Progetto ospedale - Tesi

Progetto impianto elettrico

Schede tecniche

Indice

• Schede tecniche
• ST01 - Introduzione e descrizione dell’opera
• ST02 - Calcolo della potenza elettrica di dimensionamento
• ST03 - Fornitura, scelta dei trasformatori e calcolo correnti cto.cto.
• ST04 - Tipologie di alimentazione e distribuzione primaria
• ST05 - Distribuzione primaria: dimensionamento cavi
• ST06 - Distribuzione primaria: protezione dei circuiti contro sovracorrenti
• ST07 - Definizione quadri e schema di cabina MT/BT
• ST08 – Progetto illuminotecnico
• ST09 – Computo metrico estimativo
• Allegati
• Tabella 1: calcolo del carico convenzionale
• Tabella 2: riepilogo potenze di progetto
• Tabella 3: calcolo potenze di progetto quadri di zona
• Tabella 4: dimensionamento ascensori
• Tabella 5: schema a blocchi distribuzione primaria – cabina MT/BT
• Tabella 6: dimensionamento cavi
• Scheda 6a: verifica protezioni QGBT alimentazione normale
• Scheda 6b: verifica protezioni QGBT alimentazione privilegiata
• Scheda 6c: verifica protezioni QGBT alimentazione sicura
• Scheda 8a: calcolo illuminotecnico DIALux
• Tavole
• Tav. 1 – Tav. 4: planimetrie quotate Ospedale Salus
• Tav. 5: schema a blocchi distribuzione primaria
• Tav. 6: schema generatore equivalente guasto trifase equilibrato
• Tav. 7 – Tav. 9: schemi unifilari QGBT
• Tav. 10: schema elettrico unifilare di cabina MT/BT
• Tav. 11 – Tav. 14: planimetrie distribuzione primaria

Introduzione e descrizione dell’opera - ST01

Il presente fascicolo tecnico riguarda la proposta di progetto dell’impianto elettrico del suddetto edificio. Questa struttura è adibita ad uso ospedaliero. Esso è di tipo tradizionale e si sviluppa su quattro piani, rispettivamente (dal basso verso l’alto): piano seminterrato, piano rialzato, piano primo e piano secondo. I vari piani che compongono l’edificio sono collegati tra loro mediante cinque vani scale e quattro ascensori. Vi è inoltre assenza di vincoli architettonici. Di seguito verrà fornita una breve descrizione relativa alla composizione dei vari piani elencati.

Piano seminterrato

Seguendo la planimetria fornita, vengono distinte tre aree principali: Autorimessa (esterna all’edificio) e Chiesa, Area Centrali (termica e idrica - frigorifera), Area Officine con annesso spazio di lavanderia.

Piano rialzato

La composizione del piano rialzato sarà formata da tre aree principali: Area Uffici, Reparto Poliambulatori, area Atrio e Bar.

Piano primo

Nel piano primo verranno individuate invece quattro aree principali: Area Uffici, Reparto Ginecologia, Reparto Operatorio, Reparto Ostetricia, Area Atrio e Bar.

Piano secondo

Quest’ultimo piano verrà suddiviso in tre aree principali: Area Uffici, Reparto Pediatria, Reparto Oncologia. Dalla composizione dell’edificio si desume quindi la presenza di una diversa destinazione d’uso delle aree che compongono l’intera struttura. In base a ciò verranno stabilite le singole quote di potenza elettrica da destinare all’alimentazione di ciascuna area principale o reparto ospedaliero, nonché le modalità di alimentazione di ciascuna zona (normale, privilegiata, sicura). Le aree principali fin qui definite verranno identificate nelle prossime schede tecniche come zone elettriche. Ogni zona verrà caratterizzata da una particolare modalità d’alimentazione elettrica, la quale verrà determinata in base alle peculiarità e le attività svolte all’interno di tale area. In allegato sono riportate le planimetrie dell’edificio. (Tavole 1-4)

Calcolo della potenza elettrica di dimensionamento - ST02

Il primo passo nella stesura del progetto elettrico di un edificio è costituito dal calcolo e dalla stima della potenza dell’impianto. A tal scopo si usano due metodi di stima della potenza:

• Metodo diretto: calcolo della potenza di impiego, in funzionamento ordinario, di carichi concentrati, stimata a partire dalla potenza nominale mediante i coefficienti di utilizzazione (Ku) e di contemporaneità (Kc).
• Metodo indiretto: calcolo della potenza di impiego mediante l’utilizzo di indici di densità di potenza media, relativi alla tipologia di carico ed alla destinazione d’uso dell’edificio.

