Norme CEI 64 12 Guida per lesecuzione dellimpianto

Norme CEI 64 -12 Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario

Costituzione di un impianto di terra • • • dispersori conduttori di terra collettori o nodi principali di terra conduttori di protezione conduttori equipotenziali principali conduttori equipotenziali supplementari 2

PE MASSA PE PE EQS Tubazioni bagno EQS EQP COLLETTORE PRINCIPALE H 2 O GAS MASSE ESTRANEE CT CT EQP DISPERSORE INTENZIONALE DISPERSORE NATURALE 3

Scopo dell’impianto di terra • Protezione mediante interruzione automatica della alimentazione • Assicurare equipotenzialità 4

Efficacia di un impianto di terra • Essere affidabile e di lunga durata • Avere resistenza tale da provocare l’intervento del dispositivo di protezione nei tempi molto brevi richiesti 5

Dispersore (caratteristiche) • resistenza ( dimensionata secondo il tipo di guasto) • costituito da elementi metallici posati nel terreno ed a contatto con esso – naturali (ferri di fondazione, tubazioni ecc. ) – intenzionali ( verticali, orizzontali, ad anello, a maglia) 6

Tipologia dei conduttori • Conduttori di terra ( fra il dispersore ed il collettore principale) • PE Conduttore di protezione, fra il collettore e le masse • EQP Equipotenziale principale fra il collettore e le masse estranee • EQS Equipotenziale supplementare (in alcuni ambienti) 7

Ispezionabilità e controllabilità L’interruzione del conduttore di protezione o del conduttore di terra o di quello equipotenziale non può venire segnalata. Occorre quindi che l’impianto possa venire controllato spesso; e misurato alle scadenze previste. Deve quindi essere accessibile 8

Importanza dell’equipotenzialità • E’ l’unico sistema in grado di assicurare la protezione da tensioni pericolose provenienti dall’esterno dell’impianto • L’interruzione automatica protegge da guasti interni ma è inefficace contro guasti introdotti da altri impianti tramite masse estranee • Pericolo principale in costruzioni civili è nei locali da bagno 9

Il guasto in un appartamento senza differenziale si ripercuote su appartamento con differenziale e PE ( ma senza equipotenziale) Lavabo Alimentazione PE Scarico Elettrodomestico Alimentazione Scarico 10

Funzione dell’impianto di terra Assume aspetti diversi per impianti alimentati: • da sistemi di I categoria ( in bassa tensione fino a 1. 000 V) Collegamento tipico TT • da sistemi di II categoria ( in media tensione fino a 30 k. V) Collegamento tipico TN 11

Sistemi di I categoria (TT) Percorso della corrente di guasto L 1 L 2 L 3 N Punto di consegna Id 12

Sistemi di I categoria (TT) • La corrente di terra è fortemente limitata dalla resistenza di terra dell’impianto utilizzatore e della cabina • Non raggiunge un valore tale da far intervenire nei tempi richiesti i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti • Occorre un differenziale • Non occorre bassa resistenza di terra 13

Sistemi di II categoria (TN) Punto di consegna Rete MT neutro isolato Cabina AT/MT L 1 Cabina MT/bt L 2 L 3 N PE Capacità distribuita della linea Percorso della corrente di guasto lato bt Percorso della corrente di guasto lato MT 14

Guasto lato b. t. • La corrente di guasto interessa il conduttore di fase ed il conduttore di protezione • La corrente non interessa praticamente il dispersore • L’impianto di terra (PE) assicura la chiusura su un circuito a bassissima impedenza • L’impianto di terra (EQP ed EQS) assicura l’equipotenzialità delle masse estranee 15

Guasto lato M. T. • Il dispersore è direttamente interessato alla chiusura del circuito di guasto • La tensione delle masse dipende dalla corrente di terra lato M. T. e dalla resistenza • Corrente di terra e tempo di intervento sono parametri del sistema, forniti dall’ENEL • Interessa dispersore a bassa resistenza e corretta geometria 16

