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1 Un condominio, ubicato su un area a forma rettangolare, comprende: - tre piani fuori terra con una scala interna; - tre appartamenti per piano aventi rispettivamente una superficie di circa 50 m 2, 100 m 2 e 150 m 2 ; - impianto ascensore con locali tecnici accessibili dall ultimo piano; - locale contatori, centrale idrica, ripostiglio e box auto, che si affacciano a cielo aperto, al piano terra; - giardino circostante lo stabile; - ingressi carrabile e pedonale. Le potenze assorbite dai servizi condominiali sono: - forza motrice e luce ascensore 5000 W W - illuminazione giardino 700 W - centrale idrica e irrigazione giardino 2500 W - cancello elettrico 450 W - illuminazione scale e atrio d ingresso 400 W - illuminazione corridoi e parti comuni al piano terra 500 W - alimentazione impianti ausiliari 300 W Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie e stabilite le caratteristiche generali del progetto, determini: 1) la potenza contrattuale per i singoli appartamenti e per i servizi condominiali; 2) lo schema unifilare del quadro generale dei servizi condominiali e giustifichi i criteri di scelta delle apparecchiature presenti nello schema proposto; 3) le caratteristiche e i criteri di dimensionamento delle colonne montanti per l alimentazione delle unità abitative; 4) la costituzione e le caratteristiche dell impianto di terra del complesso. Temi di esame di impianti elettrici 21

2 SOLUZIONE Per l esecuzione di un progetto di questo tipo bisogna conoscere le Norme che riguardano l edilizia residenziale con particolare riferimento alla Legge 46 del In sede di eleborazione vengono in genere utilizzati i seguenti tipi di componenti: - tubi protettivi in PVC pesante, resistente alla fiamma con caratteristiche di flessibilità quando vengono posati sotto traccia e rigidi per installazioni a vista, del diametro minimo di 20 mm ma comunque superiore di 1,3 volte rispetto a quello del fascio di conduttori in esso contenuti; - cavi unipolari flessibili non propaganti la fiamma H07 V-K (per le abitazioni) e non propagante l incendio N07 V-K (per colonne montanti e parti comuni) contraddistinti dal colore blu per il neutro e dal giallo-verde per la protezione; - giunzioni e derivazioni eseguite con morsetti volanti del tipo con cavo passante e a cappuccio in resina termoindurente, chiuse in cassette di derivazione provviste di coperchi che possono essere rimossi soltanto con l uso di attrezzi; - cassette di derivazione in resina del tipo ad incasso per ambienti ordinari e del tipo a parete per ambienti esposti alle intemperie; - quadri in contenitori modulari in resina da parete o da incasso; - quadro dei servizi comuni in lamiera realizzato in modo da avere un doppio isolamento sui morsetti d entrata dell interruttore automatico magnetotermico differenziale che protegge l intero impianto; - apparecchi di comando e utilizzazione disposti in ambienti particolari con grado di protezione secondo Norma. Si esaminano di seguito gli argomenti richiesti. Potenza contrattuale Si distinguono i diversi tipi di servizio. Appartamenti La potenza specifica per gli appartamenti è di 40 W/m 2 ; risulta pertanto: P 1 = = 2000 W P 2 = = 4000 W P 3 = = 6000 W Si possono prevedere rispettivamente contratti da 3 kw, 4,5 kw e 6 kw. 22 Tema

3 Servizi condominiali Per la potenza totale assorbita dai servizi condominiali risulta: P t = 5 + 0,6 + 0,7 + 2,5 + 0,45 + 0,4 + 0,5 + 0,3 = 10,45 kw Ipotizzando un coefficiente correttivo k pari a 0,8 (comprendente contemporaneità e utilizzazione), risulta: P = k P t = 8,36 kw Si può prevedere una potenza contrattuale di 10 kw. Schema unifilare Lo schema unifilare del quadro generale dei servizi condominiali viene proposto in Fig. T7. Wh Punto di consegna Ente fornitore I 0 25 A 6 ka Interruttore generale I 1 20 A I 2 10 A I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 I 8 30 ma 30 ma 30 ma 30 ma 30 ma 30 ma 30 ma Ascensore Centrale idrica Luce Illuminazione ascensore giardino Cancello Illuminazione scale Illuminazione corridoi Impianti ausiliari Schema elettrico unifilare dell impianto. Temi di esame di impianti elettrici 23

