Impianti negli Ospedali

Transcript

1 Impianti negli Ospedali 2007-

2

3 Lezione n 1 n Nei paesi industriali, il neutro e le masse degli impianti di distribuzione pubblica e degli impianti utilizzatori vengono collegati a terra per ragioni di sicurezza per fronteggiare il pericolo causato dalla corrente elettrica e per la salvaguardia delle persone, cose ed animali. Gli obiettivi sono identici per tutti i paesi del mondo: 1 -limitare il potenziale dei conduttori attivi rispetto alla terra nel normale funzionamento; 2 -contenere, nel caso di difetto di isolamento, le tensioni tra le masse e la terra; 3 -consentire l'intervento dei dispositivi di protezione per l'eliminazione del guasto a terra; 4 -limitare la crescita del potenziale dovuto ai guasti originati dalla rete a media tensione; 5 -contenere la crescita del potenziale, quando il fulmine interessa l'installazione o la rete di alimentazione.

4 Lezione n 1 n Se i primi tre obiettivi suddetti riguardano il campo dello schema di collegamento a terra della bassa tensione, il quarto rientra in quello della media tensione, il quale può avere effetti non trascurabili per la sicurezza delle persone e dei beni per i potenziali trasferiti alla bassa tensione. I sistemi di distribuzione sono definiti dal sistema dei conduttori attivi (monofase o trifase) ed in funzione del loro modo di collegamento a terra. Le modalità di connessione a terra riguardano: 1. il neutro dei sistemi trifasiche può essere: messo a terra isolato da terra 2. le masse delle installazioni. Lo schema di collegamento a terra viene definito tramite due lettere distinte:

5 Lezione n 1 n Prima letterarelativa alla situazione del sistema di alimentazione verso terra Sono previste due opzioni: 1 a T= collegamento a terra di un punto ( normalmente il conduttore neutro) 2 a I= isolamento da terra oppure collegamento a terra tramite impedenza Seconda letterarelativa alla situazione delle masse verso terra Sono previste due opzioni: 1 a T= masse collegate direttamente a terra 2 a N= masse collegate al neutro messo a terra Sono previste eventuali lettere successive : o S= funzioni di neutro e di protezione svolte da conduttori separati o C = funzioni di neutro e di protezione svolte da un unico conduttore ( conduttore PEN )

6 Lezione n 1 n Neutro e masse connessi a terra separate -TT

7 Lezione n 1 n Neutro e masse connessi al medesimo impianto di terra -TN nell'opzione TN-C

8 Lezione n 1 n Neutro e masse connessi al medesimo impianto di terra -TN nell'opzione TN-S

9 Lezione n 1 n Neutro e masse connessi al medesimo impianto di terra -TN nell'opzione TN-C-S

10 Lezione n 1 n Neutro isolato e masse connesse a terra -IT

11 Lezione n 1 n Questi schemi hanno la medesima finalitàal riguardo della protezione delle persone e dei beni e cioèil controllo e la limitazione degli effetti dovuti ai guasti degli isolamenti nelle masse; inoltre sono da considerarsi equivalenti sul piano della sicurezza per le persone e gli animali contro i contatti indiretti. In Italia il sistema piùdiffuso èil sistema di tipo TT in quanto riservato agli impianti alimentati dal distributore pubblico in bassa tensione. Il sistema di tipo IT risulta scarsamente impiegato, mentre il sistema di tipo TN èutilizzato presso gli utenti dotati di propria cabina di trasformazione. Nelle altre parti del mondo la situazione delle pratiche tecniche maggiormente utilizzate si evincono dalla tabella 1. La motivazione di questa pluralitàdi indirizzi ha origine dalle differenti caratteristiche e situazioni e per i diversi processi di sviluppo storico della tecnica degli impianti elettrici nei vari paesi. In certi casi hanno avuto una influenza decisiva le scelte fatte nei primi tempi dello sviluppo su larga scala degli usi civili dell'elettricità. NAZIONE Reti distribuzione pubblica BT (regime del neutro) Impianti utilizzatori alimentati in bassa tensione Impianto di terra specifico GERMANIA TN-C TN-C e TT si AUSTRALIA TN-C TN-C si GIAPPONE TT TT si REGNO UNITO TN-C TN-C o TN-S no STATI UNITI TN-C TN-C o TN-S si IRLANDA TN TT si ITALIA TT TT si BELGIO TT TT si SVIZZERA TN TN-C o TN-S si FRANCIA TT TT si CINA TT TT si SPAGNA TT TT si PORTOGALLO TT TT si NORVEGIA IT IT no

