Teoria Impianti - Appunti

Teoria impianti

Impianto elettrico

Contatti diretti e indiretti

Tensioni di contatto diretto

Si parla di contatto diretto quando si entra in contatto con una parte dell’impianto normalmente in tensione. La protezione dalle tensioni di contatto diretto è effettuata prevedendo in generale adeguati isolamenti per tutte le parti in tensione, comprese le parti d’impianto di categoria 0 (servizi segnalazioni-telefoni) e racchiudendo le parti attive degli impianti, nonché le giunzioni e morsettiere, entro custodie.

• Isolamento delle parti attive
• Protezione mediante involucri e barriere
• Protezione mediante ostacoli
• Protezione mediante distanziamento

Protezione dalle tensioni di contatto indiretto

Si parla di contatto indiretto quando si entra in contatto con una massa o con una parte conduttrice che in condizioni normali non dovrebbe essere in tensione ma che vi si trova per un difetto dell’isolamento.

• Protezione mediante interruzione automatica del circuito
• Protezione mediante componenti elettrici di classe II (con isolamento doppio o rinforzato) e identificati dal segno grafico
• Protezione per mezzo di luoghi non conduttori
• Protezione per mezzo di collegamento equipotenziale locale, non connesso a terra
• Protezione per separazione elettrica

Solitamente la protezione è realizzata con interruttori automatici con relè termico o con relè differenziale (scelta consigliata). Per la protezione da tensioni di contatto indiretto secondo le norme CEI 64-8/4 art. 413.1.4.2, si deve rispettare la relazione: < 50/a aI : Corrente che provoca il funzionamento di un dispositivo di protezione (5 s per d.max.c., 1 s per diff.). aR : Somma della resistenza dei dispersori e dei conduttori di protezione nei punti di guasto.

Qualora la suddetta relazione non possa essere rispettata con i soli interruttori automatici magnetotermici, ma si debbano utilizzare protezioni aggiuntive del tipo a corrente differenziale, si dovrà rispettare la selettività di intervento dei vari interruttori, ovvero, così come eventuali corto circuiti o sovraccarichi causeranno l’apertura del solo interruttore immediatamente a monte del circuito interessato dal guasto, senza provocare l’apertura degli interruttori principali dei quadri di distribuzione, analogamente, i guasti a terra faranno intervenire la protezione differenziale del solo interruttore immediatamente a monte del punto di guasto.

Gli interruttori che proteggono i vari circuiti in partenza dai quadri saranno quindi equipaggiati con protezioni differenziali con correnti e tempi di intervento decrescenti lungo le radiali del sistema di distribuzione (con correnti e tempi decrescenti rispetto all’interruttore a monte).

Sovraccarichi e cortocircuiti: definizione e relative protezioni

Sovraccarichi

È una sovracorrente che si stabilisce in un circuito elettricamente sano che eventualmente alimenta un carico che presenta una anomalia (motore con rotore bloccato) o ad un circuito utilizzato al di là dei parametri di progetto (troppi carichi alimentati dalla stessa presa).

• Interruttori automatici magnetotermici, rispondenti alle norme CEI 17-5 e CEI 23-3, che stabiliscono:
  • Per protezioni regolabili
  • Per protezioni fisse
• I : corrente nominale o di regolazione del dispositivo nI : corrente convenzionale di intervento
• Relè termici tripolari compensati, rispondenti alle norme IEC 947-4, che rispettino la relazione
• Fusibili cilindrici o a coltello, rispondenti alle norme IEC 269/2 e CEI 32.1, che stabiliscono:
  • Ib < In < Iz If < 1,45 Iz

Ib: corrente d’impiego del circuito, Iz: portata conduttura, If: corrente convenzionale d’intervento.

