Impianto elettrico di una piccola industria tesina

Revisionato il 06/10/2026

di luca.zanta.1

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Tesina per istituto tecnico industriale statale sulla progettazione dell'impianto elettrico di una piccola industria. Argomenti tesina: Tipologia dell'impianto elettrico, schemi, rifasamento.

…continua

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Prefazione

È nostro desiderio, con il lavoro contenuto in questo documento, dare prova oltre che della validità della nostra formazione anche dell'interesse che nutriamo per le materie affrontate durante il percorso di studi.

Rimane il rimpianto per gli altri insegnamenti che avremmo potuto ricevere se il piano di studi, come un tempo, avesse compreso le ore che sono state “tagliate” dalle riforme scolastiche.

Per l'aiuto che ci è stato dato in questi anni ed infine in sede di progetto si ringraziano tutti i docenti ed i tecnici.

Indice

Generalità dell'impianto
Tipologia dell'impianto elettrico
Caratteristiche generali attribuite all'impianto
Documenti presenti
Schemi
Planimetria
Schema unifilare
Utenze con la relativa potenza assorbita
Rifasamento
Dimensionamento delle linee
Officina
Magazzino
Ufficio
Interruttori e Fusibili
Impianto di terra: valutazione della resistenza del dispersore
Impianto di illuminazione
Progettazione
Officina
Magazzino
Ufficio
Reception
Bagni, spogliatoi ed altre zone
Luci di emergenza
Unità di comando della luce

L'impianto di cui si è voluto curare il dimensionamento dal punto di vista elettrico è quello di una verosimile sede in cui avvengono lavorazioni dei metalli.

Tipologia dell'impianto elettrico

Tale impianto è relativo ad un edificio ad uso industriale, con insediamento di tipo artigianale (capannone) la cui alimentazione verrà destinata alla rete pubblica in bassa tensione.

Da questa considerazione si può evincere che l'impianto sarà privo di una cabina di trasformazione propria.

Il riscaldamento è a pavimento.

In questa sede non ci si è occupati del medesimo, in quanto chi ha curato questo progetto non ha un'estrazione termotecnica bensì elettrotecnica.

La progettazione dell'impianto di riscaldamento è quindi destinata a terzi.

Nella planimetria, la quale costituisce parte indispensabile della documentazione di progetto sono indicati i locali interessati:

Nell'edificio sono presenti:

Un locale denominato officina in cui hanno luogo le lavorazioni.
Un magazzino.
Un locale destinato ad ospitare gli uffici.
Una reception provvista di un atrio.
Dei locali di complemento, alcuni ospitanti aree di ristoro per operai ed impiegati, altri ospitanti spogliatoi e servizi igienici connessi.

Caratteristiche generali attribuite all'impianto

Impianto elettrico utilizzatore rientrante nella categoria 1, con alimentazione proveniente dalla rete pubblica in bassa tensione.
Il punto d'origine è un contatore trifase posto all'esterno reso accessibile al personale addetto.
Viene fornita corrente alternata trifase con neutro con una frequenza di 50 Hz.
Le tensioni nominali sono di 230 V per i circuiti monofase e di 400 V per i carichi alimentati in trifase.
Il sistema di distribuzione è del tipo TT provvisto di un impianto di terra comune a tutte le parti dell'impianto.
La corrente ipotizzata per un guasto nel punto di installazione è di 10 kA trifase e una corrente di cortocircuito fase-neutro di 6 kA.
Come caduta di tensione ammissibile si è voluto scegliere il 3%.

Documentazione

Schema rappresentante la planimetria.
Uno schema elettrico generale unifilare;
La rappresentazione grafica della carpenteria dei quadri;
Una scheda riepilogativa delle utenze, della potenza da esse assorbita, dei coefficienti di utilizzo e di contemporaneità;
Il dimensionamento delle linee più significative;
Un riepilogativo delle misure di protezione;
Il dimensionamento dell'impianto di terra;
Una scheda trattante le scelte atte al rifasamento dell'impianto;
Una sezione interamente dedicata al calcolo illumino-tecnico e alle prescrizioni che sono state rispettate per il medesimo.

Rifasamento

Considerando per tutte le utenze non collocate nella zona adibita ad officina un fattore di potenza di 0,9 o praticamente prossimo ad esso, ci si concentra proprio sul fattore di potenza di questo locale.

