Teoria servizi tecnologici

INTEGRAZIONE IMPIANTI

1) Individuare quali sono gli spazi da prevedere in fase di progetto per l’integrazione dei servizi tecnologici

in un edificio pluripiano di tipo residenziale ed indicarne le caratteristiche fondamentali.

In fase di progetto vanno previsti gli spazi necessari (vani) per i locali tecnici (centrale termica minimo 30

mq, centrale idrica 15 mq, centrale frigo 30 mq, centrale UTA, generalmente in copertura, n° 2 volumi di

almeno 8 x 6 m, locale quadri elettrici e contatori). L’altezza minima dei locali dev’essere 2,70 m (maggiore

per centrale UTA: 3-3,5 m). Le reti di distribuzione impiantistiche orizzontale e verticale dalle centrali

tecniche fino all’ingresso delle camere devono essere poste in spazi facilmente accessibili in caso di

manutenzione o sostituzione di componenti impiantistici; devono essere predisposti dunque cavedi verticali

o asole, controsoffittature (40-50 cm), pavimenti sopraelevati (20-30 cm): negli ambienti interni è

necessario prevedere una controsoffittatura che permetta una semplice installazione di macchinari e

canalizzazioni dell’impianto di ventilazione e/o climatizzazione, apparecchi dell’impianto di illuminazione

ecc. Deve inoltre essere previsto uno strato di distribuzione impiantistica nel pacchetto di partizione

orizzontale (sopraelevazione pavimento).

Nel caso si preveda l’utilizzo di un impianto di tipo geotermico, occorre valutare il numero e il layout delle

sonde geotermiche nel terreno di pertinenza dell’edificio; nel caso si ipotizzi la realizzazione di un sistema di

recupero acque piovane, occorre individuare gli spazi per l’installazione del/dei serbatoio/i di raccolta.

IMPIANTO ELETTRICO

1) Contatti diretti e contatti indiretti: definizioni e relative protezioni.

Si parla di contatto diretto quando si entra in contatto con una parte dell’impianto normalmente in

tensione; viceversa si parla di contatto indiretto quando si entra in contatto con una massa o una parte

conduttrice che in condizioni normali non dovrebbe essere in tensione ma che vi si trova per un difetto di

isolamento. La protezione dalle tensioni di contatto diretto è effettuata prevedendo in generale adeguati

isolamenti per tutte le parti in tensione e con protezione mediante barriere, ostacoli e distanziamento. La

protezione dalle tensioni di contatto indiretto è effettuata mediante componenti elettrici di classe II (con

isolamento doppio o rinforzato), collegamento equipotenziale locale, tuttavia solitamente la protezione è

realizzata con interruttori automatici con relè termico o con relè differenziale/salva-vita (scelta consigliata).

2) Sovraccarichi e cortocircuiti: definizione, relative protezioni, effetti e verifiche.

Il sovraccarico 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). Il corto circuito è una

sovracorrente prodotta da un guasto di impedenza trascurabile tra due o più parti di un circuito che

presentano tra loro una tensione. Le protezioni da sovraccarichi e cortocircuiti sono effettuate tramite

interruttori automatici magnetotermici.

Devono essere rispettate le seguenti condizioni:

Ib < In < Iz

If < 1,45 Iz

La verifica di tenuta dei conduttori all’impulso termico sarà fatta verificando la relazione:

I2t < K2S2

- I2t è il risultato dell’integrale di Joule per la durata del corto circuito lasciato transitare dall’interruttore

- K è un coefficiente che tiene conto della natura del conduttore e del materiale isolante

- S è la sezione del conduttore in mm2

3) Disegnare lo schema e descrivere il funzionamento dell’impianto di terra.

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Messa a terra di protezione è un collegamento imposto dalla norma vigente per mantenere le masse

metalliche al potenziale di terra in condizione di normale funzionamento, realizzando una protezione

mediante messa a terra.

La messa a terra consiste in una serie di accorgimenti atti ad assicurare alle masse metalliche il potenziale

della terra, evitando che le stesse possano venire a trovarsi in tensione tra loro o tra loro e la terra. Dato

che i cavi in tensione assumono rispetto al terreno un determinato potenziale, che per gli impianti delle

abitazioni civili è di 230 V, si possono verificare situazioni di pericolo quando parti dell'impianto elettrico

che normalmente non sono in tensione, come le carcasse degli elettrodomestici, a seguito di guasti o

imprevisti acquisiscono un potenziale elettrico rispetto al terreno. La messa a terra di protezione protegge

le persone dal rischio di folgorazione. Essa comprende uno o più dispersori collocati nel terreno. Lo scopo

della messa a terra è quindi far sì che le masse degli elettrodomestici siano al potenziale del terreno. In caso

di guasto la messa a terra correttamente collegata alle masse (carcasse metalliche, finestre, ecc.) assicura

l'intervento automatico dell'interruttore differenziale.

