PRINCIPI DI SICUREZZA ELETTRICA

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1 Elettrtecnica ed Azinamenti Elettrici: Dipartiment di Ingegneria dell Energia e dei Sistemi Rcc Rizz PRINCIPI DI SICUREZZA ELETTRICA Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 1 di 92 Intrduzine Definizine Generale Un impiant elettric è: l insieme di cmpnenti elettrici [anche a tensine nminale diversa] elettricamente assciati al fine di sddisfare a scpi specifici ed aventi caratteristiche crdinate. Fann parte dell impiant elettric tutti i cmpnenti elettrici nn alimentati tramite prese a spina; fann parte dell impiant elettric anche gli apparecchi utilizzatri fissi alimentati tramite prese a spina destinate unicamente alla lr alimentazine. (da Nrma CEI 64-8) Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 2 di 92

2 Intrduzine Prescrizini generali di prgett La prgettazine di un impiant elettric deve seguire criteri adeguati per assicurare: la prtezine delle persne e dei beni cntr i pericli e i danni derivanti dall us degli impianti elettrici; il crrett funzinament dell impiant per l us previst; Regla d arte Perché sian assicurate le due cndizini precedenti è necessaria una attenta prgettazine (prgettista reglarmente iscritt nel rispettiv Alb) ed una crretta installazine (impresa abilitata) che prevede, tra l altr, l impieg di prdtti di qualità e pienamente rispndenti alle relative nrme e/ certificazini. Infine l impiant deve essere realizzat a regla d arte vale a dire cnfrme a tutte le nrme giuridiche e tecniche di pertinenza in md da cnseguire quel livell di sicurezza accettabile che nn è mai asslut, ma è, al prgredire della tecnlgia, determinat e reglat dal legislatre e dal nrmatre;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!attenzione!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Nessuna Nrma, per quant accuratamente studiata, può garantire in md asslut l immunità delle persne, degli animali e dei beni dai pericli dell energia elettrica. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 3 di 92 Intrduzine Nrme Giuridiche Sn tutte le nrme dalle quali scaturiscn le regle di cmprtament dei sggetti che si trvan nell ambit di svranità dell Stat. Le fnti primarie dell rdinament giuridic sn le leggi rdinarie, emanate dal Parlament, i decreti legge emanati dal Gvern, i decreti del Presidente della Repubblica; Nrme Tecniche Sn l insieme delle prescrizini sulla base delle quali devn essere prgettate, cstruite e cllaudate, le macchine, le apparecchiature, i materiali e gli impianti, affinché sia garantita l efficienza e la sicurezza di funzinament. Le nrme tecniche, emanate da rganismi nazinali ed internazinali, sn redatte in md mlt particlareggiat e pssn assumere rilevanza giuridica quand la stessa viene lr attribuita da un prvvediment legislativ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 4 di 92

3 Intrduzine Enti Nrmativi Elettrtecnica ed Elettrnica Altri Settri INTERNAZIONALE EUROPEO ITALIANO IEC CENELEC CEI ISO CEN UNI Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 5 di 92 Intrduzine Dispsizini legislative nel settre elettric [...]; Legge 186/1968: Dispsizini cncernenti materiali e impianti elettrici ; [...]; DM del 15/12/1978: Designazine del Cmitat Elettrtecnic Italian di Nrmalizzazine Elettrtecnica ed Elettrnica ; [...]; Direttiva 93/68 CEE del 22/07/1993 Riguardante la marcatura CE del materiale elettric; [...]; DM 37/2008: Reglament [...] recante il rirdin delle dispsizini in materia di attività di installazine degli impianti all intern degli edifici ; D.LGS n. 81 del 9/04/2008 Test unic sulla sicurezza ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 6 di 92

4 Intrduzine La nrmativa tecnica L Ente nrmatre nazinale per il settre elettric ed elettrnic è il CEI (Cmitat Elettrtecnic Italian). Ess ha l scp di stabilire: i requisiti che devn avere i materiali, le macchine, le apparecchiature e gli impianti elettrici affinché crrispndan alla regla di buna elettrtecnica; il livell minim di sicurezza per impianti e apparecchi per la lr cnfrmità giuridica alla regla d arte; i criteri cn i quali detti requisiti debbn essere prvati e cntrllati. Alcune tra le Nrme e Guide CEI per gli impianti elettrici utilizzatri di bassa tensine sn: CEI 64-8: Impianti elettrici utilizzatri a tensine nminale nn superire a 1000 V in crrente alternata ed a 1550 V in crrente cntinua ; CEI 64-12: Guida per l esecuzine dell impiant di terra negli edifici per us residenziale e terziari ; CEI 11-1: Impianti di prduzine, trasprt e distribuzine di energia elettrica - Nrme generali ; CEI 11-8: Impianti di terra ; [...]; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 7 di 92 Intrduzine Marcatura e marchi di cnfrmità Il D.LGS 626/1996 relativ all attuazine della direttiva 93/68/CEE ha intrdtt anche in Italia l bblig della marcatura CE del materiale elettric. La marcatura CE è applicata dall stess cstruttre (imprtatre mandatari) che ha cstruit e/ mess in cmmerci il materiale in Eurpa. L appsizine della marcatura CE si effettua in alternativa, sul prdtt, sull imball, sulle avvertenze d us, sulla garanzia ecc. e deve essere visibile, leggibile e indelebile. La marcatura CE è bbligatria e indica espressamente la rispndenza di quel prdtt ai requisiti essenziali di tutte le direttive eurpee che l riguardan e che cstituiscn l unic vincl tecnic bbligatri. Per pter apprre la marcatura CE il cstruttre deve eseguire delle prcedure standard per la verifica della cnfrmità del prdtt alle direttive stesse. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 8 di 92

5 Intrduzine Marcatura e marchi di cnfrmità La marchiatura invece, può essere richiesta dal cstruttre, per alcuni prdtti di grande serie, a specifici enti (in Italia all Istitut per il Marchi di Qualità IMQ). Il Marchi IMQ è previst per materiale elettric destinat ad utenti nn addestrati e, per frnire ad essi la massima garanzia, viene cncess a determinate cndizini; in particlare: ricnsciment dei sistemi di cntrll e di qualità del cstruttre; apprvazine del prttip cn prve di tip; cntrll della rispndenza della prduzine al prttip, su campini prelevati dal mercat. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 9 di 92 Intrduzine Alcune cnsiderazini sulla marcatura e marchiatura La marcatura CE, seppur bbligatria per la libera circlazine nel mercat Eurpe, è lasciata alla respnsabilità del singl cstruttre che attesta la rispndenza dei cmpnenti elettrici da lui prdtti alle direttive Eurpee. Alla marcatura CE quindi nn si devn attribuire significati prpri di un marchi di qualità. Il marchi IMQ (cesistente cn il precedente) frnisce più garanzie all utente che nn il cntrassegn CE. La marchiatura infatti è rilasciata da un rganism terz a seguit di una prcedura che cinvlge l idneità delle strutture prduttive, il superament da parte di un prttip di prve previste nelle nrme CEI, la cnfrmità della prduzine al prttip accertata peridicamente su campini prelevati sia in fabbrica che sul mercat. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 10 di 92