Determinazione della resistenza di terra Rt • Nei sistemi TT devono essere rispetttate le Norme CEI 64 -8 • Nei sistemi TN (lato M. T. ) devono essere rispettate le Norme CEI 11. 1 17

Sistema TT DETERMINAZIONE DELLA Ia SI Ia = I Diff. SI Rt<=25/Ia NO PROT. DIFF. ? Ia = corrente intervento contro sovracorrenti entro 5 sec o istantanea AMBIENTI PARTICOLARI ? Uso medico Cantieri Ricovero animali NO Rt<=50/Ia 18

Esempi TT • I diff. = 0, 5 A Rt = 50/0, 5 = 100 Ohm • I int. = 16 A, I funzionamento entro 5 sec = 90 A; Rt=50/90 = 0, 56 Ohm 19

Tempi massimi di interruzione per i sistemi TN Uo (Volt) 120 230 400 > 400 Tempo di interruzione (secondi) normale cantieri 0, 8 0, 4 0, 2 0, 1 0, 4 0, 2 0, 06 0, 02 20

Sistemi TN L’ENEL fornisce 2 grandezze: • Valore della corrente di guasto a terra (Ig) • Tempo di eliminazione del guasto (t) 21

Tensioni di contatto 22

NOTA • Il valore della corrente di guasto lato MT può essere calcolato con la seguente formula: Ig = U (0, 003 L 1 + 0, 2 L 2) dove U = Tensione nominale della rete in k. V L 1 = lunghezza in km delle linee aeree L 2 = lunghezza in km delle linee in cavo 23

Esempio di calcolo Dati : Corrente di guasto Ig = 150 A Tempo di intervento t = 0, 7 sec Tensione massima U = 85 x 1, 2 = 102 V Resistenza massima ammessa Rt = 102/150 = = 0, 68 Ohm 24

Dati di progetto • Analisi del sito ( resistività del terreno) • Limiti di estensione (possibilmente entro il perimetro della proprietà) • Corrosività del terreno ( per agenti chimici, coppie galvaniche e correnti vaganti) 25

Scelta della configurazione Impostazione generale • Motivi tecnici (raggiungere valore calcolato e buona equipotenzialità) • Motivi economici (evitare spreco di materiale - Facile in TT) • Motivi ambientali ( presenza di rocce o terreni ad elevata resistività) 26

Criteri di scelta SI DISPONIBILI DISPERSORI DI FATTO IN QUANTITA’ SUFFICIENTE REALIZZARE DISPERSORE CON SOLO ELEMENTI DI FATTO SI COMPLETARE IL DISPERSORE CON ELEMENTI ORIZZONTALI NO PREVEDERE ANCHE ELEMENTI INTENZIONALI LO STRATO SUPERFICIALE DEL TERRENO HA BASSA RESISTIVITA’ NO ELEMENTI VERTICALI PROFONDI PER RAGGIUNGERE BASSA RESISTIVITA’ 27

Conduttore di interconnessione fra elementi (analisi del modo di posa) NO SI NO IL TERRENO E’ CHIMICAMENTE AGGRESSIVO ? SI CONDUTTORE ISOLATO O NUDO E INTUBATO SI E’ NECESSARIO IL CONTRIBUTO COME DISPERSORE ? POSA NEL CUNICOLO ESISTE UN CUNICOLO DI POSA GIA’ PREVISTO PER ALTRI USI ? NO POSA A CONTATTO COL TERRENO CON DIMENSIONI DA DISPERSORE 28

Equipotenzialità • Consigliabile collegare i ferri di armatura almeno in un punto • Collegare al collettore ( o ai collettori ) tutte le canalizzazioni metalliche entranti nell’edificio ( gas, acqua o altro) • Collegare al collettore le parti strutturali metalliche dell’edificio 29

