Le classi di purezza dell'aria compressa secondo la norma ISO8573-1. Automazione pneumatica e Industria 4.0

L'aria compressa resta un sistema fondamentale nei sistemi di produzione anche ai tempi dell'industria 4.0 e restano, inoltre, un componente importante di tutti quei componenti pneumatici dell'automazione industriale. In questo articolo vediamo un aspetto importante di questi sistemi, ovvero la qualità dell'aria compressa.

A cosa servono i sistemi di trattamento aria

Nell'aria compressa sono infatti contenuti umidità, impurità e residui di olio ( solitamente generato dai compressori dove la pressione viene generata ) che, se superano determinati valori, possono causare malfunzionamenti e blocchi della produzione. Pensiamo inoltre ad applicazioni particolari come l'industria alimentare, quella farmaceutica o gli ambienti ospedalieri, dove la presenza di queste impurità non può essere tollerata. A tale scopo ai compressori vengono affiancati dei sistemi di trattamento aria, che provvedono ad inviare lungo il circuito aria purificata ad essiccata.

Per l'essiccazione, in particolare, si utilizzano i cosiddetti essicatori che possono essere:

• - essiccatori a refrigerazione ( essiccatori firgoriferi )
• - essiccatori ad estrazione.

Per avere un'idea di quali siano le caratteristiche degli essiccatori per aria compressa basta consultare un catalogo di essiccatori, come ad esempio quello del sito compressoriaria.it

La Norma ISO 8573-1

La norma di riferimento per definire la qualità dell'aria prodotta da un sistema di trattamento aria è redatta dall'ISO e si chiama norma ISO 8573-1:2010. Vengono definite 6 classi di purezza in ordine decrescente ( più basso è il numero, più pura è l'aria ) e viene inoltre aggiunta una "classe zero" definita dal produttore del sitema quando vuole realizzare sistemi superiori in purezza alla classe 1, secondo standard che dovrà definire e garantire in autonomia.

I parametri considerati dalla norma per valutare la purezza dell'aria compressa sono 3 e determinano le tre cifre che compongono la classe:

• - polveri o particelle solidi, misurate per numero di particelle per metro cubo;
• - acqua, misurata per punto di rugiada in pressione ( °C o °F );
• - olio, misurato per mg per metro cubo.

Pertanto un sistema di trattamento aria di classe 1.4.1 , per fare un esempio, sarà di classe 1 rispetto al particolato, 4 rispetto all'umidità e 1 rispetto all'olio.

Polveri o particelle solide in particelle per metro cubo

Le particelle solide, detta anche particolato, sono classificate in base al loro diametro e in particolare la norma tiene conto di tre diverse dimensioni:

• - polveri di diametro compreso tra 1 micrometro e 5 micrometri
• - particolato di diametro compreso tra 0.5 micrometri e 1 micrometro
• - diametro compreso tra 0.1 micrometri e 0.5 micrometro

Per le polveri o particelle solide sono fissati i seguenti limiti:

• - inferiore a 5mg di particelle per metro cubo per rientrare nella classe 6
• - inferiore a 100.000 parti per metro cubo, con diametro massimo di 1 micron per rientrare nella classe 5
• - inferiore a 10.000 parti per metro cubo, con diametro massimo di 1 micron per rientrare nella classe 4
• - la classe 3 tollera al massimo 1.000 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 90.000 tra 0.5 e 1micron
• - la classe 2 tollera al massimo 100 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 6.000 tra 0.5 e 1micron e 400.000 tra 0.1micron e 0.5 micron
• - la classe 1 tollera al massimo 10 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 400 tra 0.5 e 1micron e 20.000 tra 0.1micron e 0.5 
• - se un produttore vuole immettere sul mercato un sistema di classe 0 devo scendere sotto i limiti della classe 1 e definirne le specifiche in fase costruttiva

Contenuto di acqua: cos'è la temperatura di rugiada

I limiti del contenuto di umidità nell'aria compressa sono misurati con la temperatura di rugiada in pressione ( in lingua inglese Vapor Pressure Dewpoint ) . Il punto di rugiada è il valore della temperatura alla quale l’umidità e il vapore acqueo presenti condensano sulle superfici trasformandosi in acqua liquida. Il tutto alla pressione di esercizio del sistema di trattamento aria.

Pertanto più la temperatura di rugiada è alta, più sarà la concentrazione di acqua nell'aria compressa. Meno sarà presente la concentrazione di umidità, più sarà necessaria una temperatura bassa perché questa condensi creando problemi al sistema di aria compressa.