L’impiego complementare dei due metodi costituisce il metodo misto. Per il calcolo della potenza di dimensionamento dell’impianto si è proceduto all’individuazione delle zone elettriche all’interno dell’edificio.

Zone elettriche

Qui di seguito si riporta l’elenco delle zone mediante il quale si sono potuti definire i carichi elettrici.

Piano seminterrato

• QS1 Parcheggio - Chiesa 380,8 mq
• QS2 Centrali 479,4 mq
• QS3 Officine 815,9 mq

Piano rialzato

• QR1 Uffici 268,8 mq
• QR2 Poliambulatori 682,6 mq
• QR3 Atrio e bar 487,2 mq

Piano primo

• Q11 Uffici 268,8 mq
• Q12 Ginecologia 549,9 mq
• Q13 Reparto operatorio 130,5 mq
• Q14 Ostetricia 380,8 mq

Piano secondo

• Q21 Uffici 268,8 mq
• Q22 Quadro pediatria 520,8 mq
• Q23 Oncologia 370,7 mq

Superficie totale: 5600 mq

Metodo diretto

Con il metodo diretto si è dimensionata la potenza degli ascensori. Data la superficie d’ingombro degli ascensori, mediante opportune tabelle vengono ricavate le portate Q in kg degli ascensori. Si ha pertanto:

• E1 Q=810 kg
• E2 Q=1600 kg
• E3 Q=495 kg
• E4 Q=1295 kg

In particolare si vuole ottenere la forza F necessaria a far accelerare gli ascensori verso l’alto. F = T (g + a) [N] Dove T=Q+C è la massa complessiva data dalla somma della portata (Q) e della massa della cabina e delle funi (C). Le grandezze g ed a indicano rispettivamente l’accelerazione di gravità e l’accelerazione del motore (m/s²). Si è scelto quindi un valore di a=0,3 m/s² inferiore al valore limite di 0,5 m/s² dato dalle norme in quanto si servono locali destinati ad uso medico. Dal calcolo della forza si passa alla potenza di sollevamento (Ps) Ps = F v [W] Considerando un funzionamento ad una velocità v=0,5 m/s inferiore alla velocità limite di 1 m/s, le Ps degli ascensori risulteranno

• E1 Ps= 6 kW
• E2 Ps= 12 kW
• E3 Ps= 4 kW
• E4 Ps= 9 kW

Si valuta, infine, la potenza all’albero motore P alb P = k Ps / η alb r Dove k=1,2 è un parametro di sicurezza, η =0,8 è il rendimento del riduttore.

• E1 P = 10 kW alb
• E2 P = 17 kW alb
• E3 P = 5 kW alb
• E4 P = 14 kW alb

Scelta quindi la taglia dei motori Pn (400 V, 3 fasi, 50 Hz, 4 poli), superiore a questi valori, per tenere conto del transitorio di avviamento, si ricava la potenza elettrica: Pel = Pn / η m In cui η =0,89 è il rendimento del motore.

• E1 Pel= 11 kW
• E2 Pel= 20 kW
• E3 Pel= 6 kW
• E4 Pel= 15 kW

La potenza elettrica verrà quindi ridotta dai fattori Kc e Ku per ottenere la potenza utilizzata (Pc’): Pc’=Pel*Ku*Kc La scelta di questi fattori si basa sulla taglia e la priorità dell’ascensore:

• Ku=3 - Kc=1 ascensore principale (E2)
• Ku=1 - Kc=0,8 ascensore secondario (E1)
• Ku=0,8 - Kc=0,6 ascensori ausiliari (E3, E4)

• E1 Pc’ = 8,6 kW
• E2 Pc’ = 58,8 kW
• E3 Pc’ = 2,8 kW
• E4 Pc’ = 7,3 kW

Sommando i contributi di ciascun ascensore si ottiene una la potenza attiva totale: Pc’ = 78 kW (ascensori)

Analogamente, sono state calcolate con metodo diretto le potenze dei seguenti carichi:

La potenza specifica è stata determinata mediante la consultazione di datasheet tecnici relativi ai carichi sovraelencati. Sommando le potenze calcolate si ottiene una potenza utilizzata pari a: Pc’ = 26,5 kW (altri carichi concentrati) La potenza attiva, calcolata con metodo diretto, risulta: Pc’ = 78 + 26,5 = 104,5 kW Considerando un cosφ = 0,9 si ottiene una potenza apparente, calcolata con metodo diretto, pari a: Sc’ = Pc’ / cosφ = 116 kVA