Collettore • In impianti non estesi basta un solo collettore principale • In ambito civile ( sistema TT) può bastare la barra o il morsetto di terra del quadro generale • In impianti di notevoli dimensioni è sempre necessario creare più collettori cui connettere masse estranee locali 30

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un dispersore verticale: Rd = rm / L rm = Resistività media del terreno in W. m L = lunghezza dell’elemento a contatto in m. 31

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un dispersore orizzontale Rd = 2. rm / L rm = Resistività media del terreno in W. m L = lunghezza dell’elemento a contatto in m. 32

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un sistema di elementi magliati Rd = rm / 4. r dove r = raggio del cerchio che circoscrive la maglia in m. 33

Calcolo della resistenza Rd • Ferri delle fondazioni Rd = rm / p. d V. 1, 57 essendo V il volume del calcestruzzo armato a contatto con il terreno di fondazione in metri cubi dove d = 3 34

Calcolo della resistenza Rd • Dispersore a piastre rm p Rd = 4 S dove S superficie di un lato della piastra a contatto con il terreno in metri quadrati 35

Resistenza Rt totale La resistenza totale è data dalla formula: 1 Rt = S i 1 Rd i Quando si può considerare che i vari elementi di Rt non si influenzino a vicenda, siano cioè distanti almeno il doppio della loro dimensione maggiore 36

Determinazione della resistività • Sulla base della natura del terreno • Da misura di resistività eseguita con il metodo Wenner ( a 4 sonde) • Da misure di resistenza applicando la formula al contrario 37

Resistività in funzione della natura del terreno ( valori in W. m) • • Terreno paludoso Argille e marne Arenarie, gessi, scisti argillosi Calcare quarz. , granito, ghiaia Terreno sabbioso umido Calcare Terreno sabbioso secco Rocce da 2 a 15 da 3 a 15 da 10 a 50 da 500 da 70 a 100 da 100 a 150 da 150 a 200 da 500 a 10000 38

Resistività con il metodo Wenner a a a si infiggono 4 elettrodi alla stessa distanza a e si effettua la misura con lo strumentoche fornisce una lettura diretta in W della resistenza R La resistività vale : r = 2 p a R (W. m) 39

Resistività con misura di resistenza con dispersore verticale rm = Rd. L con dispersore orizzontale rm = Rd. L/2 si effettua una misura di resistenza e si applica al contrario la formula per ricavare la resistività 40

Valori di resistenza insoddisfacenti • Nel sistema TT ciò è possibile solo se non si utilizzano differenziali. Riconsiderare la scelta • Nel sistema TN riconsiderare la configurazione. Se non si riesce a fare di meglio, eseguire comunque la presa di terra e misurare la Rt ottenuta. Possono eventualmente essere adottate misure per limitare le tensioni di passo e contatto 41

Dimensionamento del dispersore • Si fa riferimento alla tabella riportata in tutte le Norme CEI che trattano anche marginalmente di impianti di terra: • CEI 11 -1 • CEI 64 -8 • CEI 81 -1 • CEI 64 -12 42

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Caratteristiche del conduttore di terra • Dovendo essere a contatto con il terreno deve: – resistere alla corrosione – resistere ad eventuali sforzi meccanici – portare al dispersore la corrente di guasto 44

Resistenza alla corrosione • In assenza di protezione contro la corrosione le sezioni minime dei conduttori di terra non devono essere inferiori a: – 25 mmq se in rame – 50 mmq se in acciaio zincato 45

Protezione meccanica • In assenza di protezione meccanica, ma con protezione contro la corrosione efficiente, le sezioni minime non devono essere inferiori a: – 16 mmq se in rame – 16 mmq se in acciaio zincato 46

