DISPENSA DI IMPIANTI

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1 ISTITUTO TECNICO COMMERCIALE E PER GEOMETRI Contardo Ferrini - Verbania Corso di Studi in Liceo Tecnico delle Costruzioni DISPENSA DI IMPIANTI Impianti elettrici nei cantieri edili FONTE BIBLIOGRAFICA Tutto Normel Impianti a norme CEI Prof. Vito Carrescia et altri Marzo 1998 DISPENSA A CURA DI Simone Lugli Marzo

2 GENERALITA 1. GENERALITA Per cantiere edile (cantiere d ora in avanti) si intende il luogo dove si svolgono: lavori di costruzione di nuovi edifici; lavori di riparazione, trasformazione, ampliamento o demolizione di edifici esistenti; opere pubbliche; lavori di movimentazione terra. Se negli ambienti ordinari l impianto elettrico termina con le prese a spina, così non è per l impianto dei cantieri edili nei quali nella maggior parte dei casi si ha la presenza di cavi mobili flessibili che collegano gli apparecchi utilizzatori al quadro prese. Parlando di impianti elettrici da cantiere non si possono non considerare le varie baracche dedite ad ufficio, mensa e dormitorio per i quali però si applica la normativa CEI relativa agli edifici civili. Gli impianti elettrici nei cantieri, a differenza di altri, non sono soggetti a progettazione obbligatoria (legge 46/90), anche se il progetto è consigliabile. In ogni caso l installatore dovrà rilasciare obbligatoriamente la dichiarazione di conformità corredata dai relativi allegati. Nei cantieri che verranno considerati nel seguito l energia elettrica è fornita direttamente in bassa tensione dal distributore nella seguenti modalità: fase-neutro o fase-fase con tensione di 230 V e frequenza di 50 Hz; trifase con neutro con tensione di 230/400 V oppure trifase con tensione di 230 V e frequenza di 50 Hz. Si deve però anche distinguere fra due gruppi di potenza fornita: fino a 30 kw; oltre 30 kw. Nei cantieri di limitata potenza si ricorre a forniture contrattuali monofasi da 3 o 6 kw e raramente da 10 kw. La potenza prelevabile non può superare del 10% quella contrattuale (potenza impegnata). La consegna viene effettuata, in genere, attraverso un gruppo di misura monofase integrato (GMI) che comprende un contatore di energia attiva ed un interruttore automatico (limitatore di potenza contrattuale) integrati in un unico apparecchio. 2

3 GENERALITA La fornitura trifase, fino a 15 kw avviene invece per mezzo di un gruppo trifase integrato (GTI) costituito da un contatore di energia attiva ed un interruttore limitatore quadripolare assemblati in un unico blocco. Figura 1. Gruppi integrati GMI e GTI utilizzati nei cantieri edili Per le forniture trifase da 20 kw a 30 kw la consegna avviene invece tramite un contatore di energia attiva, un contatore di energia reattiva ed un interruttore limitatore. Per le forniture oltre 30 kw, la consegna avviene per mezzo di un contatore di energia attiva con indice di massima potenza (potenza media misurata in 15 minuti) ed un contatore di energia reattiva. Per questo tipo di fornitura non è quindi presente l interruttore limitatore. Per questo tipo di impianto la potenza massima disponibile è superiore del 25% rispetto alla potenza contrattuale impegnata. Ad esempio con una potenza contrattuale impegnata di 70 kw si può ottenere una potenza massima disponibile di 87,5 kw. Prelievi di potenza compresi fra la potenza contrattuale e quella massima implicano però una maggiorazione tariffaria, mentre prelievi di potenza che superano il valore massimo consentito implicano un ulteriore maggiorazione tariffaria ed il richiamo da parte del distributore. Quanto sinora esposto, sottolinea quindi l importanza di una corretta valutazione del valore di potenza impegnato in modo da non incorrere in inutili sanzioni. 3

4 GENERALITA Figura 2. Gruppi di misura trifase per potenze comprese fra 20 e 30 kw e per potenze superiori a 30 kw. Tutti i cantieri trattati nel seguito sono alimentati con sistema di distribuzione di tipo TT, tipico della distribuzione di energia elettrica con prelievo da linea di bassa tensione. Il sistema TT è caratterizzato dal fatto di avere un punto collegato direttamente a terra, mentre le masse dell impianto vengono a loro volta collegate ad una terra locale. Figura 3. Sistema TT. Il neutro del distributore e le masse dell utilizzatore sono collegati ad impianti di terra separati. 4