Cortocircuiti

Le protezioni di corto circuito saranno realizzate dagli stessi interruttori automatici citati quali protezioni contro i sovraccarichi, che soddisferanno anche le seguenti condizioni:

• Potere d’interruzione uguale o superiore alla massima corrente di corto circuito (Iccm) presunta nel punto d’installazione
• Il valore minimo della corrente di corto circuito produrrà l’apertura dell’interruttore entro 5 secondi
• L’impulso termico lasciato transitare dall’interruttore, per i valori minimo e massimo della corrente di corto circuito, sarà sopportabile dalla conduttura in relazione alla sezione e al tipo d’isolamento

NB: Stabilito il valore minimo della corrente di corto circuito, si verificherà mediante le curve caratteristiche dell’interruttore, che esso provochi l’intervento entro 5 secondi; diversamente si aumenteranno le sezioni della conduttura. La verifica di tenuta dei conduttori all’impulso termico sarà fatta verificando la relazione (norma CEI 64-8/4 I² t ≤ K² S² art. 434.3.2):

• I² t: risultato dell’integrale di Joule per la durata del corto circuito lasciato transitare dall’interruttore
• K: Coefficiente che tiene conto della natura del conduttore e del materiale isolante (CEI 11-7 art. 2.2.02)
• S: sezione del conduttore in mm²

Schema impianto di terra

Determinare le caratteristiche dell’impianto di terra per garantire la protezione nei confronti dei contatti indiretti se l’interruttore generale ha Id = 6A 1sec.

Protezione differenziale contro i guasti a terra in un impianto di tipo TT

Il sistema TT ha un punto collegato direttamente a terra e le masse dell’installazione collegate ad un impianto di terra elettricamente indipendente da quello del collegamento a terra del sistema elettrico.

Schema di accensione di un gruppo luci con uno, due e tre punti di comando

Fonti rinnovabili

Disegnare e descrivere schema funzionale impianto fotovoltaico: in isola e connesso in rete.

Impianto idrico sanitario

Schema funzionale di un impianto di adduzione idrica senza sistema di sopraelevazione idrica

La distribuzione di acqua calda e fredda, in un impianto idrico sanitario ha origine:

• Direttamente a valle del contatore quando l’alimentazione proviene da acquedotto o altro sistema nel quale la pressione è maggiore o uguale a quella di esercizio.
• Da un sistema di sopraelevazione di pressione quando questo è previsto.
• Da un sistema di serbatoi di accumulo sopraelevati in grado di fornire la pressione di esercizio stabilita.

Caratteristiche e funzionamento del disconnettore idraulico

Dispositivo di protezione idrica in grado di impedire il ritorno di acque inquinate nella rete dell’acquedotto, che potrebbe avvenire in seguito a variazioni di pressione nella rete di distribuzione in maniera da creare inversione di flusso. Il disconnettore, installato tra la rete pubblica e quella di utenza negli impianti di distribuzione idrica, crea una zona di separazione di sicurezza che evita il contatto tra le acque contenute nelle due reti.

• Valvola di ritegno a monte
• Valvola di ritegno a valle
• Dispositivo di scarico
• Asta, che collega l’otturatore del dispositivo di scarico al Diaframma
• Diaframma
• Molla di contrasto
• Canale, che collega la zona di manovra a “monte”

Condizioni di flusso: Entrambe le valvole di ritegno sono aperte, mentre la pressione nella camera intermedia (B), per effetto della perdita di carico causata dal ritegno, è sempre inferiore rispetto alla pressione di ingresso di almeno 140 mbar. Nella camera di manovra (D), la pressione è invece uguale a quella presente nella zona a monte. In questa situazione, sotto l'azione della differenza di pressione che agisce sul diaframma, l'insieme mobile costituito dal diaframma stesso, dall'asta e dall'otturatore della valvola, riceve una spinta verso il basso superiore a quella esercitata in senso opposto dalla molla. La valvola di scarico viene pertanto mantenuta in posizione di chiusura.

Arresto del flusso: Le valvole di ritegno sono chiuse. Poiché la pressione nella zona a monte e quindi anche nella camera di manovra (D), è ancora di almeno 140 mbar più alta della pressione nella camera intermedia (B), la valvola di scarico rimane ancora chiusa.

Depressione a monte: Al diminuire della pressione a monte entrambe le valvole di ritegno si chiudono. L'apertura della valvola di scarico avviene nel momento stesso in cui la differenza di pressione ΔP, esistente tra la zona a monte e quella intermedia diminuisce raggiungendo un valore di poco superiore a 140 mbar. In queste condizioni l'azione esercitata dalla differenza di pressione ΔP sul diaframma diventa più debole di quella della molla di contrasto e si ha, di conseguenza, l'apertura della valvola di scarico. Lo scarico prosegue fino allo svuotamento del corpo del disconnettore. Quando la situazione ritorna normale (pressione a monte superiore alla pressione a valle), la valvola di scarico si richiude e il disconnettore è di nuovo pronto a funzionare.

