CORSO BASE IMPIANTI ELETTRICI MODULO 6 CONDUTTURE PER LA DISTRIBUZIONE ELETTRICA E SCHEMI DI PROGETTO

CORSO BASE IMPIANTI ELETTRICI MODULO 6 CONDUTTURE PER LA DISTRIBUZIONE ELETTRICA E SCHEMI DI PROGETTO Ver. 01 / 2010 1

DISTRIBUZIONE ELETTRICA IN BT La distribuzione dei circuiti di un impianto elettrico deve avvenire secondo la regola dell arte al fine di ottenere un prodotto affidabile e sicuro. Tutti i circuiti devono essere passati in tubi o canali realizzati ed installati a norma. Di particolare importanza è il grado di protezione delle condutture, delle scatole di derivazione, dei quadri, degli utilizzatori Va accuratamente definito in fase di progetto il grado di protezione da agenti meccanici e da liquidi (IPXX), che limita la possibilità o meno di installazione di un prodotto in un determinato ambiente. In generale esistono due tipologie fondamentali di ambienti, quello civile e quello industriale. Nell ambiente civile va considerato che si hanno persone non formate sul rischio elettrico ma con minori probabilità di avere danni all impianto. Nel secondo caso, quello dell ambiente industriale, gli utenti sono certamente più attenti ai pericoli ma è anche vero che aumenta drasticamente la probabilità che venga danneggiato l impianto. In questo secondo caso va a anche tenuto conto della presenza di pericolose sostanze infiammabili. Le condutture possono essere realizzate, come si vedrà in seguito, secondo due tipologie fondamentali: le canalizzazioni possono essere realizzate con tubi o canali sotto traccia (in muratura) oppure tramite condotti esterni (canaline, tubi e passerelle). In generale, il primo sistema, di estetica migliore, viene utilizzato nell impiantistica civile, il secondo sistema è maggiormente sfruttato nell impiantistica industriale. Le canalizzazioni esterne permettono, in un ambiente soggetto ad usura e modifiche (industria) una manutenzione più rapida ed economica. 2

Protezione da polvere e liquidi Secondo la Norma CEI 70-1 (norma italiana corrispondente alla EN 60529) si descrive in questo paragrafo il grado di protezione dell involucro di apparecchiature elettriche con tensione nominale non superiore a 72.5 kv. Il grado di protezione, identificabile grazie al prefisso IP, è strutturato come segue: 1 cifra 2 cifra 3 cifra lettera aggiunta lettera suppl. 0 1 0 8 IK00 IK10 A D H W I primi due valori sono i più importanti ed indicano: la prima cifra il grado di protezione contro il contatto di corpi solidi esterni e contro l'accesso a parti pericolose e la seconda cifra protezione contro la penetrazione dei liquidi. Esiste un terzo valore il quale indica il grado di resistenza meccanica dell involucro: la norma di riferimento CEI 70-3 (corrispondente alla EN 50102) prevede la verifica dell integrità dell involucro a seguito dell applicazione di urti per mezzo di martello a pendolo, martello a molla o martello verticale. La protezione dai corpi solidi viene indicata dalla prima cifra, questa è tabellata di seguito. Codice IP, prima cifra, protezione da corpi solidi Per quanto riguarda la protezione dai liquidi, questa viene indicata dalla seconda cifra; questa è definita a seguire. 3

Codice IP, seconda cifra, protezione da liquidi La terza cifra, utilizzata più di rado, è relativa agli impatti meccanici esterni ed è tabellata come segue. Codice IP, terza cifra, protezione da impatti meccanici La lettera aggiunta e la lettera supplementare sono rispettivamente definite nelle tabelle successive. Codice IP, lettera aggiunta, protezione delle persone Codice IP, lettera supplementare, protezione del materiale Quando non sia richiesta una cifra caratteristica, quest'ultima deve essere sostituita dalla lettera"x" ("XX" se sono omesse entrambe le cifre). 4

Le lettere addizionali e/o supplementari possono essere omesse senza essere sostituite. Nel caso di più lettere supplementari, si deve applicare l'ordine alfabetico. Se un involucro fornisce diversi gradi di protezione per differenti sistemi di montaggio, il costruttore deve indicare nelle istruzioni i gradi di protezione corrispondenti ai differenti sistemi di montaggio. I seguenti esempi spiegano l'uso e la posizione delle lettere nel codice IP: IP44 nessuna lettera, nessuna opzione IPX5 omissione della prima cifra caratteristica IP2X omissione della seconda cifra caratteristica IP20C uso della lettera addizionale IPXXC omissione di entrambe le cifre caratteristiche, uso della lettera addizionale IPX1 C omissione della prima cifra caratteristica, uso della lettera addizionale IP3XD omissione della seconda cifra caratteristica, uso della lettera addizionale IP23S uso della lettera supplementare IP21 CM uso della lettera addizionale e della lettera supplementare IPX5/IPX7 esempio di due gradi di protezione diversi dall'involucro usato per applicazione doppia, sia contro i getti d'acqua sia contro l'immersione temporaneo Distribuzione in BT Fondamentalmente la distribuzione BT avviene secondo due schemi principali, distribuzione radiale e distribuzione dorsale. 5

La rete di distribuzione che deve assumere caratteristiche atte a privilegiare le seguenti prerogative: economia di materiale e di apparecchi; facilità di ampliamento; facilità di riparazione dei guasti; minimo disservizio in caso di guasti; selettività, ove possibile, d intervento delle protezioni da sovracorrente e differenziali. In ogni caso i circuiti di distribuzione devono consentire la corretta attuazione delle funzioni di sezionamento per manutenzione elettrica, comando di emergenza, protezione dei conduttori da sovraccarico e dal cortocircuito, interruzioni delle correnti di guasto a terra; il tutto compatibilmente con le necessità di sicurezza. Nella distribuzione radiale si ha una linea per ogni utilizzatore, tipica del caso di pochi utilizzatori di grande potenza. La distribuzione di BT radiale presenta evidentemente i seguenti vantaggi: maggiore continuità di servizio perché un guasto incide soltanto sulla linea in cui si trova; facilità di calcolo delle correnti di impiego, determinate dalle potenze dei singoli utilizzatori; individuazione immediata del guasto; taratura precisa delle protezioni. Alla stessa maniera, questo sistema presenta i seguenti svantaggi (specialmente nel caso di un elevato numero di utilizzatori): elevato numero di linee, con conseguente maggior sviluppo delle stesse; elevato numero di apparecchi di manovra; 6