Con la seguente formula matematica: Q

φ=arctan P

Si ricava l'angolo di sfasamento, con il cui coseno si ottiene a sua volta il fattore di potenza.

Nella zona officina il cosφ corrisponde praticamente a 0,8.

Più piccolo è cosφ, mantenendo costante la potenza reale assorbita P, maggiore sarà la potenza reattiva assorbita Q.

A fronte di questo si dovrebbe allora effettuare un dimensionamento dell'impianto più sostenuto che comporterebbe un aumento in termini di costi economici.

Inoltre si dovrebbe affrontare anche l'incremento nell'impianto delle cadute di tensione e delle perdite di potenza causate dalla maggior corrente di dimensionamento.

Ciò comporta maggiori oneri per gli enti distributori che per contro prevedono maggiorazioni sul prezzo dell'energia per chi ha un cosφ basso.

In particolare con un cosφ come il nostro tra 0,7 e 0,9, pur non avendo obbligo alcuno di rifasare, il committente dovrebbe pagare una penale per basso fattore di potenza.

Quindi si rende necessario il rifasamento.

Conoscendo quindi la potenza dell'impianto, e considerando che le batterie rifasanti sono costruite con inserzione a triangolo, tramite la formula:

√ (tan(φ_before)−tan(φ_after))

Q= 3*P

si può ricavare la potenza rifasante.

Avendo una P corrispondente a circa 70 kW si necessita per passare da un f.d,p di circa 0,81 ad uno di 0,9 o superiore, e quindi di una Q rifasante superiore ai 28 kVAR.

Tale valore rappresenta la potenza reattiva che il condensatore dovrà riuscire a fornire quando il ciclo di lavoro sarà avviato a pieno regime.

È da considerare però che tale ciclo non sarà sempre a pieno regime, e quindi necessitiamo di una centrale automatica che regoli la propria potenza rifasante in funzione del f.d.p.

Relativamente alla scelta del tipo di rifasamento invece, si è optato per un rifasamento globale a monte dei carichi, piuttosto di rifasamento a gruppi o rifasamento a singoli carichi.

Trattandosi infatti di una piccola industria, infatti un rifasamento a singoli carichi o a gruppi si sarebbe tradotto solamente in uno spreco economico.

Come anticipato prima, questa centrale di rifasamento non può essere statica, bensì deve poter seguire le variazioni del fattore di potenza, ragion per cui essa sarà costituita da più condensatori inseribili singolarmente e automaticamente.

Inoltre deve poter esser disinserita al termine delle lavorazioni, per evitare di fornire alla rete, nei periodi di inattività dello stabilimento, potenza reattiva.

Tale metodo non riduce le cadute di tensione e le perdite, perciò esso è adatto ad impianti come questo e cioè poco estesi.

Inoltre, nella scelta della batteria ha giocato un ruolo determinante la quantità di gradini a disposizione della stessa.

Se la potenza assorbita dal carico non è costante, un'eccessiva finezza di regolazione, dovuta ad un gran numero di gradini comporterebbe un elevato numero di manovre che andrebbe a pregiudicare la “vita” del dispositivo.

Per contro, una potenza della prima batteria troppo elevata comporterebbe una minor precisione di rifasamento e potrebbe dar adito al fenomeno della “pendolazione”.

Oltre a questo inconveniente, si correrebbe il rischio di incorrere in sanzioni da parte dell'ente fornitore per aver erogato potenza reattiva verso la rete distributrice.

Di seguito è riportata la scheda tecnica dell'apparecchio da noi scelto, realizzato da TECNOLOGIC.