6 Intrduzine Alcune cnsiderazini sulle Nrme CEI La legge 186/1968 (frmata da 2 sli articli) sancisce che: Art. 1. Tutti i materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazini e gli impianti elettrici ed elettrnici devn essere realizzati e cstruiti a regla d arte. Art. 2. I materiali, le apparecchiature, i macchinari, le istallazini e gli impianti elettrici ed elettrnici realizzati secnd le nrme del CEI si cnsideran cstruiti a regla d arte. ATTENZIONE: Le Nrme CEI sn cndizine sufficiente ma NON necessaria per la regla d arte. Quest criteri è finalizzat a nn impedire l innvazine. Ovver, un apparecchi innvativ può nn ancra essere ggett di una nrma, ma funzinare megli di quelli esistenti. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 11 di 92 Struttura degli impianti elettrici Alcune definizini preliminari Quadr Elettric: cntenitre metallic islante in cui sn fissati tutti gli apparecchi di prtezine e manvra (interruttri, sezinatri, ecc.); Circuiti di Distribuzine: circuiti di cllegament tra due più quadri elettrici; Circuiti Terminali: circuiti di cllegament tra un quadr elettric e gli apparecchi utilizzatri le prese a spina; Parti attive: tutti i cnduttri le parti cnduttrici, facenti parte di cmpnenti elettrici e che sn in tensine durante il funzinament nrmale (cmpres il cnduttre di neutr, esclus il cnduttre di prtezine PE r PEN); Massa: parte cnduttrice, facente parte dell impiant elettric, che può essere tccata, che nn è in tensine in cndizini rdinarie di islament, ma che può andare in tensine in cas di un cediment dell islament principale (Esempi: carcassa di un mtre elettric, invlucr metallic di un elettrdmestic, ecc.); Massa estranea: una parte cnduttrice che NON fa parte dell impiant elettric ma che può prtare il ptenziale di terra all intern dell ambiente (Esempi: termsifne, tubi metallici dell acqua del gas, ecc.); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 12 di 92

7 Struttura degli impianti elettrici Schema di un sistema elettric Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 13 di 92 Struttura degli impianti elettrici Classificazine in base alla tensine nminale Categria 0: Categria I: Categria II: Categria III: bassissima tensine; bassa tensine; media tensine; alta tensine; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 14 di 92

8 Struttura degli impianti elettrici Classificazine in base alla struttura La distribuzine dell energia elettrica alle utenze in BT, avviene secnd tiplgie di sistemi che sn definiti in funzine (art Nrma CEI 64-8): del lr sistema di cnduttri attivi; del lr md di cllegament a terra; Cnduttri attivi Cllegament a terra Si distingun diversi tipi di sistemi BT descritti da 2 lettere: la prima lettera indica l stat del neutr lat BT nella cabina di trasfrmazine MT/BT; la secnda lettera indica l stat delle masse lat utilizzatri; esistn 3 tipi principali di sistemi: Sistema TT (Terra-Terra); Sistema TN (Terra-Neutr); Sistema IT (Islat-Terra); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 15 di 92 Struttura degli impianti elettrici Sistema TT TRASFO Cabina MT/BT CT nd di terra di cabina QBT Fase 1 Fase 2 Fase 3 Neutr PE/CT Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 16 di 92

9 Struttura degli impianti elettrici Sistema TN-S TRASFO Cabina MT/BT CT nd di terra di cabina QBT Fase 1 Fase 2 Fase 3 Neutr PE Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 17 di 92 Struttura degli impianti elettrici Sistema TN-C TRASFO Cabina MT/BT QBT Fase 1 Fase 2 Fase 3 PEN CT nd di terra di cabina Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 18 di 92

10 Struttura degli impianti elettrici Sistema TN-C-S TRASFO Cabina MT/BT CT nd di terra di cabina QBT PEN TN-C TN-S Fase 1 Fase 2 Fase 3 Neutr PE Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 19 di 92 Struttura degli impianti elettrici Sistema IT Cabina MT/BT QBT Fase 1 Fase 2 Fase 3 TRASFO nd di terra di cabina PE/CT X X Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 20 di 92

11 Sicurezza Elettrica Prescrizini generali di prgett La prgettazine di un impiant elettric deve seguire criteri adeguati in grad di assicurare: la prtezine delle persne e dei beni cntr i pericli e i danni derivanti dall us degli impianti elettrici; il crrett funzinament dell impiant per l us previst; Pericli principali crrenti periclse per il crp uman; temperature trpp elevate che pssn prvcare ustini, incendi altri effetti periclsi; Sicurezza delle persne ( ) Sicurezza impiant Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 21 di 92 Sicurezza degli impianti Svracrrenti L impiant elettric deve essere realizzat in md che nn ci sia, in servizi rdinari, pericl di innesc dei materiali infiammabili a causa di temperature elevate di archi elettrici. Inltre, le persne ed i beni devn essere prtetti cntr le cnseguenze dannse di temperature trpp elevate di sllecitazini meccaniche dvute a svracrrenti che si pssan prdurre nei cnduttri attivi. Queste svracrrenti pssn essere di due tipi: svracrrenti di funzinament: Crrenti di svraccaric; (circuit elettricamente san ma percrs da crrenti maggiri della crrente nminale: avviament di mtri; ecc.); svracrrenti di guast: Crrenti di ct-ct; (circuit elettricamente guast : cediment dell islament; terminali di cnduttri in ct-ct; ecc.); Per prteggere l impiant è necessari agire mediante un dei seguenti metdi: limitazine della svracrrente massima ad un valre nn pericls tenut cnt della sua durata [Crrente di svraccaric]; interruzine autmatica della svracrrente prima che essa permanga per una durata periclsa [Crrente di ct-ct]; È pi necessari usare pprtune prtezini cntr le svratensini dvute ad interazini tra parti di circuit alimentati a valri diversi di tensine ed a quelle dvute ad altre cause (per esempi fenmeni atmsferici, svratensini di manvra, ecc.); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 22 di 92

