11.        Sezionamento e comando

11.1        Sezionamento

11.1.1  Generalità

Ogni impianto deve essere sezionabile in quanto l’operatore può essere chiamato ad interrompere un circuito sia per ragioni di sicurezza sia per ragioni funzionali. Il sezionamento deve assicurare la messa fuori tensione di tutto o di una parte dell’impianto separandolo in modo sicuro da qualsiasi alimentazione elettrica e garantendo in tal modo la sicurezza delle persone che eseguono lavori. Il sezionatore deve essere sicuramente aperto e non deve essere possibile la sua richiusura finché si eseguono lavori sull’impianto. A tal proposito il sezionatore, il quadro, o il locale contenente il quadro dovranno essere chiusi a chiave a meno che non sia assolutamente possibile che persone estranee ai lavori di manutenzione possano incidentalmente richiudere il dispositivo (ad esempio in un appartamento si ritiene che chi seziona l’impianto sia sufficientemente informato dei rischi e quindi non si richiede la chiusura a chiave del centralino). 

11.1.2  Il sezionatore

Il sezionatore è un apparecchio di manovra che, per ragioni di sicurezza, garantisce nella posizione di aperto una distanza di sezionamento tra i contatti. Sezionare, infatti, significa aprire un circuito per garantire la sicurezza delle persone che lavorano su o nelle vicinanze di parti attive (Norme CEI 64-8 art. 28.1). In genere è adatto per aprire o chiudere circuiti in cui circolano piccole correnti. I sezionatori devono possibilmente avere i contatti visibili  nella posizione di aperto  oppure un dispositivo indicatore connesso in modo certo ai contatti mobili. Negli interruttori estraibili è la posizione stessa dell’interruttore ad indicare la posizione di aperto o di chiuso. La manovra sotto carico di un sezionatore potrebbe risultare pericolosa quindi è necessario che non sia a portata di mano di persone non esperte oppure dotato di  blocco o interblocco con altro dispositivo manovrabile sotto carico. Nei piccoli impianti, come ad esempio in un appartamento, si da per scontato che l’interruttore generale sia sotto il controllo di chi lavora. Un cartello di segnalazione "Lavori in corso non effettuare manovre" può essere sufficiente nelle officine elettriche dove hanno accesso solo persone addestrate  consapevoli dei rischi che si corrono contravvenendo all’avvertimento del messaggio.  In BT al posto dei sezionatori si utilizzano spesso dispositivi destinati anche ad altre funzioni come ad esempio i normali  interruttori automatici (interruttori magnetotermici rispondenti alle Norme CEI 23-3 o interruttori differenziali rispondenti alle Norme CEI 23-42 e 23-44; gli interruttori automatici per uso industriale rispondenti alle Norme CEI 17-5 sono idonei solo se dichiarati tali dal costruttore). Il sezionamento deve essere effettuato con dispositivi onnipolari che aprano in una sola operazione tutti i poli (potrebbero essere utilizzati anche dispositivi unipolari, purché disposti affiancati sulla stessa parte del quadro, anche se sarebbero da preferire dispositivi onnipolari).  Il dispositivo deve essere installato in modo che non sia possibile una chiusura accidentale e quindi in posizione tale che, un movimento dovuto alla gravità, possa eventualmente produrre una apertura anziché  una chiusura. Non devono essere utilizzati dispositivi statici perché non garantiscono la separazione galvanica  dei contatti  e presentano una corrente di dispersione tra i poli che non può essere trascurata.  Possono quindi essere utilizzati interruttori, fusibili, barrette, e prese a spina. Se il dispositivo di sezionamento è comandato a distanza (ad esempio il contattore di alimentazione di una macchina o l’interruttore in cabina ad apertura telecomandata) si pone il problema di rendere visibile  e certa l’avvenuta apertura. Un sezionatore o un interruttore a causa della  saldatura dei contatti potrebbe non aprire il circuito ma l’operatore se ne accorge facilmente; la stessa cosa deve accadere per un dispositivo comandato a distanza. Affinché la segnalazione sia affidabile si potrebbe ad esempio adottare la doppia segnalazione ottica di aperto e chiuso utilizzando contatti ausiliari  connessi con i contatti principali  e tali che possano chiudersi o aprirsi solo in concomitanza con la chiusura o apertura dei contatti principali.  Quando il sezionatore ha un comando di chiusura/apertura  sia manuale che a distanza  va richiamata l’attenzione dell’operatore con apposito avvertimento.  Sul dispositivo deve essere chiaramente indicato il circuito che seziona.