5 CAVI E LORO SCELTA Tutto il materiale elettrico impiegato deve essere conforme alla normativa vigente e potrà essere riutilizzato in altro cantiere dopo opportuna verifica del suo stato di manutenzione. 2. Cavi e loro scelta Per la realizzazione di impianti da cantiere possono essere utilizzati i seguenti tipi di cavo (conduttori in rame): FROR 450/750 V cavo multipolare, con isolamento e guaina in pvc, per posa fissa; N1VV-K cavo unipolare o multipolare, con isolamento e guaina in pvc, per posa fissa, adatto all interramento; FG7OR 0,6-1 kv cavo unipolare o multipolare isolato in gomma con guaina in pvc, per posa fissa, adatto anche all interramento: H07RN-F cavo unipolare o multipolare, isolato in gomma sotto guaina esterna in neoprene resistente all acqua ed all abrasione, per posa mobile. I cavi per posa fissa sono quei cavi destinati a non essere spostati durante la vita del cantiere, mentre i cavi a posa mobile sono utilizzati laddove vi sia un elemento mobile (es. collegano un trapano al quadro prese); questi ultimi sono in gergo denominati cavi flessibili. Tutti i cavi che hanno rivestimenti in pvc non sono adatti alla posa mobile per via del fatto che tale materiale è infatti molto sensibile alle variazioni di temperatura. Figura 4. Schema di utilizzo dei cavi nei cantieri secondo il loro rivestimento. 5

6 CAVI E LORO SCELTA Per i conduttori di terra, di protezione ed equipotenziali, se isolati, si deve utilizzare il bicolore giallo-verde, mentre per il conduttore di neutro, laddove esista, il colore utilizzato è il blu chiaro. In assenza del conduttore di neutro, l anima di colore blu chiaro dei conduttori multipolari può essere utilizzata come conduttore di fase. Per i conduttori di fase, invece, la norma non prevede l utilizzo di colori particolari. 2.1 Sezione dei cavi Per scegliere la sezione del conduttore di un cavo bisogna conoscere la portata del cavo (corrente I z ), la corrente di impiego (I B ) e la sua lunghezza per limitare la l caduta di tensione sulla base della legge R = ρ dove con R si è indicata la S resistenza, con l la lunghezza, con S la sezione del cavo e con ρ la resistività del materiale conduttore. La portata di un cavo è il più elevato valore di corrente che il cavo è in grado di condurre a regime in condizioni di installazione determinate senza che venga superata la massima temperatura di servizio del materiale isolante. La portata di un cavo dipende quindi dalla sezione, dal tipo di conduttore ed isolante, dalla temperatura ambiente e dalle altre condizioni di posa. La corrente di impiego di un circuito è la corrente che fluisce nel circuito durante il servizio ordinario. La corrente di impiego della linea che collega il contatore al quadro generale è la corrente nominale (I n ) del distributore. Nel caso di forniture senza interruttore di protezione il valore della corrente nominale è quello dell interruttore posto a protezione della linea. Un quadro secondario è alimentato dal quadro generale tramite una presa a spina, o da un circuito protetto con un interruttore automatico. Come corrente di impiego si può pertanto assumere la corrente nominale della presa o dell interruttore. Le stesse regole valgono nel caso di collegamento fra quadri secondari. Resta da esaminare ancora il caso delle prolunghe. E però prima importante definire cosa si intende per prolunga. Una prolunga è il cavo flessibile che collega una presa ad uno o più apparecchi utilizzatori. Nel caso delle prolunghe la corrente di impiego può essere assunta semplicemente pari alla corrente nominale della presa a spina o attraverso calcoli più complessi che 6

7 INTERRUTTORI AUTOMATICI tengono conto di potenza, tensione ed angolo di fase. Tali parametri dipendono dal tipo di circuito. Essendo la caduta di tensione un parametro di scelta del cavo, le linee devono essere dimensionate in modo tale che la caduta di tensione fra il punto di consegna dell energia (contatore) ed un qualsiasi punto dell impianto non superi il 4% della tensione nominale di alimentazione. Tale valore di caduta di tensione è da intendersi misurata a regime e quindi in condizioni di alimentazione del circuito con corrente di impiego. La sezione del cavo è scelta in base ad apposite tabelle. Tali tabelle, forniscono anche, in base alla scelta della sezione, del tipo di cavo e degli altri parametri finora descritti, la lunghezza teorica del cavo. 3. Interruttori automatici Gli interruttori automatici maggiormente utilizzati nei cantieri hanno caratteristiche di intervento di tipo C la cui sogli d intervento magnetica è compresa fra 5 e 10 volte la corrente nominale. Per consentire l avviamento di motori con correnti di spunto elevate è consigliabile utilizzare conduttori con caratteristica di tipo D (soglia di intervento 10I I 20 n I n ). Secondo la norma CEI 64-8 nei cantieri non è consentito utilizzare l interruttore limitatore del distributore per la protezione contro il cortocircuito della linea che collega il contatore al quadro generale, cosa che invece è consentita negli impianti degli edifici civili dove esistano gruppi di misura centralizzati. Occorre quindi un interruttore automatico generale di cantiere, la cui corrente nominale scelta secondo criteri descritti nel seguito e con un potere di corto circuito adeguato. In genere tale interruttore sarà anche di tipo differenziale. Anche se ammesso dalla norma, nei cantieri l utilizzo di fusibili per la protezione contro le sovracorrenti è sconsigliato per via del fatto che la sostituzione di tali elementi da parte di personale inesperto potrebbe causare danni. I fusibili sono invece utilizzati per la protezione di prese a spina interbloccate. Per assicurare una corretta protezione contro i sovraccarichi l interruttore automatico deve avere una corrente nominale o una corrente di regolazione superiore o uguale alla corrente di impiego del circuito ed inferiore o al massimo identica alla portata del cavo, in formule: I B I n I Z. 7