12 Dispsitivi di Prtezine I dispsitivi più utilizzati per la prtezine degli impianti sn: i fusibili e gli interruttri magnet-termici. Vedrem anche l interruttre differenziale usat però per la prtezine delle persne; Fusibili BT Un fusibile è sstanzialmente cstituit da un cnduttre a bassa temperatura di fusine allggiat entr un cntenitre (in vetr, ceramica etc.), che funge da camera di interruzine, cn le estremità cllegate a due elettrdi. Il principi di funzinament è nt: quand è percrs da crrente il cnduttre si riscalda; se la crrente supera la csiddetta sglia il cnduttre fnde ed apre il circuit. Ovviamente l apertura è tant più rapida quant più la crrente è elevata. La caratteristica d intervent è pertant a temp invers ; I principali parametri di un fusibile sn: la tensine nminale V N ; la crrente nminale I N ; il ptere nminale di interruzine (la massima crrente che il fusibile è in grad di interrmpere). Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 23 di 92 Dispsitivi di Prtezine Interruttri Autmatici di BT Gli interruttri (di ptenza) sn apparecchi di prtezine e di manvra capaci di aprire e chiudere un circuit anche in cndizini di crt circuit. Infatti gli interruttri di ptenza sn dtati di camera rmpiarc ( camera di estinzine) al cui intern l arc, allungat e raffreddat, si deinizza e si estingue. Gli interruttri pssn esser uniplari multiplari (biplari, triplari etc.) in relazine al numer di pli; ciascun pl è caratterizzat da due elettrdi di cui un mbile che viene allntanat avvicinat all elettrd fiss rispettivamente nelle manvre di apertura e di chiusura del circuit. La manvra può essere sia manuale, ssia effettuata da un peratre, sia autmatica asservita ciè ad un dispsitiv dett relè ( sganciatre) che interviene quand rileva specifiche cndizini anmale. Gli interruttri utilizzati negli impianti elettrici di BT sn in genere dtati di sganciatre termic e magnetic. Negli interruttri di tip dmestic e similare (detti anche mdulari ) la taratura degli sganciatri è fissa; negli sganciatri di tip industriale) (detti anche scatlati ) la taratura è in genere reglabile. Gli interruttri di tip industriale, ed in particlare quelli di grssa taglia (crrente nminale > 400 A) sn prvvisti di sganciatri di tip elettrnic che cnsentan una più vasta gamma di reglazini e di funzini. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 24 di 92

13 Dispsitivi di Prtezine Interruttri Autmatici di BT I principali parametri di un interruttre sn: il numer di pli; la tensine nminale V N ; la crrente nminale I N ; il ptere nminale di interruzine P di (la massima crrente che l interruttre è in grad di interrmpere). Un interruttre autmatic è inltre caratterizzat dalla caratteristica d intervent e dall andament del csiddett integrale di Jule ( energia passante). Nella caratteristica di intervent di un interruttre di tip magnettermic si distingun un tratt a temp invers ciè cn temp d intervent decrescente al crescere della crrente (intervent dell sganciatre termic) e da un tratt ad intervent istantane (intervent dell sganciatre magnetic). L effettiv andament della caratteristica d intervent e dell integrale di Jule sn rilevabili dai catalghi delle ditte cstruttrici. Questa prtezine viene impiegata per prteggere le linee e i carichi aprend il circuit quand la crrente supera i valri limite, per i tempi cnsentiti, a seguit di un svraccaric temprane per un guast di crt circuit. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 25 di 92 Dispsitivi di Prtezine Interruttri Autmatici di BT L interruttre magnettermic ha una caratteristica di intervent di quest tip: Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 26 di 92

14 Dispsitivi di Prtezine Interruttre Differenziale Gli interruttri di tip differenziale (salvavita) sn impiegati per prteggere le persne. A causa di un guast vers terra le crrenti I 1 ed I 2 risultan diverse tra lr; la crrente differenziale I = I 1 I 2 0 (smma vettriale) determina l apertura autmatica dell interruttre se, il su valre, supera la crrente differenziale nminale I N indicata dal cstruttre. Sicuramente il differenziale nn interviene se I < I N /2, mentre per crrenti cmprese tra I N /2 e I N l intervent è aleatri. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 27 di 92 Dispsitivi di Prtezine Interruttre Differenziale L interruttre differenziale ha una caratteristica di intervent di quest tip: back Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 28 di 92

15 Dispsitivi di Prtezine Interruttre Differenziale I principali parametri di un interruttre differenziale sn: il numer di pli; la tensine nminale VN ; la crrente nminale IN ; Crrente differenziale nminale d intervent I N : è il valre minim della crrente differenziale che determina l apertura dei cntatti entr i tempi specificati dalle nrme; Temp di intervent: intervall di temp che intercrre tra l istante in cui la crrente differenziale assume un valre superire a I N e l istante in cui avviene l apertura dei cntatti. Le crrenti vers terra pssn essere eccessive, anche senza un guast a terra lcalizzat, quand: l stat di cnservazine generale dell impiant è precari single utenze presentan islament vers terra insufficiente; la natura degli apparecchi utilizzatri è tale per cui le crrenti di dispersine eccedn i valri usuali; l impiant elettric è mlt vast, cn un gran numer di apparecchi utilizzatri. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 29 di 92 Dcente: Rcc Rizz slide 30 di 92 Sicurezza degli impianti Cavi BT Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica;

16 Sicurezza degli impianti Cavi MT Tip di psa Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 31 di 92 Sicurezza degli impianti Sintesi scelta cavi BT Definit il tip di distribuzine (TT, TN-S, ecc.), il numer di cnduttri (3F; 3F+N; 3F+N+PE;) ed il tip di psa, la scelta del cav viene effettuata garantend le seguenti cndizini: 1 Ib < Iz ; cn Ib = crrente di impieg del cav; Q e Iz = prtata del cav nelle effettive cndizini di psa (Iz = I0 Kj, I0 = prtata in cndizini standard, Kj cn j = 1, 2,, 6, cefficienti < 1 per tenere cnt di cndizini di psa diverse da quelle standard); 2 V % < 4% tra il quadr generale ed il punt più lntan dell impiant; Una vlta scelt il cav è necessari integrarl cn i dispsitivi di prtezine dell impiant (fusibili interruttri autmatici). Per effettuare tale integrazine ccrre verificare che il sistema sia prtett cntr le crrenti di svraccaric e di ct-ct. Verifica prtezine cntr il svraccari Perchè si abbia la prtezine cntr il svraccaric è necessari verificare due cndizini: 1 Ib < In < Iz ; 2 If < 1.45Iz ; In cui In è la crrente nminale del dispsitiv di prtezine e If è la crrente di sicur intervent dell stess. La secnda cndizine è sempre verificata se il dispsitiv di prtezine è un interruttre autmatic; deve essere verificata nel cas in cui il dispsitiv sia un fusibile. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 32 di 92