11.1.3  Casi in cui il sezionamento non risulta sufficiente

·       E’ presente dell’energia accumulata da condensatori o macchine elettriche ancora  in movimento dopo il sezionamento. Se esistono condensatori occorre procedere alla messa in corto circuito e a terra degli stessi.

·       Il sezionamento è stato effettuato lontano dal punto in cui si eseguono i lavori  e possono indursi sui circuiti tensioni pericolose a causa della vicinanza ad altri circuiti che non sono stati messi fuori servizio oppure c’è pericolo di scariche atmosferiche. Anche se siamo in BT è necessario cortocircuitare e mettere a terra i conduttori sul posto di lavoro.

·       Un circuito sezionato in bassa tensione alimenta o potrebbe alimentare una parte di impianto in alta tensione. E’ il caso di un trasformatore sezionato sia in AT sia in BT ma con altri  trasformatori che rimangono inseriti ad alimentare l’impianto. Per un operatore che lavora sulla parte in AT, se il sezionamento in BT viene a mancare, si potrebbe creare una situazione pericolosa  sul primario del trasformatore in AT.  Sarebbe utile in tal caso mettere in corto circuito e a terra i conduttori e interbloccare l’apertura dei sezionatori  in AT e in BT in modo che l’apertura  dell’uno comporti sicuramente  anche l’apertura dell’altro.

Fig.  11.1 per garantire la sicurezza all’operatore che lavora a monte del trasformatore occorre sezionare i circuiti a monte e a valle del trasformatore su cui lavora e mettere a terra i conduttori anche in B. T.

11.1.4  Sezionamento del neutro

Devono essere sezionati tutti i poli di un circuito dai quali può derivare un pericolo ma non il conduttore di protezione. Il neutro deve essere trattato in modo diverso a seconda del sistema di distribuzione TT, TN, IT. Si è visto nella parte relativa ai contatti indiretti e diretti  quali possono essere le cause che determinano tensioni pericolose sul neutro.  Nei sistemi TT, dove non sono presi particolari provvedimenti per  evitare che il neutro assuma tensioni pericolose,  il neutro è  un conduttore attivo  e quindi come tale deve essere sezionabile. Allo stesso modo per i sistemi IT dove è isolato da terra. Nei sistemi TN occorre distinguere tra sistema TN-C,  dove è vietato sezionare il neutro  che funge anche da conduttore di protezione (PEN), e sistema TN-S dove il neutro è un conduttore attivo e quindi andrebbe sezionato. In un sistema TN-S si potrebbe tuttavia valutare il rischio che effettivamente il neutro possa andare in tensione e agire di conseguenza caso per caso. 