8 INTERRUTTORI AUTOMATICI Corrente nominale del fusibile I n [A] Condizione da soddisfare per la protezione contro sovraccarico 4 I n 10 I n 0,76 I Z 10 I n 25 I n 0,83 I Z I n >25 I n 0,91 I Z Tabella 1. Caratteristiche fusibili per la protezione contro sovraccarico Qualora si dovessero utilizzare fusibili di tipo generale (gg) per la protezione contro sovraccarico, oltre a soddisfare la condizione I B I n, la corrente nominale deve essere scelta in relazione alla portata del cavo in base alle indicazioni fornite in tabella 1. La massima corrente nominale del fusibile adatto alla protezione contro sovraccarico è invece determinabile mediante l utilizzo di altre tabelle nelle quali sono fornite sezione del cavo in mm 2, il numero di conduttori 1 che compone il cavo, la portata del cavo. Un interruttore automatico idoneo per la protezione contro il sovraccarico è generalmente idoneo per la protezione contro il cortocircuito nel caso in cui il suo potere di cortocircuito sia tale da eguagliare almeno la corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione. Tuttavia, quando il valore di tale corrente superi i 10kA, per garantire la protezione contro le sollecitazioni termiche del cavo per un cortocircuito all inizio della linea, è necessario adottare cavi che abbiano una sezione minima di 2,5 mm 2. Il potere di cortocircuito degli interruttori automatici da installare in prossimità del contatore di energia deve essere almeno pari a quello del limitatore del distributore. Proprio per questo motivo l ENEL ha normalizzato i seguenti poteri di cortocircuito: limitatore bipolare: 4,5 ka; limitatore quadripolare: 6 ka. Per le forniture senza limitatore occorre chiedere al distributore il valore della corrente di cortocircuito presunta nel punto di consegna dell energia elettrica ed installare un interruttore con potere di interruzione almeno uguale a tale valore. Bisogna osservare, che a causa dell impedenza del circuito, la corrente di cortocircuito diminuisce allontanandosi dal punto di consegna dell energia. 1 Sono considerati i conduttori di fase e neutro, non il conduttore di protezione. 8

9 INTERRUTTORI DIFFERENZIALI Per questo motivo, se il quadro generale è lontano dal contatore, si possono installare sul quadro stesso interruttori con poter di cortocircuito minore. Esistono tabelle che permettono di valutare la corrente di cortocircuito sul quadro generale quando questo è posto ad una data distanza dal contatore, in base al valore della corrente di cortocircuito presunta nel punto di consegna. E consigliabile non ridurre il poter di cortocircuito nei quadri secondari in modo che questi possano essere liberamente spostati all interno del cantiere secondo esigenza. Nei circuiti fase-neutro l interruttore automatico può avere un solo polo protetto contro le sovracorrenti, ma in tal caso il polo protetto deve essere inserito sul conduttore di fase e ciò vale anche per gli interruttori differenziali posti a protezione di circuiti fase-fase. Nei sistemi trifase, quando il conduttore di neutro è di sezione identica a quella delle fasi o quando il carico è sostanzialmente equilibrato, il polo di neutro dell interruttore quadripolare può non essere protetto. Il carico si intende sostanzialmente equilibrato quando la corrente che può percorrere il conduttore di neutro non supera mai la sua portata. Questo è proprio il caso di quanto accade nei cantieri. Non essendo il neutro protetto contro il sovraccarico occorrerebbe considerare la lunghezza massima protetta in condizioni di cortocircuito in fondo alla linea. Si è tuttavia verificato che le lunghezze massime imposte dalla caduta di tensione sono inferiori alla lunghezza massima protetta dal cortocircuito. 4. Interruttori differenziali Un interruttore differenziale può proteggere più circuiti: aumentando il numero di circuiti protetti si ha il vantaggio di non perdere in sicurezza, ma lo svantaggio di perdere in selettività ponendo fuori servizio tutti i circuiti protetti dall interruttore in caso di guasto su uno dei circuiti. Due interruttori in serie sono selettivi se l interruttore differenziale a monte è ritardato (tipo S) ed ha una soglia di intervento (I dn ) pari almeno al triplo di quella dell interruttore differenziale di valle. In alternativa all interruttore differenziale di tipo S, si può utilizzare un interruttore differenziale di tipo industriale ritardabile, ma l organo di regolazione dovrebbe essere inaccessibile al personale non qualificato. 9

10 INTERRUTTORI DIFFERENZIALI A C B D Figura 5. Interruttori differenziali. Con le lettere A e B sono contraddistinti circuiti a selettività orizzontale. Il circuito A in caso di guasto pone fuori servizio l intero impianto, mentre ciò non avviene nel circuito B. I circuiti di cui alle lettere C e D assicurano selettività verticale. Il circuito contraddistinto dalla lettera C è dotato di un interruttore differenziale non ritardato, quindi una corrente di guasto a terra superiore ad 1 A può porre fuori servizio l intero impianto. Ciò non accade se, come nel caso del circuito D, l interruttore di monte è differenziale ritardato. Salvo casi particolari è opportuno che l interruttore generale di cantiere sia differenziale. Naturalmente tale interruttore deve essere di tipo S per garantire la selettività degli interruttori di valle e va installato in un contenitore in materiale isolante. La chiusura a chiave del contenitore evita azionamenti intempestivi dell interruttore generale. I contatti diretti nei cantieri avvengono prevalentemente sui cavi flessibili di alimentazione degli apparecchi, pertanto è opportuno proteggere le prese a spina con interruttori differenziali aventi corrente I dn 30 ma, i quali costituiscono anche una protezione addizionale contro i contatti diretti. Per ragioni legate alla selettività 10