Classi dell'aria compressa per contenuto di umidità

Per quanto detto nel paragrafo precedente, è intuitivo che la definizione delle classi proceda per temperature di rugiada decrescente:

• - un sistema è di classe 6 se la temperatura di rugiada è inferiore a 10°C (50°F)
• - un sistema è di classe 5 se la temperatura di rugiada è inferiore a 7°C (45°F)
• - un sistema è di classe 4 se la temperatura di rugiada è inferiore a 3°C (37°F)
• - un sistema è di classe 3 se la temperatura di rugiada è inferiore a -20°C (-4°F)
• - un sistema è di classe 2 se la temperatura di rugiada è inferiore a -40°C (-40°F)
• - un sistema è di classe 1 se la temperatura di rugiada è inferiore a -70°C (-94°F)

Come per il particolato, se un produttore vuole immettere sul mercato un sistema di trattamento aria compressa di classe 0 dovrà scendere sotto la temperatura di rugiada del classe 1 e specificarlo nel data sheet del prodotto.

Classi dell'aria compressa per concentrazione di olio

Una certa concentrazione di olio è presente nell'aria compressa proprio per le caratteristiche costruttive dei compressori, che essendo comunque delle macchine meccaniche hanno bisogno di lubrificazione nella maggior parte dei casi. Fanno eccezione i compressori oil free, ovvero senza olio, anche se non è sufficiente che un compressore sia dichiarato Oil Free perché sia completamente privo di concentrazioni infinitesimali di olio: perché ciò avvenga il compressore deve essere Oil free classe zero.

Vediamo comunque quali sono i limiti di concentrazione oleosa fissati dalla norma ISO 8573-1:

• - la classe 4 ammette una concentrazione di olio inferiore a 5mg per metro cubo;
• - la classe 3 ammette una concentrazione di olio inferiore a 1mg per metro cubo;
• - la classe 2 ammette una concentrazione di olio inferiore a 0.1mg per metro cubo;
• - la classe 1 ammette una concentrazione di olio inferiore a 0.01mg per metro cubo.

Perché nel bel mezzo delle nostre faccende domestiche ci troviamo senza corrente elettrica per l'intervento di un interruttore ? Questo articolo ha carattere divulgativo e il suo intento è spiegarlo ai neofiti e a chi non ha conoscenze di elettrotecnica e impianti elettrici .  

Iniziamo col dire che i meccanismi di intervento degli interruttori sono di tre tipologie e ciascun meccanismo interviene per una causa diversa : i meccanismi sono la protezione termica , la protezione magnetica e la protezione differenziale ; le cause di intervento sono rispettivamente il sovraccarico , il cortocircuito e guasto verso terra ( o dispersione verso terra ).

I due meccanismi termico e magnetico sono ormai quasi sempre raccolti in un unico interruttore , detto appunto interruttore magnetotermico ; l'intervento differenziale può invece essere deputato a un interruttore singolo ( interruttore differenziale , volgarmente detto salvavita ) che può essere accoppiato sulla barra DIN del quadro elettrico al magnetotermico ( dando luogo all'interruttore magnetotermico-differenziale ) oppure essere prodotto direttamente in fabbrica con tutti e tre i meccanismi di protezione.

Figura : un esempio di differenziale privo di magnetotermico , ma predisposto per essere accoppiato ad un magnetotermico 

Vediamo nel dettaglio questi tre meccanismi di protezione , associandoli alle cause che ne determinano l'intervento :

1) la protezione termica interviene in caso di sovraccarico. E' la classica situazione che capita quando si superano i 3kW perché si collegano contemporaneamente forno , lavatrice e lavastoviglie e interviene l'interruttore automatico sul quadro elettrico o sul contatore . In questo articolo di approfondimento viene spiegato il concetto di selettività : in un impianto ben progettato con scelta di interruttori di diverse correnti nominali e tipologie , non dovrebbe intervenire l'interruttore generale o addirittura il magnetotermico del contatore ENEL , ma viene scollegata solo la linea delle prese in cui sono collegati questi elettrodomestici ( spesso chiamata linea FM , Forza Motrice ) .

Se il sovraccarico persistesse per troppo tempo , senza venire interrotto nei tempi opportuni , potrebbero intervenire fenomeni di surriscaldamento per effetto Joule dei cavi , delle prese e di altri componenti dell'impianto elettrico dimensionati per correnti inferiori a quella di sovraccarico , con rischio di danni e soprattutto di principi di incendio. L'intervento non è comunque immediato e la curva di intervento della protezione termica determina per quanto tempo una certa corrente di sovraccarico può essere tollerata. In generale :

- più è alta la corrente di sovraccarico e prima interviene la protezione , più lieve è il sovraccarico e più tardi interviene la protezione ;
- conoscere i tempi di tolleranza del sovraccarico permette di scegliere interruttori più o meno "reattivi" nell'intervenire. Ci sono infatti diverse curve di intervento , che determinano diverse tipologie di magnetotermici : la curva C è la più comune , la curva B è quella che determina tempi di intervento inferiori , la curva D è quella che determina tempi di intervento maggiori , da utilizzare quando si è a conoscenza di carichi che prevedono sovraccarichi "fisiologici" che non determinano malfunzionamenti e surriscaldamenti pericolosi ( il caso più immediato sono i motori e tutti i carichi di tipo induttivo che prevedono una fase di spunto all'avvio ).