RAM 2650

Potenza Corrente POTENZA BATTERIE Numero Peso Codice

RAM 2650 Nominale Nominale kVAR Gradini Kg

kVAR A I II III IV

RAM 2650 - 7,5 - 415 V AP007330

7,5 10 2,5 5 3 12,5

RAM 2650 - 10 - 415 V AP010330

10 13 2,5 2,5 5 4 12,8

RAM 2650 - 12,5 - 415 V AP012330

12,5 16 2,5 5 5 5 13

RAM 2650 - 15 - 415 V AP015330

15 20 2,5 5 7,5 6 13

RAM 2650 - 17,5 - 415 V AP017330

17,5 23 2,5 5 10 7 13,5

RAM 2650 - 20 - 415 V AP020330

20 26 5 5 10 4 13,5

RAM 2650 - 25 - 415 V AP025330

25 33 5 10 10 5 14

RAM 2650 - 30 - 415 V AP030330

30 40 5 10 15 6 14,5

RAM 2750

Potenza Corrente POTENZA BATTERIE Numero Peso Codice

RAM 2750 Nominale Nominale kVAR Gradini Kg

kVAR A I II III IV

RAM 2750 - 7,5 - 400 V AQ007231

7,5 (15) 11 2,5 (2,5) 5 (+5) 3 12,5

RAM 2750 - 12,5 - 400 V AQ012231

12,5 (25) 18 2,5 (+2,5) 5 (+5) 5 (+5) 5 13

RAM 2750 - 17,5 - 400 V AQ017231

17,5 (35) 25 2,5 (+2,5) 5 (+5) 10 (+5+5) 7 13,5

RAM 2750 - 20 - 400 V AQ020231

20 (35) 29 5 5 (+5) 10 (+5+5) 4 13,5

RAM 2750 - 22,5 - 400 V AQ022231

22,5 (35) 32 2,5 (+2,5) 5 (+5) 5 (+5) 10 9 14

RAM 2750 - 25 - 400 V AQ025231

25 (35) 36 5 10 10 (+5+5) 5 14

RAM 2750 - 27,5 - 400 V AQ027231

27,5 (35) 40 2,5 (+2,5) 5 (+5) 10 10 11 14,5

RAM 2750 - 30 - 400 V AQ030231

30 (35) 43 5 10 15 (+5) 6 14,5

RAM 2750 - 35 - 400 V AQ035230

35 50 5 10 20 7 14,8

RAM 2750 - 7,5 - 440 V AQ007431

7,5 (15) 9 2,5 (2,5) 5 (+5) 3 12,5

RAM 2750 - 12,5 - 440 V AQ012431

12,5 (25) 15 2,5 (+2,5) 5 (+5) 5 (+5) 5 13

RAM 2750 - 17,5 - 440 V AQ017431

17,5 (35) 21 2,5 (+2,5) 5 (+5) 10 (+5+5) 7 13,5

RAM 2750 - 20 - 440 V AQ020431

20 (35) 24 5 5 (+5) 10 (+5+5) 4 13,5

RAM 2750 - 22,5 - 440 V AQ022431

22,5 (35) 27 2,5 (+2,5) 5 (+5) 5 (+5) 10 9 14

RAM 2750 - 25 - 440 V AQ025431

25 (35) 30 5 10 10 (+5+5) 5 14

RAM 2750 - 27,5 - 440 V AQ027431

27,5 (35) 33 2,5 (+2,5) 5 (+5) 10 10 11 14,5

RAM 2750 - 30 - 440 V AQ030431

30 (35) 36 5 10 15 (+5) 6 14,5

RAM 2750 - 35 - 440 V AQ035431

35 (40) 42 5 (+5) 10 20 7 14,8

RAM 2750 - 37,5 - 440 V AQ037431

37,5 (40) 45 2,5 (+2,5) 5 10 20 15 15,5

RAM 2750 - 40 - 440 V AQ040430

40 48 10 10 20 4 15,3

Dimensionamento

Nonostante sia stato utilizzato un software per dimensionare le varie linee e i dispositivi di protezione, si è voluto verificare con i metodi matematici tradizionali il dimensionamento di alcune tra le più significative linee, con annessi interruttori e protezioni, i quali saranno trattati in seguito.

Segue la tabella riassuntiva di tutti i carichi complessivi dell'impianto suddivisi nelle loro zone.

Officina

Foglio1

Officina: Utilizzatore Pn[kw] cosPHI In[A] Ku Kc n° Pa[kw] Ptot[kw] Qtot[kvar]