La messa a terra di protezione non interessa solo l'impianto elettrico, ma anche gli altri impianti e parti

metalliche dell'edificio (tubazioni, impianto idraulico, travi, impianto termico e così via), in modo che lo

stabile risulti messo in sicurezza anche rispetto a un fulmine che lo investe.

4) Illustrare lo schema di funzionamento di una 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.

5) Illustrare lo schema di accensione di un gruppo luci con uno, due e tre punti di comando.

Gruppo luci comandato da tre punti, con due deviatori e un invertitore.

6) Determinare le caratteristiche dell’impianto di terra per garantire la protezione nei confronti dei contatti

indiretti se l’interruttore generale ha Id = 6A 1sec

Oppure

Determinare le caratteristiche dell’impianto di terra per garantire la protezione nei confronti dei contatti

indiretti se l’interruttore generale ha Id=10 A 15sec

7) Quali sono i vincoli elettromeccanici dei circuiti luce e dei circuiti prese?

I vincoli elettromeccanici sono rappresentati dagli interruttori magnetotermici, che hanno delle taglie

commerciali corrispondenti ad una In (corrente nominale) di 10 o 16 A per i circuiti luce e circuiti prese.

8) Quali sono i vincoli per il dimensionamento dell’interruttore generale (al contatore) in un appartamento

di tipo residenziale?

Abbiamo dei limiti di contratto (3kW, 4,5kW, 6kW) tenendo conto del coefficiente di contemporaneità. Se ad

esempio utilizziamo più utenze elettriche contemporaneamente superando il limite contrattuale di potenza

stabilito con il fornitore di energia elettrica ‘scatta’ interruttore automatico generale al contatore.

FOTOVOLTAICO

1) Disegnare e descrivere lo schema funzionale di un impianto fotovoltaico in isola e di uno connesso in

rete.

- Superficie fotovoltaica (insieme dei moduli fotovoltaici direttamente esposti alla radiazione solare)

- Regolatore di carica - caricabatterie (dispositivo finalizzato alla protezione degli accumulatori da eventuali

anomalie di esercizio, come carica eccessiva dal generatore o scariche troppo profonde. La sua funzione

protettiva si estende anche all’alimentazione delle utenze finali e alla protezione dell’impianto dai fulmini)

- Accumulo (insieme degli accumulatori elettrici – parco batterie – che garantiscono l’alimentazione dei

carichi anche in condizioni di soleggiamento non ottimali)

- Utenza (nel caso gli apparecchi necessitino di alimentazione in corrente alternata occorrerà installare

anche un inverter).

- Superficie fotovoltaica (insieme dei moduli fotovoltaici direttamente esposti alla radiazione solare)

- BOS – Balance of System (insieme di tutta la componentistica che costituisce il sistema fotovoltaico, ad

esclusione dei moduli. Comprende i cavi di collegamento e l’inverter. Al BOS nel suo complesso viene

attribuita un’efficienza complessiva dell’85%)

- Carico (nella quasi totalità dei casi i carichi necessitano di alimentazione in corrente alternata)

2) Impianto fotovoltaico: descrizione e parametri da considerare per il dimensionamento di massima.

Il predimensionamento dell’impianto fotovoltaico, ossia la determinazione della superficie complessiva dei

moduli, può essere effettuato valutando il rapporto tra il valore dell’energia elettrica richiesta dall’utenza e

l’energia elettrica fornita per unità di superficie. Spesso non è conveniente dimensionare gli impianti solari

fotovoltaici per coprire l’intero carico. Si introduce quindi un ulteriore parametro: la percentuale di

integrazione che si intende raggiungere con l’impianto solare, generalmente pari al 50-70% del carico

richiesto.

Un impianto fotovoltaico è costituito un certo numero di moduli fotovoltaici che hanno una superficie

unitaria compresa tra 0,5 e 1 mq. La superficie di un modulo è rilevabile direttamente dal catalogo del

produttore che fornisce tutte le specifiche tecniche. Il numero dei moduli necessari per realizzare l’area di

captazione calcolata si può ricavare semplicemente dal rapporto tra la superficie complessiva richiesta e la

superficie unitaria di ciascun modulo.

Un dato caratteristico di un impianto fotovoltaico è la potenza nominale o potenza di picco, definita come la

potenza che il sistema fotovoltaico è in grado di erogare quando opera in condizioni fissate da norme

internazionali (condizioni standard):

•flusso solare: 1000 W/mq

•temperatura delle celle: 25 °C

(E’ opportuno sottolineare come le condizioni standard siano difficilmente riscontrabili durante il

funzionamento reale di un sistema fotovoltaico. Il valore del flusso solare di 1000 W/mq, infatti, corrisponde

al valore massimo di irraggiamento sulla superficie terrestre e si verifica quindi in condizioni particolari e per

brevi periodi durante l’anno. Anche il valore della temperatura delle celle di 25 °C viene sempre superato dal

momento che i moduli esposti alla radiazione solare sono soggetti a rapido riscaldamento.)