2) molto inferiori sono invece i tempi di intervento della protezione magnetica , perché diversa è la causa : un cortocircuito deve essere interrotto nel minor tempo possibile. A differenziare gli interruttori magnetotermici rispetto al cortocircuito è il potere di interruzione , che possiamo intuitivamente spiegare come la corrente di cortocircuito per cui l'interruttore garantisce l'apertura del cortocircuito ( per una definizione più tecnica di potere di interruzione vedere l'articolo di approfondimento ) . La corrente che si verifica in caso di cortocircuito dipende dalla distanza dal trasformatore MT/BT e dalla potenza di tale trasformatore ( in caso di impianti alimentati da gruppi elettrogeni o da impianti fotovoltaico dipende dalle caratteristiche dalla fonte di energia ) : in ambito civile valori tipici dei poteri di interruzione sono 4.5 kA o 6 kA , solo in caso di abitazioni molto vicine alla cabina di trasformazione dell'ente distributore può essere necessario ricorrere a interruttori magnetotermici da 10 kA.

3) la protezione differenziale , infine , interviene in caso di correnti di guasto verso terra cioè correnti di dispersione verso terra. Queste correnti possono far assumere tensioni pericolose a masse metalliche , mettendo a rischio la vita di eventuali persone che dovessero toccare queste masse . Compito del salvavita è quindi è interrompere questi guasti entro sensibilità di tempo e corrente che non siano pericolosi per il corpo umano ( per approfondire la pericolosità della corrente elettrica per l'uomo suggeriamo questo articolo ) : valori tipici della corrente differenziale nei salvavita domestici sono 30mA e 10mA ( più è bassa questa corrente e più il differenziale si dice ad alta sensibilità ) .

Una macchina elettrica è un dispositivo che riceve in ingresso un'energia , di tipo elettrico o meccanico , e ne restituisce in uscita un'altra , di tipo elettrico o meccanico . Perché la macchina possa definirsi elettrica , almeno una di queste due energie deve essere appunto di tipo elettrico ( non è ovviamente una macchina elettrica una macchina che riceva in ingresso energia meccanica e la trasformi in energia meccanica , seppure di forma diversa ).

In base a questa definizione , possiamo considerare tre casi di macchine elettriche :

1) i motori , che ricevono in ingresso energia elettrica e la trasformano in energia meccanica
2) i generatori , che ricevono in ingresso energia meccanica e la trasformano in energia elettrica
3) tra le macchine elettriche che trasformano energia elettrica in altra energia elettrica con diverse proprietà , consideriamo i trasformatori e i convertitori rotanti.

Il trasformatore riceve in ingresso una energia elettrica caratterizzata da una tensione V , una corrente I e una forma d'onda di frequenza F e restituisce in uscita un'energia con la stessa frequenza F ma diversi valori di tensione e corrente. I trasformatori vengono infatti solitamente utilizzati per innalzare una tensione o abbassarla o come trasformatori d'isolamento.

Diversa è la casistica dei convertitori rotanti : benché siano stati utilizzati per molti anni per trasformare una tensione alternata in una tensione continua ( raddrizzatori o convertitori AC/DC ) , una tensione continua in una alternata ( convertitori DC/AC ) o una tensione alternata in un'altra alternata con diversa frequenza ( convertitori AC/AC ) , oggi il loro utilizzo è stato definitivamente sostituito dai convertitori statici come l'inverter , che utilizzano allo stesso scopo i dispositivi a semiconduttore. Restano comunque un validissimo esempio di come l'uomo si sia ingegnato , nel corso dei secoli , per modificare le grandezze elettriche ricorrendo a dispositivi meccanici.

Una proprietà quasi sempre rispettata dalle macchine elettriche di cui al punto 1) e 2) è quella di essere macchine reversibili , ovvero la stessa macchina che viene utilizzata come motore applicando una tensione elettrica agli avvolgimenti e prelevando energia meccanica dall'albero motore , può essere utilizzata come generatore , fornendo energia meccanica all'albero motore e prelevando energia elettrica agli estremi degli avvolgimenti.

Per questo , considerando ad esempio le due macchine più diffuse , si parla semplicemente di macchina asincrona trifase , macchina sincrona trifase lasciando la specificazione che si tratti di motore o generatore/alternatore all'uso che si fa della macchina stessa. In termini applicativi , comunque , la macchina sincrona trova molte più applicazioni come alternatore , mentre la macchina asincrona trova molte più applicazioni come motore.

 UPS - GRUPPI STATICI DI CONTINUITA'

I gruppi statici di continuità o UPS ( dall'acronimo inglese uninterruptible power supply ) sono apparecchiature elettriche che servono a garantire la continuità e la qualità dell'alimentazione elettrica a carichi che necessitano di tensione stabile e di qualità.