Tornio 9,00 0,75 17,34 0,8 0,75 3 5,40 16,20 14,29

Trapano 1,00 0,75 1,93 0,75 0,55 3 0,41 1,24 1,09

Saldatrice 2,50 0,95 3,80 0,75 0,55 2 1,03 2,06 0,68

Fresatrice 10,00 0,85 17,00 0,8 0,75 2 6,00 12,00 7,44

Smerigliatrice 1,00 0,80 1,81 0,8 0,65 2 0,52 1,04 0,78

Pressa 15,00 0,85 25,50 0,85 1 1 12,75 12,75 7,90

Prese Tri 16 8,86 0,80 16,00 0,3 9 2,66 23,92 17,94

Prese Mono 16 3,31 0,90 16,00 0,3 9 0,99 0,99 0,48

TOTALE PARZ: 151,53 0,03 416,53 /// /// 25 /// 70,20 35,21

Carroponte 20,00 0,80 36,13 0,6 1 1 12,00 12,00 9,00

TOTALE PARZ: 20,00 0,80 36,13 /// /// 1 /// 12,00 9,00

Luci Officina 0,18 0,90 0,29 0,8 1 24 0,14 3,46 1,67

Luci Spogliatoi 0,11 0,90 0,18 0,8 1 4 0,09 0,35 0,17

Prese Spogliatoi 2,07 0,90 10,00 0,3 4 0,62 0,83 0,40

Luci Bagni 0,11 0,90 0,53 0,8 1 4 0,09 0,35 0,17

Prese Bagni 2,07 0,90 10,00 0,3 2 0,62 0,41 0,20

0,11 0,90 0,53 0,8 1 4 0,09 0,35 0,17

Luci Ingr. Oper. 2,07 0,90 10,00 0,3 2 0,62 0,41 0,20

Prese Ingr. Oper.

TOTALE PARZ: 17,48 0,90 91,89 /// /// 38 /// 6,17 2,99

TOTALE: 189,01 0,88 544,55 /// /// 64 /// 88,36 47,20

Uffici

Pn[kw] cosPHI Ku Kc Pa[kw] Ptot[kw] Qtot[kvar]

Uffici: Utilizzatore In[A] n°

Luci Ufficio 0,08 0,90 0,39 0,8 1 12 0,06 0,77 0,37

Luci Reception 0,08 0,90 0,39 0,8 1 6 0,06 0,38 0,19

Luci Bagno 0,11 0,90 0,53 0,8 1 2 0,09 0,18 0,09

Luci Corridoio 0,11 0,90 0,53 0,8 1 8 0,09 0,70 0,34

0,11 0,90 0,53 0,8 1 4 0,09 0,35 0,17

Luci Ingr. Imp.

Prese Ufficio 2,07 0,90 10,00 0,3 6 0,62 1,24 0,60

Prese Reception 2,07 0,90 10,00 0,3 2 0,62 0,41 0,20

Prese Bagno 2,07 0,90 10,00 0,3 2 0,62 0,41 0,20

Prese Ingr. Imp. 2,07 0,90 10,00 0,3 2 0,62 0,41 0,20

TOTALE PARZ: 17,82 0,90 134,40 /// /// 44 /// 4,87 2,36

TOTALE: 17,82 0,90 134,40 /// /// 44 /// 4,87 2,36

Magazzino

Magazzino: Utilizzatore In[A] n°

Pn[kw] cosPHI Ku Kc Pa[kw] Ptot[kw] Qtot[kvar]

Luci 0,18 0,90 0,29 0,8 1 6 0,14 0,86 0,42

Prese Tri 16 8,86 0,80 16,00 0,2 3 1,77 5,31 3,99

Prese Mono 10 2,07 0,90 10,00 0,15 3 0,31 0,31 0,15

TOTALE PARZ: 18,86 0,82 79,73 /// /// 12 /// 6,49 4,55

TOTALE: 18,86 0,82 79,73 /// /// 12 /// 6,49 4,55

Capannone: TOTALE: 225,69 0,88 758,68 /// /// 120 /// 99,72 54,11

Pagina 1

Dimensionamento della linea per l'officina

Per alimentare i carichi dell'officina esclusa l'utenza rappresentata dal carro-ponte si è deciso per l'uso di blindo-sbarre.

Infatti ci si serve di tre blindo-sbarre per il comparto luci.

Le medesime sono suddivise da tre file da 8 lampade ciascuna.

Per quanto riguarda le blindo-sbarre che andrebbero ad alimentare le macchine da lavorazione, una buona configurazione sarebbe quella ad anello.

Tuttavia pur essendo una soluzione valida dal punto di vista elettrico (minor resistenza, uniformità dell'alimentazione..) risulterebbe di difficile applicazione pratica, dal momento che si dovrebbe alimentare l'anello da due punti diversi.