4 Alla consegna la linea è del tipo trifase con neutro. Sono evidenti: - il punto di consegna dell Ente fornitore con l interruttore automatico di potenza; l interruttore generale costituito da un interruttore automatico di potenza di tipo quadripolare con sganciatore termico e magnetico; - otto linee di partenza rispettivamente per ascensore, centrale idrica, luce ascensore, illuminazione giardino, cancello, illuminazione scale, illuminazione corridoi, impianti ausiliari. La linea per l ascensore è del tipo trifase, quella per la centrale idrica trifase con neutro, le restanti monofase. Ciascuna linea è dotata di un interruttore automatico di potenza e protetta con magnetotermico - differenziale ad eccezione della linea dell ascensore per la quale è previsto l impiego del solo magnetotermico. Dimensionamento delle protezioni Gli interruttori del quadro devono essere dimensionati in relazione al potere d interruzione e alla corrente d impiego. Si ipotizza che nel punto di consegna la corrente di corto circuito sia di 6 ka; di conseguenza tutti gli interruttori del quadro devono avere un potere d interruzione di 6 ka. Considerando un fattore di potenza generale pari a 0,9 per effetto del rifasamento dei carichi induttivi, per le correnti d impiego che attraversano l interruttore generale e le derivazioni si ha: I b0 = P 0 / 3 V n cos ϕ = / ,9 = 16,9 A I b1 = P 1 / 3 V n cos ϕ = 5000 / ,9 = 8,4 A I b2 = P 2 / 3 V n cos ϕ = 2500 / ,9 = 4,2 A I b3 = P 3 cos ϕ = 600 / 220 0,9 = 3 A I b4 = P 4 cos ϕ = 700 / 220 0,9 = 3,5 A I b5 = P 5 cos ϕ = 450 / 220 0,9 = 2,3 A I b6 = P 6 cos ϕ = 400 / 220 0,9 = 2 A I b7 = P 7 cos ϕ = 500 / 220 0,9 = 2,5 A I b8 = P 8 cos ϕ = 300 / 220 0,9 = 1,5 A 24 Tema

5 Consegue che la scelta può cadere su: - un interruttore generale con corrente nominale pari a 25 A; - un interruttore con corrente nominale pari a 20 A per la linea 1 tenendo conto degli effetti prodotti dalla corrente di spunto del motore; - un interruttore con corrente nominale pari a 10 A per la linea 2; - interruttori con corrente nominale pari a per le rimanenti linee. Dimensionamento delle colonne montanti Le colonne montanti, che partono dal locale contatori posto al piano terra, sono nove, una per ciascun appartamento. I conduttori relativi a ciascun utente possono essere posati in tubazioni distinte e in distinte cassette oppure in un unico tubo protettivo o canale con cavi multipolari sotto guaina ed ininterrotti dal locale contatori all utente. Una rappresentazione schematica della parte di impianto relativa alle colonne montanti viene proposta in Fig. T8. La protezione delle linee avviene a monte, nel vano contatori, con un interruttore magnetotermico - differenziale da 30 ma e corrente nominale che dipende dalla corrente d impiego relativa ai tre tipi di appartamento. Risultando per le correnti d impiego i seguenti valori: I b1 = P 1 cos ϕ = 3000 / (220 0,9) = 15,15 A I b2 = P 2 cos ϕ = 4500 / (220 0,9) = 22,73 A I b3 = P 3 cos ϕ = 6000 / (220 0,9) = 30,3 A si deduce che si possono utilizzare differenziali da 1, 25 A e 32 A rispettivamente. Appartamenti 7/8/9 Appartamenti 4/5/6 derivazione piano 3 derivazione piano 2 Sviluppo colonne montanti. Appartamenti 1/2/3 derivazione piano Locale contatori Quadro generale Temi di esame di impianti elettrici 25