Si è volutamente citata la qualità della tensione a fianco della continuità della tensione , perché i gruppi statici di continuità , a differenza dei gruppi elettrogeni , proteggono le apparecchiature non solo da assenze di tensione di durata apprezzabile dall'uomo ( di durata da qualche secondo in su ) , ma anche interruzioni di frazioni di secondo , abbassamenti di tensione , ecc

Particolari tipologie di UPS , che vedremo fra poco , sono infatti impiegate anche in tutte quelle applicazioni in cui la tensione non solo deve essere continua , ma anche di buona qualità. Proteggono infatti da tutta un'altra serie di anomalie della tensione che non rientrano fra le interruzioni : sovratensioni , variazioni di frequenza , spikes , ecc.

Per questi motivi , nella scelta di un Gruppo Statico di continuità , vanno considerate non solo la potenza in relazione al carico da alimentare , l'autonomia , il tipo di ingresso e di uscita ( monofase e trifase ) , ma anche la tecnologia realizzativa , che viene comunemente suddivisa in : Offline , Online Doppia Conversione , Line Interactive. Di seguito andremo a presentare a grandi linee le caratteristiche di queste tipologie , poi vedremo come essere sono classificate dalla norma che regola questa classificazione : la CEI EN 62040-3 .

UPS Offline o Standby : questi gruppi di continuità sono i più semplici e al tempo stesso i più economici , perché finché c'è tensione in ingresso , la forniscono direttamente all'uscita così com'è. In caso di assenza di tensione , commutano invece sull'uscita la tensione prodotta tramite batterie e inverter. Si intuisce facilmente che questo genere di UPS può garantire continuità ma non qualità di tensione al carico , perché eventuali disturbi vengono riportati anche all'uscita.

UPS Line Interactive : in questi UPS quando c'è tensione in ingresso , questa viene riportata in uscita ma passando per un dispositivi stabilizzatori di tensione ( AVR , Automatic Voltage Regulator ) . L'inverter e le batterie vengono coinvolte quando la tensione di rete è assente ( o esce da un determinato range di parametri ? ). Rispetto agli UPS offline , questi gruppi di continuità operano quindi una "pulizia della tensione",  ma riguarda soprattutto la tensione ( contro sovratensioni e sottotensioni ( brown out ) , meno la frequenza e altri disturbi. 

UPS Online a Doppia Conversione : in questi UPS l'inverter e la batteria sono sempre in funzione , quindi l'onda sinusoidale in uscita viene sempre ricreata e i disturbi presenti nella tensione in ingresso non si ripercuotono sull'uscita. E' chiaro che questo genere di gruppi di continuità sono quelli che , oltre a garantire la continuità , forniscono la maggior pulizia e qualità della tensione.

Le tre descrizioni precedenti trovano immediata corrispondenza nella classificazione degli UPS secondo la norma CEI EN 62040-3 : tale classificazione prevede infatti tre sigle , la prima delle quali ha una corrispondenza 1:1 con le tecnologie Offline , Line Interactive , Online Doppia Conversione.

Vediamo nel dettaglio tale classificazione :

1) la prima sigla definisce la relazione fra uscita e ingresso.

1A) Si parla di UPS VFI ( Voltage and Frequency Independent ) quando sia la tensione che la frequenza dell'uscita sono indipendenti da tensione e frequenza dell'ingresso. E chiara la relazione fra UPS VFI e UPS Online Doppia Conversione . 

1B) Si parla di UPS VI ( Voltage Independent ) , quando solo la tensione in uscita è indipendente da quella in ingresso. E' appunto il caso degli UPS Line Interactive

1C) Si parla di UPS VFD ( Voltage and Frequency Dependent ) quando né la tensione né la frequenza dell'uscita possono dirsi indipendenti . Si tratta , come visto sopra , degli UPS Offline .

2) La seconda sigla definisce la distorsione della forma d'onda d'uscita ( sinusoidale e non sinusoidale )

3) La terza sigle definisce le modalità di inserzione del carico

Bibliografia e libri per approfondire :

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COLLETTORE PRINCIPALE DI TERRA

Il collettore principale di terra è detto anche nodo principale di terra è quell'elemento conduttore ( morsettiera , sbarra conduttrice , ecc ) a cui afferiscono tutti gli altri conduttori costitutenti l'impianto di terra , ovvero :
- il conduttore di terra
- il conduttore di protezione
- i conduttori equipotenziali
- il centro-stella del trasformatore nei sistemi TN

CONDUTTORE DI TERRA

Il Conduttore di terra (CT) è il conduttore deputato al collegamento del nodo principale di terra ai dispersori . La parte del conduttore che non è provvista di rivestimento ed è a stretto contatto col terreno ( ad esempio la corda di rame nuda interrata ) è da considerarsi parte integrante del dispersore stesso.

CONDUTTORE DI PROTEZIONE

Il conduttore di protezione (PE) è il conduttore che connette il nodo principale di terra alle masse . Nei sistemi TN-C il ruolo del conduttore equipotenziale può essere svolto dallo stesso conduttore di neutro , che viene detto conduttore PEN.