maggior complessità dell impianto; maggior costo. Il sistema radiale è del tutto assimilabile con un sistema ad albero; questa ramificazione consente di ottimizzare e risparmiare sulle linee dorsali che alimentano le zone di carico. Ovviamente sono da evitare i circuiti con più carichi distribuiti e non protetti singolarmente; in parole semplici ogni qual vola si presenti una diramazione questa deve essere realizzata con un quadro elettrico che permetta di separare le linee partenti con le rispettive protezioni. Un circuito con distribuzione dorsale, con più carichi non protetti singolarmente collegati ad una unica linea di alimentazione, potrebbe dare due problemi decisamente rilevanti: in caso di guasto si aprirebbe il circuito principale fermando una porzione o la totalità dell impianto piuttosto che la sola parte interessata; in caso di guasto ad una parte di impianto non sarebbe possibile isolarla non permettendo, quindi, sia di riavviare il resto di impianto sia di individuare il guasto. Certamente la distribuzione dorsale è più economica e, per apparecchi che raramente vanno fuori servizio, può essere considerata valida. Ad esempio, la distribuzione dorsale viene utilizzata nell illuminazione. Le due situazione vengono delineate nella figura seguente. 7

Impianto con distribuzione mista: dorsale e radiale Per quanto riguarda la distribuzione radiale è semplice comprendere come sia realizzato e protetto il singolo circuito; per quella dorsale è necessario portare qualche esempio. La dorsale ramificata a sezione unica (costante) può essere realizzata con un'unica protezione a monte, in caso di guasto si ha il disservizio massimo. Normalmente viene utilizzata per piccoli apparecchi, ad esempio per l impianto luci: un esempio è rappresentato in figura. Dorsale ramificata a sezione costante con una unica protezione 8

E possibile progettare sistemi radiali che consentano comunque di ottenere una buona selettività di intervento delle protezioni; questo è il caso delle dorsali a sezione unica o a più tronchi che alimentano utilizzatori singolarmente protetti e sezionabili. Gli esempi sono riportati rispettivamente nelle due figure seguenti. Dorsale a sezione unica con apparecchi singolarmente protetti Dorsale a più tronchi con apparecchi singolarmente protetti In particolare, va posta attenzione nelle riparazione e nelle manutenzioni dei sistemi elettrici sopraelencati. E necessario capire bene su che tipo di impianto si sta agendo; se non si è a conoscenza del tipo di distribuzione potrebbe capitare di omettere una protezione perché ritenuta ridondante oppure di sostituire una protezione con un'altra non adeguata, stante il sano principio di sostituire i componenti con altri identici o con stesse caratteristiche. Stato del neutro nelle reti BT Vista l importanza di definire il tipo di distribuzione in fase di progetto, nonché di comunicarlo chiaramente all installatore, si ripete ancora una volta quanto segue in merito allo stato del neutro. 9

Gli impianti utilizzatori vengono alimentati in BT per mezzo di cabine di trasformazione MT/BT. Queste abbassano la tensione da valori di 20 kv (nella zona di Roma, per motivi storici, è ancora diffusa una tensione primaria di 8.4 kv) al valore standard 400/230 (tensione concatenata/tensione di fase). I trasformatori MT/BT hanno il primario (MT) con gli avvolgimenti collegati a triangolo con neutro isolato da terra ed il secondario (BT) con gli avvolgimenti collegati a stella con il neutro collegato in diversi modi a seconda del sistema (TT, TN, IT). Al fine di distinguere i diversi sistemi è importante comprendere quali sono i significati delle due lettere identificative, la prima lettera indica lo stato del neutro in cabina, la seconda lo stato della messa a terra degli utilizzatori. Prima lettera: T, collegamento diretto a terra del neutro (in genere in cabina). I, isolamento da terra del neutro o collegamento tramite impedenza (e opzionale sistema di rilevamento della corrente di dispersione). Seconda lettera: T, collegamento diretto a terra delle masse. N, collegamento delle masse al neutro e, quindi, alla terra di cabina. In questo secondo caso si ha l aggiunta di una terza lettera che può essere S se nella distribuzione si hanno conduttori di neutro e di messa a terra separati e può essere, invece, C se i conduttori di neutro e di messa a terra coincidono (es: TN-S o TN-C). Il sistema più comune è quello TT; in questo caso si trova il neutro (N) messo a terra in cabina (collegato quindi alla rete di terra della cabina di trasformazione) e le masse metalliche degli utilizzatori collegate, tramite il PE, ad un impianto di terra locale. Tipico esempio di sistema TT sono gli edifici civili che presentano un loro dispersore di messa a terra, come nella figura seguente. In questo caso le correnti di dispersione si richiudono nel terreno fino alla cabina e, 10

conseguentemente, causano lo scatto delle protezioni, come rappresentato dal circuito di guasto. Per la progettazione delle protezioni e dell impianto di terra va quindi tenuta in conto la resistenza di terra. Sistema TT Circuito di guasto nel sistema TT Dopo il sistema TT, specialmente nell ambiente industriale, è più frequente trovare il sistema TN-S. Questa scelta deriva dal fatto che, generalmente, l industria si alimenta con una propria cabina di trasformazione con possibilità di accedervi e di intervenirvi; avendo il sistema di trasformazione a disposizione è più economico, semplice e funzionale (sicurezza) collegare la distribuzione di terra (PE) direttamente alla rete di cabina e quindi al neutro 11

(N), piuttosto che creare un altra rete di messa a terra come nel sistema TT. Il sistema TN-S è chiaramente riportato in figura. Sistema TN-S Un sistema simile a precedente ma di progettazione e manutenzione più complesse è il il TN-C; in questo i conduttori di messa a terra (PE) e di neutro (N) coincidono in uno unico. Questo conduttore, detto PEN, può essere di colore giallo/verde con fascette blu alle estremità oppure l inverso. In un sistema TN-C il neutro non va mai interrotto e non deve essere sezionabile, in quanto il PEN è anche conduttore di protezione. Sistema TN-C 12