6 Lo schema elettrico tipico di una colonna montante viene proposto in Fig. T9. Schema tipico di una colonna. kw Contatore quadro generale Scelta della sezione dei cavi La scelta della sezione deve avvenire in relazione alla potenza contrattuale e al criterio della massima caduta di tensione ammissibile. Le Norme CEI 64/8-5 prescrivono che la caduta di tensione tra un gruppo di misura e un qualsiasi punto dell impianto non deve superare il 4% della tensione nominale con il carico di progetto. Si può ipotizzare di scegliere una sezione di 4 mm 2 per gli appartamenti del primo e secondo tipo, di 6 mm 2 per appartamenti del terzo tipo. Dalla Tabella 2 riportata nel file Tabelle e data sheet si rileva che, scegliendo cavi unipolari isolati in PVC, le portate corrispondenti alle due sezioni scelte risultano rispettivamente di 32 A e di 41 A. Anche tenendo conto di un coefficiente di riduzione dovuto al maggior riscaldamento nel caso di cavi raggruppati, le portate risultano ampiamente superiori alle necessità. La caduta di tensione unitaria u corrispondente alle sezioni nominali scelte si rileva dalla Tabella 1 riportata nel file Tabelle e data sheet ; in corrispondenza della colonna cavi bipolari (condizione più critica rispetto all unipolare) in alternata monofase con fattore di potenza pari a 0,9 si determinano i seguenti valori: u 1 = 10,3 mv/a m u 2 = 10,3 mv/a m u 3 = 6,89 mv/a m 26 Tema

7 Ipotizzando per i cavi una lunghezza massima di 15 m, la caduta di tensione effettiva nei tre casi vale quindi: u 1 I b1 l 1 10,3 15,15 15 V 1 = = = 2,3 V u 2 I b2 l 2 10,3 22,73 15 V 2 = = = 3,5 V u 3 I b3 l 3 6,89 30,3 15 V 3 = = = 3,1 V Tali valori sono inferiori al 2% e quindi entro norma. Impianto di terra L impianto di terra rappresenta quel complesso di opere che permette un contatto elettrico efficiente con il terreno con lo scopo di disperdere correnti elettriche pericolose. L esecuzione dell impianto di terra deve rispettare la normativa. Ciò potrebbe essere realizzato utilizzando quattro dispersori cilindrici a picchetto situati lungo il perimetro dell edificio; essi sono collegati tra loro senza interruzione e con il collettore di terra mediante corda in rame di sezione 35 mm 2. Si ipotizza che al collettore di terra confluiscano anche: - un conduttore di terra per collegare il dispersore delle cantine; - un collegamento equipotenziale principale alle tubazioni metalliche dell acqua potabile; - un conduttore di protezione per l ascensore; - un conduttore PE unipolare in rame da 16 mm 2 per le singole abitazioni. La rappresentazione del collegamento del dispersore viene proposta in Fig. T10. PE Cantine Tubazioni Ascensore Conduttore di terra Collegamento del dispersore. Temi di esame di impianti elettrici 27

8 Verifica della resistenza di terra L impianto di terra deve garantire una tensione di contatto non superiore a 50 V prima dell intervento della protezione. Pertanto la resistenza di terra non deve presentare un valore superiore a: R t = = = 1670 Ω I n valore facilmente realizzabile sia con dispersori ad anello che con dispersori a picchetto. È stata considerata come corrente differenziale quella propria degli sganciatori differenziali utilizzati per la protezione delle singole linee (30 ma). Per una valutazione approssimativa della validità dell impianto si ipotizza che i picchetti, di lunghezza l pari a 1,25 m, vengano immersi in un terreno avente una resistività ρ pari a 300 Ω m; per il singolo picchetto risulta: R ρ / l = 240 Ω. Se la distanza tra i picchetti supera di almeno 4 volte la loro lunghezza si possono considerare tra loro in parallelo e quindi si ottiene una resistenza totale pari a 60 Ω circa (valore approssimato in eccesso). Il valore trovato è abbondantemente sotto al minimo richiesto. 28 Tema

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