11.2        Comando

11.2.1  Comando d’emergenza

Con il comando d’emergenza (ad esempio nei luoghi con pericolo d’esplosione o d’incendio) si vuole eliminare rapidamente una situazione di pericolo inaspettata e nel caso particolare in cui serva ad interrompere una macchina in movimento pericoloso esso prende il nome di arresto d’emergenza (macchine in movimento pericolose come nastri trasportatori, macchine utensili, scale mobili ecc..). L’arresto di emergenza deve essere adottato  per la parte dell’impianto che può dar luogo a pericolo e quindi non alla restante parte perché in alcuni casi potrebbe essere utile a prevenire altri tipi di incidenti. I dispositivi di emergenza devono essere installati in posizione accessibile, azionabili con una sola manovra e facilmente identificabili; il colore convenzionale è rosso su sfondo giallo. L’apertura e l’arresto devono essere indicati chiaramente. Se l’uso intempestivo del comando d’emergenza può provocare danni a persone, animali o cose il dispositivo deve essere installato in luogo accessibile al solo personale addestrato o essere azionabile solo dopo aver rimosso un  sigillo o infranto un vetro di  protezione. Il dispositivo, una volta azionato, deve rimanere nella posizione di aperto finché non interviene l’operatore per ripristinare la situazione normale e ne deve essere indicata in modo inequivocabile la posizione di apertura. Questo blocco in posizione di aperto può essere ottenuto sia elettricamente sia meccanicamente. Il circuito di potenza, aperto in condizione di pericolo, può essere richiuso solo manualmente tramite dispositivo diverso da quello di emergenza e solo dopo che il dispositivo di emergenza è stato riportato nella sua condizione di riposo.  Il comando di emergenza spesso deriva dalla normativa di prevenzione incendi ed in questi casi  è necessario che sia in ambiente separato da quello soggetto all’incendio ed accessibile dall’esterno. Per evitare usi impropri è buona norma installarlo sotto vetro. In altri casi, come ad esempio nei locali di pubblico spettacolo deve essere facilmente raggiungibile dall’esterno e deve porre fuori tensione, con un’unica manovra, tutto l’impianto ad esclusione dei servizi di sicurezza (es. illuminazione d’emergenza). Esempi di impianti in cui si utilizza il comando d’emergenza :

·       sistemi di pompaggio di liquidi infiammabili ;

·       sistemi di ventilazione ;

·       grandi calcolatori ;

·       lampade a scarica alimentate ad alta tensione ;

·       i grandi edifici come ad esempio i grandi magazzini di vendita ;

·       laboratori per prove o ricerche elettriche;

·       grandi cucine ;

·       centrali termiche ;

·       laboratori didattici ;

·       sale cinematografiche, teatri e in generale luoghi destinati al pubblico spettacolo.

Lo stesso discorso vale anche per i luoghi con pericolo di esplosione, il comando d’emergenza deve cioè essere possibile da un luogo facilmente accessibile e al di fuori delle zone AD.

11.2.2  Comando funzionale 

Il comando funzionale può essere unipolare e in caso di circuito fase/neutro deve essere inserito sul conduttore di fase. Si evita così che un  guasto a terra sulla fase del circuito (che potrebbe essere protetto con differenziali poco sensibili) possa rendere inoperante l’interruttore. Naturalmente non potrà essere affidata all’interruttore unipolare la funzione di sezionamento e quindi sarà sempre necessario un sezionatore a monte del circuito con i requisiti e per gli scopi visti prima. Nel caso di circuito fase/fase un interruttore unipolare non  è molto affidabile perché si potrebbe verificare lo stesso problema prospettato per il  circuito fase/neutro nel caso di un guasto a terra su una fase del circuito. Questo comunque è un inconveniente accettabile e non così grave da giustificare l’uso di un interruttore bipolare anche in considerazione del fatto che per la sicurezza sarà sempre installato a monte un dispositivo di sezionamento.

11.2.3  Prese a spina e manovra  sotto carico

La presa a spina, pur non essendo un dispositivo specifico per la manovra sotto carico, è spesso impiegata per aprire o chiudere circuiti sia a vuoto sia a carico. L’unico modo per impedire questa operazione è l’interblocco. Per correnti fino a 16 A si può accettare l’utilizzo della presa a spina come dispositivo di manovra sotto carico anche in considerazione del fatto che sono installate alle estremità dell’impianto dove le correnti di corto circuito sono generalmente modeste e che la presa a spina deve  sempre essere protetta dalle sovracorrenti.  Se le correnti sono superiori o se si ritiene che per  la particolare ubicazione la corrente di corto circuito possa essere elevata  è necessario installare apparecchi con interblocco elettrico o meccanico.

12.        Protezione delle condutture contro il sovraccarico

12.1        Sovracorrenti

L’intensità di corrente che si ha nelle normali condizioni di funzionamento di un’apparecchiatura elettrica (condizioni specificate dai dati di targa) viene definita corrente nominale. In realtà alcune apparecchiature elettriche, a seconda dell’impiego,  funzionano ad una potenza variabile con un assorbimento di corrente anch’esso variabile. Più in generale si può dire che  un’apparecchiatura funziona in regime di sovracorrente tutte le volte che è interessata da un valore di corrente maggiore di quello nominale.  