Metodo indiretto

Questo metodo si basa sull’utilizzo di indici di densità di potenza specifici per diverse tipologie di carico ed utilizzo. Gli indici, nel caso di edifici ad uso ospedaliero, sono generalmente espressi in W/m², W/posto letto oppure W/unità. In questo progetto si è deciso di utilizzare gli indici di densità di potenza per locali ad uso medico (rif. CEI): luce f.m. condizionamento cucine apparecchiature elettromedicali apparecchiature non elettromedicali L’indice di densità di potenza di un carico per l’unità coperta da tale carico non viene espressamente moltiplicato per i coefficienti Ku e Kc, poiché questi sono già intrinsecamente considerati nel valore dell’indice.

Considerando un cosφ = 0,9 si ottiene una potenza apparente, calcolata con metodo diretto, pari a: Sc’ = Pc’ / cosφ = 488,5 kVA

Calcolo della potenza di progetto

La potenza apparente totale di dimensionamento Sc detta anche carico convenzionale non tiene conto delle perdite dell’impianto e del suo futuro ampliamento. Si cerca pertanto di maggiorare il carico convenzionale, fin qui calcolato, giungendo alla potenza di progetto Sp dell’impianto con la seguente relazione: Sp = Sc’ * Cp * Ce

In cui: Ce = coefficiente di espandibilità = 40% Cp = coefficiente di perdita = 10% Pertanto, nel caso in esame, si ottengono i seguenti risultati: Sc’ = 488 + 116 = 604 kVA Sp = 604 * 1,4 * 1,1 = 930 kVA

A seguito di questo calcolo si è stabilita una potenza di progetto relativa all’alimentazione sicura da UPS e all’alimentazione di emergenza da gruppo elettrogeno pari a: Sups = Sp * 20% = 186 kVA Sge = Sp * 50% = 465 kVA In allegato sono riportate le tabelle di calcolo relative al dimensionamento della potenza di progetto dell’impianto (Tabelle 1-4).

Fornitura, scelta dei trasformatori e calcolo correnti cto.cto. - ST03

Fornitura e scelta dei trasformatori

La tensione di fornitura, in particolare la scelta se alimentare l’impianto in Bassa Tensione (BT) o in media tensione (MT), dipende dalla potenza di dimensionamento calcolata in precedenza e dalle disponibilità del distributore (in funzione delle condizioni di carico della rete). In questo caso la potenza apparente globale dell’impianto risulta di 930 kVA e sarà quindi necessario prevedere un’alimentazione in Media Tensione con cabina di trasformazione MT/BT. Si suppone una tensione di alimentazione in MT di 20kV in un punto della rete con S paricca 500 MVA. La distribuzione di energia all’interno dell’edificio sarà totalmente in bassa tensione a 400V (concatenata).

Per il dimensionamento dell’impianto di terra di cabina, necessario visto il collegamento a terra della carcassa metallica del trasformatore (dovuto al fatto che la distribuzione a monte della cabina sarà del tipo IT) si ipotizzano forniti dall’ente distributore i seguenti dati:

• Corrente di guasto a terra = 50 A
• Tempo di estinzione del guasto a terra = 0,5 s

L’utilizzo di trasformatori risulta necessario poiché la fornitura è in MT. I Passi fondamentali sono la scelta dei dati di targa e del numero di trasformatori da inserire. I dati di targa sono vincolati dai parametri di allacciamento alla rete e dalla potenza assorbita infatti:

• Tensione di allacciamento 20 kV
• Potenza assorbita = 930 kVA

La fornitura è trifase senza neutro, per questo motivo il primario del trasformatore sarà collegato a triangolo.

Caratteristiche e dati di targa dei trasformatori

La tensione di distribuzione dell’impianto è invece 400 V trifase con neutro e quindi gli avvolgimenti al secondario del trasformatore saranno collegati a stella (DYn11), con una tensione nominale di isolamento almeno pari a 400 V. Il rapporto di trasformazione sarà considerato pari a t = 50. La potenza nominale totale dei trasformatori dovrà essere superiore a quella dimensionata in fase di progetto. La scelta per il numero di trasformatori si basa sulle seguenti considerazioni:

• garantire la massima continuità di servizio vista la destinazione ad uso medico;
• far lavorare il trasformatore nel punto a rendimento massimo;
• considerare una soluzione tecnologicamente ed economicamente vantaggiosa;
• considerare l’eventuale espandibilità dell’impianto;