11 INTERRUTTORI DIFFERENZIALI orizzontale in un quadro elettrico, un interruttore di questo tipo può proteggere fino ad un massimo di sei prese. Figura 6. Schema di montaggio di un interruttore differenziale. Gli interruttori differenziali non dotati di sganciatori di sovracorrente sono comunemente denominati interruttori differenziali puri. Tali interruttori sono sensibili solo alle correnti verso terra: non hanno il compito di intervenire in caso di cortocircuito. Se utilizzati devono essere accoppiati ad un dispositivo di protezione contro il cortocircuito. 11

12 SEZIONAMENTO E COMANDO 5. Sezionamento e comando Per sezionamento si intende l apertura di un circuito atta a garantire la sicurezza del personale che esegue lavori elettrici su, o in vicinanza, di parti attive. Per eseguire il sezionamento vengono utilizzati apparecchi conformi alle norme CEI 23-3 e 23-18, mentre per apparecchi conformi alla norma CEI 17-5 la conformità al sezionamento deve essere dichiarata dal costruttore. Il sezionamento deve comprendere tutti i conduttori attivi: nei cantieri alimentati direttamente in bassa tensione dalla ditta distributrice il conduttore di neutro è da ritenersi parte attiva. Nei circuiti monofase gli interruttori automatici devono sezionare quindi sia la fase sia il neutro o entrambe le fasi. Nei circuiti trifase con neutro deve essere quadripolare ed interrompere sia le fasi, sia il neutro. A B Figura 7. Sezionamento negli impianti monofase (A) e trifase (B). I dispositivi di sezionamento devono essere chiaramente identificati, ad esempio mediante apposizione di apposita etichetta che indichi il circuito su cui sono installati. Per evitare intempestivi razionamenti, gli interruttori di sezionamento debbono essere dotati di dispositivo di bloccaggio nella posizione di aperto oppure debbono essere posti entro un quadro richiudibile a chiave. Tali interruttori debbono essere 12

13 SEZIONAMENTO E COMANDO posti nella posizione di circuito aperto anche in coincidenza con lavori di manutenzione meccanici delle apparecchiature al fine di evitarne azionamenti accidentali che possano creare pericolo per gli addetti alla manutenzione. In un cantiere, il comando di emergenza ha lo scopo di interrompere rapidamente l alimentazione all intero impianto elettrico, o ad una sua parte, in caso di pericoli imprevisti. La sua dislocazione deve essere pertanto ben nota, raggiungibile ed individuabile per tutte le maestranze. E opportuno predisporre comandi di emergenza sul quadro generale e sui secondari. Tutti i macchinari debbono inoltre essere dotati di pulsante a fungo per l arresto di emergenza. Tale comando deve essere posto nel quadro comandi a bordo macchina. Tutte le macchine debbono inoltre essere dotate di un comando funzionale che ha lo scopo di aprire o chiudere un circuito per arrestare od avviare il funzionamento dell impianto. Figura 8. Schema elettrico di comando di un motore tramite contattore e pulsanti di marcia ed arresto. Tale sistema impedisce il riavviamento intempestivo del motore dopo una mancanza, o un abbassamento di tensione. 13

14 PRESE A SPINA 6. Prese a spina Le prese a spina costituiscono, dal punto di vista della sicurezza elettrica, uno dei punti critici dell impianto elettrico di cantiere. Si pensi al fatto che le statistiche dimostrano che più del 10% degli infortuni elettrici nei cantieri edili sono provocati dalle prese a spina. Le prese a spina mobili da utilizzarsi in cantiere sono di tipo industriale conforme alla norma CEI Figura 9. Presa mobile conforme alla norma CEI La presa a spina deve a vere grado di protezione almeno IP47, anche se, in genere, il grado di protezione utilizzato è IP67: protezione contro l immersione. Sulla presa saranno in genere indicate due gocce affiancate, secondo la vecchia simbologia. In genere le prese a spina non sono del tipo di quelle per uso domestico, in quanto queste ultime non possiedono il necessario grado di protezione. Sembra tuttavia esser tollerabile l utilizzo di presa a spina per uso domestico se installate in quadri da cantiere forniti delle necessarie protezioni in quanto i comuni strumenti da lavoro in commercio (trapani, ecc) sono forniti di prese di tipo domestico. In genere le prese a spina da cantiere sono fornite di interblocco con l interruttore per evitare che l operatore possa inserire spine nel quadro in condizioni di cortocircuito a valle della spina stessa. Le prese a spina sono inoltre protette da interruttore automatico contro le sovracorrenti. 14

