Un edificio, adibito ad albergo, è costituito da tre piani fuori terra e da un piano interrato.

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1 In questo numero riportiamo uno svolgimento possibile al quesito posto dal Ministero per l esame di stato di abilitazione all esercizio della libera professione di perito industriale della sessione Lo svolgimento illustra i principi e gli aspetti fondamentali utilizzati nella progettazione. ESAMI DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA LIBERA PROFESSIONE DI PERITO INDUSTRIALE Indirizzo: Elettrotecnica e automazione - Seconda prova scritta Gianfranco Magni, Segretario Nazionale FEDERPERITI INDUSTRIALI Sindacato Nazionale Periti Industriali Libero Professionisti Giuseppe Gallo Un edificio, adibito ad albergo, è costituito da tre piani fuori terra e da un piano interrato. La cabina di trasformazione a servizio della struttura è alimentata da una linea in cavo alla tensione nominale di 15kV. Dal quadro Generale di bassa tensione di cabina (QE1) partono le linee di alimentazione: a) del quadro elettrico generale di edificio (lunghezza linea 60m potenza 250kW) b)del quadro elettrico per l impianto di condizionamento (lunghezza linea 50m, potenza 80kW) Le potenze riportate tengono già conto dei relativi fattori di utilizzazione e di contemporaneità ed è previsto il rifasamento automatico dell impianto con batterie di condensatori derivate dal quadro QE1. 1. E prevista, inoltre, l installazione di un gruppo elettrogeno per l alimentazione, in mancanza della tensione di rete, delle utenze privilegiate. Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute utili per meglio definire l utenza, fissate le caratteristiche del sistema di distribuzione e con riferimento alle norme e leggi relative alla struttura in esame, determini le caratteristiche: 1) Del trasformatore da installare in cabina; 2) Del rifasatore automatico centralizzato; 3) Della conduttura che collega il trasformatore al QE1; 4) Delle condutture in uscita dal quadro QE1; 5) Delle apparecchiature elettriche installate nel quadro QE1 e ne disegni lo schema elettrico unifilare. Inoltre, con riferimento anche agli impianti per i servizi tecnologici e di sicurezza previsti, disegni lo schema a blocchi della distribuzione generale dell energia commentando la soluzione proposta. Il candidato, infine, illustri, i criteri di progettazione e di installazione dell impianto di rivelazione incendi e degli impianti di illuminazione. SVOLGIMENTO Dal quesito posto emerge che la cabina di trasformazione è distante dal fabbricato albergo, e nello sviluppo che segue è considerata fuori terra, con un locale vicino a quello di trasformazione, nel quale è installato il gruppo elettrogeno. In sostanza il manufatto cabina di trasformazione, si comporrà di 3 locali, uno che si affaccia alla strada a disposizione della Società Erogatrice dell Energia Elettrica per installare i gruppi di misura a 15kV, uno a disposizione dell utente per installare il trasformatore e le apparecchiature di comando e controllo del circuito MT e BT, ed un locale per installare il gruppo elettrogeno. 14 btscuola Nel progetto che segue si è tenuto conto di quanto segue: - di progettare un impianto a regola d arte, applicando le Norme CEI, ai sensi della Legge 186 del 1968, e del DM 37 del La somma delle potenze assorbite è pari a 330kW (250kW edificio e 80kW impianto di condizionamento). L impianto è illustrato nello schema nella pagina a lato. Relativamente al fattore di potenza (fdp) degli assorbimenti si assume: un valore pari a 0,8 come valore medio delle utenze dell edificio, considerando che l impianto di illuminazione ha assorbimenti con un fdp non inferiori a 0,9, mentre, le altre

2 Legenda disegno 1) trasformatore in olio 2) collegamento a terra del polo di neutro del trasformatore 3) generatore e collegamento a terra del polo centrale del generatore 4) rifasamento fisso trasformatore 5) linea in cavo da trasformatore a QE1 6) interruttori automatici 7) sezionatori 8) rifasamento automatico 9) linee in cavo interrato 10) quadro generale di fabbricato utenze normali e utenze privilegiate 11) contattori 63A con interblocco meccanico da 12) quadro impianto di condizionamento btscuola 15