CONDUTTORE EQUIPOTENZIALE

Il conduttore equipotenziale ( principale ) è il conduttore che connette le masse estranee al collettore principale di terra. Se le masse estranee non vengono connesse direttamente al nodo principale di terra , ma tramite il conduttore PE , il conduttore che collega la massa estranea al PE viene detto conduttore equipotenziale supplementare.

CONTATTI DIRETTI

Viene definito contatto diretto il contatto di persone con parti attive , definite a loro volta come conduttori o parti conduttrici in tensione nel servizio ordinario ( ovvero in assenza di guasti ) . Fra queste parti attive rientra il conduttore di neutro ma non il conduttore di protezione.

CONTATTI INDIRETTI

Il contatto indiretto viene definito come il contatto di persone con una massa in tensione per un guasto. Si ricorda che una massa è una parte conduttrice che soddisfa le seguenti proprietà :
1) può essere toccata
2) non è in tensione in condizioni ordinarie
3) può andare in tensione in condizioni di guasto.

LA LEGGE 46/90 E IL D.M. 37/08 : UN PO' DI STORIA

Più di 30 anni fa , per installare un impianto elettrico, elettronico , idraulico , di riscaldamento e condizionamento,  trasporto del gas , di ascensori , e sistemi antincendio, non erano necessario dimostrare allo stato italiano di possedere particolari requisiti tecnico-professionali. Chiunque poteva diventare elettricista o diventare idraulico , la scelta era lasciata ai clienti che potevano scegliere sul mercato l'elettricista o l'idraulico che ritenevano più affidabile o , qualche volta, provvedere addirittura alla realizzazione autonoma del proprio impianto di casa.

La legge 46/90 costituì in questo campo una vera e propria rivoluzione in quanto :

• stabilì determinati requisiti tecnico professionali per potersi registrare alla camera di commercio come abilitati all'installazione di impianti :
  1. di produzione, di trasporto, di distribuzione e di utilizzazione dell'energia elettrica all'interno degli edifici a partire dal punto di consegna dell'energia fornita dall'ente distributore;
  2. radiotelevisivi ed elettronici in genere, le antenne e gli impianti di protezione da scariche atmosferiche;
  3. riscaldamento e di climatizzazione azionati da fluido liquido, aeriforme, gassoso e di qualsiasi natura o specie;
  4. idrosanitari nonché quelli di trasporto, di trattamento, di uso, di accumulo e di consumo di acqua all'interno degli edifici a partire dal punto di consegna dell'acqua fornita dall'ente distributore;
  5. impianti per il trasporto e l'utilizzazione di gas allo stato liquido o aeriforme all'interno degli edifici a partire dal punto di consegna del combustibile gassoso fornito dall'ente distributore;
  6. sollevamento di persone o cose per mezzo di ascensori, di montacarichi, di scale mobili e simili; g) gli impianti di protezione antincendio.
• stabilì i limiti dimensionali entro cui questi impianti dovevano essere progettati da un progettista iscritto all'albo ( ingegnere o perito );
• determinò per tutti gli impianti realizzati l'obbligo di redarre una dichiarazione di conformità; questa dichiarazione divenne fondamentale per ottenere i certificati di agibilità, abitabilità, prevenzione incendi dando un rapido sviluppo alla messa a norma degli impianti negli immobili italiani.

La legge 46/90 "sopravvisse" per quasi 18 anni, allorché nel 2008 venne abrogata e sostituita, restringendone alcuni limiti ma riprendendone a grandi linee gli obiettivi, dal Decreto Ministeriale nr.37 .

L'OBBLIGO DI PROGETTO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI SECONDO IL D.M. 37/08

Il D.M. 37/08 , che ha sostituito la legge 46/90 , definisce i limiti entro cui è necessario il progetto di un impianto elettrico , definito  "i circuiti di alimentazione degli apparecchi utilizzatori e delle prese a spina con esclusione degli equipaggiamenti elettrici delle macchine , degli utensili e degli apparecchi elettrici in genere" .

Il progetto non è necessario per gli impianti che non ricadono nel D.M. 37/08 ovvero impianti totalmente all'aperto e impianti nei cantieri edili. Il progetto può essere realizzato in alcuni casi anche dal responsabile tecnico della ditta installatrice , in altri è necessario che lo stesso sia redatto da un professionista iscritto all'albo.