Il sistema TN-C rispetto al TN-S ha il vantaggio di far risparmiare un cavo per tutta la distribuzione ed un polo di interruttore per ogni protezione. Uno degli aspetti negativi è che le protezioni devono essere calcolate in maniera precisa e non devono assolutamente essere modificate. Altro problema che può nascere in fase di manutenzione è che spesso vengono interrotti i neutri sostituendo un interruttore tripolare con un tetrapolare. Negli impianti elettrici non esiste l obbligo di avere un solo sistema nella distribuzione; normalmente è buona regola limitarsi ad uno, se possibile, per evitare problemi di manutenzione e di difficoltà di intervento ed ampliamento dell impianto stesso. In alcuni casi si quindi possono avere i sistemi misti, vale a dire il TN-C-S. Sistema misto TN-C-S Infine va indicato quale può essere il circuito di guasto, quindi di richiusura delle correnti di guasto, negli impianti TN in generale accade quanto segue in figura. 13

Circuito di guasto nei sistemi TN Da notare che la corrente di corto circuito è certamente maggiore di quella in un sistema TT in quanto questa non interessa in terreno. La corrente di guasto trova una via preferenziale nel circuito di ritorno (PE o PEN), ciò da la possibilità di non installare gli interruttori differenziali in quanto anche una piccola dispersione verso terra risulta di grande intensità per la corrente e quindi può essere rilevata dall interruttore magnetico. In ultimo, il sistema IT, poco usato, chiude la discussione dei possibili sistemi di distribuzione in BT. Il sistema IT, rappresentato nella figura seguente, mostra un neutro scollegato in cabina ed una messa a terra locale degli utilizzatori. Sistema IT 14

Un simile sistema permette di avere delle correnti di guasto bassissime e rilevabili solamente da relè con una soglia molto bassa (soglia di corrente corrispondente a livelli inferiori a quelli mortali). Il sistema IT si può trovare, ad esempio, nelle sale operatorie; questo è un tipico esempio di locale tecnico che non deve mai essere disalimentato per un guasto o per scatti intempestivi delle protezioni. In questo caso viene solamente installato un relè che rileva eventuali guasti verso terre ed avverte senza interrompere il servizio; in questa maniera l utente si trova a poter usufruire della continuità di servizio nonostante un guasto che, essendo la resistenza di richiusura tendente ed infinito, è di corrente non percepibile. Va fatta un considerazione sul sistema IT, che non è poi così raro come appaia ad una analisi superficiale. In tutti i moderni ambienti vengono installati per una questione di continuità assoluta i gruppi di continuità a batterie, detti UPS (Uninterruptible Power System). Nel caso in cui si abbia un funzionamento in isola del sistema che si alimenta autonomamente tramite le batterie, può aversi un sistema IT. Distribuzione civile Le parti di impianto che partecipano alla distribuzione vengono classificate secondo il seguente elenco: quadri generali; tubo o canalizzazione; cassette di derivazione; gruppi presa o quadri locali di alimentazione. Generalmente nell ambiente civile le canalizzazioni vengono realizzate sotto traccia, a scomparsa, tramite tubi corrugati inseriti nella muratura. I tubi, flessibili o rigidi, sotto il pavimento devono essere pesanti, mentre sotto traccia, a parete o a soffitto possono essere leggeri. 15

Generalmente il colore del tubo flessibile è il nero, la norma (CEI 23-14) ammette comunque qualsiasi colore, ad eccezione del giallo, dell arancio, del rosso e del grigio. Nella figura seguente è rappresentato il tubo da inserire sotto traccia; questo non è ovviamente utilizzabile fissato all esterno, dove è invece necessario il tubo rigido. Tubo corrugato per inserimento sotto traccia Va ricordato che la sezione occupata dai cavi non deve superare il 50% della sezione dal tubo, questo per assicurare il raffreddamento e lo sfilaggio dei conduttori in caso di manutenzione. E anche prescritta la sezione del tubo in funzione del numero e della sezione dei cavi che dovranno essere contenuti. Il dettaglio nella tabella di seguito presentata.. 16

Sezione del tubo corrugato in funzione del numero e della sezione dei cavi I tubi e le canalizzazioni si diramano ad albero dal quadro principale verso i gruppi presa o quadri di secondo livello; le giunzioni vengono effettuate tramite delle cassette di derivazione che permettono di ispezionare e 17

manutenere l impianto. La funzione delle cassette è anche quella di permettere di infilare e sfilare i cavi, di conseguenza queste devono essere in numero sufficiente da evitare che vi siano percorsi troppo lunghi o tortuosi nei quali il cavo non passerebbe; questo comporta anche una intelligente distribuzione spaziale delle scatole (es. evitare troppe curve sul condotto tra una scatola e l altra). Esiste un limite tecnico, definito dalla norma, anche sulla quantità di condotti attestabili ad un cassetta, in funzione della dimensione dei condotti e della casetta; tutto ciò è definito nella a seguire. Numero massimo di tubi attestabili alle cassette di derivazione, in funzione della dimensione dei tubi e delle cassette Le connessioni all interno delle scatole non devono essere realizzare torcendo tra loro i conduttori e coprendoli con nastro isolante. Tutte le giunzioni devono essere realizzate tramite appositi serracavo dotati di morsetto a vite, aventi grado di protezione IPXXB (le parti in tensione, incluso il neutro, non sono accessibili al dito di prova ). All interno dei quadri 18

elettrici possono essere installate le barre con i morsetti direttamente sulla barra DIN. All interno delle scatole esistono dei morsetti volanti dotati di protezione isolante, che sono rappresentati in figura. Serracavo volante per giunzione con morsetto a vite Nell esecuzione delle connessioni non si deve ridurre la sezione dei conduttori e lasciare parti conduttrici scoperte. Nelle scatole porta apparecchi, vale a dire quelle terminali dei punti presa, è vietato effettuare connessioni! Le canalizzazioni sotto traccia devono essere eseguite secondo la corretta logica imposta dalle norme. Solamente nel pavimento e nel soffitto l andamento delle condutture non è rigidamente indicato. Per quanto riguarda le condutture incassate a parete, queste devono avere un percorso verticale o orizzontale comunque parallelo agli spigoli della parete. Nella figura seguente risulta evidente come deve essere correttamente realizzata una conduttura sotto traccia. 19