15 POSA DEI CAVI 7. Posa dei cavi I cavi a posa mobile, che alimentano apparecchiature trasportabili all interno del cantiere, devono essere possibilmente sollevati da terra e seguire percorsi brevi. I cavi debbono essere posati in modo da rispettare raggi di curvatura minimi secondo quanto indicato dalle norme. Qualora i cavi debbano attraversare le vie di transito interne al cantiere, andranno protetti contro il danneggiamento. Le linee elettriche principali all interno del cantiere possono anche essere interrate, quindi i cavi debbono esser idonei al tipo di posa e protetti meccanicamente. I cavi su palificazione (posa aerea) all interno del cantiere debbono possibilmente essere disposti lungo la recinzione, in modo da non intralciare il traffico e da non essere sottoposti ad urti meccanici. Nei cantieri le connessioni debbono essere eseguite in apposite cassette con grado di protezione almeno IP44. Sono preferibili cassette di giunzione/derivazione in materiale plastico, coperchio con viti e pareti lisce non preforate. Le connessioni sulle linee aeree devono essere ridotte al minimo indispensabile e realizzate in cassette di derivazione fissate ai pali di sostegno della linea stessa. L ingresso dei cavi nelle cassette di derivazione e negli apparecchi utilizzatori deve essere realizzato mediante apposito pressacavo, per non compromettere il grado di protezione e per evitare che tirando il cavo siano sollecitate a trazione le connessioni dei conduttori. Quando si appronta il cantiere occorre accertare la presenza di eventuali cavi o tubazioni interrate nell area di pertinenza. Notizie in merito sono di pertinenza del capocantiere o del direttore dei lavori. Cavi e condotte interrati devono essere segnalati, affinché non vengano danneggiati durante lavori di scavo. Figura 10. Sistema di protezione linee aeree esterne all area del cantiere. 15

16 IMPIANTO DI TERRA Particolare attenzione deve essere posta per evitare il contatto diretto con linee elettriche aeree esterne ubicate nelle vicinanze del cantiere. In questo senso è necessaria l installazione di delimitazioni atte a prevenire il contatto di elementi di mezzi da cantiere con le linee. Sono proibiti lavori a meno di cinque metri di distanza dalle linee elettriche aeree esterne. Tale distanza è da riferirsi sia alle parti in costruzione, sia agli eventuali ponteggi. Qualora non fosse possibile rispettare tale distanza bisognerà informare l azienda distributrice dell energia elettrica e concordare le misure di protezione delle linee. 8. Impianto di terra L impianto di terra è costituito da: dispersore; nodo (o collettore) principale di terra; conduttori di protezione; conduttori di terra; conduttori equipotenziali principali. Il dispersore è costituito dagli elementi disperdenti, che possono essere dispersori intenzionali (o artificiali) e dispersori di fatto (o naturali). I primi sono costituiti da tubi o altri elementi metallici di varie forme per i quali le norme fissano le dimensioni minime al fine di garantirne la necessaria resistenza a sollecitazioni meccaniche e corrosione. I secondi sono invece costituiti dai ferri delle fondazioni in cemento armato o dalle camicie metalliche di pozzi, mentre non sono utilizzabili le tubazioni metalliche dell acquedotto pubblico, in quanto inaffidabili. Il migliore fra questi tipi di dispersore permangono i ferri delle costruzioni in cemento armato, perché sono dotati di grande superficie disperdente e con bassa resistenza verso terra, oltre ad essere di basso costo. Il nodo (o collettore) principale di terra è costituito da una barra alla quale fanno capo i conduttori di protezione che collegano a terra le masse, il conduttore di terra che proviene dai dispersori e i conduttori equipotenziali che collegano le masse estranee. 16

17 IMPIANTO DI TERRA Sezione S dei conduttori di fase [mm 2 ] Sezione minima S p dei conduttori di protezione [mm 2 ] S 16 S p = S 2 16 < S S > 35 S S p = 2 Tabella 2. Sezione minima del conduttore di protezione Il conduttore di protezione può far parte della stessa conduttura di alimentazione o essere separato. La sezione minima del conduttore di protezione, in relazione a quella del conduttore di fase, è indicata in tabella 2. Il fatto che l impianto sia protetto con interruttori differenziali non autorizza l utilizzo di sezioni minori per il conduttore di protezione. L interruttore differenziale non limita infatti la corrente di guasto, ma il solo tempo per cui permane. Il morsetto di terra non deve avere funzioni meccaniche (es. fissaggio di un motore al suolo); inoltre il conduttore di protezione deve sempre essere fissato con un capocorda. Il conduttore di terra è il conduttore che collega al sistema disperdente e i dispersori fra loro. Il conduttore di terra deve essere in grado di resistere alla corrosione e di sopportare eventuali sforzi meccanici. Figura 11. Sezioni minime del conduttore di terra. 2 Se il conduttore di protezione non fa parte dello stesso cavo, o non è infilato nello stesso tubo, dei conduttori di fase valgono le seguenti sezioni minime: 2,5 mm 2 se è presente una protezione meccanica; 4 mm 2 se non è presente una protezione meccanica. 17

