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2 I N D I C E 1. GENERALITÀ CARATTERISTICHE DELL IMPIANTO ELETTRICO CATEGORIA E SISTEMA CARICHI PREVISTI CONDUTTURE Tipi di cavi Tubi protettivi e canali Cassette e connessioni DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO ELETTRICO SEZIONI E LUNGHEZZE DEI CAVI VERIFICA DELLA PORTATA DEI CAVI ANALISI DELLA CADUTA DI TENSIONE LUNGO I CAVI ANALISI DELLA PROTEZIONE CONTRO I CORTO CIRCUITI PROTEZIONE DALLE SCARICHE ATMOSFERICHE PREMESSA LOCALIZZAZIONE DELLA STRUTTURA DETERMINAZIONE DI N EL DETERMINAZIONE DI N F FORMULAZIONI CALCOLO DI A EQ DETERMINAZIONE DI <h> DETERMINAZIONE DI <C> E <H> DETERMINAZIONE DI <a> E <b>. CALCOLO DI A eq CALCOLO DI N F DETERMINAZIONE DEL LIVELLO DI PROTEZIONE P DELL IMPIANTO DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO DI PROTEZIONE SISTEMA DI CAPTAZIONE SISTEMA DI DISPERSORI IMPIANTO DI TERRA GENERALITÀ DESCRIZIONE DELL IMPIANTO VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA TOTALE DI TERRA (R T ) COLLEGAMENTI DI PROTEZIONE E EQUIPOTENZIALI IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE INTRODUZIONE NORMATIVA GRANDEZZE FOTOMETRICHE FASI PROGETTUALI Analisi del problema principale Considerazione dei livelli di illuminamento richiesti Scelta degli apparecchi illuminanti Suddivisione del progetto in più parti Calcoli illuminotecnici... 24

3 0. GENERALITÀ Il presente progetto é stato sviluppato dallo scrivente Ing. Francesco Grande, iscritto all Albo Professionale dell Ordine degli Ingegneri della Provincia di Napoli al n 6695, con studio professionale in Napoli (NA), via Cinthia, 21/23 Esso riguarda il corpo di fabbrica, in ampliamento, da realizzare presso la Scuola Elementare M.L.King in frazione Bomerano di Agerola - Napoli. L alimentazione sarà derivata dal Quadro generale esistente al piano terra della Scuola, che, posta in una tubazione da staffare nella parte alta della parete del corridoio, raggiungerà un quadretto locale da installare nel disimpegno che sarà realizzato tra il vecchio ed il nuovo corpo di fabbrica. Le utenze previste sono: - illuminazione normale - prese - illuminazione di emergenza - illuminazione esterna La linea sarà protetta, a monte, da un interruttore automatico magnetotermico con relè differenziale da 40 A, IdN 0,3 A Il presente progetto si basa sul fondamento normativo costituito dalla Norma CEI 64-8, relativa agli impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 Vac e, per quanto ancora applicabile, sul DPR 547/55, relativo alla sicurezza sui luoghi di lavoro. 1. CARATTERISTICHE DELL IMPIANTO ELETTRICO L impianto é alimentato in bassa tensione, 1φ + N, 220 Vac, 50 Hz, dalla rete ENEL. Il Punto di Consegna (P.C.), munito di contatore d energia monofase é ubicato nell ambito della Scuola ed è munito di interruttore di protezione in partenza e scaricatori di tensione. 1.1 Categoria e Sistema L impianto in questione é del tipo T-T di 1 a categoria. E cioè un sistema a tensione inferiore a 1000 Vac, e sia il neutro del trasformatore MT dell Ente di distribuzione, sia le masse elettriche dell utente sono connesse a terra, e sono separate ed indipendenti. 1.2 Carichi Previsti Tutti i carichi previsti sono alimentati da linee gestite nel Quadro da aggiungere per la parte di nuova costruzione. Nella Tabella di calcolo sono riportati i singoli assorbimenti elettrici. In sintesi si ha: 2