Andamenti permessi dei tubi sotto traccia Ai fini della distribuzione civile, possono anche essere utilizzate le canaline portatavi in materiale plastico; queste sono regolamentate dalla norma CEI 23-19 relativa ai canali portacavi in materiale plastico e loro accessori ad uso battiscopa. Nella a seguire vengono mostrati due esempi di canalina, apribile a scatto, il primo per installazione a parete tramite stop, il secondo per installazione a battiscopa. Canaline e 3 comparti 20

Da notare che le canaline presentate sono internamente suddivise in tre scomparti, di conseguenza sono adatte al passaggio contemporaneo dei cavi di energia e di quelli di segnale. La norma CEI 23-32 regolamenta i sistemi di canali in materiale plastico isolante e loro accessori ad uso portacavi e portapparecchi per soffitto e parete. Altri tipi di canalizzazioni ad uso civile sono quelle realizzate sotto pavimento, come rappresentato di seguito. Canalizzazioni sotto pavimento dotate di gruppi presa a torretta Nella Fig.6.5 vengono rappresentati, in particolare, le parti componenti di seguito enumerate: 1. condutture in materiale plastico; 2. raccordi flessibili; 21

3. cassette di derivazione; 4. elementi di giunzione e derivazione; 5. cassetta di derivazione separate a più sezioni; 6. torrette per gruppi presa; 7. piastre opzionali per il montaggio di scatole telefoniche o di prese particolari; 8. quadro locale di sezionamento e protezione. Ovviamente, tale tipo di impianto è poco adatto in ambienti industriali o dove vi sia passaggio di mezzi pesanti o movimentazione dei carichi; sarebbe facile arrivare ad una rottura delle torrette a pavimento non protette. Nella figura a seguire sono rappresentati in ordine numerico: 1. colonna a scomparti per il passaggio dei cavi e per l installazione dei punti presa; 2. raccordo colonna-controsoffitto; 3. raccordo colonna-pavimento; 4. gruppi presa composti da cestello e frutti; 5. gruppi presa impianti speciali (informatici, telefonici ); 6. alloggiamenti di riserva per ulteriori gruppi presa; 7. gruppi interruttore composti da cestello e frutti; 8. quadro locale di sezionamento e protezione. 22

Canalizzazioni nel controsoffitto Le spine e le prese utilizzabili per il collegamento elettrico sono rappresentate di seguito. Queste vengono ammesse solo fino ad una corrente di 16 A. Parametri fondamentali per la distinzione delle spine e delle prese risultano: corrente nominale; tensione nominale; numero dei poli; marchio di fabbrica; marchio di qualità. 23

Queste sono regolamentate nelle norme CEI 23-5 e 23-16. Prese 10/16 A La norma CEI 64-9 prescrive che le prese e spine devono essere scelte e installate in modo da prevenire i danneggiamenti che possano derivare dalle condizioni ambientali. Per le prese ad installazione fissa l'asse geometrico d'inserzione delle relative spine deve risultare orizzontale o prossimo all'orizzontale. Tale asse deve risultare distanziato dal piano di calpestio di: 175 mm se a parete (con montaggio incassato o sporgente) 70 mm se da canalina (o zoccolo) 40 mm se da torretta o da calotta (a pavimento) Nel caso di torrette, calotte e cassette, le loro parti, ad esclusione delle singole prese incorporate, devono assicurare almeno il grado di protezione IP 52 per l'accoppiamento meccanico al pavimento. Nell inserimento e serraggio dei cavi nei morsetti dei frutti, il cavo non va mai ridotto di sezione; Il collegamento il entra-esci, come mostrato di seguito, è permesso solamente ai frutti che hanno il doppio morsetto o se la sezione totale dei cavi è non superiore a quella del morsetto singolo. I punti presa, secondo la norma CEI 64-8, devono essere installati ad altezze che non comportino problemi per la sicurezza, come mostrato in Fig.6.9. Quando la norma permette una variazione nelle misure specificate è necessario applicare il buon senso onde evitare di generare pericoli; per una corretta installazione è necessario analizzare il tipo di attività svolta nei locali e valutare in funzione di questa le altezze ottimali per li installazioni (potrebbero generarsi dei pericoli a causa di movimentazione di carichi, di macchine da ufficio, di macchine utensili, di particolari forme del mobilio, etc ). 24

Entra-esci su frutti con doppio morsetto (a), entra-esci con morsetto unico con sezione sufficiente (b) Non deve essere possibile rimuovere coperchi, calotte o mascherine senza l'ausilio di un utensile; altrimenti si verificherebbe una condizione di pericolo per possibilità di contatti accidentali. La apertura di qualcosa con un utensile prevede, infatti, la totale volontarietà e responsabilità dell atto. Non deve essere possibile, in nessun materiale elettrico a norma, modificare la posizione del contatto di terra se non rendendo inutilizzabili le prese o le spine. Va ricordato che è necessario collegare e verificare (manutenzione) il conduttore di protezione (PE) giallo/verde sempre al polo centrale della presa. Non è assolutamente permesso utilizzare il conduttore giallo/verde per nessun altro scopo che non sia quello di messa a terra; non è possibile utilizzarlo nemmeno per brevi ed evidenti ponticelli delle fasi nei gruppi presa. Nei frutti presa, interruttore, o altro, la massima sezione dei conduttori inseribili è mediamente di 2,5 mm 2 ; alterare la sezione del cavo o il morsetto per forzare un accoppiamento non evidentemente fattibile comporta la non rispondenza alle norme dell impianto con la conseguente responsabilità dell installatore. Nelle prese e nelle spine, in particolare quelle volanti, è necessario non omettere mai ne il fermacavo ne il passacavo; entrambe queste protezioni sono necessari e sopportare gli sforzi meccanici a cui è sottoposto il cavo. Se 25