I casi in cui il progetto deve essere redatto da un professionista iscritto all'albo , sono :

1) impianti elettrici di unità immobiliari ad uso abitativo ( impropriamente noti come "impianti elettrici civili" ) o a studio professionale o a sede di persone giuridiche private , circoli o conventi o associazioni se :
1a) sono caratterizzati da superficie superiore a 400 mq oppure :
1b) comprendono una centrale termica a gas di potenza superiore a 35KW oppure :
1c) hanno classe di compartimento antincendio superiore o uguale a 30 oppure :
1d) comprendono locali adibiti ad uso medico

2) impianti elettrici di servizi condominiali se :
2a) la potenza impegnata è superiore a 6KW oppure:
2b) comprendono una centrale termica a gas con potenza superiore a 35KW oppure :
2c) se la classe di compartimento antincendio è superiore a 30 oppure :
2d) se comprendono un'autorimessa condominiale con capienza di veicoli superiore a 9 che NON si affacci su uno spazio a cielo libero oppure :
2e) sono caratterizzati da un'altezza di gronda superiore a 24m

3) impianti elettrici di locali adibiti ad attività produttive ( impropriamente noti come "impianti elettrici industriali " ) , commerciali e del terziario se :
3a) comprendono cabina di trasformazione propria oppure :
3b) hanno superficie superiore a 200mq oppure :
3c) sono situati il luogo con pericolo di esplosione o a maggior rischio di incendio
3d) comprendono locali adibiti ad uso medico

E' inoltre previsto l'obbligo di progetto per modifiche a impianti esistenti non rientranti nella manutenzione ordinaria o straordinaria , quando il vecchio o il nuovo impianto siano soggetti a obbligo di progetto secondo quanto detto in precedenza.

IL PROGETTO PRELIMINARE E IL PROGETTO ESECUTIVO SECONDO LA GUIDA CEI 0-2

Per gli impianti che secondo iil DM 37/08 sono soggetti ad obbligo di progetto , si rimanda alla guida del Comitato Elettrico Italiano CEI 0-2 ( Guida per la definizione della documentazione di progetto degli impianti elettrici ) , la quale distingue fra due fasi successive della progettazione :

1) il progetto di massima o preliminare , che necessita di un minor grado di dettaglio in quanto viene redatto prima che sia prima che sia posto in opera l'impianto e viene utilizzato per studi di fattibilità , valutazione dei costi , richieste di concessioni edilizie ed eventuali autorizzazioni alla costruzione da autorità competenti ( ad esempio i Vigili del Fuoco ) .
2) il progetto definitivo o esecutivo , che viene invece redatto quando si conoscono le caratteristiche dell'impianto in ogni suo aspetto , compresi i modelli , i costi e le caratteristiche dei componenti elettrici installati . Deve quindi descrivere l'impianto in maniera esaustiva mediante relazioni tecniche , schemi per la disposizione funzionale dei componenti ( ad esempio gli schemi unifilari o multifilari dei quadri di distribuzione ) , planimetrie per la disposizione topografica dei componenti elettrici.

E' il caso di notare che tale suddivisione in livelli ha valore indicativo e non vincolante , in quanto espresso da una guida CEI e non da una norma . Mentre infatti le norme CEI determinano una condizione sufficiente per la progettazione di un impianto elettrico a regola d'arte , secondo la legge n.186 del 1° Marzo 1968 , le guide CEI hanno un mero valore di indirizzamento. E' comunque caldamente consigliato , per evitare malintesi con il committente o con l'eventuale direttore dei lavori , che si faccia riferimento alla CEI 0-2 nella stesura della documentazione di progetto ( non un obbligo , ma uno standard di riferimento , in sostanza ) .
La Legge Merloni Bis
I livelli del progetto definiti dalla guida CEI 0-2 non vanno confusi con quelli indicati dalla Legge n. 216/95 , detta anche legge Merloni Bis , che regola invece la documentazione di progetto delle opere pubbliche nel loro insieme : non riguarda cioè il solo impianto elettrico , ma anche quello idro-sanitario , l'impianto di riscaldamento , ecc. Le possibili confusioni sono indotte dalla nomenclatura utilizzata da tale legge , che individua tre livelli di progetto indicati con "progetto preliminare" , "progetto definitivo" e "progetto esecutivo". Il progetto di massima secondo la legge 46/90 coincide infatti con il progetto definitivo della 216/95 , mentre il progetto definitivo della 46/90 coincide con il progetto esecutivo della 216/95 [1] . In pratica la Legge Merloni Bis introduce un ulteriore livello iniziale rispetto alla 46/90 , che viene indicato con preliminare.

SEZIONATORE

Il sezionatore è un dispositivo in grado di assicurare , nelle condizioni di "aperto" il sezionamento del circuito a valle. L'apertura e la chiusura del sezionatore deve avvenire "a vuoto" , ovvero con correnti di intensità trascurabile : perciò il sezionatore viene solitamente impiegato per garantire la sicurezza in operazioni di manutenzione sul circuito.

Il sezionatore non è adatto all'apertura del circuito quando su di esso circola la corrente nominale e tantomeno correnti di sovraccarico e di cortorcicuito , ma deve essere in grado di portare ( nella condizione "chiuso" ) la corrente nominale dichiarata da costruttore. Il costruttore deve inoltre indicare la corrente che il sezionatore è in grado di sopportare in condizioni anormali di circuito ( Icw : corrente ammissibile di breve durata ) : tale corrente ha la durata convenzionale di 1s ed entro tale tempo il circuito deve essere aperto mediante un interruttore automatico ( che protegge il sezionatore dal cortocircuito e dal sovraccarico come qualsiasi altro componente elettrico ).