4 Da: A: Cos φ Pot. Assorbita/ N. Fasi P.C. Q.G ,97 KW / 1φ Q.G. Illuminazione bagni e disimpegni ,072 KW / 1φ Q.G. Illuminazione emergenza ,1 KW / 1φ Q.G. Illuminazione Sala circuito ,65 KW / 1φ Q.G. Illuminazione Sala circuito ,65 KW / 1φ Q.G. Prese Sala ,00 KW / 1φ Q.G. Prese Sala ,00 KW / 1φ Q.G. Illuminazione esterna ,50 KW / 1φ 1.3 Condutture Tab Tipi di cavi E previsto l utilizzo di cavi non propaganti l incendio e a ridotta emissione di gas, del tipo N1VV-K ed N07V-K, rispondenti alla Norma CEI II. I cavi del primo tipo, saranno bipolari flessibili, isolati in PVC, con guaina di PVC di qualità R2; quelli del secondo tipo saranno unipolari, flessibili, senza guaina, isolati in PVC. Il cavo di terra sarà esteso a tutte le utenze funzionali ed alle masse metalliche significative. Il colore dell isolante sarà ovviamente rispondente ai dettami della Norma, per cui si avrà: * conduttori di protez. ed equipotenziali GIALLO/VERDE * conduttori di neutro BLU CHIARO Per i conduttori di fase sarà utilizzato un colore comunque diverso dai precedenti Tubi protettivi e canali Nell impianto in esame é previsto l uso di cavi unipolari e multipolari. Detti cavi sono quindi filati in condutture che sono costituite da tubazioni rigide autoestinguenti, conformi alla Norma CEI 23-8, fissate a parete, da tubazioni flessibili da installare 3

5 sottottraccia conformi alla Norma CEI 23-14, e da canaline autoestinguenti conformi alla Norma CEI Cassette e connessioni Le cassette di derivazione utilizzate sono in materiale termoplastico autoestinguente, con grado di protezione IP 55. Tutte le connessioni saranno effettuate esclusivamente nelle cassette di derivazione previste, utilizzando gli appositi morsetti volanti isolati, in materiale termoplastico con il corpo in ottone. 4

6 2. DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO ELETTRICO 2.1 Sezioni e lunghezze dei cavi Trattandosi di cavi di energia, la loro sezione minima deve essere 1.5 mm 2. In realtà la scelta della sezione dei cavi é stata effettuata in base alla corrente d impiego dei singoli circuiti I b, calcolata in funzione dei carichi massimi precedentemente indicati in Tab. 1, ed alla lunghezza delle linee stesse. Per linee con derivazioni ricordiamo che, dalle linee di sezione s = 2.5 mm 2 nascono linee con cavi di sezione s = 1.5 mm 2, mentre dalle linee di sezione s = 4 mm 2 nascono linee derivate di sezione s = 2.5 mm 2. Nei paragrafi successivi verranno riportate le tabelle che riportano tutti i dati inerenti al dimensionamento di ogni linea. 2.2 Verifica della portata dei cavi e della protezione contro i sovraccarichi La prima condizione fondamentale da rispettare per una corretta scelta del dispositivo di protezione dal sovraccarico è: I b I n I z questa relazione è formata da tre disequazioni : a) la portata massima dei cavi deve essere maggiore o quanto meno uguale alla corrente di impiego I b I Z b) il dispositivo posto a protezione linea deve avere una corrente nominale tale da lasciar passare permanentemente la corrente di impiego I b I n c) il dispositivo posto a protezione della linea deve interrompere le eventuali correnti superiori alla portata del cavo I n I z La verifica del corretto dimensionamento dei cavi in forza delle correnti di impiego I b e della portata massima in regime permanente dei cavi I Z, verrà effettuata in 5

7 base ai dati riportati nella Tabella UNEL , relativa appunto alla Portata dei cavi in regime permanente. Per ciò che riguarda i dispositivi di protezione, si rileva che gli interruttori magnetotermici utilizzati sono tutti conformi alla Norma CEI 23-3 IV ed., con una caratteristica di intervento tipo C : ciò significa che I F, che é la corrente minima la quale sicuramente fa scattare nel tempo convenzionale (1 h) l interruttore, é pari a 1.45 volte il valore della corrente nominale I n. La Norma CEI 64-8 prevede che, per una efficace protezione dei cavi dai sovraccarichi deve risultare che: I F 1.45 I Z relazione automaticamente soddisfatta per qualunque interruttore costruito secondo la Norma CEI 23-3 IV L analisi implementata con i metodi precedentemente esposti, svolta singolarmente per ogni linea uscente dai Quadri, porta ai risultati presentati nella legenda della Tavola degli schemi elettrici unifilari, relativi alla taglia dell interruttore (I n ) ed alla sezione dei cavi. 2.3 Analisi della caduta di tensione lungo i cavi La verifica in oggetto ha lo scopo di dimostrare che la caduta di tensione non superi il 4%, partendo dal punto di consegna fino al circuito terminale più sfavorito. Il calcolo verrà fatto in base ai valori di resistenza specifica dei cavi unificati, riportati nella Tabella UNEL Nel caso in esame si deve tenere conto innanzi tutto della linea che connette il Punto di Consegna P_C con il Quadro Generale Q_G. Inoltre, per ognuna delle linee che escono dal Quadro Q_G, bisogna considerare se da essa nascano linee derivate. In questo caso va valutata anche la caduta relativa a quella di esse più svantaggiata. Quindi tenendo conto dei seguenti parametri: 1) sezione, lunghezza, numero di fasi ed il cosφ di ogni linea montante ed, eventualmente, delle linee derivate; 2) potenze assorbite lungo la linea montante e lungo la derivata che da essa nasce; nella legenda degli schemi elettrici vengono riportati anche i risultati dei calcoli relativi alla caduta di tensione percentuale per ogni linea, partendo dal Punto di Consegna P_C fino all estremità di ogni linea derivata. 6