non vi fossero dette protezioni, uno strattone potrebbe essere sufficiente a compromettere il funzionamento in sicurezza dell impianto. Altezze consigliate di installazione per i principali apparecchi/comandi/prese nell edilizia civile. E importante fare una riflessione sugli adattatori; questi oggetti permettono di utilizzare un impianto, realizzato a regola d arte, in maniera pericolosa o, comunque, non conforme alle norme. La particolare attenzione all uso degli adattatori si rivolge sia all utente ultimo (che deve essere 26

consigliato del proprio esperto di fiducia) e sia all elettricista stesso che si trova a farne uso nelle condizioni più critiche di cantiere. Gli adattatori spesso associano in un corpo unico sia la funzione di una spina che la funzione di una o più prese. In genere ne esistono di due tipologie: adattatori semplici: aventi una sola funzione di spina ed una sola funzione di presa; adattatori multipli; aventi una sola funzione di spina e più funzioni di presa. L'adattatore semplice viene impiegato per risolvere i problemi di accoppiamento tra spina e presa, che si presentano frequentemente dovuti all'impossibilità di inserire una spina collegata ad un apparecchio utilizzatore in una presa a causa dei differenti standard esistenti tra la spina e la presa. Il problema è che diventa spesso possibile utilizzare un apparecchio da 16 A tramite una presa da 10 A. Gli adattatori multipli sono dotati di più prese di corrente e questo consente che possano svolgere sia la funzione di adattatori semplici come pure quella di poter collegare più apparecchi utilizzatori. In questo caso esiste il pericolo che vengano collegati troppi carichi su di una unica presa; si potrebbe verificare una condizione di sovraccarico che, in caso di mancato coordinamento delle protezioni, si potrebbe avere un riscaldamento anomalo del gruppo presa (incendio). Per un corretto uso degli adattatori è necessario: verificare che la potenza massima prelevabile dall'adattatore (indicata sul prodotto) non venga superata da quella degli apparecchi utilizzatori; evitare più adattatori inseriti uno sull'altro, una serie troppo lunga di adattatori, con i relativi cavi appesi, può provocare una sollecitazione meccanica che a lungo andare deteriora i contatti. 27

Montanti Per colonna montante si intende il cavo principale che, partendo da un quadro generale (QGBT) o da una cabina, alimenta più zone o più piani di uno stabile, ognuno con un proprio quadro; più semplicemente il montante può essere definito, in ambito civile, come il cavo che collega il gruppo di fornitura/misura al quadro elettrico di appartamento. La sezione del cavo deve essere scelta in funzione della potenza da trasportare, in modo da non superare la portata del cavo e in relazione alla lunghezza per contenere la caduta di tensione; si ricorda, infatti, che il montante è una conduttura di vitale importanza per l impianto, spesso caricata da correnti di valore non trascurabile. Tra il punto di consegna e un qualsiasi punto dell impianto (non deve superare il 4% della tensione nominale con il carico di progetto) non vi devono essere cadute di tensione, avere una elevata caduta sul montante sarebbe un grave errore. Per realizzare montanti di qualità, oltre che sicuri, la norma CEI-UNEL 35023-70 raccomanda di utilizzare delle sezioni minime. Queste sono indicate, ad esempio per linee monofasi, nella tabella seguente. La sezione del cavo di tabella è riferita al singolo conduttore di fase, sia esso un multipolare con guaina, sia esso un unipolare senza guaina. Sezione dei montanti per linee monofasi 28

Per quanto riguarda la conduttura relativa al montante è necessario prendere i normali accorgimenti atti alla protezione meccanica ed elettrica dei circuiti. Un esempio di come si può procedere nella scelta del tipo di posa delle conduttura di montante può essere quello di seguito mostrato. Scelta del conduttore in funzione del tipo di posa della conduttura montante 29

Nelle seguenti figure vengono mostrati due esempi di montate per struttura civile in esecuzione sotto traccia. Entrambe gli esempi si riferiscono a montati con un singolo tubo per ogni utenza; ognuna delle canalizzazioni contiene conduttori unipolari senza guaina, alla protezione meccanica provvede, infatti, il tubo murato stesso. La differenza tra i due esempi risiede nel fatto che il conduttore di protezione (PE) può essere distribuito con le singole condutture oppure tramite proprio montante e diramazioni ove necessario. Montante con una conduttura per ogni utenza e cavi unipolari senza guaina 30

Montante con una conduttura per ogni utenza più conduttura separata per la distribuzione dell impianto di terra (PE), tutti conduttori unipolari senza guaina Il montante del conduttore di protezione non deve mai essere interrotto per diminuire il più possibile la resistenza complessiva dell impianto di terra. In questo caso, ad ogni scatola di derivazione, la diramazione viene eseguita con un morsetto a serrare che non intacca la continuità del montate. Le connessioni devono essere effettuate tramite appositi cappellotti con morsetto a vite, oppure, tramite le barre porta morsetti installate negli appositi quadri elettrici. In caso di montante a sbarre o interruttori scatolati dove sia presente un collegamento dei conduttori a bullone, le connessioni devono 31

essere realizzate con gli appositi capicorda (da serrare sul cavo con apposita pressa). Locali umidi Il problema della sicurezza elettrica assume particolare rilievo nei locali umidi, in presenza di liquidi la via di richiusura della corrente nel terreno presenta una resistenza più bassa. Di conseguenza aumenta il rischio di folgorazione. La zona maggiormente a rischio è quella relativa a bagni e cucine, almeno per i comuni ambienti civili, spesso la situazione è peggiorata dalla mancanza di scarpe o dalla possibilità di trovarsi bagnati a contatto con il terreno. Per gli ambienti industriali il discorso è più complesso ma il processo di valutazione del rischio è comune al caso precedete. Nella figura di seguito vengono definite le zone di riferimento con cui viene suddivisa la zona bagno-doccia; nella tabella vengono chiaramente indicate le installazioni elettriche permesse e quelle vietate dalla norma, in detti locali. Per le installazioni permesse vengono attribuiti, in funzione delle zone, i gradi di protezione (IPXX) minimi che devono essere assicurati. Le norme di riferimento sono la CEI 70-1 e la CEI 64-8/7. Definizione delle zone nei locali bagno.doccia 32

