IMPIANTI ELETTRICI CIVILI

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI FIRENZE Facoltà di Architettura Corso di Fisica Tecnica Ambientale Prof. F. Sciurpi - Prof. S. Secchi A.A. A IMPIANTI ELETTRICI CIVILI Per. Ind. Luca Baglioni Dott. Arch. Andrea Salvietti PROGETTAZIONE I M P I A N T I TECNOLOGICI SALVIETTI STUDIO ENERGIA ELETTRICA OBIETIVO Approfondire gli aspetti legati alla definizione ed all interazione degli impianti Elettrici negli edifici ARGOMENTI CORRENTE ALTERNATA / CORRENTE CONTINUA DISTRIBUZIONE DELLA CORRENTE ALTERNATA SISTEMA TRIFASE SISTEMA MONOFASE PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI IMPIANTO ELETTRICO NEGLI EDIFICI IMPIANTO DI TERRA SICUREZZA DEGLI IMPIANTI

2 Energia Elettrica L'energia elettrica di cui abitualmente facciamo uso, è essenzialmente in due forme : Energia elettrica in Corrente Continua (DC) Energia elettrica in Corrente Alternata (AC) Corrente Continua: La corrente continua è quella fornita da tutte le batterie di qualunque genere esistenti ti nel mercato (Litio, Piombo, NiMh, ecc..) che permettono il funzionamento di smartphone, Tablet, PC ecc..; questa si produceva attraverso generatori rotanti chiamati dinamo, ma oggi esclusivamente attraverso convertitori AC/DC portatili, quali ad esempio i carica batterie, alimentatori per Notebook, ecc.., oppure con sistemi AC/DC integrati nei TV, PC Desktop, Stampanti, ecc..

3 Corrente Alternata: La corrente alternata è quella che troviamo sulle nostre case, aziende, uffici, edifici pubblici, che illumina le nostre strade che ci permette di utilizzare tutti gli elettrodomestici ti i e le apparecchiature nelle nostre case essa è prodotta con macchine elettriche che si chiamano Alternatori. Perché la corrente alternata? E' più facile da produrre, gli alternatori sono macchine elettriche più semplici, meno costose e con rendimenti più alti rispetto alle dinamo. E' più facile da trasportare con gli elettrodotti, ci sono minor perdite di potenza sopratutto per grandi potenze

4 Corrente Continua e Corrente alternata Corrente Alternata La corrente alternata è caratterizzata da cariche elettriche in moto variabile nel tempo sia in intensità che in direzione. In Europa la corrente elettrica viene distribuita sotto forma di corrente alternata a frequenza costante di 50 Hz (La semionda positiva e quella negativa si alternano nei conduttori ogni cinquantesimo di secondo)

5 Sistema Trifase La trasmissione di corrente alternata utilizzata in Italia ed in gran parte del mondo e di tipo trifase, in quanto particolarmente efficiente e con minori dispersioni per effetto Joule (quindi sezione del cavo elettrico più piccola). Sistema Trifase Per sistema trifase si intende un particolare sistema di produzione, distribuzione e utilizzo dell energia elettrica basato su tre tensioni elettriche alternate, aventi la stessa frequenza e la stessa differenza di fase. Un generatore trifase è quindi assimilabile a tre generatori singoli di corrente alternata di uguale frequenza maconfasitraslateosfasatedi120. o sfasate

6 Sistema Trifase Sistema Trifase Se i tre generatori del sistema trifase fossero fisicamente i separati tra loro, ognuno di essi dovrebbe essere dotato di una propria linea composta da 2 conduttori; quindi in totale sarebbero necessari 6 cavi elettrici (1 fase+1 neutro). Nel sistema trifase i 3 generatori sono sincronizzati e sfasati come già detto di 120. Di conseguenza la somma algebrica delle correnti circolanti per istante in uno dei due fili di ciascuna linea è nulla.

7 Se questi tre fili vengono collegati assieme in un unico conduttore, su di esso (neutro) non si ha circolazione di corrente e può quindi essere eliminato; E così possibile trasportare la stessa quantità di energia elettrica utilizzando tre fili al posto di sei; Infatti le linee di trasmissione a lunga distanza (elettrodotti ad alta tensione fino a Volt ) si compongono sempre di solo tre conduttori, il conduttore di neutro compare solo negli impianti di bassa tensione per gli utilizzi civili. ili

8 Nelle Cabine di Trasformazione MT/BT che alimentano le utenze il Neutro oltre ad essere distribuito viene collegato a terra, per limitare eventuali correnti di guasto. Cabine MT/BT in calcestruzzo e Cabine da Palo