17 Sicurezza degli impianti Verifica prtezine cntr il ct-ct (1) Oltre alla cndizine precedente (I b < I n < I z ), si devn verificare le seguenti due cndizini: 1 Prtezine ad inizi linea; 2 Prtezine a fnd linea; La 1) è verificata se: a) il ptere di interruzine del dispsitiv di prtezine è NON inferire alla crrente di ct-ct presunta nel punt di installazine del dispsitiv: P di I cc ; b) se l energia specifica lasciata passare dal dispsitiv di prtezine è minre di quella spprtabile dal cav: I 2 t K 2 S 2 ; I 2 t: curva frnita dai cstruttri; K : cstante caratteristica dei cavi dipendente sia dal materiale cnduttre sia dall islante (p.e. K=115 per rame+pvc; K=143 per rame+exp/xple; K=74 per Allum+PVC); S: sezine del cav in mm 2 ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 33 di 92 Sicurezza degli impianti Verifica prtezine cntr il ct-ct (2) La 2) è sempre verificata in cas di prtezine magnet-termica ad inizi linea; altrimenti ccrre effettuare ulteriri indagini. In particlare la verifica per prtezine a fnd linea è indispensabile in assenza di prtezine termica cn prtezine termica svradimensinata. Per esempi impianti antincendi di sicurezza; In quest cas la 2) è verificata se: I ccmin > I m ; in cui: I ccmin è la crrente di ct-ct a fnd linea; I m è la crrente di intervent magnetic del dispsitiv di prtezine ad inizi linea. 0.8 V La crrente di ct-ct minima si ricava cn la seguente frmula: I ccmin = 1.5ρ(1 + m) L k s k par ; S F in cui: V = tensine di alimentazine; m = rapprt tra sez. della fase e sez. del neutr; L = lunghezza del cav; S F = sezine della fase; ρ = resistività del materiale cnduttre; k s = ceff. crrettiv (< 1) per sez. > 95 mm 2 ; e 1 < k par < 3.2 = ceff. che tiene cnt del numer di cnduttri parallel; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 34 di 92

18 Sicurezza degli impianti Sintesi scelta cavi+dispsitivi di prtezine Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 35 di 92 Sicurezza delle persne Infrtuni per cause elettriche In Italia si verifican mediamente cinque infrtuni elettrici mrtali all ann per miline di residenti; I lughi più periclsi, dal punt di vista elettric, sn i cantieri edili e i lcali da bagn; La maggir parte degli infrtuni sn causati dagli impianti di bassa tensine nn cnfrmi alla regla dell arte, ed in misura minre dai cmpnenti elettrici e dall errre uman; Mlti infrtuni avvengn per cntatt cn le linee elettriche aeree esterne, di media tensine; i mezzi di cntatt più frequenti sn le gru, le autgru, le autbetniere, le aste metalliche, le canne da pesca; Almen il 10% di tutti gli incendi hann rigine dall impiant elettric dagli apparecchi elettrici utilizzatri; Gli infrtuni elettrici sn più frequenti nei mesi estivi a causa di calzature e vestiti più leggeri, vita all apert, maggir us di liquidi; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 36 di 92

19 Sicurezza delle persne Andament degli infrtuni elettrici mrtali in Italia Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 37 di 92 Sicurezza delle persne Prblema generale V 0 I =??? Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 38 di 92

20 Sicurezza delle persne Effetti crrente sul crp uman Fin dagli esperimenti di Luigi Galvani (1790) è nt che l attività bilgica si accmpagna ad una attività elettrica. Quindi è facile intuire cme crrenti elettriche esterne, smmandsi alle piccle crrenti fisilgiche interne, pssan alterare le funzini vitali dell rganism, fin a prvcare effetti letali. Il passaggi di crrente elettrica attravers il crp uman può determinare numerse alterazini e lesini, tempranee permanenti. La crrente elettrica prduce un azine diretta sui vasi sanguigni, sul sangue, sulle cellule nervse; può determinare inltre alterazini nel sistema cardiac, nell attività celebrale e nel sistema nervs centrale. Gli effetti più frequenti che la crrente prduce sul crp uman sn fndamentalmente 4: 1 TETANIZZAZIONE; 2 ARRESTO DELLA RESPIRAZIONE; 3 FIBRILLAZIONE VENTRICOLARE; 4 USTIONI; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 39 di 92 Sicurezza delle persne TETANIZZAZIONE Se un stiml elettric è applicat ad un muscl, ess si cntrae, per pi ritrnare all stat di rips. Se al prim stiml ne segue un secnd, prima che il muscl sia trnat all stat di rips, i due effetti pssn smmarsi. Più stimli pprtunamente intervallati cntraggn ripetutamente il muscl in md prgressiv (cntrazine tetanica). La tetanizzazine dei muscli è la cntrazine invlntaria dei muscli interessati al passaggi della crrente. È per quest mtiv che l infrtunat, se attraversat da crrente alternata, può rimanere attaccat alla parte in tensine; se il cntatt perdura nel temp può prdurre svenimenti, asfissia, cllass, stat di incscienza. Il più elevat valre di crrente che un sggett in cntatt cn una parte in tensine è ancra capace di lasciare è detta crrente di rilasci: Dnne 10 ma (50 Hz); Umini: 15 ma (50 Hz); Anche la crrente cntinua, se elevata, può prdurre tetanizzazine, anche se in generale è men periclsa di quella alternata. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 40 di 92

21 Sicurezza delle persne ARRESTO DELLA RESPIRAZIONE Crrenti superiri ai limiti spra indicati per la crrente di rilasci prducn nell infrtunat difficltà di respirazine e segni di asfissia: il passaggi della crrente determina una cntrazine dei muscli addetti alla respirazine e una paralisi dei centri nervsi che svrintendn alla funzine respiratria; se la crrente perdura, l infrtunat perde cnscenza e può mrire sffcat. Circa il 6% delle mrti per flgrazini è dvut ad asfissia. Di qui l imprtanza, nel prim sccrs di un infrtunat, della respirazine artificiale, della tempestività cn la quale è applicata e della durata per cui è praticata (è necessari intervenire al ma. entr 3-4 min). Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 41 di 92 Sicurezza delle persne FIBRILLAZIONE VENTRICOLARE La cntrazine del muscl cardiac nel su nrmale funzinament è prdtta da impulsi elettrici prvenienti dal nd senatriale (un generatre bilgic di impulsi elettrici che cmandan il cure). All attività elettrica nrmale crrispnde il pulsare rdinat e ritmic del muscl cardiac; quand giunge l azine perturbatrice esterna le fibrille ricevn segnali elettrici eccessivi ed irreglari, vengn svrastimlate in maniera catica e inizian a cntrarsi in md disrdinat, l una indipendentemente dall altra, in queste cndizini il cure nn riesce a svlgere più la sua funzine. La fibrillazine ventriclare è respnsabile di ltre il 90% delle mrti per flgrazine. In passat la fibrillazine ventriclare era ritenuta un fenmen irreversibile, che prsegue fin alla mrte dell infrtunat. È dimstrat che una scarica elettrica vilenta pprtunamente dsata può arrestare la fibrillazine (apparecchi defibrillatre). Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 42 di 92

22 Sicurezza delle persne USTIONI Il passaggi di crrente elettrica su una resistenza è accmpagnat da svilupp di calre per effett Jule; il crp uman nn fa eccezine a questa regla generale. Le ustini peggiri si hann sulla pelle, perché questa presenta una resistività maggire rispett agli altri tessuti. Inltre la densità di crrente è maggire in crrispndenza dei punti di entrata e di uscita della crrente. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 43 di 92 Sicurezza delle persne Limiti di periclsità crrente AC ( Hz) Zna 1: nessuna reazine (al di stt della sglia di percezine); Zna 2: limite di periclsità cnvenzinale; Zna 3: effetti fisipatlgici reversibili e tetanizzazine; Zna 4: prbabilità di fibrillazine ventriclare (c1:5%, c2:50%, c3:> 50%); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 44 di 92

