta dall’interruttore differenziale contro i
contatti diretti può essere parzialmente o completamente compromessa. Ad esempio: nel
contatto bipolare, se la persona è isolata da terra, l’interruttore differenziale non interviene.
Al contrario di quanto avviene per i contatti indiretti nei quali se la persona non
è in contatto con la massa nel momento in cui si verifica il guasto, l’interruttore interviene ugualmente per la presenza
dell’impianto di terra, nel contatto diretto
ciò non avviene e l’interruttore differenziale è azionato dalla corrente che fluisce
attraverso la persona;
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Protezione combinata contro contatti Diretti ed INdiretti
Sistemi SELV e PELV
Una misura per la protezione contemporanea contro i contatti diretti ed indiretti prevista
dalla Norma CEI 64-8 è rappresentata dai sistemi a bassissima tensione denominati SELV,
PELV. Un sistema per essere considerato di tipo SELV ( fig. 16) deve essere alimentato
con un trasformatore di sicurezza (separazione con doppio isolamento tra primario e
secondario; tensione secondaria < 50 V c.a.) o da altra sorgente con grado di sicurezza
equivalente; separazione dal sistema FELV e dai circuiti a tensione più elevata con doppio
isolamento; circuiti non collegati a terra; masse non collegate a terra. Con i sistemi SELV e
PELV è assicurata la protezione contro i contatti indiretti.
Nel sistema SELV la protezione
contro i contatti diretti è in genere assicurata se la tensione di alimentazione non supera 25 V in
corrente alternata (sono esclusi alcuni ambienti a maggior rischio in
caso di incendio). Altrimenti è necessario seguire ulteriori prescrizioni previste dalla Norme CEI 648, alla quale si rimanda anche per
le caratteristiche dei sistemi PELV
e FELV.
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Esecuzione dell’Impianto di Terra
Definizione
Per impianto di terra si intende l’insieme dei dispersori, dei conduttori di terra, dei conduttori
di protezione e dei conduttori equipotenziali. La corretta scelta ed applicazione di ciascun
elemento dell’impianto di terra è condizione indispensabile per rendere affidabile il sistema
di protezione.
Un errore, un difetto, una dimenticanza nei conduttori di fase si rivelano tramite una disfunzione dell’impianto, mentre nei circuiti di protezione possono rimanere latenti e manifestarsi
solo tramite un infortunio.
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Struttura
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Dispersori
Il dispersore è un corpo metallico o l’insieme di corpi metallici in contatto elettrico col
terreno utilizzati, intenzionalmente o di fatto, per disperdere correnti elettriche.
Il dispersore intenzionale, che viene installato unicamente con lo scopo di mettere a
terra gli impianti elettrici (picchetti, corde, piastre, piattine ecc..), deve avere le seguenti
caratteristiche:
a) robustezza meccanica sufficiente per resistere alle sollecitazioni dovute alle operazioni
di installazione e all’assestamento del terreno; b) resistenza (comprese le giunzioni e i
morsetti) all’aggressione chimica del terreno; c) buona continuità elettrica fra i vari elementi;
d) non devono essere causa di corrosione per le altre strutture interrate alle quali sono
collegati metallicamente.
Il dispersore di fatto è un corpo metallico in contatto col terreno o tramite calcestruzzo, che
viene normalmente utilizzato per scopi diversi dalla messa a terra degli impianti elettrici (gli
elementi metallici degli edifici, le tubazioni metalliche di acqua ed altri fluidi, le armature
metalliche dei cavi a contatto col terreno ecc..).
I dispersori di fatto sono costituiti da elementi metallici che normalmente sono molto estesi
e hanno superfici di contatto col terreno più grandi di quelle dei dispersori intenzionali per
cui il loro contributo alla dispersione della corrente di guasto può essere notevole
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Esecuzione dell’Impianto di Terra
Dispersori intenzionali
I Dispersori intenzionali possono essere a picchetto, a corda, a piastra, ad anello, ecc.;
quelli di forma cilindrica (serie di tubi o tondini suddivisi in tratti raccordabili con
filettature) si usano per profondità di infissione notevole;
quelli profilati di acciaio zincato a caldo si usano per profondità di posa non elevata
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Esecuzione dell’Impianto di Terra
Dispersori intenzionali
Dispersori ad anello: si ottengono collegando ad anello conduttori nudi (nastri o
corde) posati direttamente nel terreno ad una profondità di almeno 0.5 m;
Dispersori a maglia: si ottengono unendo insieme più dispersori ad anello integrati
con diversi picchetti;
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Esecuzione dell’Impianto di Terra
Dispersori di fatto
Le caratteristiche del dispersore di terra possono essere migliorate utilizzando, oltre i dispersori
intenzionali, anche i dispersori di fatto.
Tutti i corpi metallici in intimo contatto col terreno o tramite calcestruzzo possono essere collegati
all’impianto di terra adottando però alcuni accorgimenti atti ad evitare fenomeni di corrosione
(occorre usare metalli omogenei);
Uno dei dispersori di fatto più comuni sono i ferri di armatura del cemento armato che, per
effetto dell’umidità contenuta nel calcestruzzo, possono considerarsi dispersori a tutti gli effetti.
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Esecuzione dell’Impianto di Terra
Colori e Normativa
I conduttori di terra, equipotenziali e di protezione se costituiti da cavi unipolari o anime di
cavi multipolari devono essere contraddistinti da isolante di colore giallo/verde.
Per i conduttori nudi non sono prescritti colori o contrassegni. Nel caso in cui fosse
necessario distinguerli da altri conduttori si devono impiegare fascette di colore giallo/verde
o il segno grafico di terra;
I morsetti destinati al collegamento di conduttori di terra, equipotenziali o di protezione
devono essere contrassegnati col simbolo sopra.
Il conduttore PEN deve essere di colore blu chiaro con fascette terminali giallo/verde oppure
la guaina giallo/verde con fascette terminali blu chiaro.
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Protezione contro contatti INdiretti
FINE PARTE SICUREZZA
ELETTRICA
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