SEZIONATORE SOTTO CARICO E INTERRUTTORE DI MANOVRA SEZIONATORE

Il termine Sezionatore sotto carico è utilizzato soprattutto nell'ambito della media tensione ( MT ) per indicare un dispositivo che , oltre alla funzione di sezionatore , svolge anche la funzione di aprire il circuito quando su di esso circola la corrente nominale. In bassa tensione (BT) la dizione utilizzata è Interruttore di manovra - sezionatore (IMS)

( Riferimenti : CEI 23-11 , CEI 64-8 )

ZONE DI PERICOLOSITA' DELLA CORRENTE ELETTRICA

Quando si parla di pericolosità della corrente elettrica si fa riferimento , convenzionalmente , ad una suddivisione su base statistica del piano (t,I) , dove I è il valore della corrente ( in mA ) che attraversa un corpo di un individuo medio per un tempo t ( espresso in ms ) . Il piano viene suddiviso in 4 zone , come in figura 1 , a seconda della pericolosità degli effetti procurati dalla corrente stessa:
1) in zona 1 , ovvero per correnti inferiori a 0.5mA , non si hanno abitualmente reazioni percettibili
2) in zona 2 si hanno reazioni del corpo umano , ma senza effetti fisiologicamente pericolosi
3) in zona 3 si hanno effetti pericolosi , ma reversibili , che abitualmente si concludono senza danni organici : contrazione dei muscoli, difficoltà respiratorie , difficoltà nella formazione e nella conduzione degli impulsi del cuore , fino alla possibilità di arresto cardiaco. Non è tuttavia contemplata la possibilità di fibrillazione ventricolare , che costituisce la più probabile causa di morte in questi casi. Al crescere del tempo di esposizione , va comunque contemplata la possibilità di ustioni per effetto termico.
4) in zona 4 , invece , è prevista una certa possibilità di incorrere nella fibrillazione ventricolare , via via più probabile superando le curve c2 ( 5% ) e c3 ( 50% ) in figura 1.

( Riferimenti : CEI 64 - fascicolo 4985 art. 4.5 )

La figura 1 si riferisce ad una corrente alternata con frequenza fra i 15Hz e i 100Hz ed un percorso ipotetico che va dalla mano sinistra ai piedi. Per dedurre gli effetti equivalenti ( soprattutto in termini di probabilità della fibrillazione ventricolare) che una stessa corrente I , a parita di tempo di esposizione , avrebbe in caso di percorsi diversi attraverso il corpo del soggetto interessato , viene definito un fattore di percorso F tale che : Ieq=I/F .

Alcuni valori del fattore di percorso , per diversi possibili percorsi , sono riportati di seguito :
- mano sinistra - mano destra : F=0.4
- mano destra - piedi : F=0.8
- schiena - mano destra : F=0.3
- schiena - mano sinistra : F=0.7
- torace - mano destra : F=1.3
- torace -mano sinistra : F=1.5
- glutei - mani : F=0.7

Se ne deduce che i casi più pericolosi si hanno in caso di corrente fluente fra mano destra e mano sinistra o fra mano destra e schiena. Viceversa , se uno dei "poli" di ingresso/uscita della corrente è il torace , la pericolosità si riduce anche sensibilmente.

( Riferimenti : CEI 64 - fascicolo 4985 art. 4.5 ) 

RISCHIO IN CASO DI INCENDIO , CLASSIFICAZIONE DEI LUOGHI 

La classificazione del rischio in caso d'incendio segue due diversi criteri normativi a seconda dello scopo della classificazione stessa. Se lo scopo è il progetto dell'impianto elettrico , le norme CEI distinguono fra
- Luoghi Ordinari
- Luoghi a Maggior Rischio in caso d'incendio ( detti in gergo anche luoghi "marci" , secondo l'acronimo [MA]ggior [R]ischio [C]aso [I]ncendio )

Se lo scopo è invece la valutazione del rischio per i lavoratori dipendenti ai sensi dell'art.4 del D.Lgs 626/94 ( secondo le procedure indicate nel D.M. 10/3/98 ) , gli ambienti si possono classificare in :
1) Luoghi con livello di rischio elevato
2) Luoghi con livello di rischio medio
3) Luoghi con livello di rischio basso.

Che relazione debba esserci fra le due classificazioni è questione dibattuta , poichè la sezione 715 della norma CEI 64-8 ( quella dove vengono riportate le prescrizioni sull'impianto elettrico nel caso di maggior rischio in caso d'incendio ) non fornisce una procedura quantitativa per la classificazione del luogo ( afferma anzi esplicitamente che la classificazione esula dallo scopo della norma stessa ) e si limita a segnalare :
-aspetti qualitativi da tenere in considerazione nella valutazione del rischio in caso d'incendio ( densità di affollamento , entità del danno , presenza di materiali combustibili e/o infiammabili )
-esempi di luoghi a maggior rischio in cado d'incendio.