8 Analizzando questi risultati si evince che é sempre verificato quanto richiesto dalla Norma. 2.4 Analisi della protezione contro i corto circuiti Il valore della Corrente Massima di C.C. al Punto di Consegna é un valore che deve essere fornito dall Ente Erogatore. E però anche possibile calcolarlo, con un errore per eccesso che é a vantaggio della sicurezza o, se del caso, misurarla. Infatti si ha che la linea dell Ente Erogatore che giunge al contatore dalla cabina MT/BT é costituita da un cavo tetrapolare, con conduttori di sezione s = 16 mm 2, e una lunghezza che é di circa 50 m. Nell ipotesi di considerare l impedenza di C.C. costituita solo da quella di detta linea, utilizzando i valori unificati per il calcolo delle impedenze di C.C. per i cavi isolati in PVC, si ha che: R F Ω; I CC-trifase 8800 A; I CC-fase-neutro 4400 A. La verifica in oggetto deve dimostrare l idoneità dei dispositivi di protezione adottati in caso di corto circuito. 1) Corto Circuito immediatamente a valle degli interruttori di protezione Nella verifica dell idoneità dei dispositivi di protezione utilizzati per la protezione delle linee che da essi si dipartono, devono essere verificate le seguenti condizioni: a) per un C.C. immediatamente a valle dei dispositivi di protezione la massima corrente deve essere inferiore al Potere di Interruzione P.I. dei dispositivi stessi; b) nella stessa condizione l Energia Specifica Passante che attraversa il dispositivo di protezione deve essere inferiore al valore limite di tale parametro per il cavo utilizzato; Le condizioni a) e b) dovranno essere verificate per un C.C. trifase, se la rete é di tale tipo; infatti per esso si ha il massimo valore della corrente di C.C. Se la rete é di tipo monofase, si dovrà utilizzare nel calcolo il C.C. di tipo fase-neutro. 7

9 Nei Quadri, riportati negli Allegati, ricordiamo che tutti gli interruttori utilizzati sono rispondenti alla Norma CEI 23-3 IV ed., con caratteristica d intervento tipo C. 2) Corto Circuito all estremità delle linee Nel caso di linea protetta solo da interruttore magnetico viene verificata la congruità dei dispositivi di protezione a far fronte ad un C.C. nel tratto terminale di una linea. Le condizioni da verificare sono le seguenti: a) per un C.C. al termine di una linea, la corrente deve essere maggiore di quella che garantisce l intervento dello sganciatore magnetico I M ; b) nella stessa condizione l Energia Specifica Passante che attraversa il dispositivo di protezione deve essere inferiore al valore limite di tale parametro per il cavo utilizzato. Le condizioni a) e b) dovranno essere verificate per un C.C. fase-neutro, in quanto in tale caso la corrente di C.C. assume il valore minimo possibile. I calcoli per le suddette verifiche portano alla scelta di dispositivi di adeguate caratteristiche, elencate nella legenda degli schemi Allegati. Nel caso in cui vengano impiegati soltanto interruttori magnetotermici o magnetotermici differenziali, si provvede esclusivamente alle verifiche riguardanti la corrente di C.C. massima. 3. IMPIANTO DI TERRA 3.1 Generalità L impianto di terra é costituito da un sistema di dispersori per mezzo del quale si raggiungono i seguenti obbiettivi: * protezione contro i contatti indiretti, dovuti a guasti verso terra della rete; * smaltimento delle piccole correnti di dispersione ordinariamente presenti negli apparecchi di classe 1; * equipotenzialità tra masse elettriche e masse estranee; In ogni caso l impianto in questione deve operare in maniera coordinata con gli interruttori differenziali automatici inseriti nell impianto elettrico; ciò deriva dalle disposizioni della Norma CEI 64-8 e, se il tutto é correttamente dimensionato, permette 8