18 IMPIANTO DI TERRA In figura 11 sono indicati i valori minimi della sezione del conduttore di terra. Si noti come un conduttore nudo ed interrato svolga anche le funzioni di dispersore e debba quindi sottostare alle condizioni di sezione previste per i dispersori. In ogni caso il conduttore di terra deve avere una sezione almeno pari a quella richiesta per il conduttore di protezione. I conduttori equipotenziali principali sono i conduttori che collegano il nodo di terra alle masse estranee. Per massa estranea si intende una parte metallica, non facente parte dell impianto elettrico, che presenta una bassa resistenza verso terra (es. tubazione idrica). Se una persona entra in contatto con una massa in tensione per un guasto di isolamento e, contemporaneamente, con una massa estranea non collegata all impianto di terra, è sottoposta ad una differenza di potenziale pericolosa, da questo l obbligo normativo di collegare a terra le masse estranee. 3 Nei cantieri dove la tensione che può permanere sulle masse per un tempo indefinito non può superare i 25 V, una parte metallica (non facente parte dell impianto elettrico) è da considerarsi massa estranea quando ha una resistenza verso terra inferiore a 200 Ω. In definitiva, la struttura metallica deve essere collegata al nodo equipotenziale solo se R T < 200Ω. Per ottenere il collegamento è sufficiente collegare alla rete equipotenziale un solo punto della struttura. Figura 12. Esempi di utilizzo di collegamento equipotenziale su struttura metallica. 3 Ciò soddisfa anche quanto disposto dall art. 271 del DPR 27/04/55 n. 547 a proposito di grandi masse metalliche. 18

19 IMPIANTO DI TERRA I cantieri edili sono alimentati direttamente in bassa tensione dalla rete di distribuzione pubblica di energia elettrica, salvo casi eccezionali di cantieri che qui non vengono considerati. Figura 13. Chiusura del circuito attraverso i dispersori di terra in caso di guasto a terra. In caso di guasto a terra, la corrente si chiude attraverso il terreno sul neutro messo a terra della cabina MT/BT dell ente distributore. In questa situazione le masse una tensione verso terra pari alla resistenza di terra moltiplicata per la corrente di guasto. Nei cantieri, essendo il rischio elettrico particolarmente elevato la norma impone a 25 V il valore di tensione che può permanere sulle masse a seguito di guasto d isolamento. Per la protezione contro i contatti indiretti con interruzione automatica dell alimentazione, deve essere pertanto soddisfatta la condizione: R T 25. I L impianto di terra deve essere eseguito all atto dell installazione degli apparecchi elettrici di cantiere. In genere, durante la fase di allestimento del cantiere, non sono ancora stati eseguiti gli scavi e non sono conseguentemente disponibili i dispersori di fatto. dn 19

20 IMPIANTO DI TERRA In genere non interrata. Se interrata è preferibile sia nuda in modo che costituisca un dispersore; in tal caso la sezione richiesta è pari a 35 mm 2. Figura 14. Rete di terra in fase di installazione di un cantiere. Si predispongono pertanto in prossimità dei principali apparecchi fissi alcuni picchetti. I picchetti devono essere posti a distanza almeno uguale alla somma delle loro lunghezze: la resistenza complessiva R T può essere allora calcolata, in prima approssimazione e per difetto, come parallelo fra le resistenze R i dei singoli dispersori. Non è necessario che i picchetti vengano posti entro pozzetti ispezionabili in quanto, successivamente, i veri dispersori diverranno i ferri delle fondazioni in cemento armato. Un dispersore disposto ad anello nello scavo di fondazione può essere utile non solo come impianto di terra di cantiere, ma anche come impianto di terra dell edificio in costruzione. 20

21 IMPIANTO DI TERRA Figura 15. Impianto di terra in una fondazione. Le giunzioni sui dispersori devono essere ridotte al minimo indispensabile; se posate a contatto con il terreno devono essere protette dalla corrosione mediante verniciatura, catramatura o lastratura. I morsetti devono permettere di collegare conduttori di sezione differente e preferibilmente evitare il taglio del conduttore principale. 21

22 GRUPPI ELETTROGENI Il contatto in ambiente umido, quale il terreno, di due metalli diversi da luogo a corrosione perché fra i materiali viene a stabilirsi una differenza di potenziale che provoca una circolazione di corrente per il tramite dell elettrolita (terreno). L elettrolisi corrode il metallo con potenziale minore che funziona come anodo. E quindi bene collegare conduttori dello stesso materiale con morsetti dello stesso metallo, mentre se si devono collegare conduttori di differente materiale, occorre evitarne il contatto diretto interponendo morsetti o capocorda di materiale con potenziale intermedio. 9. Gruppi elettrogeni Per alimentare cantieri in zone remote, oppure quando la fornitura di energia elettrica non sia disponibile in tempi brevi, si ricorre all utilizzo di gruppi elettrogeni. Si collegano le masse ed il neutro allo stesso impianto di terra (sistema TN), senza però rinunciare agli interruttori differenziali. Figura 16. Impianto di un cantiere alimentato da gruppo elettrogeno. In questo caso la sicurezza non dipende più dalla resistenza di terra: gli interruttori differenziali aprono il circuito in caso di guasto franco a terra entro il tempo prescritto dalla norma CEI Se il sistema elettrico è isolato da terra ed il gruppo elettrogeno è piccolo (poca potenza, non dimensioni ridotte), questo risulta già protetto contro i contatti diretti per separazione elettrica, quindi è proibito collegarlo a terra. L apparecchio alimentato da questo tipo di gruppo elettrogeno deve esser collegato equipotenzialmente alla carcassa del gruppo elettrogeno. 22