12 Lezione n 1 n Le prime scelte delle modalitàdi protezione contro i contatti accidentali nasce dall'analisi e dalla individuazione dei provvedimenti di sicurezza contro i contatti accidentali, ovviamente strettamente legate agli studi ed alle conoscenze degli effetti della corrente elettrica nel corpo umano e delle relative soglie di pericolosità. All'inizio dell'impiantistica elettrica la misura precauzionale principe fu l'isolamento verso terra, anche con sovradimensionamenti; poi venne attuata la pratica dei collegamenti con la massa terrestre (messa a terra) delle carcasse metalliche degli apparecchi (ora denominate masse), dapprima per le situazioni particolari e poi generalizzata; infine la messa a terra fu integrata dalle misure di protezione di tipo attivo (apertura automatica del circuito) e di tipo passivo (controllo delle tensioni di contatto e di passo, componenti a doppio isolamento, separazione elettrica dei circuiti, luoghi non conduttori).

13 Lezione n 1 n Il sistema TT era diffuso in tutto il mondo fino agli anni 50 del secolo passato, integrato, in alcune nazioni, con il sorvegliatore di isolamento con lampade di segnalazione, con il relèdi tensione e con la valvola di tensione. La messa a terra avvenne con l'esecuzione di un impianto di dispersione specifico oppure con il collegamento delle masse ad altri sistemi disperdenti (ad esempio tubazioni metalliche degli acquedotti). Poi alcuni paesi optarono per la messa al neutro, facilitati dalla estensione della rete di distribuzione dell'acqua (era consentito e imposto l'utilizzo come dispersore di terra), ottenendo simultaneamente il vantaggio delle terre multiple lungo il percorso della linea e della sezione rilevante del conduttore di protezione (misure fondamentali per il contenimento delle tensioni assunte dal neutro).

14 Lezione n 1 n La messa a terra avvenne tramite il collegamento al neutro del distributore (messo a terra lungo la linea o nella cabina di trasformazione) direttamente oppure con la predisposizione di un impianto di terra singolo. I distributori delle varie nazioni (allora non esistevano le Norme IEC e CENELEC) concepirono in modo diverso il sistema di distribuzione mantenendo ad esempio in Italia, Francia, Belgio, Olanda, Danimarca il sistema TT ed adottando, in Germania, Austria, Regno Unito, Svezia, Svizzera, USA, la messa al neutro (in talune nazioni era anche consentito connettere al neutro le masse senza conduttore di protezione e senza impianto di terra dell'impianto utilizzatore). Ogni nazione fece le sue scelte in relazione alle situazioni contingenti ed oggettive concernenti lo stato degli impianti, le regole di esecuzione e di esercizio, la qualità delle installazioni, la disponibilità

15 Lezione n 1 n dei componenti presenti sul mercato (gli scambi commerciali allora erano ridotti) e la minore o maggiore sensibilitàal problema delle imprese distributrici di energia elettrica, che giocarono un ruolo importante soprattutto in fase di redazione delle normative. In Italia non èstato adottato il Sistema TN, a differenza di altri paesi, soprattutto per i vincoli imposti dai distributori di energia, in quanto la sicurezza era affidata all'impianto di terra (allora vigeva la regola dei 20 ohm, imposta dal DPR 547/55) e successivamente all'interruttore differenziale. Inoltre la situazione degli impianti utilizzatori, soprattutto quelli ad uso civile, ha avuto un peso rilevante nelle scelte (molti non erano dotati di impianto di terra e di conduttore di protezione); è stato dirottato l'interesse verso il differenziale, perchéagevolmente applicabile senza onerosi rifacimenti e con modesti aggravi economici.

16 Lezione n 1 n Nei paesi ove si èoptato per il TN, ovviamente per gli impianti non dotati di cabina di trasformazione, l'evento èstato determinato anche dal fatto che non esisteva ancora l'interruttore differenziale (alcuni stati utilizzavano il relèdi tensione) e pertanto per ottenere una adeguata protezione contro i contatti accidentali dell'utilizzatore, alimentato in BT, era indispensabile tramutare il guasto franco a terra in un guasto a bassa impedenza (cortocircuito), per determinare l'intervento della protezioni contro le sovracorrenti: si dovette necessariamente collegare le masse al neutro del distributore. Nel sistema TN l'efficacia della protezione e la sicurezza dell'utilizzatore dipende essenzialmente dalla rete di alimentazione; se la gestione e la responsabilitàdel sistema di distribuzione a bassa tensione e dell'impianto utilizzatore confluiscono in una unica entitànon esistono problemi per garantire i requisiti indispensabili per la sicurezza (esempio impianti utilizzatori alimentati con propria cabina di trasformazione); viceversa, sono invece presenti