10 di limitare la tensione massima di contatto al valore prescritto, che nel caso in esame é pari a 50 V. Ancora l impianto deve soddisfare al dettato del DPR 547/55, per cui la Resistenza di Terra R T deve risultare 20 Ω. 3.2 Descrizione dell impianto Nel caso in esame, essendo previsto l installazione di un sistema di protezione contro le scariche atmosferiche con la sua rete di dispersione, si utilizzerà quest ultima anche per l impianto di protezione contro i contatti indiretti. Mediante una corda in rame, isolata in PVC, della sezione s = 25 mm 2 sarà realizzata la connessione fra l impianto di dispersione e il Nodo Equipotenziale, costituito da una barra di rame fissata all interno di un apposito Quadro allocato in prossimità del Quadro Elettrico Generale. Da quest ultimo saranno poi derivate le connessioni di terra ed equipotenziali utilizzate nell impianto in esame. 3.3 Valutazione della Resistenza Totale di Terra (R T ) Come si evince dagli schemi elettrici dell impianto riportato negli allegati, la corrente di dispersione I DT é limitata da un insieme di n 4 interruttori magnetotermici differenziali, montati sui vari Quadri, per ciascuno dei quali é I D = 30 ma. Si ha quindi: I DT 0.12 A. Secondo la Norma CEI 64-8, la massima tensione di contatto non deve superare il valore di 50 V. Deve cioè essere verificata la relazione si ricava: R T 50/I DT R T 64 Ω Per semplicità e a maggior vantaggio della sicurezza, si ipotizza che il sistema di dispersione sia costituito solo dagli otto spandenti, connessi da un cavo di rame con resistenza trascurabile, che non contribuisce al sistema disperdente. In quest ipotesi, essendo i due spandenti sufficientemente lontani fra loro, é lecito supporli indipendenti, e quindi la resistenza totale di terra R T può essere vista come il parallelo delle loro singole resistenze. Per uno spandente della forma e dimensioni in precedenza indicate, si ricava agevolmente dalla letteratura: R T 0.4*ρ e quindi, per tutti gli otto dispersori si ha: R T 0.05*ρ 9

11 Dovendo essere: R T 64 Ω, si ricava: ρ 1280 Ω*m E questo un valore di resistività corrispondente ad un tipo ti terreno roccioso con umidità intorno al 10 %, mentre nella zona dell impianto si é in presenza di un terreno per il quale é lecito prevedere valori di resistività nettamente inferiori, prudenzialmente ipotizzabili intorno a 250 Ω*m. Di conseguenza é da ritenersi che l impianto così dimensionato sia perfettamente in grado di garantire, in unione con i differenziali, la prescritta protezione. Anche dal punto di vista del DPR 547/55 la situazione é confortante. Infatti un valore di R T 20 Ω, implica che il terreno debba avere una resistività ρ 400 Ω*m che, come si é visto, é maggiore del valore che ci si aspetta per il terreno in questione. 3.4 Collegamenti di Protezione e Equipotenziali Nello schema unifilare riportato in Tav. G sono indicati tutti i collegamenti di protezione ed Equipotenziali previsti, con l indicazione delle sezioni da utilizzare per i vari cavi. IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE 6.1 Introduzione L'art. 7 della Legge 46/90 stabilisce che si intendono "costruiti a regola d' arte " gli impianti realizzati in conformità alle norme tecniche UNI e CEI. In considerazione di questo si devono considerare adeguati gli impianti di illuminazione realizzati e mantenuti in conformità alle norme UNI, DIN, etc... La normativa vigente inerente l' illuminazione di interni con luce artificiale è la norma UNI del maggio Normativa L'entrata in vigore della normativa inerente l'illuminazione di interni con luce artificiale, comporta una maggiore accuratezza ed un maggior impegno, sia nella scelta 10