Tuttavia la constatazione che tutti i luoghi esemplificati dal CEI sono classificabili come ad elevato rischio o a medio rischio ai sensi del D.M. 10/3/98 , porta quasi tutti i progettisti a concludere che , qualora il datore di lavoro abbia valutato il luogo come a rischio medio o elevato in caso d'incendio , questa classificazione possa essere adottata ( salvo valutazione di errori da parte del datore di lavoro stesso ) come "dato di progetto" per la realizzazione dell'impianto elettrico secondo le prescrizioni della sez.715 della norma CEI 64-8

PARTI ATTIVE

Le parti attive vengono definite come conduttori o parti conduttrici in tensione nel servizio ordinario. Fra queste è compreso il conduttore di neutro , ma non quello di protezione. ( Riferimenti : norma CEI 64-8 , art. 23.1 )

POTERE DI INTERRUZIONE

Il Potere di interruzione è una grandezza caratteristica dei dispositivi deputati ad aprire un circuito elettrico , quali interruttori , sezionatori , fusibili. Viene definita come la massima corrente che il dispositivo è in grado di "aprire" ( o interrompere ) : al di sopra di tale valore limite possono insorgere fenomeni che non assicurano l'assenza di corrente nei conduttori del circuito stesso ( come ad esempio l'instaurarsi di un arco elettrico persistente ).

La grandezza che più frequentemente viene confrontata con il potere di interruzione è la corrente di cortocircuito presunta ( Icp ) nel punto in cui il dispositivo di interruzione è installato : le norme prescrivono infatti che il potere di interruzione sia maggiore o uguale della corrente di cortocircuito presunta ( a meno di non ricorrere ad una protezione di back up ).

Negli interruttori automatici ad uso industriale (CEI 17-5) il potere di interruzione è ulteriormente classificato in :
b) potere di interruzione estremo ( Icu ) : è la massima corrente che il dispositivo è in grado di interrompere , senza garantire però il corretto funzionamento dopo il fenomeno ( ovviamente un corto-circuito ) .
a) potere di interruzione di servizio ( Ics ) : è la massima corrente che il dispositivo è in grado di interrompere garantendo il corretto funzionamento anche dopo l'interruzione. A seconda dell'interruttore Ics può essere 1/4 Icu o 1/2 Icu o 3/4 Icu o pari a Icu stessa ( per cui la distinzione non esiste ).

La distinzione non esiste nemmeno negli interruttori automatici per uso domestico e similare ( CEI 23-3 ) , nei quali si parla genericamente di potere di interruzione o di potere di interruzione nominale ( Icn ) .

Il potere di interruzione degli interruttori dipende dalle caratteristiche costruttive ; ragionando sulle proprietà di rigidità dielettrica dei corpi isolanti si deduce facilmente che le caratteristiche costruttive più importanti nel determinare il potere di interruzione sono :
1) il materiale isolante interposto fra i contatti ; a parità di altre caratteristiche gli interruttori in aria hanno potere di interruzione inferiore agli interruttori in olio , che a loro volta hanno potere di interruzione inferiore agli interruttori in esafluoruro di zolfo.
2) le dimensioni ; ovviamente il potere di interruzione aumenta con la distanza fra i contatti e quindi con la dimensione dell'interruttore stesso.

( Riferimenti : norme CEI 64-8/4 , CEI 17-5 , CEI 23-3 ) 

PROTEZIONE DI BACKUP

Il ricorso alla protezione di sostegno o protezione di back-up è una tecnica che permette di utilizzare una protezione contro il corto-circuito con potere di interruzione insufficiente ( cioè inferiore alla corrente di corto-circuito presunta nel punto in cui è installato il dispositivo ) , purchè :
1) si utilizzi a monte un dispositivo con potere di interruzione opportuno
2) il calcolo ( e la prova ) del potere di interruzione posseduto dalla combinazione delle due protezioni sia fornito dal costruttore dei dispositivi mediante opportune tabelle ( da cui discende che solitamente la tecnica del backup può avvenire solo fra dispositivi dello stesso costruttore ).

L'utilità del riconoscimento di questa tecnica da parte delle norme CEI ( norma CEI 64/8 art. 434.3.1 ) è evidente : si supponga ad esempio che un utilizzatore trifase sia rifornito dall'ente distributore (ENEL) in bassa tensione ( sistema TT ) e che il suo punto di allaccio sia nelle vicinanze di una cabina di trasformazione MT/BT dell'ente stesso. Per cause non dipendenti dalla sua volontà , l'utente si troverebbe con una corrente di cortocircuito presunta nel punto di allaccio di valore elevato e , se la tecnica del back up non rientrasse nella regola dell'arte , sarebbe costretto a ricorrere a interruttori magnetotermici ingombranti e molto costosi. Ricorrendo invece ad un interruttore generale automatico con potere di interruzione sufficiente e opportunamente coordinato con i dispositivi che gli sono a valle , il costo e l'ingombro di questi ultimi si riduce notevolmente

( Riferimenti : CEI 64-8 , art. 434.3.1 ).