Pressione di esercizio di un impianto idrico

Sistemi di sopraelevazione idrica: scelta e tipologie

Il sistema di sopraelevazione deve fornire la portata d’acqua massima richiesta dalla distribuzione nei periodi di massimo consumo contemporaneo, alla pressione di esercizio stabilita. Quando l’alimentazione viene fornita a pressione, le pompe devono generare una pressione pari a quella d’esercizio diminuita del valore di pressione dell’alimentazione. Se il sistema di sopraelevazione viene alimentato da serbatoi di accumulo, la pressione fornita dalla pompa deve essere pari alla pressione di esercizio della distribuzione. Vengono utilizzati quando:

• La pressione massima dell’alimentazione è minore della pressione minima occorrente nella distribuzione
• L’alimentazione ha origine da serbatoi di accumulo posati sotto quota o a pari quota della distribuzione

Sistemi di sopraelevazione della pressione utilizzabili sono:

• Autoclavi

Il sistema con autoclave (o autoclavi) deve funzionare automaticamente nell’intervallo fra la pressione minima e la pressione massima di esercizio prestabilite in sede di progetto. L’intervallo tra le due pressioni, variabile in funzione del tipo di installazione, è compreso solitamente fra 150 e 250 kPa. costruzione sia in fase di esercizio. Nel caso di accoppiamento in parallelo di più autoclavi devono essere installati tubi di connessione in corrispondenza della parte alta con diametro non inferiore a 50 mm e della parte bassa con diametro non inferiore a 80 mm. Per la formazione ed il ripristino dell’aria compressa nelle autoclavi si devono adottare compressori d’aria. La capacità dei compressori deve essere tale da poter pressurizzare il sistema nella prima fase di riempimento nel tempo massimo di due ore. Funzionamento autoclave: L’elettropompa, in fase di carica, comprime l’aria già costretta nella parte superiore finché il pressostato arresta il flusso. Nella fase successiva di consumo, il cuscino d’aria, dilatandosi, restituisce all’acqua l’energia accumulata. Con la diminuzione della pressione, e del livello del liquido, il pressostato riattacca e le fasi si ripetono.

NB: Nel caso di derivazione da acquedotto è in generale prescritto dalle Autorità competenti, e comunque consigliabile, interporre tra l’acquedotto e il sistema di sopraelevazione un serbatoio preautoclave avente lo scopo di evitare depressioni e conseguente contaminazione dell’acqua da parte di agenti esterni. Deve avere una capacità pari al 50% circa della capacità delle autoclavi installate con un minimo di 300 litri. Vengono installati a monte dei gruppi di pressurizzazione per garantire l’igienicità dell’acqua attraverso il prelievo da un recipiente chiuso ed in pressione anziché da un serbatoio a “pelo libero” e un costante flusso d’acqua alle elettropompe.

• Idroaccumulatori

Il sistema viene adottato per le distribuzioni di limitata portata in alternativa a quello con autoclavi. Il sistema ha la sua particolarità nell’avere come mezzo di pressurizzazione una serie di serbatoi chiusi in pressione (idroaccumulatori); non ha quindi bisogno di compressori d’aria, ha ingombro ridotto e non richiede controlli da parte delle Autorità competenti. I valori di pressione e portata sono gli stessi del sistema con autoclavi. I serbatoi ermetici a membrana con cuscino d’azoto sono costituiti da due zone: la prima è in comunicazione con il flusso idrico ed è limitata da una membrana; la seconda è precaricata con gas inerte ed è delimitata dalla stessa membrana e dalle pareti del recipiente.

• Surpressori

Il sistema si differenzia dai precedenti per il fatto che non richiede serbatoi di accumulo acqua-aria o gas. Una delle pompe di cui è dotato il complesso è sempre tenuta in funzione anche se nell’impianto non vi è richiesta di acqua.