Per semplicità si è optato per due blindo-sbarre le cui caratteristiche tecniche del modello scelto sono riportate nella scheda successiva, denominate, per la loro disposizione “Blindo-Nord” e “Blindo-Sud”.

Per il dimensionamento si è calcolato prima la potenza assorbita dalle macchine e dalle prese per poi ricavare la relativa corrente.

Considerando poi una divisione quasi equa dei carichi:

Ptot

I x blindo √ *cosφ

2* 3*V

70,20*10 =62,54

= A

I x blindo √

2* 3*400*0,86

Abbiamo optato per un modello della Siemens del tipo “BD-01” che può arrivare a portare fino a 125 A.

La scelta di sovradimensionare le blindo-sbarre del 200% è data dal fatto che tra i carichi vi sono presenti delle saldatrici. Queste, quando entrano in funzione generano picchi di corrente elevati, che potrebbero causare danni per sforzi elettrodinamici in caso di blindo-sbarre troppo piccole.

Dimensionamento linea tra quadro e blindosbarra

Entrambe le linee sono lunghe 4 metri.

Con il criterio della portata si sceglie un cavo multipolare in PVC con una sezione mm² corrispondente a 25 e con Iz = 80 A.

Verifichiamo con il criterio della tensione:

√ *( + *senPHI )

3*L*I R*cosPHI X

Δ =

V x blindo 1000

√ (0,86)))

3*4*62,54*(0,907*0,86+0,0813*sen(arccos

Δ = =0,338V

V 1000

Dovendo rispettare una caduta del 3% possiamo dire che tale valore è accettabile.

Inoltre supponendo l'aggiunta in futuro di ulteriori macchinari magari non equamente disposti tra le due blindo-sbarre si è scelto di utilizzare una sezione di 35 mmq con una Iz = 99 A.

Dimensionamento linea tra quadro e blindo-sbarre luci officina

Nell'alimentare le lampade scelte per l'Officina ed il Magazzino sono state utilizzate delle blindo-sbarre “CD-K” della Siemens, dalla portata di 30 A.

Si procede quindi con il dimensionamento dei conduttori che alimentano tali blindo-sbarre.

P luci

≃

I fila 3*E*cosφ

3,46*10 =5,57

= A

I fila 3*E*0,9

Per la sezione tra QG e le blindo-sbarre delle luci adottiamo, nonostante non siano alla stessa distanza dal quadro, sezioni uguali da 1,5 mm² con una Iz = 15 A.

Verifichiamo: 15*2*5,57*(15,1*0,9+0,118*sen(arccos(0,9)))

Δ = =2,397 V

V 1000

Verificando la caduta di tensione nella tratta più lunga, possiamo assicurare che anche le altre rientrano nel limite prestabilito del 3%.

Dimensionamento linea tra quadro e carroponte

P Cponte

I √

Cponte 3*400*cosPHI

12*10 =22,79

= A

I √

Cponte 3*400*0,8

Considerando una lunghezza della linea pari a 50 metri ed il criterio della portata è stato scelto un cavo multipolare in PVC con una sezione di 6 mm² ed Iz =34.

Dal momento che, con una lunghezza di 50 metri, tale carico è il più lontano dal proprio quadro, si verifica che la caduta di tensione sia rispettata.

√ (arccos(0,8)))

3*50*22,79*(3,78*0,8+0,0955*sen

Δ = =6,07 <3

V V %

1000

Dimensionamento della linea per il magazzino

Dimensionamento linea tra quadro generale e quadro magazzino

=8,76

I A

Magazzino

La distanza tra i due quadri equivale a circa 27 m.

Si opta per una sezione di 4 mm² con Iz = 27 A.

Scegliamo quindi un multipolare in PVC con tali caratteristiche.

Verificando la caduta di tensione:

√

8,76* 3*27*(5,68*0,82+0,101*sen(arccos(0,82)))

Δ = =1,93 V

V 1000

Dimensionamento della linea per l'ufficio

Dimensionamento linea tra quadro generale e quadro ufficio

=12,91

I A

ufficio

Sapendo che bisogna coprire una lunghezza di circa 15 metri e rispettando il criterio della portata, è stato scelto un cavo in PVC con una sezione di 4 mm² ed una Iz = 27 A.

Verifichiamo la caduta di tensione:

√

12,91* 3*14,5*(5,68*0,9+0,101*sen(arccos(0,9)))

Δ = =1,53 V

V 1000