9 TENSIONE E FREQUENZA Le tensioni ufficialmente usate in Italia sono 230 V tra fase e neutro (detta tensione di fase) e 400 V tra fase e fase (detta tensione di linea o concatenata). Si noti come il rapporto tra queste tensioni sia di 3. La frequenza usata è pari a 50 Hz. Ovviamente non in tutto il mondo abbiamo le stesse tensioni di fase e la stessa frequenza

10 Impianti Monofase Nella maggior parte delle abitazioni domestiche arrivano solamente due conduttori: una fase ed il neutro. La tensione fase-neutro è pari a circa 230 V, che è la nota tensione per usi domestici. Di solito infatti, questo tipo di utenza è prevalentemente destinata all'illuminazione e ad altri utilizzi in cui una singola fase è sufficiente. Non si ha a che fare con grosse macchine rotanti come avviene nelle industrie e la potenza installata è spesso modesta, limitata a pochi kw. Fornitura BT monofase Le forniture agli utenti monofase sono distribuite tra le tre fasi, dal Distributore (solitamente ENEL) in modo da equilibrare statisticamente gli assorbimenti e ottimizzare il trasporto. Le correnti di ritorno dai neutri delle abitazioni si compensano mediamente in modo da fare tendere a zero la corrente di neutro verso il trasformatore presente in cabina.

11 Le forniture monofase vengono generalmente concesse per potenza impegnata fino a 6 kw, occasionalmente possono raggiungere i 10 kw (a discrezione i del gestore); Al di sopra dei 10 kw di potenza impegnata sono concesse esclusivamente forniture trifase. Protezione degli impianti Interruttore Automatico Magnetotermico L'interruttore magnetotermico, detto anche interruttore automatico, è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico di energia in un circuito elettrico di un impianto elettrico in caso di cortocircuito o in caso di sovracorrente; La parte Magnetica interrompe il circuito in caso di contatto diretto tra fase e neutro, mentre la parte termica interrompe il circuito in caso di superamento del valore nominale di corrente prefissato

12 Esempi di interruttori Automatici bipolari per impianti monofase Come è fatto l interruttore automatico Interruttore magnetotermico : 1 Leva di comando 2 Meccanismo di scatto 3 Contatti tti di interruzione i 4 Morsetti di collegamento 5 Lamina bimetallica (rilevamento sovraccarichi) 6 Vite per la regolazione della sensibilità (in fabbrica) 7 Solenoide (rilevamento cortocircuiti) 8 Sistema di estinzione d'arco

13 Interruttore Differenziale (Salvavita) L'interruttore differenziale, comunemente detto salvavita, è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico di energia in un circuito elettrico di un impianto elettrico in caso di guasto verso terra (dispersione elettrica) ofolgorazione fase-terra fornendo dunque protezione anche verso macroshock elettrico sia diretto che indiretto sulle persone Controlla costantemente la somma vettoriale delle correnti di linea sia nel sistema monofase o trifase; Finché la somma è pari a zero, permette l alimentazione elettrica delle utenze, la interrompe rapidamente se la somma si discosta da un valore prestabilito in funzione della sensibilità del dispositivo (0,03 Amper per le abitazioni) Schema di principio p del differenziale In rosso è indicata una dispersione

14 Tipico interruttore Automatico Magnetotermico Differenziale La leva nera a sinistra serve per ripristinare la parte magnetotermica La leva Celeste a destra serve per ripristinare la parte differenziale Il pulsante bianco con la T serve per effettuare la prova di test almeno mensilmente In Italia, negli impianti civili, deve essere installato sempre almeno un interruttore differenziale per far fronte a problemi di dispersione elettrica e quindi a rischi di folgorazione. Interruttore differenziale

15 DM 37/08 Impianti elettrici negli edifici Normativa di riferimento Legge 186 del 01 Marzo 1968 D. Lgs. n. 81/08 Norme CEI Norme CEI EN Colore dei conduttori Norma CEI 16-4 / EN La normativa CEI 16-4 / EN (Individuazione dei conduttori tramite colori o codici i numerici) stabilisce per i fili elettrici degli impianti un preciso codice colore, ecco una disposizione dei colori di cavi elettrici i in corrente alternata: t Negli impianti monofase (220 V) si usa per il neutro il colore blu, per la fase il marrone (generalmente) o il nero e giallo/verde per il filo di terra.