23 ILLUMINAZIONE 10. Illuminazione Gli apparecchi di illuminazione possono essere soggetti a spruzzi o essere investiti da getti d acqua. E quindi opportuno che abbiano un grado di protezione pari ad almeno IP55. L illuminazione ordinaria del cantiere può essere attuata con apparecchi fissi, trasportabili, o portatili. Figura 17. Esempio di installazione di apparecchio di illuminazione fisso per il cantiere. Gli apparecchi di illuminazione fissi possono essere installati su pali o in altre posizioni elevate. Nei cantieri di notevoli dimensioni anche i posti di lavoro ed i passaggi interni debbono essere opportunamente illuminati. Figura 18. Esempio di illuminazione di una parte di cantiere con apparecchio trasportabile. Si utilizzano apparecchi trasportabili quando ad esempio si devono illuminare parti della costruzione in fase di finitura. Gli apparecchi di illuminazione trasportabili possono essere alimentati con tensione monofase di 230 V oppure a 24 V tramite trasformatore di sicurezza (SELV). 23

24 ILLUMINAZIONE Figura 19. Lampada portatile a norma. Le lampade portatili devono avere l impugnatura in materiale isolante non igroscopico, avere le parti in tensione (o che possono essere messe in tensione in seguito a guasti) completamente protette in modo da evitare ogni possibilità di contatto accidentale, avere involucro di materiale traslucido a protezione della lampada, essere munite di gabbia di protezione fissata tramite collare esterno all impugnatura isolante, garantire il perfetto isolamento delle parti in tensione dalle parti metalliche eventualmente fissate all impugnatura. Figura 20. Lampada di illuminazione di sicurezza per luogo ove consistano situazioni di pericolo. Quando al mancare dell illuminazione ordinaria possono determinarsi situazioni di pericolo per le persone, occorre predisporre un ulteriore illuminazione, denominata illuminazione di sicurezza. L illuminazione di sicurezza è necessaria nei cantieri di dimensioni rilevanti, dove il lavoro si svolge con illuminazione artificiale. 24

25 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Nei cantieri l illuminazione di sicurezza è in genere assicurata con apparecchi di illuminazione autonomi. Molto utile risulta l illuminazione di sicurezza nel locale dove è installato il quadro elettrico principale quando, in caso di guasto o intervento delle protezioni generali, occorre operare sul quadro stesso. La funzionalità degli apparecchi di illuminazione autonomi deve essere verificata periodicamente. Durante i lavori potrebbero crearsi situazioni di pericolo sulle vie di transito adiacenti al cantiere a causa della presenza di scavi, pozzetti, ponteggi sovrastanti i marciapiedi o ingombri di macchine. Le situazioni di pericolo devono essere segnalate, generalmente con apparecchi di illuminazione di colore rosso. Se tali apparecchi, facilmente osservabili tutti i giorni camminando per strada, sono posti a portata di mano (altezza inferiore a 2,5 m) è opportuno alimentarli a bassissima tensione. 11. Protezione contro i fulmini In base alle vigenti disposizioni legislative, le strutture metalliche installate all aperto, quali gru, ponteggi metallici e silos, di notevoli dimensioni, devono essere protette contro i fulmini. La protezione contro i fulmini comporta l applicazione della norma CEI 81-1, con complicazioni tecniche e pratiche. Proprio per questo motivo è consigliabile effettuare la protezione solamente nel caso in cui la struttura sia effettivamente di notevoli dimensioni. Per stabilire se la struttura sia di notevoli dimensioni occorre confrontare il numero di fulmini che statisticamente può colpire la struttura in un anno (frequenza di fulminazione N d ) con il numero di fulmini all anno (frequenza di fulminazione N a ) che la norma CEI 81-1 tollera. Se N d N a la struttura non deve esser considerata di notevoli dimensioni (struttura autoprotetta). Quando invece ciò non è valido, la struttura andrà protetta contro i fulmini rispettando i requisiti di norma. Per stabilire se la struttura metallica debba essere protetta contro i fulmini si può fare riferimento alla procedura semplificata di cui all appendice G della norma CEI 81-1 che risulta a favore della sicurezza. 25