23 Sicurezza delle persne Limiti di periclsità crrente DC Nel cas DC si ha un diagramma simile anche se cn livelli superiri di crrente; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 45 di 92 Sicurezza delle persne Crrenti ad Alta Frequenza La periclsità della crrente diminuisce cn l aumentare della frequenza. In una crrente ad alta frequenza la durata dell stiml è talmente breve che la crrente nn influisce sulle cellule. La tendenza della crrente ad alta frequenza a passare nell strat superficiale del crp (effett pelle) nn influisce praticamente sull stat della cellula. La crrente ad alta frequenza prduce cmunque effetti termici che pssn divenire periclsi. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 46 di 92

24 Sicurezza delle persne Mdell circuitale del crp uman Piché gli impianti elettrici sn alimentati a tensine impressa, per determinare la crrente che effettivamente circla attravers una persna in cas di eventuale cntatt cn una parte in tensine, è necessari ricavare un mdell circuitale equivalente del crp uman. Il crp uman crrispnde, in termini circuitali, ad una impedenza hmic-capacitiva. La capacità C p risiede principalmente nella pelle, che si interpne cme islante elettric tra il punt di cntatt ed il tessut cnduttre sttstante. Il carattere capacitiv della pelle risulta evidente sl spra i 1000 Hz. Alla frequenza industriale (50 Hz) il mdell circuitale è puramente resistiv. Purtrpp la resistività dei tessuti è una grandezza estremamente variabile cn le cndizini ambientali (umidità, sudrazine, ecc.) e cn le mdalità di cntatt cn la parte in tensine (tragitt crrente, valre della tensine, superficie e pressine di cntatt, ecc.). Punt di ingress I I R p R p I Punt di uscita I R i C p C p Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 47 di 92 Sicurezza delle persne Mdell circuitale del crp uman Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 48 di 92

25 Sicurezza delle persne Mdell circuitale del crp uman I parametri elettrici del crp uman hann una grssa variabilità tra gli individui e a secnda della situazine. L stess valre di tensine applicat tra punti diversi del crp crrispnde a crrenti diverse, perché ad gni percrs crrispnde un valre divers di resistenza del crp uman. L stess valre di crrente determina prbabilità diverse di fibrillazine secnd il percrs. I tragitti più periclsi sn nell rdine: mani-trace; man sinistra-trace; man destra-trace; mani-piedi; man-man; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 49 di 92 Sicurezza delle persne Resistenza in funzine della tensine R B Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 50 di 92

26 Sicurezza delle persne Il terren cme cnduttre La crrente che fluisce attravers il crp uman si chiude in genere tramite il terren, salv il cas particlare di una persna islata da terra e in cntatt simultane cn due punti del circuit elettric a divers ptenziale; Il terren svlge la funzine di cnduttre elettric tutte le vlte che tra due sui punti viene applicata, tramite degli elettrdi, una differenza di ptenziale. Gli elettrdi, immersi nel terren, prendn il nme di dispersri; Si cnsideri un dispersre emisferic, sufficiente distante dall elettrd di ritrn per cnsiderare il camp di crrente radiale. Ogni strat emisferic di terren elementare di raggi r e di spessre dr, presenta al passaggi di crrente la resistenza: R E = ρ 2πr 0 Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 51 di 92 Sicurezza delle persne Il terren cme cnduttre Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 52 di 92

27 Sicurezza delle persne Il ptenziale nel terren Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 53 di 92 Sicurezza delle persne Resistenza vers terra di una persna In un cntatt man-piedi mani-piedi, la crrente fluisce attravers il terren. In tal cas sn i piedi appggiati sul terren a fungere da dispersri. La resistenza del crp uman R B si trva in serie alla resistenza vers terra della persna R EB. In quest md la resistenza R B + R EB rappresenta la resistenza della persna e del terren fin ad un punt all infinit. Anche il valre della resistenza R EB è frtemente variabile in funzine di diversi fattri quali: il tip di superficie interpsta tra i piedi ed il terren, le cndizini di tali superfici, ecc.. R B V T V 0 R B V 0 R EB Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 54 di 92

28 Sicurezza delle persne Il terren cme cnduttre Se la carcassa di un apparecchi è cllegata a un dispersre di resistenza R E (carcassa messa a terra) e disperde la crrente di guast I, essa assume la tensine U E = R E I (tensine ttale di terra); La tensine alla quale è sggett il crp uman durante un guast d islament prende il nme di tensine di cntatt U T (T= Tuch ); La tensine di cntatt è minre al limite uguale, alla tensine ttale di terra; (U T è tant più prssima a U E quant più R EB è piccla rispett a R B ); U T U E Viene definita tensine di cntatt a vut U T 0 (r U ST ) la tensine tra la massa ed il punt in cui pggian i piedi, valutata in assenza della persna; a favre della sicurezza le nrme assumn U T U T 0 U E ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 55 di 92 Sicurezza delle persne Tensine di cntatt Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 56 di 92

29 Sicurezza delle persne Tensine di cntatt Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 57 di 92 Sicurezza delle persne Tensine di cntatt Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 58 di 92

30 Sicurezza delle persne Curva tensine-temp Nella pratica ccrre riferirsi, più che ai limiti di crrente periclsa, ai limiti di tensine periclsa (gli uni e gli altri sn legati dalla legge di Ohm tramite la resistenza R B del crp uman e la resistenza della persna vers terra R EB ; A cmplicare le cse si aggiunge il fatt che cn il tragitt cambia sia il valre di R B sia la periclsità della crrente. Per curva di sicurezza tensine-temp si intende la curva che individua il temp per il quale è spprtabile un generic valre di tensine. Per cstruire tale curva bisgna partire dalla curva crrente-temp ed usare gli pprtuni valri di resistenza; In particlare, per un percrs mani-piedi, viene usat: R EB = 1000 Ω in ambienti rdinari (all intern di edifici) e R EB = 200 Ω all apert. I valri di R B, invece, sn quelli NON superati dal 5% della pplazine in cndizini asciutte (per esempi R B = V ); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 59 di 92 Sicurezza delle persne Curva tensine-temp Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 60 di 92

31 Sicurezza delle persne Curva tensine-temp Dalla curva dalla tabella si ricava il massim valre di tensine di cntatt che può essere mantenuta per un temp indefinit (in pratica 5 s). Tale valre prende il nme di tensine di cntatt limite cnvenzinale U L ; Essa rappresenta l estrem superire dell insieme delle tensini di cntatt che pssn permanere per un temp indefinit sulle masse; In cndizini nrmali si assume U L = 50 V ; in cndizini ambientali particlari (cantieri, lcali agricli destinati alla custdia del bestiame, lcali medici, ecc.) U L = 25 V ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 61 di 92 Sicurezza delle persne Ulteriri definizini: islament Si chiama islament funzinale il materiale dielettric interpst tra le parti attive cnduttive necessari per cnsentire il crrett funzinament di cmpnenti, apparecchi etc.; l islament necessari per la sicurezza delle persne si chiama invece islament principale ; Per garantire la sicurezza delle persne in cas di guast all islament principale, si può aggiungere un ulterire islament che prende il nme di islament supplementare. L insieme dell islament principale e dell islament supplementare è dett dppi islament ; per l stess mtiv, anziché due islamenti distinti ciè distintamente prvabili, si può realizzare un unic islament cn dimensini tali da garantire l stess grad di sicurezza; quest islament viene chiamat islament rinfrzat ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 62 di 92