In condizioni operative reali un impianto fotovoltaico fornisce una potenza elettrica inferiore rispetto alla

potenza di picco: la potenza elettrica in uscita, infatti, decresce al diminuire dell’irraggiamento ed

all’aumentare della temperatura (un modulo in esercizio può raggiungere valori di temperatura anche

superiori ai 70° - 80 °C) Il valore della potenza di picco è solo un parametro di riferimento. Il suo calcolo può

essere eseguito moltiplicando il valore della potenza di picco di ciascun modulo (valore fornito dai

produttori) per il numero dei moduli installati.

Svantaggio: basso rendimento!

IMPIANTO IDRICO SANITARIO

1. Descrivere ed illustrare lo schema funzionale di un impianto di adduzione idrica senza sistema di

sopraelevazione idrica

Schema completo

2. Descrivere caratteristiche e funzionamento del disconnettore idraulico (vedi immagine)

Il disconnettore è un dispositivo di protezione idrica in grado di impedire il ritorno di acque inquinate nella

rete dell’acquedotto. Tale ritorno di acqua può avvenire a seguito di 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.

Il disconnettore comprende: un corpo provvisto di coperchio di ispezione; una valvola di ritegno a monte;

una valvola di ritegno a valle; un dispositivo di scarico. Le due valvole di ritegno delimitano tre differenti

zone, in ciascuna delle quali si ha una pressione diversa: zona a monte o di ingresso; zona intermedia,

denominata anche zona a pressione ridotta; zona a valle o di uscita. Ognuna di esse è dotata di attacco per

un misuratore di pressione. Nella zona intermedia, si trova il dispositivo di scarico, situato nella parte bassa

dell’apparecchio. L’otturatore del dispositivo di scarico è collegato mediante un’asta ad un diaframma.

Questo insieme mobile è trascinato verso l’alto da una molla di contrasto. Il diaframma delimita la camera

di manovra, camera che risulta collegata alla zona a monte attraverso un canale.

In condizioni corrette di flusso, entrambe le valvole di ritegno sono aperte; 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.

Al diminuire della pressione a monte entrambe le valvole di ritegno si chiudono; in queste condizioni infatti,

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 fino allo svuotamento del corpo del

disconnettore.

3. Pressione di esercizio di un impianto idrico. Sistemi di sopraelevazione idrica: scelta e tipologie.

La pressione di esercizio è il valore di pressione che assicura a tutte le utenze la disponibilità delle portate di

progetto. La pressione di esercizio può essere diversa dalla pressione di alimentazione.

(Il valore minimo è il valore più piccolo di pressione statica da mantenere nella distribuzione per assicurare

la disponibilità delle portate massime contemporanee; Il valore massimo è il valore più grande di pressione

statica accettabile a monte dell’utenza situata alla quota geometrica più bassa. Il valore di pressione statica

massima deve essere non superiore a 500 kPa per non sollecitare eccessivamente le rubinetterie di

erogazione ed intercettazione).

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.

Per individuare il gruppo di sopraelevazione più adatto i valori fondamentali da stabilire sono la portata

istantanea e la pressione minima di mandata che il gruppo dovrà fornire.

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 (simile per gli

idroaccumulatori). Per i surpressori invece la pressione massima di esercizio è da 100 a 200 kPa minore di

quella delle due precedenti in quanto il sistema di pompaggio è sempre in funzione.

4. Sistemi di sopraelevazione idrica: autoclave, schema e principio di funzionamento

L’autoclave è un apparecchio in grado di sopraelevare la pressione in una distribuzione d’acqua per mezzo

della variazione di pressione dell’aria in esso contenuta.

Nel caso di alimentazione fornita da serbatoi di accumulo, vengono direttamente connessi con detti

serbatoi. 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.

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.

Idroaccumulatori sono apparecchi in grado di sopraelevare la pressione in una distribuzione d’acqua, aventi

come mezzo di pressurizzazione una serie di serbatoi chiusi a pressione. 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; non ha quindi bisogno

di compressori d’aria, ha ingombro ridotto e non richiede controlli da parte delle Autorità competenti.

Surpressori sono apparecchi per la sopraelevazione della pressione in una distribuzione d’acqua, senza

serbatoi di accumulo e una pompa sempre in funzione. 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 consumo d’acqua, al fine di mantenere nella

distribuzione la pressione di progetto. Nei periodi di richiesta variabile dell’acqua, le pompe vengono messe

in funzione in cascata in modo da assicurare la portata d’acqua necessaria. La pressione nella distribuzione

resta costante in qualsiasi condizione di erogazione. Il sistema si presta particolarmente nel caso di usi

quasi continui con variazioni anche notevoli della portata ma senza bruschi salti.

5. Descrivere il metodo di dimensionamento delle reti di distribuzione AC e AF dell’impianto idrico

Al fine di dimensionare le reti di distribuzione di AC e AF si utilizza il metodo delle unità di carico per il

calcolo delle portate massime contemporanee. Unità di carico è il valore, assunto conve