12 dei corpi illuminanti, sia nella realizzazione del progetto illuminotecnico, con questo argomento, ci proponiamo di evidenziare i punti principali inerenti tale normativa. Come già detto l'art. 7 della Legge 46/90, evidenzia che si intendono "costruiti a regola d'arte ", gli impianti realizzati in conformità alle norme tecniche UNI e CEI. In particolare, nella progettazione si deve prendere come riferimento la normativa vigente UNI "Illuminazione di interni con luce artificiale" del maggio Tale norma è l'unica fonte ufficiale, in Italia, che fornisce prescrizioni di carattere illuminotecnico relative all'esecuzione, l'esercizio e la verifica degli impianti di illuminazione artificiale, negli ambienti interni, civili e industriali. L' impianto di illuminazione influisce direttamente sulla capacità visiva, sulla sicurezza e sul benessere delle persone; nell'affrontare un progetto illuminotecnico, è indispensabile pertanto considerare, nel rispetto delle esigenze di risparmio energetico e prescrizioni illuminotecniche, i parametri di illuminamento medio in esercizio e uniformità di illuminamento, la ripartizione delle luminanze, la limitazione dell'abbagliamento, la direzionalità della luce, il colore della luce e la resa del colore. Per assicurarsi di avere la migliore prestazione visiva in relazione al compito da svolgere, i parametri suddetti devono essere definiti in fase di dimensionamento e verificati in sede di realizzazione dell'impianto. L uniformità di illuminamento potrà essere facilmente raggiunta, in un impianto dove prevale la luce diretta su quella diffusa, se non vengono superati i valori consigliati di e/h (interdistanza/altezza), riportati a fianco di ogni curva fotometrica. L'abbagliamento può essere causato, sia dalle lampade nude e dagli apparecchi di illuminazione (abbagliamento diretto), sia dalle elevate luminanze prodotte dalle superfici lucide (abbagliamento riflesso) Nell'abbagliamento diretto, l'entità di limitazione della luminanza degli apparecchi, dipende dal tipo e dalla disposizione degli stessi, dal loro angolo di schermatura, dalla classe di qualità richiesta dell'impianto di illuminazione e dall'illuminamento medio in esercizio. Nell'abbagliamento riflesso, la luce riflessa da un oggetto presente nel campo visivo, può causare la riduzione del contrasto e disturbi visivi da abbagliamento, peggiorando in tal modo le capacità visive dell'osservatore. Per evitare il riflesso fastidioso sul videoterminale, è necessario che la luminanza di tutte le zone o arredi che un operatore può vedere riflessi sullo schermo, non sia mai maggiore di 200 cd/m2. La norma prevede per ogni tipo di locale, sia di interni civili, sia di interni industriali, il livello di illuminamento medio mantenuto, la tonalità di colore della luce, l'indice di resa cromatica e il grado di limitazione dell'abbagliamento. 11

13 6.3 Grandezze fotometriche La norma UNI cita che l impianto di illuminazione influisce sulla capacità visiva, sull attività, sulla sicurezza e sul benessere delle persone. Allo scopo la norma definisce le modalità per scegliere, valutare e misurare le grandezza fotometriche. Sentiremo quindi parlare di termini nuovi il cui significato verrà elencato nelle righe successive: Flusso luminoso: è la potenza irraggiata complessivamente da una sorgente luminosa e percepita dall occhio umano. Illuminamento: è la quantità di luce riferita all unità di superficie. Illuminamento medio, Em: valore medio aritmetrico degli illuminamenti misurati o calcolati in un ambiente o in una zona adibita ad una determinata attività. Illuminamento di esercizio, En: Valore dell illuminamento medio sul piano di lavoro riferito allo stato medio di invecchiamento ed insudiciamento dell impianto di illuminazione. Fattore di manutenzione, M: è il rapporto fra l illuminamento medio di esercizio e quello medio iniziale relativo all impianto di illuminazione delle lampade. In altre parole è quel coefficiente che tiene conto dell invecchiamento dell impianto, che, a sua volta, è strettamente legato alla manutenzione ed alla pulizia. Coefficiente di riflessione, Cu: indica la percentuale di flusso che le pareti, il soffitto, il pavimento ed il piano di lavoro riflettono. Indice di resa cromatica: indica la bontà con la quale vengono visti i colori (resa cromatica = 100 significa che tutti i colori vengono visti e distinti chiaramente; resa cromatica=0 si tratta di luce monocromatica che ci permette di vedere le sfumature di un solo colore) Efficienza : è una caratteristica delle lampade e ci è data dal rapporto fra flusso luminoso emesso dalla lampada e potenza assorbita. In altre parole indica quanta luce emetta la lampada per ogni unità di potenza. Allegati - Tabella di calcolo delle linee di alimentazione ed egli interruttori di protezione - Verifica termica del quadro previsto 12

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