32 Sicurezza delle persne Ulteriri esplicitazini sulla definizine di massa Una parte cnduttrice che può andare in tensine durante un guast d islament sl perché in cntatt cn una massa nn è da cnsiderare una massa (nn è necessari prteggere tali parti una vlta prtetta la massa. Cllegare la parte cnduttrice alla massa ptrebbe anzi essere cntrprducente per la sicurezza); Una parte cnduttrice separata dalle parti attive da un islament dppi rinfrzat nn è da cnsiderare una massa (nn va in tensine in cas di guast all islament principale); Ulteriri esplicitazini sulla definizine di massa estranea Nn tutte le parti metalliche (nn facenti parte dell impiant) sn da cnsiderare masse estranee. Per cme è stata ricavata la curva di sicurezza tensine-temp, si cnsideran masse estranee le parti metalliche che presentan vers terra una resistenza inferire a 1000 Ω in ambienti rdinari ed a 200 Ω in ambienti particlari; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 63 di 92 Sicurezza delle persne Ulteriri definizini: cntatt dirett ed indirett Cntatt dirett: si ha un cntatt dirett quand una parte del crp uman viene a cntatt cn una parte dell impiant elettric nrmalmente in tensine (cnduttri, mrsetti, ecc.); Cntatt indirett: si ha un cntatt INdirett quand una parte del crp uman viene a cntatt cn una massa cn altra parte cnduttrice, nrmalmente nn in tensine, ma che accidentalmente si trva in tensine in seguit ad un guast all usura dell islament; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 64 di 92

33 Sicurezza delle persne Cause dei cntatti indiretti Il principale tip di cntatt indirett è quell che avviene cn le masse andate accidentalmente in tensine a causa del cediment dell islament principale; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 65 di 92 Sicurezza delle persne Ulteriri cmmenti sui cntatti diretti ed indiretti Il cntatt indirett è più insidis del cntatt dirett. Si può evitare il cntatt dirett cn una cndtta prudente vers l impiant elettric, ma è impssibile evitare il cntatt cn le parti rdinariamente nn in tensine; La sicurezza nei cnfrnti dei cntatti indiretti risiede quindi sl nel sistema di prtezine; Gli infrtuni da cntatt dirett superan quelli da cntatt indirett nel rapprt 2/1 in ambiente dmestic e 1.3/1 sul lavr; Il cntatt indirett è pericls quant il dirett: la percentuale di infrtuni elettrici mrtali è simile nei due casi. ; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 66 di 92

34 Sicurezza delle persne Ulteriri cmmenti sui cntatti diretti ed indiretti Il cntatt indirett si cnfigura quand quand tra persna e parte attiva è interpsta una massa, indipendentemente dal fatt che sia cllegata men a terra; Nel cntatt dirett tra la persna e la parte attiva nn è interpsta nessuna massa; Nel cas d) il cntatt cn la linea tramite la canna da pesca è un cntatt dirett, nn essend questa una massa; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 67 di 92 Sicurezza delle persne Metdi di prtezine cntr i cntatti diretti ed indiretti I metdi di prtezine cntr i cntatti diretti e indiretti pssn essere riassunti nell schema seguente; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 68 di 92

35 Prtezine cntr cntatti INdiretti Prtezine di tip passiv Quest tip di prtezine che nn prevede l interruzine dell alimentazine, tende a limitare il valre della tensine di cntatt U T al di stt dei valri di tensine di cntatt limite cnvenzinale U L (50 V r 25 V ); tale cndizine può essere ttenuta in due mdi: 1 cstruend una resistenza di terra R E di valre mlt bass in md da avere U E = R E I g U T < U L (cn I g =crrente di guast vers terra); 2 adttand accrgimenti circuitali ed ambientali in grad, indipendentemente dal valre di R E, di rispettare la cndizine U T < U L ; Purtrpp la prima mdalità è difficilmente ttenibile sia per mtivi tecnici (R E dipende da fattri nn sempre nti e cmunque variabili nel temp), sia per mtivi ecnmici (per diminuire R E ccrre mettere numersi dispersri di terra in parallel cn aument del cst dell impiant). Inltre l utente nn si accrge della presenza di un guast vers terra. Nella pratica, le prtezini di tip passiv si basan sul secnd metd; la mdalità più cmune è quella di rendere pc prbabile il manifestarsi di tensini di cntatt periclse in cas di prim guast attravers l us di cmpnenti prvvisti di dppi islament di islament rinfrzat (cmpnenti di classe II). La dppia barriera islante interpsta fra parti attive ed peratre richiede due guasti cnsecutivi per rendere pericls il cntatt indirett. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 69 di 92 Prtezine cntr cntatti INdiretti Prtezini di tip passiv Altri sistemi di prtezine passiva sn: prtezine per separazine elettrica; prtezine per mezz di lcali islanti; prtezine per mezz di lcali resi equiptenziali e nn cnnessi a terra. Il sistema di prtezine per separazine elettrica è largamente diffus in lcali adibiti ad us medic quali camere peratrie, lcali per terapia intensiva etc.; gli altri due sistemi sn applicabili sl in situazini mlt particlari. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 70 di 92

36 Prtezine cntr cntatti INdiretti Prtezini di tip attiv Le prtezini di tip attiv si basan sul temp di permanenza del guast piuttst che sul valre della tensine di cntatt limite. In definitiva si fa in md di interrmpere l alimentazine del circuit in tempi tant più brevi quant maggire è la tensine sulle masse in md che sia rispettata la curva di sicurezza tensine-temp. Indicand cn I g la crrente di guast a terra e cn U T (cincidente cn U E ) la tensine vers terra delle masse, il rispett della curva di sicurezza richiede che risulti: t i t s (1), in cui t i è il temp di eliminazine della crrente di guast da parte del dispsitiv di prtezine, mentre t s è il temp di spprtabilità della tensine; Nella pratica nn si lavra sulla relazine (1) ma è sufficiente che sian verificate alcune cndizini specifiche dipendenti dal tip di sistema di distribuzine utilizzat (TT, TN, IT). In particlare è necessari crdinare l impiant di terra cn un dispsitiv di interruzine autmatica dell alimentazine: R E I disp t 5 s U L Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 71 di 92 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema TT senza interruzine autmatica dell alimentazine Senza interruzine autmatica dell alimentazine la sicurezza delle persne cntr i cntatti indiretti si avrebbe sl nel cas in cui: R E U T = U 0 < U R E +R L = R E < U L R N U 0 U N ; L U 0 = 230 V ; U L = 50 V ; R N < 1Ω = R E < 0.3 Ω!!!!!!! Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 72 di 92