Installazione delle condutture nella zona bagno-doccia Di rilevante importanza è il fatto che nella zona 0, quella a maggior rischio, oltre al fatto che non deve essere installato alcun punto presa o altro componente elettrico, non devono essere presenti neanche le condutture, a 33

meno che queste non siano incassate ad almeno 5 cm di profondità. Nella zona 0,1 e 2 non sono ammesse le cassette di derivazione. Per carichi di potenza come gli scaldaacqua elettrici è necessario installare l interruttore bipolare che, in caso di problemi, assicura il sezionamento di entrambe le fasi; è comunque consigliabile l installazione di un piccolo interruttore differenziale con soglia da 10 ma direttamente sulla presa dell apparecchio. Nella zona 1 possono anche essere installati gli scaldaacqua elettrici; è da tener presente che non essendo componenti SELV devono essere collegati con cavo non interrotto a doppio isolamento proveniente da scatola sigillata e senza presa. La stessa cosa vale per i locali ad uso cucina con meno restrizioni: ciò è dovuto al minor rischio rispetto al locale bagno-doccia (in genere non si hanno i piedi bagnati e scalzi). Nella figura seguente viene rappresentata l installazione dei punti presa e dei punti luce in un ambiente ad uso cucina. In generale buona parte delle raccomandazioni relative derivano, oltre che dalla sicurezza elettrica, da un corretto coordinamento tra l impianto e il mobilio e gli utensili elettrici. 34

Installazione di punti presa e punti luce in cucina Una eccezione da segnalare è che i punti presa possono avere una altezza dal pavimento ridotta fino a 7 cm, questo nel caso che facciano parte di impianto in canalina a battiscopa. Gli ambienti ad uso piscina, come quelli bagno-doccia, presentano caratteristiche tali per le quali possono verificarsi condizioni di pericolo maggiori rispetto ad ambienti ordinari. La presenza di molta acqua e vapore infatti riduce notevolmente la resistenza elettrica del corpo umano; inoltre la presenza di numeroso pubblico e una maggior dotazione di apparecchiature elettriche rende questi luoghi oggetto di particolari precauzioni. Per assicurare gli standard minimi di sicurezza si devono tenere presenti le regole di seguito elencate: 35

distanziare gli apparecchi e gli impianti elettrici dalle zone più pericolose (molto umide o bagnate); adottare adeguati gradi di protezione contro la penetrazione dei liquidi; impiegare apparecchi con opportune classi di isolamento; alimentare circuiti e apparecchi con sistemi a bassissima tensione di sicurezza; effettuare collegamenti equipotenziali. Anzitutto va definita la ripartizione delle zone, 0, 1 e 2, come richiesto dalla norma CEI64-8/7 e graficato di seguito. Suddivisione delle zone in una piscina In questi locali la norma, definite le zone, stabilisce quali sono le installazioni elettriche permesse ed i criteri secondo cui vanno installate. Nella ZONA 0 ed 1 è vietata l'installazione di qualsiasi apparecchiatura elettrica non alimentata da un sistema a bassissima tensione di sicurezza con tensione nominale non superiore a 12 V e con sorgente di sicurezza esterna alla zona. Deve essere assicurata la protezione contro i contatti diretti mediante involucri o barriere con grado di protezione non inferiore a IP2x. 36

Nella ZONA 2 non esistono limitazioni salvo che per le prese a spina; queste possono essere installate solo se soddisfatta una delle seguenti condizioni: alimentazione singola tramite trasformatore di sicurezza; alimentazione a bassissima tensione di sicurezza e protezione contro i contatti diretti mediante involucri o barriere con grado di protezione non inferiore a IP2x; protezione mediante interruttore differenziale con corrente di intervento inferiore a 30mA. Nella zona 0 non vi devono essere ne condutture ne scatole di derivazione. Sono possibili solamente le condutture per l alimentazione degli utilizzatori speciali ammessi in detta zona. Nelle zone 0 ed 1 le condutture non possono avere involucro metallico; ciò è possibile nelle zone 2 ma questo non deve essere accessibile. L uso dei cavi a vista è sconsigliato a meno che non si tratti di circuiti SELV o di tratti limitati al collegamento degli utilizzatori. Nella zona 0 ed 1 possono essere installati solamente apparecchi progettati per utilizzo in piscina, come elettropompe, lampade ad immersione ed altro. Nella zona 2 possono essere istallati tutti gli apparecchi necessari purché in classe II oppure protetti da trasformatore di isolamento o da differenziale da 30 ma. Per la sicurezza delle persone, prese e spine installate nella zona 2 non possono alimentare apparecchi utilizzatori che in qualche modo possano venire utilizzati nelle zone 1 e 0 I componenti dell'impianto elettrico e gli apparecchi utilizzatori devono avere almeno i seguenti gradi di protezione: IPx8 - nelle zone 0; IPx5 - nelle zone 1 (IPx4 per piccole piscine interne private); IPx4 - nelle zone 2 (IPx5 se la pulizia avviene per mezzo di getto d acqua). 37

Distribuzione industriale L impianto industriale, rispetto al civile, presenta maggiori difficoltà di progettazione e di installazione; vale pertanto il principio di incrementare, se possibile, l attenzione progettuale, curare con particolare cura le verifiche tecniche e testare il comportamento in opera. Nei locali industriali esistono problematiche relative all utilizzo dei sistemi di potenza, all utilizzo di macchine operatrici ed all utilizzo di sistemi di trasporto e manovra. Detti sistemi possono interferire con l impianto tanto dal punto di vista elettrico quanto dal punto di vista meccanico. Gli impianti industriali sono molto più complessi di quelli civili, anche per la quantità e la complessità di circuiti presenti. Va tenuto presente che, in questo tipo di impianti, è possibile trovare tutti i circuiti di seguito elencati: condutture di collegamento alla fornitura di energia; condutture di alimentazione di impianti speciali e macchine; condutture di illuminazione, normale e di emergenza; condutture di collegamento degli impianti a continuità assoluta, sotto UPS; condutture di protezione (PE); condutture per rimpianti di allarme e videosorveglianza; condutture per impianti speciali di controllo e supervisione; condutture per i impianti telefonici, reti dati, TV, SAT. Ognuna delle dette condutture deve afferire ad apposita scatola o al relativo quadro. Ovviamente, come da norma, le scatole dei singoli impianti devono essere distinte l una dall altra. Inoltre, le condutture elettriche e dati devono essere distinte da quelle degli altri impianti, ad esempio quelli idrici. Le cassette di derivazione devono essere in numero sufficiente e disposte in punti strategici, in maniera tale da permettere agevolmente lo sfilaggio dei conduttori e la manutenzione. 38