3 ESAMI DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA LIBERA PROFESSIONE DI PERITO INDUSTRIALE 16 btscuola utenze come motori frigoriferi, utenze cucina, ventilconvettori, apparecchiature telefoniche, elettroniche, ecc. hanno un fattore di potenza pari a 0,7. Il fattore considerato di 0,8 è quello medio, in quanto gli apparecchi illuminanti delle parti comuni dell albergo, sono praticamente sempre in funzione, e solamente attenuati durante la notte, mentre le altre utenze hanno un funzionamento molto discontinuo. Relativamente all impianto di condizionamento costituito da motori per i compressori e le pompe prevalentemente alimentati/dotati attraverso inverter per ottimizzare funzionamenti e ridurre al minimo i consumi, si assume un f.d.p. medio pari a 0,8. Pertanto la potenza in kva del trasformatore dovrà essere almeno di 250/0,8 + 80/0,8 = 412,5kVA. Dovendo utilizzare un trasformatore tra quelli standardizzati, di decide di installare un trasformatore da 500kVA, con entrata a 15kV ed uscita a 400V. Il trasformatore scelto è del tipo a raffreddamento naturale in olio, sarà con avvolgimenti in alluminio, del tipo a basse perdite e con un collegamento triangolo/stella Dy11, come richiesto dalle disposizioni del Distributore dell Energia Elettrica. Inoltre il trasformatore avrà un commutatore, da manovrare a trasformatore fermo, per variare del +- del 5% la tensione in uscita. L impianto è illustrato nello schema allegato. Dal quadro generale della cabina di trasformazione si dipartiranno n. 2 linee trifasi + neutro, come indicato nello schema, che alimentano rispettivamente l edificio e l impianto di condizionamento. Nel quesito non sono elencate le utenze privilegiate ma si ritiene che quelle indicate di seguito portino, per una potenza totale contemporanea da 28kW. Utenze privilegiate: 30% della illuminazione delle zone pubbliche dell albergo come: hall, reception, corridoi, uffici, parcheggio sotterraneo centrale rilevamento incendi ed allarmi celle frigorifere della cucina bar sistema informatico porte e cancelli motorizzati ascensore Dette utenze sono normalmente alimentate dall energia prodotta dal trasformatore. Al mancare della tensione di rete o per un guasto nel circuito MT o BT sino all ingresso del quadro generale QE1, per la mancanza della tensione si mette in moto un gruppo elettrogeno funzionante a gasolio, che deve inviare l energia alle utenze privilegiate. La commutazione dei carichi da rete a gruppo elettrogeno, avviene attraverso la chiusura di un contattore, che si ha dopo che il gruppo elettrogeno è in funzione. La funzione inversa di dare corrente alle utenze privilegiate dal trasformatore, avviene aprendo il contattore che collega il circuito privilegiato con il gruppo elettrogeno, e collegando sempre attraverso un contattore il circuito alle utenze privilegiate al circuito che eroga corrente dal trasformatore. Si segnala che il gruppo elettrogeno, si mette in funzione solo dopo un tempo predefinito, regolabile fra i 5 ed i 15 secondi, in modo da evitare accensioni inutili ed intempestive, per le brevi interruzioni dell alimentazione dovute alle cosidette richiusure rapide del gestore della rete. Infatti, il Gestore del Servizio Elettrico (GSE), soggetto diverso del fornitore dell energia elettrica, è l organizzazione che provvede a distribui-

4 re ai clienti/utenti l energia in rete dei vari fornitori. L esercizio di una rete elettrica, è condizionato da fattori come disturbi, fulminazioni e guasti in senso generale che possono determinare l intervento delle protezioni. L intervento delle protezioni determina l apertura del circuito che viene immediatamente richiuso e quindi rialimentato, e mantenuto in tensione se il disturbo si è eliminato, oppure riaperto se il guasto permane. Ciò avviene ad esempio quando volatili o oggetti volanti, come rami divelti da un temporale, si interpongono fra i conduttori di una elettrica aerea esterna. Questa temporanea perturbazione, determina l'intervento delle protezioni, che fanno aprire il circuito. Questi interventi anche per effetto dei fulmini, possono essere isolati o frequenti. Per questa ragione il ripristino della alimentazione di rete delle utenze privilegiate, avviene con un tempo regolabile da 3 a 10 minuti dall ultima mancanza di corrente. Dopo la riattivazione dell alimentazione dalla rete, un automatismo provvede alla fermata del gruppo elettrogeno. In ogni caso, alcune utenze legate alla sicurezza delle persone, ed alla continuità del servizio, pur essendo alimentate con energia per le utenze privilegiate, sono a loro volta alimentate da dispositivi che consentono un funzionamento limitato necessario durante il periodo delle commutazioni rete/gruppo o per il non avviamento del gruppo elettrogeno. Queste utenze si possono identificare ad esempio in: luci di emergenza dotate di alimentatori autonomi impianti di allarme rilevamento incendi e di controllo telecamere elaboratori elettronici per gestioni tecnico commerciali, impianto di diffusione sonora, ed altre impianti e/o utenze che devono funzionare anche al mancare della alimentazione di rete, per evitare di eliminare condizioni di panico, di pericolo e/o disagio. La linea elettrica che alimenta l impianto di condizionamento, si considera che alimenti soltanto il refrigeratore, le unità di trattamento aria, le pompe e la centrale di produzione del calore, e non si prevede alimenti i ventilconvettori installati negli ambienti dell edificio albergo. Le linee di alimentazione derivate dal quadro QE1, saranno realizzati con cavi in rame isolati in gomma e posati in cavidotti interrati che collegano la cabina al fabbricato. Il dimensionamento è realizzato avendo come base le indicazioni delle Norme CEI e delle tabelle UNEL. Le cadute di tensione (c.d.t.) di tutto il sistema elettrico sono così previste, per rimanere nel 4% consigliato dalle Norme CEI. linea e apparecchiature da trasformatore a quadro QE1 0,1% linee e apparecchiature da QE1 a quadri nel fabbricato 0,9% linee ed apparecchiature da quadri nel fabbricato alle utenze ed alle prese 3%. Si è volutamente contenuto al 1% la c.d.t. fra trasfomatore e quadri di fabbricato, per avere una sezione di cavo, tale da evitare eccessive cadute di tensione quando si ha l attivazione contemporanea delle utenze al ritorno dell energia elettrica dopo una interruzione, che vede un aumentato assorbimento di corrente rispetto al normale funzionamento, per l accensione contemporanea delle lampade e il contemporaneo avviamento dei motori. Sul quadro QE1, non sono previsti interruttori differenziali, e tutti gli impianti, fino ai quadri di fabbricato compresi, sono a doppio isolamento (cavi in gomma a doppio isolamento e struttura quadri in materiale isolante). btscuola 17