In funzione della portata (TT) • La sezione del conduttore di terra non deve essere inferiore a quella necessaria per il conduttore di protezione (PE) avente sezione maggiore: – s = sez. fase per sez. fase fino a 16 mmq. – s = 16 mmq. per sez. fase fra 16 e 35 mmq. – s = metà sez. fase per sez. fase oltre 35 mmq 47

Calcolata in funzione di I (TTe. TN) I S= 2 t k dove k = 229 per rame nudo interrato 400°C 159 per rame nudo semi interrato 200°C 176 per rame rivestito in gomma 143 per rame rivestito in PVC 78 per acciaio zincato interrato 400°C 58 per acciaio semi interrato 200°C 48

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Caratteristiche conduttore EQP • Metà della sezione del PE dell’impianto di sezione massima, con minimo di 6 mmq ( e massimo di 25 mmq) in rame Esempio: sez. max PE 4 16 70 metà sezione 2 8 35 sez. EQP 6 10 25 50

Progetto • Occorre quando occorre il progetto per legge 46/90, o meglio per impianti eccedenti i limiti del DPR 447/91 (Regolamento di attuazione) 51

Elaborati di progetto • Planimetria con impianto di terra • Specifiche dei dispersori di fatto ( se usati) • Calcoli o dati di progetto dell’impianto di terra 52

Cosa contiene la planimetria • Posizionamento dei dispersori di fatto ed intenzionali, con descrizione delle caratteristiche • Posizionamento del collettore principale (o dei collettori principali) • Percorso dei conduttori di terra e dei conduttori equipotenziali principali ed indicazione delle loro caratteristiche 53

Specifiche dei dispersori di fatto • Semplice documentazione esplicativa • Esporre tipo di collegamento e posizione ai fini della continuità di efficienza • Per collegamenti ispezionabili si può omettere la documentazione 54

Calcoli e dati di progetto • Specificare i parametri di dimensionamento • dati forniti dall’ENEL per sistemi TN vanno allegati • Resistenza di terra calcolata, e verifica finale con misura effettuata 55

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Realizzazione di un impianto • • • Dispersore di fatto Dispersore verticale intenzionale Dispersore orizzontale intenzionale Conduttore di terra (CT) Collettore principale di terra Conduttori equipotenziali principali 58

Dispersore di fatto • Da plinti e pilastri occorre portare al di fuori un tratto di conduttore per la connessione • Per plinti prefabbricati chiedere al costruttore la predisposizione del collegamento • Per paratie di contenimento e pali di fondazione assicurare la continuità dei ferri 59

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Elementi intenzionali verticali • • Ad unico elemento A più elementi componibili Evitare sforzi deformanti nell’infissione Sono generalmente da evitare perché poco efficaci nelle lunghezze commerciali • Sono adatti in strutture di ridotte dimensioni 67

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Elementi orizzontali • Conduttori in corda, tondino o nastro • Posati entro scavo , ad esempio eseguito per altre esigenze • Posati ad almeno 50 cm dal piano calpestabile • Scavi riempiti con terra, argilla, humus, bentonite ( escluso ciottoli o mater. risulta) 69

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Tipi di dispersore orizzontale • Tipo ad anello chiuso • Tipo a maglia 71

Collettore Tubi protezione Anello Collettore Tubi protezione Maglia 72

Conduttore di terra (CT) • • Deve essere evitato il contatto con il terreno Deve essere evitato percorso tortuoso Devono essere evitati sforzi meccanici Devono essere protetti contro le corrosioni, in particolare nel punto di uscita dal pavimento ( Utilizzare un tratto di 30 cm di tubo in PVC) 73

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Collettore di terra ( nodo) • Il collettore di terra (MT) costituisce il punto di congiunzione fra conduttori di terra (CT) conduttori di protezione (PE) e conduttori equipotenziali (EQP) • Deve essere accessibile • Ogni conduttore indicato con targhetta • In impianti estesi possono essere più di uno 76