26 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Il rischio relativo al fulmine che colpisce una struttura metallica è di tipo 1: perdita di vite umane causata dalle tensioni di contatto e di passo. La norma prende in considerazione tale rischio solo se nei pressi della struttura (convenzionalmente in un raggio di 5 m) siano presenti persone in numero elevato o per un notevole periodo di tempo. La norma non precisa il significato di elevato numero di persone o notevole periodo di tempo, e dunque ammettiamo che in un cantiere edile vicino al ponteggio o alla gru ci siano persone per un elevato periodo di tempo. Tuttavia, se il terreno presenta un elevata resistività superficiale, le tensioni di contatto o di passo, diventano trascurabili. La norma ha assunto come limite di resistività un valore di 5kΩm, al di sopra del quale non occorre alcun collegamento a terra della struttura. Un terreno asfaltato (5 cm) o ricoperto di ghiaia (10 cm) si trova in questa condizioni. Se il terreno presenta una resistività inferiore al valore limite bisogna confrontare la frequenza di fulminazione della struttura (N d ) con la frequenza tollerabile (N a ). La norma ha stabilito per le strutture metalliche all aperto i seguenti valori del parametro N a : N a =0,1 per ρ<0,5 kωm (es. terreno vegetale, cemento) N a =1 per 0,5 ρ 5 kωm (es. marmo, grès rosso) dove la lettera ρ sta ad indicare il valore della resistività superficiale del suolo in un raggio di 5m dalla struttura. La frequenza di fulminazione N d dipende dall ubicazione della struttura, secondo il coefficiente ambientale C e dalla geometria della struttura ed è quindi differente per una gru od un ponteggio. Figura 21. Tabella per la determinazione del coefficiente ambientale. 26

27 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Si consideri ora un ponteggio lineare di larghezza 2 m, larghezza a ed altezza h, addossato ad un edificio di altezza uguale o minore (C=0,5). Dai grafici che seguono si può dedurre l altezza oltre la quale è necessaria protezione contro i fulmini per differenti valori di resistività del terreno. Se il ponteggio è messo su più lati dell edificio, l altezza oltre la quale occorre la messa a terra aumenta e i grafici seguenti possono essere utilizzati a favore della sicurezza, intendendo con a lo sviluppo totale del ponteggio. Figura 22. Grafico per la determinazione dell altezza limite oltre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini per un ponteggio appoggiato su un terreno con resistività minore di 0,5 kωm. Figura 23. Grafico per la determinazione dell altezza limite oltre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini per un ponteggio appoggiato su un terreno con resistività compresa fra 0,5 e 5 kωm. 27

28 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Se invece si considera una gru con braccio largo di 2 m. In questo caso si utilizzeranno dei grafici analoghi ai precedenti nei quali però i dati in ingresso saranno la lunghezza della gru e il valore di N t. Verrà inoltre operato un distinguo a seconda che la gru si trovi o meno in cima ad una montagna. Figura 24. Grafico per determinare l altezza limite altre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini di una gru di lunghezza a, con resistività del terreno inferiore a 0,5 kωm e nel caso in cui la gru sia isolata, ma non in cima ad una collina od una montagna. Figura 25. Grafico per determinare l altezza limite altre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini di una gru di lunghezza a, con resistività del terreno compresa fra 0,5 e 5 kωm e nel caso in cui la gru sia isolata, ma non in cima ad una collina od una montagna. 28

29 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Figura 26. Grafico per determinare l altezza limite altre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini di una gru di lunghezza a, con resistività del terreno inferiore a 0,5 kωm e nel caso in cui la gru sia isolata, ma in cima ad una collina od una montagna. Figura 27. Grafico per determinare l altezza limite altre la quale è necessaria la protezione contro i fulmini di una gru di lunghezza a, con resistività del terreno compresa fra 0,5 e 5 kωm e nel caso in cui la gru sia isolata, ma in cima ad una collina od una montagna. Qualora quindi sia necessaria una protezione contro i fulmini e si abbia una resistività del terreno fino a 500 Ωm non è necessario consultare alcun esperto in materia e si potrà procedere con la protezione. I dispersori di protezione contro i fulmini dovranno essere collegati all impianto di terra per garantire la protezione contro i contatti indiretti solo nel caso di seguito indicato. 29

30 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Nel caso di un ponteggio, questo dovrà essere collegato a terra almeno in due punti (calate), meglio se ogni 25 m di lunghezza. Figura 28. Esempio di collegamento a terra di un ponteggio. Caso di protezione contro i fulmini. I dispersori devono essere in totale almeno due, ciascuno costituito da un picchetto di 2,5 m di lunghezza oppure un conduttore interrato orizzontale lungo almeno 5 m. Il collegamento al dispersore può essere realizzato con corda in rame da 35 mm 2 o con corda in acciaio zincato da 50 mm 2. I dispersori si considerano collegati fra loro per mezzo della struttura metallica del ponteggio. Non è necessario ponticellare fra loro i diversi elementi metallici che costituiscono il ponteggio in quanro in caso di fulminazione la continuità elettrica si stabilisce attraverso la capacità fra le parti metalliche che si interfacciano. Eventuali tubazioni poste in vicinanza del ponteggio devono esser collegate equipotenzialmente alla base ed alla cima del ponteggio, con un conduttore in rame o acciaio zincato. 30

31 PROTEZIONE CONTRO I FULMINI La messa a terra di una gru, ai fini della protezione delle persone contro i fulmini, può essere realizzata agli estremi opposti del basamento, mentre per le gru mobili, il collegamento avviene mettendo a terra le rotaie. I conduttori ed i dispersori hanno caratteristiche identiche a quelle utilizzate nel caso dei ponteggi. Figura 29. Collegamento a terra di una gru fissa nel caso di protezione contro i fulmini. Figura 30. Collegamento a terra di una gru su rotaia nel caso di protezione contro i fulmini. 31