I vani corsa degli ascensori non possono essere utilizzati per nessun motivo. In particolare negli ambienti industriali esistono appositi cavedi per il passaggio delle condutture di impianto. Se non vi sono dei passaggi appropriati o dei cavedi, questi devono essere creati. Conviene predisporre una buona e diffusa conduttura di messa a terra per una distribuzione ampliabile; spesso negli ambienti industriali viene successivamente installato un impianto parafulmine. In tale caso si verifica la necessità di installare i collegamenti supplementari di equipotenzializzazione. Tutte le tubazioni o le canalizzazioni devono essere maggiorate in maniera tale da permettere futuri ampliamenti, oltre a lasciare libero il 50% (come da norma). Particolare attenzione va riposta nel coordinamento con gli altri impianti presenti negli ambienti industriali. E sempre necessario contattare il responsabile tecnico dell impianto per essere sicuri di interfacciare gli impianti tra loro o, quanto meno, di non creare interferenze. Le tubazioni degli impianti industriali, che possono anche essere realizzate in tubo sotto traccia, vengono normalmente realizzate o in tubo rigido esterno, o in canale e passerelle esterne oppure, infine, in condotti a sbarre. In particolare le installazioni possibili sono le seguenti: tubo rigido; canali a muro, sospesi o a battiscopa; a soffitto o a parete; su passerelle o su mensole; tubi posti in cunicoli o cunicoli aperti; condotti a sbarre; scavo nel terreno protetto da tegolo; cunicoli o altra struttura edile protetta. 39

Tutte le installazioni elencate sono possibili; va comunque verificata la rispondenza alle norme di sicurezza e scelto il corretto grado di protezione delle condutture. I sistemi sopra descritti sono rappresentati nella figura seguente. Principali metodi di installazione delle condutture in ambiente industriale Il tubo rigido, normalmente di PVC, deve essere installato con gli accessori di corredo, non deve essere assolutamente deteriorato o modificato, specie con il calore. Il tubo rigido da esterni deve essere montato con le staffe di fissaggio appropriate e tutte le connessioni, di qualsiasi tipo, devono essere realizzate 40

con gli appositi attacchi. Da ricordare che il tubo rigido è fondamentalmente stagno, il grado di protezione dipende dagli accessori di connessione che si utilizzano in quel particolare contesto. E necessario lasciare sempre il 50% di condotto libero per permettere manutenzione e sfilaggio dei conduttori. In tabella vengono indicate le sezioni dei tubi in PVC minime da adottare, in funzione della sezione e del numero dei cavi che devono contenere. Grandezza minima dei tubi rigidi in PVC, in funzione di sezione e numero cavi La norma CEI 23-39 fornisce la guida generale per i sistemi di tubi; inoltre è necessario fare riferimento alla CEI 23-54 per i tubi rigidi, alla CEI 23-55 (EN 50086-2-2) per i tubi pieghevoli ed, infine, alla CEI 23-56 per i tubi flessibili. Per quanto concerne i raccordi e le filettature dei tubi è possibile fare riferimento alla norma CEI 23-26. Oltre al tubo rigido, reperibile anche in acciaio per gli impianti nei locali a rischio incendio/esplosione, la installazione di più frequente uso è quella in canala o in passerella, fissata o sospesa. Nella figura di seguito viene rappresentato un esempio di sistema di distribuzione industriale realizzato in canale metallio chiuso. Un questo caso il canale è sospeso. Importante, nel caso di canali metallici, è completare l installazione degli elementi e dei 41

coperchi con i ponticelli di equipotenzializzazione che assicurano la messa a terra di tutta la conduttura. dove 1: canali portatavi in metallo, 2: raccordi, 3: staffe di fissaggio da soffitto, 4: steffe di fissaggio da parete, 5: accessori per collegamento e/o sospensioni di utilizzatori e linee derivate, 6: raccordi per quadri, 7: quadro. Impianto industriale realizzato canali metallici sospesi Dai condotti realizzati sia con canali sia con passerelle, le derivazioni devono essere effettuate con gli appositi accessori, questo rispettando il grado di protezione. Generalmente la distribuzione industriale avviene tramite un grosso canale di distribuzione di sezione rettangolare, contenente cavi unipolari; questo si completa di derivazioni realizzate in tubo rigido che, tramite i raccordi da avvitare, si collega direttamente sui fori del canale principale. I condotti a sbarre sono dei componenti con delle precise caratteristiche tecniche, le specifiche sono indicate sul catalogo del costruttore; si risale all oggetto grazie alla indicazione stampata su di esso e riportante la marca 42

(nome del costruttore) ed il modello. I condotti a sbarre non provvedono solamente alla protezione meccanica dei cavi, questi includono anche i conduttori veri e propri e vanno definiti come tali. Le caratteristiche fondamentali di questi condotti sono: corrente nominale delle sbarre, tipo di alimentazione (alternata o continua) e frequenza; tensione nominale di funzionamento; resistenza al corto circuito; grado di protezione da solidi e liquidi (IPXX); valori di resistenza e di reattanza del condotto. La normativa CEI regolamenta l installazione e la protezione dei condotti a sbarre nelle norme tecniche 17-13 e 64-8. L involucro del condotto a sbarre può essere plastico o metallico, nel primo caso deve ovviamente essere contenuto un conduttore di protezione (PE), nel secondo caso può essere utilizzato l involucro stesso. Per utilizzare l involucro come PE è necessario che questo sia stato progettato come tale dal costruttore, e che questo possa resistere alle sollecitazioni elettrodinamiche sul corto circuito fase-terra. Quando l oggetto modulare è previsto per questo tipo di utilizzo è chiaramente esplicitato sul catalogo; è invece da evitare l utilizzo dell involucro come PE quando le parti di questo vengono collegate elettricamente tra loro con dei cavallotti (non assicurano nel tempo il contatto elettrico). Normalmente le derivazioni vengono effettuare a mezzo di prese fisse, prese ad innesto o prese mobili (carrello con contatti striscianti, trolley ). Ogni singola derivazione può essere diretta o protetta con fusibili contenuti all interno della medesima cassetta presa. Le derivazioni, effettuate con tubazioni direttamente annesse all involucro del condotto a sbarre, vengono realizzate generalmente con tubo rigido (PVC o acciaio, a seconda del tipo di luogo). L intestazione del tubo nel foro 43