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Conduttori equipotenziali principali (EQP) • Devono avere percorsi brevi • Non devono essere soggetti a sforzi meccanici • Avere sezione adeguata ( vedi dimensionamento di progetto) • Essere ben collegati alle tubazioni • Collegamenti eseguiti nei tratti di proprietà dell’utente 78

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Giunzioni e connessioni • • • Con idonei morsetti Con saldatura forte Con sald. alluminotermica Ridotte al minimo Protette contro la corrosione con – verniciatura – catramatura – nastratura – impiego dello stesso materiale – di materiale compatibile: • cadmiato • passivato • zincato elettroliticamente • Usare tipi che non richiedono il taglio 81

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Documentazioni e verifiche • Esame a vista • Prova di continuità dei conduttori di terra ed equipotenziali principali • Misura della resistenza di terra del dispersore 92

Esame a vista Serve a riscontrare • Eventuali difformità rispetto alla documentazione di progetto • Difetti degli impianti evidenti allo sguardo • Eventuali danneggiamenti dei componenti elettrici 93

Prove di continuità Da fare se non è sufficiente la verifica a vista • Fra i vari elementi del dispersore in corrispondenza dei conduttori di terra • Fra il dispersore ed il collettore principale di terra • Fra i vari collettori principali di terra (se>1) • In ogni possibile soluzione di continuità • Tra le masse estranee ed i collettori 94

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Misura della resistenza di terra • Con metodo volt amperometrico con sonda di corrente distante almeno 5 volte la dimensione massima dell’impianto di terra • Con distanza ridotta e misure succcessive avvicinandosi dall’impianto alla sonda. Il valore assunto è quello del punto di flesso • Misurando la resistenza del circuito di guasto 96

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Segni grafici • Sono da utilizzare quelli rispondenti alle Norme emanate dal CEI CT 3 e vengono di seguito riprodotti 100

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Corrosione • Fenomeno elettro chimico estremamente complesso • Può essere ricondotto allo schema seguente: 102

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Cause di corrosione • • coppie galvaniche fra metalli diversi correnti vaganti reazioni chimiche per batteri eterogeneità dell’ambiente con diversa ossigenazione ( può originare coppia galvanica tra parti dello stesso elemento metallico) 104

Scelta dei materiali • Possibilmente omogenei, o vicino della scala delle nobiltà – – – stagno rame-ottone-bronzo-acciaio nel calcestruzzo acciaio dolce piombo alluminio zinco 105

Materiali atti alla posa In condizioni normali, senza altri metalli presenti nel terreno ( altrimenti controllare compatibilità) • Rame nudo o stagnato • Acciaio zincato a caldo (non in terreno acido) • Acciaio inossidabile (terreno senza cloruri) 106

Giunzioni • Evitare contatto con ambiente umido • Evitare coppie elettrochimiche ( utilizzare materiali omogenei) • Evitare il contatto diretto fra due metalli ( interporre materiale con potenziale elettrochimico intermedio) 107

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Collegamento di strutture metalliche nel terreno • Evitare l’uso di rame come dispersore • Evitare collegamento delle strutture a tondini di armatura di fondazioni estese 110

Tondini nel calcestruzzo • Collegarli a dispersori in rame nudo o acciaio ramato • Può essere dannoso il collegamento a dispersori in acciaio zincato, non per i tondini ma per il dispersore. Nel caso utilizzare rame per il collegamento fra dispersori e tondini 111

Precauzioni di posa • Nel riempimento di scavi evitare il materiale di scarto. Utilizzare materiale simile a quello dello scavo • In terreni molto ghiaiosi o rocciosi porre attenzione all’infissione di picchetti 112

Impianti in edifici esistenti • Se possibile utilizzare dispersori di fatto (ferri di armatura, saldando un bullone per il collegamento e proteggendo la connessione) • Qualsiasi dispersore intenzionale di ogni forma e dimensione è altrimenti utilizzabile 113

Grazie dell’attenzione 114