Le cause di un tale funzionamento possono essere ricondotte a  due casi fondamentali :

·       sovracorrenti dovute a sovraccarichi

tipico di un circuito elettricamente sano, interessato da una corrente fino ad un massimo di 6 - 8 volte la corrente  nominale e che può essere sopportato per un tempo determinato producendo sollecitazioni termiche. Un sovraccarico non controllato può degenerare rapidamente in un corto circuito e quindi sarà necessario adottare delle protezioni che intervengano in tempi tanto più brevi quanto maggiore  è l’entità del sovraccarico ;

·       sovracorrenti dovute a guasti o corto circuiti 

si verificano in un circuito elettricamente guasto a causa di un contatto di impedenza nulla tra due parti in tensione con esclusione della parte di impianto a valle del guasto. La corrente  diventa molto intensa in poco tempo sottoponendo il circuito a sollecitazioni termiche e a sforzi elettrodinamici e provocando archi elettrici che possono essere causa di innesco d’incendio o di esplosioni. Poiché il funzionamento in corto circuito provoca danni in tempi brevissimi il guasto deve essere eliminato quasi istantaneamente.

12.2        Sollecitazione termica per sovraccarico di una conduttura

Una corrente superiore alla portata della conduttura è detta  sovracorrente (art. 25-6 norme CEI 64-8). Una conduttura (si preferisce parlare di conduttura anziché di conduttore poiché la portata di un conduttore cambia con le condizioni di posa e un conduttore posato costituisce una conduttura) percorsa da corrente sviluppa calore (per effetto Joule) che viene disperso nell’ambiente circostante finché non raggiunge la temperatura di regime J_c maggiore della temperatura ambiente J_a.  A regime termico la potenza sviluppata a causa dell’effetto Joule e la potenza ceduta dal cavo all’ambiente sono uguali a :

    (12.1)  

dove :

  r = resistività del conduttore ;

  r = raggio della sezione del conduttore ;

  l = lunghezza del conduttore ;

  h = coefficiente di conducibilità termica tra conduttore e ambiente ;

  I = intensità di corrente;

 temperatura ambiente;

temperatura raggiunta dal conduttore a regime termico.

.Da cui :

           (12.2)

Un funzionamento in sovraccarico, per un tempo pari all’intervento delle apparecchiature di protezione, porta ad un aumento della temperatura che tende ad un nuovo valore di regime, proporzionale alla nuova potenza termica dissipata, che deve essere compatibile col materiale isolante impiegato. I materiali isolanti  normalmente usati in B. T. subiscono una degradazione (invecchiamento) tanto più intensa quanto maggiore è la temperatura che assumono. Per ogni tipo di isolante viene definita una temperatura massima di funzionamento J_s (ad esempio 70°C per il PVC) che non deve essere superata nel servizio ordinario per evitarne il decadimento delle caratteristiche elettriche e meccaniche. La protezione dal sovraccarico deve perciò essere tanto più rapida quanto maggiore è l’entità del sovraccarico stesso e quanto minore è la sovratemperatura ammissibile per l’isolante. Ad esempio un conduttore di 10mm²  (50 A circa di portata) tollera una sovracorrente di 100A per circa 16 minuti con una riduzione di vita dello 0,1%. Molto importante è la temperatura ambiente  in cui un cavo viene installato; risulta evidente che quanto  più è elevata, tanto minore è la corrente che può circolare in un cavo. Al limite un conduttore isolato in PVC non può essere adottato in un locale la cui temperatura è maggiore di 70 °C (vedi tab. 12.1) Per valori di corrente molto maggiori della portata  non si può più parlare di sovraccarico ma di corto circuito. Dal momento che il funzionamento in corto circuito provoca danni in brevissimo tempo (sollecitazioni termiche, elettrodinamiche, archi elettrici che possono innescare esplosioni ed incendi) i relativi dispositivi di protezione devono intervenire istantaneamente.     

continua....

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