37 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema TT cn interruzine autmatica dell alimentazine Secnd la nrma CEI 64-8 la prtezine cntr i cntatti indiretti (cn interruzine autmatica dell alimentazine) nei sistemi TT è assicurata se la resistenza di terra è crdinata cn l interruttre differenziale: R E I N < U L R E < U L I N ; Nel cas più cmune in cui I N = 30 ma (t ma 300 ms) si ha: Attenzine R E < 50 V 1666 Ω; 0.03 A Prendend cme esempi un cndmini, pichè tutte le masse sn cllegate tra lr tramite l stess cnduttre PE (peraltr di resistenza trascurabile rispett a R E ), in cas di guast su una generica massa anche tutte le altre assumn la stessa tensine U T. Pertant se nel cndmini un utente nn installa l interruttre differenziale, in cas di guast nel prpri impiant, anche gli altri utenti nn risultan prtetti cntr i cntatti indiretti. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 73 di 92 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema TN-S senza interruzine autmatica dell alimentazine Senza interruzine autmatica dell alimentazine la sicurezza delle persne cntr i cntatti indiretti si avrebbe sl nel cas in cui: Zp U T = U 0 < U Z f + Z L Z p < U L Z p U 0 U L f ; U 0 = 230 V ; U L = 50 V ; Z p < 0.3 Z f ; (sez. PE 3 vlte maggire sez. Fase); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 74 di 92

38 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema TN-S cn interruzine autmatica dell alimentazine Usand la sezine minima prescritta dalle nrme per il cnduttre PE, è facile stimare la tensine di cntatt a cui si prtan le masse di un sistema TN-S in cas di guast: Sezine di fase Sezine minima PE U T S f 16 mm 2 S p = S f U 0 /2 115 V!!! 16 mm 2 < S f 35 mm 2 S p = 16 mm 2 S f > 35 mm 2 S p = S f 2 2 U 0 /3 153 V!!! Usand invece l interruzine autmatica dell alimentazine, secnd la nrma CEI 64-8 la prtezine cntr i cntatti indiretti nei sistemi TN-S è assicurata se: Z s I a U 0 ; = I a U 0 Z s = I g ; cui Z s = Z 2trasf + Z f + Z p è l impedenza dell anell di guast; I a è la crrente che prvca l interruzine autmatica del dispsitiv di prtezine entr i tempi previsti dalla nrma e U 0 è la tensine nminale tra fase e terra del sistema; I tempi previsti dalle nrme sn i seguenti: nei circuiti terminali prtetti da dispsitivi di svracrrente cn crrente nminale minre uguale a 32 A si deve avere: t i 0.4 s (c. rd.) e t i 0.2 s (c. part.); nei circuiti di distribuzine prtetti da dispsitivi di svracrrente cn crrente nminale maggire di 32 A si ammette: t i 5 s (bassa pssibilità di guast e di cntatt cn una massa in tensine); Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 75 di 92 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema TN-S cn interruzine autmatica dell alimentazine Se il dispsitiv di prtezine è un interruttre autmatic magnettermic è necessari verificare la relazine precedente: Z s I a U 0 ; in pratica ccrre verificare che la crrente di guast sia superire alla crrente di intervent magnetic del dispsitiv: I g > I m ; Se invece l interruttre autmatic è di tip differenziale la relazine Z s I N U 0 risulta autmaticamente sddisfatta. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 76 di 92

39 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema IT In un sistema elettric islat da terra, un prim guast a terra determina il passaggi di una crrente prevalentemente capacitiva, di valre mdest, che mantiene la tensine U T = R E I d a livelli nn periclsi; Il nn dver interrmpere il circuit al prim guast a terra è la caratteristica peculiare, e insieme il maggir vantaggi, dei sistemi IT. Tale caratteristica è prezisa ad es. negli spedali nelle grandi industrie chimiche dve l interruzine dell alimentazine può causare gravissimi danni ecnmici alla prduzine. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 77 di 92 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema IT: dppi guast a terra Se il prim guast a terra nn è eliminat in un temp raginevlmente breve, può verificarsi un secnd guast a terra su un altra fase di un altr circuit. Si stabilisce csì una crrente di dppi guast a terra, alimentata dalla tensine cncatenata, che può determinare l intervent dei dispsitivi di prtezine a massima crrente su entrambi i circuiti. Viene csì men il vantaggi della cntinuità di esercizi del sistema IT, anzi si aggrava il disservizi rispett a un sistema TT TN dve le prtezini selettive aprn il sl circuit di guast. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 78 di 92

40 Prtezine cntr cntatti INdiretti Sistema IT: cntrll di islament Nei Sistemi IT è necessari prevedere un sistema di cntrll cntinu dell islament vers terra, in md da permettere una rapida individuazine ed eliminazine del prim guast a terra. Il dispsitiv più semplice è cstituit da tre lampade ad incandescenza inserite tra le fasi e la terra. Il valre dell intensità luminsa di gni lampada dipende dal valre della tensine vers terra della fase da cui è alimentata e frnisce una valutazine del livell di islament di quella fase. Nel cas di guast a terra, una lampada si spegne, mentre le altre due, alimentate dalla tensine cncatenata, divengn più luminse. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 79 di 92 Prtezine cntr cntatti Diretti Intrduzine: grad di prtezine meccanica degli invlucri Le custdie dei cmpnenti ed apparecchi elettrici devn assicurare la prtezine cntr la penetrazine di crpi slidi e liquidi adeguata all ambiente di installazine ed inltre devn essere idnee ala prtezine delle persne cntr i cntatti diretti. La classificazine del grad di prtezine meccanica è stata nrmalizzata (Nrma CEI 70-1) cn una sigla cmpsta da due cifre caratteristiche precedute dalla sigla IP (Internatinal Prtectin). la prima cifra, cmpresa fra 0 (nn prtett) e 6 (nn è ammessa alcuna penetrazine di plvere), indica il grad di prtezine cntr la penetrazine dei crpi slidi; la secnda cifra, cmpresa fra 0 (nn prtett) e 8 (prtett cntr le smmersini), indica il grad di prtezine cntr l ingress di liquidi. Ad esempi per i cmpnenti espsti all azine degli agenti atmsferici il grad di prtezine meccanica deve essere nn inferire a IP 44. Quand viene usata una sla cifra l altra è sstituita dalla lettera X (es. IP 4X). I gradi di prtezine IPXXB e IPXXD significan rispettivamente che il dit di prva ed il fil di prva del diametr di 1 mm pssn penetrare all intern del cmpnente ma nn arrivan tccare le parti attive, sn quindi adatti per la prtezine delle persne cntr i cntatti diretti. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 80 di 92