16 Impianto di Terra La messa a terra consiste in una serie di accorgimenti idonei ad assicurare alle masse elettriche lo stesso potenziale della terra, evitando che le stesse possano venire a trovarsi in tensione. Infatti, i cavi in tensione assumono un determinato potenziale rispetto al terreno, che per gli impianti delle abitazioni civili è di 230 V. Impianto imposto dalla norma vigente (D. Lgs. n. 81/08, Decreto ministeriale n. 37 del 22 gennaio 2008, norma CEI 64-8/4) Impianto di terra e collegamenti equipotenziali Si possono creare situazioni di pericolo quando parti dell'impianto elettrico che normalmente non sono in tensione, come le carcasse deglielettrodomestici, a seguito di guasti o imprevisti acquisiscono una differenza di potenziale rispetto al terreno. La messa a terra mira a proteggere le persone dal La messa a terra mira a proteggere le persone dalrischio di folgorazione. Consiste essenzialmente di un sistema di conduttori (PE) collegati ad uno o più dispersori inseriti nel terreno (ad es. picchetti metallici). Lo scopo della messa a terra è quindi assicurare che le masse degli elettrodomestici siano allo stesso potenziale del terreno. La messa a terra, inoltre, facilita l intervento automatico dell interruttore differenziale. La messa a terra di protezione non interessa solo l impianto elettrico, ma tutti gli altri impianti e le parti metalliche dell edificio edificio, dalle tubazioni, all impianto idraulico, dalle travi all impianto di riscaldamento e così via, in modo che tutto lo stabile risulti messo in sicurezza

17 Comandi Elettrici Interruttore Dispositivo in grado di interrompere la continuità elettrica di un solo conduttore (interruttore monofase) o di entrambi i conduttori (interruttore bipolare). Deviatore Dispositivo in grado di deviare la corrente elettrica su due conduttori diversi al fine di consentire l accensione e lo spegnimento da due punti diversi. Invertitore Dispositivo in grado di deviare e invertire la corrente elettrica su due conduttori diversi al fine di consentire l accensione e lo spegnimento da tre o più punti diversi. E sempre necessario impiegare due deviatori ed uno o più invertitori; i deviatori vanno posti nel circuito in posizione definibile di testa mentre gli invertitori vanno inseriti nel mezzo. Simboli elettrici

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19 Esempio di impianto su abitazione

20 Prescrizioni i i sicurezza ambienti speciali Bagni Zona 0 Corrisponde al volume interno alla vasca da bagno o al piatto doccia. Zona 1 E il volume delimitato dalla superficie che si estende in verticale dalla vasca da bagno o dal piatto doccia fino ad un piano orizzontale situato a 2,25 m dal pavimento. Se manca il piatto doccia manca pure la zona 0. In questo caso il solido che delimita la zona 1 è un cilindro di 0,6 m di raggio con il centro nel soffione della doccia che si sviluppa in verticale verso il basso sotto il soffione. Se il fondo della vasca o del piatto doccia si trova oltre 0,15 m al di sopra del pavimento, l altezza di 2,25 m è computata apartire da questo fondo. In tal caso la zona 1 si estende ancheal di sotto della vasca o del piatto doccia.

21 Prescrizioni sicurezza ambienti speciali Bagni Zona 2 E il volume circostante alla zona 1 che si sviluppa in verticale, parallelamente e ad una distanza in orizzontale verticale, dalla zona 1 di 0,6 m, fino ad un'altezza di 2,25 m dal piano del pavimento. Zona 3 E il volume delimitato it t dalla superficie i verticale che si sviluppa in orizzontale di fianco alla zona 2 per 2,4 m ed in verticale fino ad un'altezza dal piano del pavimento di 2,25 m. La presenza di pareti e ripari fissi permette in alcuni casi di ridurre i limiti indicati. Nei locali bagno e doccia le condutture metalliche dell'acqua calda e fredda, del gas, degli scarichi, dei caloriferi, i ecc. devono essere collegate a terra. Prescrizioni sicurezza ambienti speciali Bagni Zona 0 E vietata l'installazione di qualsiasi componente elettrico, anche se a bassissima tensione di sicurezza. Zone 1 e 2 Sono vietati i normali dispositivi di comando (interruttori, pulsanti, ecc,) e prese a spina. Son ammessi scaldacqua e vasche idromassaggi purché stagni (grado di protezione IPX4 o superiore). Nella zona 2 sono ammesse alcune tipologie di prese a spina e apparecchi illuminanti con idonei sistemi di protezione

22 Zona 3 Sono ammessi i normali dispositivi di comando (interruttori, pulsanti, ecc,), le usuali prese a spina e tutte le tipologie di apparecchi elettrici. Il grado di protezione richiesto è IPX1 o superiore.