17 Lezione n 1 n problemi di interfaccia e di responsabilitàtra le varie competenze con possibile innesco di contenziosi. Infatti il neutro in determinate condizioni può assumere verso terra tensioni pericolose a causa di: un guasto a terra sul lato MT nella cabina di trasformazione; un guasto a terra sulla rete a bassa tensione; l'interruzione del conduttore neutro (accidentale o per intervento dei fusibili) (vedi figura) un contatto accidentale tra fase e neutro; correnti di squilibrio rilevanti. Per contenere le tensioni pericolose la sicurezza dipende sia dal Distributore (deve garantire il neutro ossia che non assuma potenziali pericolosi, poichési trasferiscono alle masse), nonchédall'utilizzatore "in pratica dall'installatore elettrico" e cioèrispetto prescrizioni delle Norme sul collegamento equipotenziale, sui limiti dei valori d'impedenza dell'anello guasto, nella scelta della tipologia e delle caratteristiche di intervento dei dispositivi di

18 Lezione n 1 n protezione e soprattutto nella competenza professionale. In Italia i distributori di energia non presero l'onere e la responsabilitàdi garantire a tutti i loro utenti la necessaria sicurezza poiché, data l'anarchia vigente nella costruzione degli impianti, l'inesistenza dei controlli, le omissioni ed elusioni nella applicazioni delle norme in quanto non obbligatorie, poteva sussistere l'eventualitàdi un coinvolgimento diretto in caso di infortunio, anche per eventi pericolosi originati dagli utenti stessi (la legge di riconoscimento della regola dell'arte per la realizzazione degli impianti elettrici e conseguentemente delle norme CEI èla legge 186 emanata nel 1968, mentre quella della sicurezza degli impianti elettrici èstata emanata addirittura nel 1990 "legge 46/90"). Inoltre in quel periodo l'interruttore differenziale si stava imponendo sul mercato ed era disponibile in

19 Lezione n 1 n adeguate quantitàe pertanto i distributori organizzarono campagne di informazione e sensibilizzazione per promuovere e pubblicizzare la sicurezza elettrica tramite l'uso del differenziale. E' comunque da ricordare che la messa al neutro fu ammessa dalle Norme CEI e CEI 11-1 per un breve periodo (anni ), purchési avesse il consenso delle societàdistributrici ed il conduttore neutro fosse adeguatamente messo a terra ed adatto per essere utilizzato a tale scopo. Dopo tale periodo la messa a terra al neutro fu ed è attualmente proibita dalle Norme CEI. Attualmente nessun distributore pubblico in Italia garantisce il neutro, ossia prende provvedimenti affinchéil neutro non assuma potenziali pericolosi; infatti l'interruzione del conduttore PEN ha conseguenze devastanti, poichétutte le masse a valle delle interruzioni possono assumere la tensione di fase (vedi figura)

20 Lezione n 1 n Di fatto nelle reti di distribuzione per le zone ad alta densitàdi utenza, servite con linee in cavo sotterraneo, il pericolo che il neutro possa portarsi verso terra ad una tensione superiore a 50 V (allora 65 V) ha probabilitàalquanto bassa, viceversa l'evento presenta valori di probabilitànon accettabili per le reti di distribuzione a bassa densitàdi utenza e quando la rete è realizzata con linee aeree. Ovviamente per gli impianti utilizzatori con propria cabina di trasformazione il sistema TN fu adottato nella generalitàdei casi, sia nella opzione TN-S, nonchétn-c ed in taluni casi anche nel sistema combinato TN-C-S.

21 Lezione n 1 n Occorre fare una distinzione sul sistema adottato dal distributore pubblico da quello degli impianti utilizzatori. Il distributore deve garantire che sulla bassa tensione non siano presenti tensioni pericolose trasferite dal circuito a media tensione. Infatti, a livello di trasformatore MT/BT, un guasto fase MT-massa o addirittura un guasto tra avvolgimento MT e BT senza interessare la carcassa del trasformatore, determinano condizioni di pericolo per i componenti e gli utilizzatori nella rete BT. Da qui l'obbligatorietàdi collegare il centro stella dell'avvolgimento BT del trasformatore a terra per consentire l'eliminazione dei guasti suddetti da parte delle protezioni MT del Distributore. Ovviamente la tensioni assunte e trasferite non devono assolutamente compromettere l'isolamento dei componenti a bassa tensione.