5 ESAMI DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA LIBERA PROFESSIONE DI PERITO INDUSTRIALE La scelta è motivata dalla volontà di realizzare un impianto con la più alta possibile continuità di funzionamento. I dispositivi differenziali dimensionati secondo le esigenze specifiche si prevede siano installati sugli impianti a valle dell interruttore di entrata dei quadri nel fabbricato. Il dimensionamento dell impianto di rifasamento è stato calcolato moltiplicando la differenza fra i valori delle tangenti del f.d.p. di funzionamento e quello desiderato (minimo 0,9). Inoltre i condensatori della apparecchiatura automatica di rifasamento sono previsti a 440V, per evitare danneggiamenti agli stessi per eventuali sovratensioni di rete. Evidentemente i condensatori così utilizzati hanno un minore rendimento di circa il 10%. Relativamente all'impianto di rilevamento incendi, si è prevista la installazione di una centrale elettronica installata nel locale costantemente presidiato della reception. A detta centrale alimentata dalla sezione privilegiate del quadro generale, sono collegati tutti i rilevatori installati nel fabbricato, ed i pulsanti di allarme manuale. I pulsanti sono installati nei luoghi comuni e nei corridoi, mentre i rivelatori di incendio sono installati in tutte le camere ed in tutti gli ambienti comuni. I rivelatori installati nei vari ambienti sono scelti per tipo di e quantità, in funzione delle condizioni dimensionali, ambientali e impiantistiche degli ambienti specifici. Gli allarmi prelevati dall'impianto, sono trasmessi a segnalatori acustico luminosi di tipo e quantità da definire in funzione del componente scelto e della posizione di installazione. I predetti segnalatori acustico luminosi saranno installati soltanto nelle zone comuni. Per quanto riguarda l'impianti di illuminazione dei fabbricati, la scelta degli apparecchi illuminanti è stata un delegata all'architetto arredatore per ragioni estetiche, ma sono stati tanti i seguenti principi di riferimento per scegliere gli apparecchi illuminanti: dotati di lampade a basso consumo energetico, evitando quindi lampade ad incadescenza ed a joduri metallici, comunque con la più alta resa luminosa possibile, intesa in lumen/watt facilità di manutenzione riduzione massima dell'abbagliamento adeguata resa del colore per le condizioni di utilizzo dell'ambiente posizione di installazione, tale da non rendere accessibile agli utenti facile il contatto con gli stessi luci di emergenza con apparecchiature di autonome dotate di batterie per un funzionamento minimo di due ore illuminazione esterna con fasci di luce rivolti solo verso il basso 18 btscuola I circuiti di accensione e di protezione degli impianti di illuminazione, sono definiti in funzione della quantità e del tipo di apparecchi illuminanti scelti. Per i livelli di illuminamento dei vari ambienti, è stato raccomandato di tenere come riferimento quelli riportati sulla norma UNIEN edizione 2004, dal titolo luce e illuminazione. Illuminazione dei posti di lavoro. Parte 1: posti di lavoro in interni. Per l'illuminazione esterna, si è raccomandato di tener conto anche della eventuale disposizione regionale per l'inquinamento luminoso.