41 Prtezine cntr cntatti Diretti Grad di prtezine meccanica Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 81 di 92 Prtezine cntr cntatti Diretti Mdalità di prtezine Per la prtezine cntr in cntatti diretti si distingun: misure di prtezine ttale Islament delle parti attive (per cavi) Invlucri (per apparecchi elettrici) Barriere misure di prtezine parziale Ostacli + distanze minime Distanziament + distanze minime Le misure di prtezine ttali sn destinate alla prtezine delle persne prfane di elettricità e vengn applicate nei lughi rdinari. Le misure parziali sn adibite alle prtezine delle persne addestrate da un punt di vista elettric e vengn applicate nelle aree elettriche chiuse. Gli invlucri assicuran la prtezine cntr i cntatti diretti in gni direzine, mentre le barriere assicuran un determinat grad di prtezine cntr i cntatti diretti nella direzine di abituale access. Gli invlucri e le barriere devn essere saldamente fissati (CEI 64-8). Il grad di prtezine minim di invlucri e barriere per assicurare la prtezine cntr i cntatti diretti è IP XXB. L stacl è una prtezine utilizzata per impedire un cntatt dirett invlntari cn le parti attive, ma nn è adatt a impedire il cntatt intenzinale; l stacl è pertant una misura di prtezine parziale cntr i cntatti diretti. Il distanziament cnsiste nell evitare che parti a tensine diversa simultaneamente accessibili sian a prtata di man. Tra le parti a tensine diversa deve essere inclus anche il paviment nn islante (R < 50 kω). Le misure di prtezine parziale sn cnsentite sl laddve pera persnale addestrat. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 82 di 92

42 Prtezine cntr cntatti Diretti Interruttre differenziale cme prtezine aggiuntiva L impieg di interruttri differenziali cn sensibilità I N 30 ma è stat cnsiderat in sede nrmativa nazinale ed internazinale cme una misura di prtezine addizinale e nn sstitutiva delle misure di prtezine cntr i cntatti diretti. In particlari situazini circuitali la prtezine fferta dall interruttre differenziale cntr i cntatti diretti può essere parzialmente cmpletamente cmprmessa. Ad esempi: nel cntatt biplare, se la persna è islata da terra, l interruttre differenziale nn interviene. Al cntrari di quant avviene per i cntatti indiretti nei quali se la persna nn è in cntatt cn la massa nel mment in cui si verifica il guast, l interruttre interviene ugualmente per la presenza dell impiant di terra, nel cntatt dirett ciò nn avviene e l interruttre differenziale è azinat dalla crrente che fluisce attravers la persna; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 83 di 92 Prtezine cmbinata cntr cntatti Diretti ed INdiretti Sistemi SELV e PELV Una misura per la prtezine cntempranea cntr i cntatti diretti ed indiretti prevista dalla Nrma CEI 64-8 è rappresentata dai sistemi a bassissima tensine denminati SELV, PELV. Un sistema per essere cnsiderat di tip SELV ( fig. 16) deve essere alimentat cn un trasfrmatre di sicurezza (separazine cn dppi islament tra primari e secndari; tensine secndaria < 50 V c.a.) da altra srgente cn grad di sicurezza equivalente; separazine dal sistema FELV e dai circuiti a tensine più elevata cn dppi islament; circuiti nn cllegati a terra; masse nn cllegate a terra. Cn i sistemi SELV e PELV è assicurata la prtezine cntr i cntatti indiretti. Nel sistema SELV la prtezine cntr i cntatti diretti è in genere assicurata se la tensine di alimentazine nn supera 25 V in crrente alternata (sn esclusi alcuni ambienti a maggir rischi in cas di incendi). Altrimenti è necessari seguire ulteriri prescrizini previste dalla Nrme CEI 64-8, alla quale si rimanda anche per le caratteristiche dei sistemi PELV e FELV. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 84 di 92

43 Esecuzine dell Impiant di Terra Definizine Per impiant di terra si intende l insieme dei dispersri, dei cnduttri di terra, dei cnduttri di prtezine e dei cnduttri equiptenziali. La crretta scelta ed applicazine di ciascun element dell impiant di terra è cndizine indispensabile per rendere affidabile il sistema di prtezine. Un errre, un difett, una dimenticanza nei cnduttri di fase si rivelan tramite una disfunzine dell impiant, mentre nei circuiti di prtezine pssn rimanere latenti e manifestarsi sl tramite un infrtuni. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 85 di 92 Esecuzine dell Impiant di Terra Struttura Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 86 di 92

44 Esecuzine dell Impiant di Terra Dispersri Il dispersre è un crp metallic l insieme di crpi metallici in cntatt elettric cl terren utilizzati, intenzinalmente di fatt, per disperdere crrenti elettriche. Il dispersre intenzinale, che viene installat unicamente cn l scp di mettere a terra gli impianti elettrici (picchetti, crde, piastre, piattine ecc..), deve avere le seguenti caratteristiche: a) rbustezza meccanica sufficiente per resistere alle sllecitazini dvute alle perazini di installazine e all assestament del terren; b) resistenza (cmprese le giunzini e i mrsetti) all aggressine chimica del terren; c) buna cntinuità elettrica fra i vari elementi; d) nn devn essere causa di crrsine per le altre strutture interrate alle quali sn cllegati metallicamente. Il dispersre di fatt è un crp metallic in cntatt cl terren tramite calcestruzz, che viene nrmalmente utilizzat per scpi diversi dalla messa a terra degli impianti elettrici (gli elementi metallici degli edifici, le tubazini metalliche di acqua ed altri fluidi, le armature metalliche dei cavi a cntatt cl terren ecc..). I dispersri di fatt sn cstituiti da elementi metallici che nrmalmente sn mlt estesi e hann superfici di cntatt cl terren più grandi di quelle dei dispersri intenzinali per cui il lr cntribut alla dispersine della crrente di guast può essere ntevle Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 87 di 92 Esecuzine dell Impiant di Terra Dispersri intenzinali I Dispersri intenzinali pssn essere a picchett, a crda, a piastra, ad anell, ecc.; quelli di frma cilindrica (serie di tubi tndini suddivisi in tratti raccrdabili cn filettature) si usan per prfndità di infissine ntevle; quelli prfilati di acciai zincat a cald si usan per prfndità di psa nn elevata Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 88 di 92

45 Esecuzine dell Impiant di Terra Dispersri intenzinali Dispersri ad anell: si ttengn cllegand ad anell cnduttri nudi (nastri crde) psati direttamente nel terren ad una prfndità di almen 0.5 m; Dispersri a maglia: si ttengn unend insieme più dispersri ad anell integrati cn diversi picchetti; Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 89 di 92 Esecuzine dell Impiant di Terra Dispersri di fatt Le caratteristiche del dispersre di terra pssn essere miglirate utilizzand, ltre i dispersri intenzinali, anche i dispersri di fatt. Tutti i crpi metallici in intim cntatt cl terren tramite calcestruzz pssn essere cllegati all impiant di terra adttand però alcuni accrgimenti atti ad evitare fenmeni di crrsine (ccrre usare metalli mgenei); Un dei dispersri di fatt più cmuni sn i ferri di armatura del cement armat che, per effett dell umidità cntenuta nel calcestruzz, pssn cnsiderarsi dispersri a tutti gli effetti. Crs di Laurea in Ingegneria Meccanica; Dcente: Rcc Rizz slide 90 di 92