22 Lezione n 1 n In Italia dai distributori pubblici viene utilizzato il Sistema IT ( èin fase di sperimentazione il sistema IT con neutro compensato) per la media tensione, mentre per la bassa tensione èimpiegato il sistema TT. La panoramica internazionale dello stato del neutro delle reti a media tensione viene riportata nella tabella seguente.

23 Lezione n 1 n Nazione NEUTRO direttamente a terra isolato a terra con conduttore neutro distribuito senza conduttore neutro distribuito con impedenza con impedenza accordata Germania - - * - - Stati Uniti * Regno Unito - * - * - Giappone - - * - - Italia - - * - in futuro Francia * - Irlanda - - * - - Australia * Finlandia - - * - - Belgio * - Spagna - - * - - Portogallo * - Canada * * Svezia * Norvegia * Austria * Svizzera - - * - *

24 Lezione n 1 n Per gli impianti utilizzatori invece sono normalmente utilizzati: impianti alimentati in bassa tensione direttamente dal distributore : TT impianti con propria cabina di trasformazione : TN o IT(in minore misura) Gli schemi adottati mentre sono da considerarsi equivalenti sul piano della sicurezza, presentano differenze sostanziali per quanto concerne i costi, la disponibilitàdell'energia ( continuitàdel servizio) e la manutenzione. Negli impianti con propria cabina di trasformazione il piùdiffuso èil TN-S poiché, anche se presenta un maggiore costo, permette una maggiore flessibilità di esercizio e consente l'installazione dei dispositivi differenziali; il TN-C viene impiegato, salvo i casi che non èammesso, per ragioni economiche in quanto si risparmia nella fase di costruzione. Il sistema IT è riservato a quei casi ove non èammessa o tollerata la mancanza di energia elettrica.

25 Lezione n 1 n Le specifiche caratteristiche dei vari sistemi sono le seguenti: sistema TT correnti di guasto a terra di valore basso in quanto è limitata dai valori della resistenza di terra del neutro e delle masse; sistema TN permette una certa semplificazione delle installazioni, ma occorre cautelarsi per impedire l'assunzione dei potenziali pericolosi sul neutro con la diffusione di collegamenti equipotenziali; l'uso del conduttore PEN (sistema TN-C) è conveniente soprattutto nei circuiti di distribuzione di grossa sezione, dove il risparmio di un conduttore (PE) e di un polo delle apparecchiature diventa una economia non trascurabile; ècomunque da valutare e considerare che il conduttore PEN deve essere collegato a terra ripetutamente lungo il percorso, perchéle masse e le masse estranee sono soggette, in condizioni ordinarie, alla circolazione di correnti

26 Lezione n 1 n che possono provocare sovrariscaldamenti e la formazione di eventuali scintille nei punti di discontinuitàdelle connessioni (nei luoghi soggetti a rischi di esplosione o a maggiore rischio in caso di incendio l'uso del PEN è vietato); l'uso del PEN, èlimitato alla posa fissa e nella sezione (maggiore o uguale a 10 2 mmcu), èvietato nei cantieri edili poichéle sollecitazioni meccaniche presenti aumentano il pericolo di interruzione del conduttore neutro, non èconciliabile con l'impiego del differenziale, èsconsigliato in presenza di armoniche; il conduttore PEN èin fase di declino, anche nei paesi ove ha la massima diffusione, per la proliferazione degli apparecchi elettronici di potenza (perturbatori) e con correnti deboli (perturbati).

27 Lezione n 1 n sistema IT consente di non interrompere l'alimentazione all'apparire del 1 guasto a terra Per i rischi d'incendio e di esplosione essi sono ridotti con il Sistema TT ed IT (1 guasto), viceversa con il TN ed in particolare con il TN-C presentano valori elevato; infatti il sistema TN-C èvietato nei luoghi soggetti a tali rischi. Per la continuitàdel servizio lo schema IT èil migliore in quanto evita l'apertura del circuito all'apparire del 1 guasto a terra, mentre nei sistemi TT e TN l'ottimizzazione della continuitàdel servizio avviene tramite la selettivitàdell'intervento e con la suddivisione dei circuiti. L'affidabilitànel sistema TN può essere inficiata nel caso di estensione dell'impianto senza le necessarie valutazioni di progetto ed esecuzioni delle verifiche, mentre risulta buona con il TT e l'it. Per la compatibilità elettromagnetica il sistema TN è sconsigliabile a causa delle elevate correnti in gioco, mentre il TT e l'it non determinano particolari problemi.

28 Lezione n 1 n Nella tabella sono riepilogati e confrontati i vantaggi e svantaggi dei sistemi di collegamento a terra. Da ciò si deduce ovviamente che per l'it deve essere assolutamente evitato il 2 guasto a terra.