dell involucro di condotto va realizzata con attenzione rispettando il grado di protezione. Una connessione effettuata, ad esempio, con un raccordo avente IPXX minore di quello del condotto principale declassa il grado di protezione dell intero sistema. Il sezionamento può avvenire anche grazie alla presa stessa solo per carichi inferiori a 16 A, per problemi di estinzione dell arco. Se il sezionatore non è adatto a lavorare sotto carico può comunque essere utilizzato ma va installato ad almeno 2,5 m di altezza. In caso di condotto a sbarre a sezione decrescente, deve essere installato un sistema di protezione da sovraccarico adatto alla minore sezione. Ogni singola derivazione deve essere singolarmente protetta contro il sovraccarico con una adeguata protezione (normalmente il condotto a sbarre è di sezione molto più grande). La protezione da sovraccarico può essere effettuata tanto in cima alla derivazione quanto a valle, vale a dire che questa può essere installata direttamente sul condotto a sbarre sia nel quadro elettrico dell utilizzatore. Per quanto riguarda la protezione da corto circuito deve anch essa essere attuata, facendo eccezione dove la derivazione più corta di 3 mt e dove il corto sia un evento raro a causa della protezione fisica della condotta di discesa (es. tubo metallico) e dove non vi siano materiali infiammabili. In fase di installazione vanno rispettate scrupolosamente le istruzione del costruttore: i condotti a sbarre devono resistere al loro peso ed alle sollecitazioni dovute a corto circuito. Ciò vuol dire che le staffe di fissaggio devono essere posizionate alla distanza richiesta ed in numero sufficiente, per evitare una eccessiva curvatura della condotta. Fanno eccezione i binari elettrificati, questo non seguono la normativa relativa ai condotti a sbarre. Normalmente portano piccole correnti (massimo 16 A a 400 V e 25 A a 25 V) e vengono utilizzate per il collegamento di lampade; questi, in genere, vengono protetti come una unica conduttura alla partenza. 44

Essendo i condotti a sbarre delle condutture soggetti ad elevate correnti di corto circuito è consigliabile proteggerli con interruttori limitatori. In figura è evidente come un interruttore automatico limitatore possa abbattere il valore della corrente di corto circuito. Limitazione della corrente di corto circuito tramite interruttore limitatore Come si evince dalla seguente figura l interruttore limitatore, diminuendo le correnti di corto, diminuisce anche le sollecitazioni elettrodinamiche dei condotti. Questo avviene diminuendo sia la corrente di soglia sia il tempo di intervento della protezione. Curva di intervento della protezione magnetotermica con e senza limitatore Va considerato che il fusibile (vedasi caratteristica corrente-tempo del fusibile) può essere utilizzato come protezione limitatrice, in aggiunta alla normale protezione magnetotermica. 45

Gli apparecchi di potenza hanno bisogno di una presa interbloccata che non permetta di scollegare l apparecchio acceso: in questa maniera si evita il formarsi dell arco elettrico. In questo tipo di prese, la spina può essere scollegata solo se viene preventivamente azionato l interruttore; eliminando il problema dell arco elettrico si diminuisce la probabilità di innesco, in particolare ciò vale per i locali ad elevato rischio incendio. Le prese e spine o gli interruttori devono essere ubicati ad altezza opportuna dal pavimento, che ne permetta un utilizzo corretto; l'altezza consigliata è di 1,2 m ed in genere è quella più conveniente. E' opportuno che prese, spine e interruttori abbiano grado di protezione non inferiore a IP 4X. Tali apparecchi non devono essere collocati sui piani di lavoro in orizzontale. La presa interbloccata è anche dotata di fusibili di protezione per il cortocircuito ed il sovraccarico, questo perché potrebbe essere derivata direttamente da un condotto a sbarre; l omissione delle protezioni o dei fusibili, in questo caso, è gravissima. Le prese interbloccate, in figura, possono raggiungere una protezione da polvere e liquidi che quelle domestiche non hanno, tutto ciò in aggiunta alla evidente robustezza ed alla maggiore protezione meccanica. Di conseguenza sono le più indicate per le lavorazioni in genere, per il cantiere e per gli ambienti industriali. Presa interbloccata per collegamento di apparecchi di potenza o per uso industriale 46

Le prese e le spine di tipo industriale (norma CEI 23-12) devono avere grado di protezione minimo IP44 se utilizzate all'aperto o sottoposte alla pioggia, IP67 se utilizzate all'aperto per terra o dove la connessione possa trovarsi in parziali allagamenti. In ambienti industriali e nei cantieri vale quanto detto sopra anche per le prese volanti. Presa e spina industriali per collegamento volante Possono anche essere utilizzate le comuni prese a spina per uso civile (CEI 23-5, CEI 23-16) anche in questi ambienti di lavoro; risulta però necessari evitarne un uso particolarmente gravoso e l'ambiente di installazione dovrà essere adeguatamente protetta dall'acqua e dalla polvere. Cantiere Nelle installazioni o nei cantieri in generale è necessario proteggere tutti i lavoratori dal rischio elettrico che, in questo caso, è alto. Non è possibile effettuare collegamenti volanti o lasciare l interruzione automatica al caso se si vuole garantire la sicurezza. Una volta ottenuta la fornitura di corrente elettrica, se non esistono già dei punti di collegamento a norma, è necessario collegare un quadro elettrico di cantiere. Tutti i quadri principali dovranno essere installati in modo sicuro preferibilmente vicino al punto di consegna dell'energia elettrica dell'ente distributore. Il quadro di cantiere deve avere tutte le protezioni necessarie e deve essere dotato di prese industriali. Gli armadi che li contengono devono poter proteggere le parti attive da urti e vibrazioni. 47