Per queste ragioni, si è optato per l’utilizzo di tre trasformatori di potenza 800 kVA, di cui due funzionanti in parallelo, ed il terzo costituente una riserva fredda. In questo modo, in caso di guasto su un trasformatore, attraverso il comando di interblocchi centrali si può baypassare il carico dal trasformatore guasto a quello sano di riserva. Il collegamento in parallelo prevede la scelta di trasformatori della stessa taglia, gruppo e con stessa vcc% in modo da garantire l’assenza di correnti di ricircolo ed una perfetta partizione del carico. Grazie al collegamento in parallelo i due trasformatori da 800 kVA alimenteranno equamente il carico che all’incirca ammonta a 930 KVA; ciò comporta una percentuale di carico dell’ordine del 50-60% del carico nominale; questa situazione corrisponde appunto al caso di rendimento massimo.

Qui di seguito si riportano tutti i dati relativi al trasformatore scelto per l’impianto.

Apparecchiatura MT: T1800 (T-CAST)

Dati Tecnici:

• Potenza nominale * kVA 800
• Tensione di riferimento kV 24
• Tensione di prova a frequenza industriale 50 Hz 1 min kV 50
• Tensione di impulso 1,2 / 50 microS kV 125
• Tensione primaria kV 20
• Tensione secondaria tra le fasi, salvo V 400 (a vuoto) altra scelta
• Tens. sec. tra le fasi e il neutro, salvo altra V 231 (a vuoto) scelta ± Regolazione MT standard, salvo scelta 2 x 2,5% differente
• Collegamenti triangolo / stella con neutro - Dyn 11
• Perdite a vuoto W 2.000
• Perdite dovute al carico 75 °C W 8.000
• Perdite dovute al carico 120 °C W 9.400
• Tens. di corto circuito standard, salvo altra % 6 scelta Corrente a vuoto % 1,1
• Corrente di inserzione Ie / In valore di 9 cresta Corrente di inserzione - costante di 0,30 tempo
• Caduta di tensione a pieno carico % 1,38 cosφ = 1
• Caduta di tensione a pieno carico % 4,64 cosφ =0,8
• Rendimento a 4/4 del carico % 98,57 cosφ = 1
• Rendimento a 4/4 del carico % 98,22 cosφ =0,8
• Rendimento a 3/4 del carico % 98,78 cosφ = 1
• Rendimento a 3/4 del carico % 98,48 cosφ =0,8
• Rumore potenza acustica Lwa dB (A) 71
• Rumore pressione acustica Lpa a 1 m dB (A) 58

* La potenza nominale è riferita a circolazione naturale dell’aria (AN). Essa può essere aumentata del 30% con l’applicazione di ventilatori di raffreddamento forzato (AF).

Dimensioni e Pes

Potenza nominale kVA 800

• Tensione primaria kV 20
• Tensione di riferimento kV 24
• Esecuzione a giorno (IP00) L mm 1450
• P mm 850
• H mm 1737
• G mm 1700
• M mm 1176
• J mm 490
• N mm 270
• D mm 670
• Massa kg 2000
• Ø rulli di scorrimento mm 125

Con armadio di protezione

• L mm 2050
• P mm 1155
• H mm 1975
• D mm 670
• Massa kg 2175
• ∅ rulli di scorrimento mm 125

In ragione dell’evoluzione dei criteri di progettazione e dei materiali, le dimensioni ed i pesi riportati nelle tabelle si potranno ritenere impegnativi solo dopo conferma scritta da parte di Schneider Electric.

Codice Descrizione Qtà

• NHJWMT03807982N0 T-Cast 800kVA, 20kV/400V, Dyn11, Vcc 6%, Cl.F/F, reg.MT ± 2x2.5%, + 3 PT100 1
• NHJWMT03807993N0 Kit di montaggio armadio protezione IP31 per T-Cast potenza da 630 a 800 kVA 1
• NHJWMT03807997N0 Centalina termometrica digitale T154 1
• NHJWMT03807996N0 Kit di montaggio blocco a chiave per armadio di protezione T-cast 1
• NHJSCARICO_NO Senza scarico a terra 1

Il tipo di isolamento scelto è in resina in modo da ridurre la necessità di manutenzione ed evitare l’adozione di misure cautelative per il rischio incendio. Il tipo di raffreddamento con l’ambiente esterno è ad aria con circolazione naturale.

Classe degli avvolgimenti previsti

• E0 = luogo con nessun fenomeno di condensa e inquinamento trascurabile
• C1 = installazione in luogo interno con temperatura minima superiore ai 5 °C
• F1 = a rischio incendio, trasformatore con ridotta infiammabilità e autoestinguenza