L’Energia elettrica ed il suo utilizzo

Fonti dell’energia Calore Chimica Fotovoltaica Idrica Eolica Nucleare a combustibile a biomassa Chimica Fotovoltaica Idrica salto fiume maree Eolica Energia elettrica

Pregi e difetti nucleare Minore costo dell’energia Minore inquinamento Possibilità di contaminazione Costi elevati alla dismissione Difficoltà di smaltimento materiale radioattivo Energia elettrica

Pregi e difetti combustibile Possibilità di adottare nella stessa centrale combustibile solido, liquido o gassoso Emanazione di fumi inquinanti Dipendenza dal mercato del petrolio Fonte non rinnovabile ed esaurita in un periodo inferiore ad un secolo Energia elettrica

Pregi e difetti biomassa Necessità di adeguata cultura Cattivo odore nello stoccaggio Tecnologia non perfezionata Scorie inquinate Energia elettrica

Pregi e difetti chimica Limitata autonomia Estrema trasportabilità Necessità di ricarica Smaltimento complicato Impianti condizionati da temperatura e possibilità di esplosione Energia elettrica

Pregi e difetti fotovoltaico Elevato costo di costruzione Costo di produzione nullo Necessità di ampi pannelli Rendimento funzione dell’illuminamento Energia elettrica

Pregi e difetti idrico (salto) Necessità di un invaso Impatto ambientale Non inquinante Basso costo di esercizio Difficoltà di regolazione Energia elettrica

Pregi e difetti idrico (fiume) Minore impatto ambientale Lo stesso fiume può essere utilizzato per diversi salti Basso costo di esercizio Problemi per la navigazione Poco adatto per la regolazione Energia elettrica

Pregi e difetti idrico (maree) Costo di esercizio limitato Non inquinante Applicabile solo in alcune zone Grande impatto ambientale Energia elettrica

Pregi e difetti eolica Scarsa produzione per macchina Necessità di molti generatori e grandi spazi Impatto ambientale Costi di esercizio limitati Necessità di zona ventosa Energia elettrica

Tensioni di esercizio Si distinguono in: Alte tensioni (superiori a 30.000 V) Medie tensioni (fra 1.000 e 30.000 V) Bassa tensione ( inferiori a 1.000 V) Bassissima tensione (inferiore a 24 V) Energia elettrica

Alte tensioni Sono utilizzate per coprire grandi distanze Normalmente vengono fornite all’utente solo nel caso in cui la potenza richiesta è di qualche megawatt In questo caso l’utente dovrà costruire un piazzale all’aperto e utilizzare una tensione intermedia per la distribuzione interna Energia elettrica

Tensioni normalizzate 60 kV ( distribuita all’utente) 150 kV (distribuita all’utente) 220 kV (linee interconnessione) 380 kV (linee dorsali) Energia elettrica

Schema distribuzione AT/MT/bt Utente UTENTE Rete bt AT/MT UTENTE AT ENEL MT/bt Utente Rete bt MT/bt Utente Rete bt Energia elettrica

Medie tensioni Sono utilizzate per la distribuzione alle grandi utenze: stabilimenti industriali ospedali grandi alberghi centri commerciali gruppi di sale cinematografiche Energia elettrica

Tensioni normalizzate in MT Per tutto il territorio nazionale: 20 kV eccezioni: Roma 8,4 kV Firenze 15 kV Milano 23 kV Energia elettrica

Fonti di energia per un utente Fornitura da parte della Società erogatrice Gruppo elettrogeno Gruppo di continuità Cogeneratore Energia elettrica

Impianto di utente completo ENEL Gruppo elettrogeno Cabina trasformazione Scambio rete-gruppo Rete normale Rete preferenziale UPS Rete Continuità Energia elettrica

Gruppo elettrogeno Generatore alimentato da motore termico Si accende automaticamente in mancanza di tensione di rete Ha bisogno di serbatoio di gasolio per il funzionamento in emergenza Ha bisogno di batterie per l’avviamento automatico Energia elettrica

Capacità del serbatoio Il consumo del GE è circa 170 g di gasolio per cavallo ogni ora (CV/h) La potenza del GE è data in kVA ( equivalenti ai kW quando il fattore di potenza è unitario) Ogni CV è pari a 736 W La massa volumica del gasolio è pari a 0,85 Quindi per 1 kVA occorre: 1/(0,736 x 0,85) litri di gasolio l’ora = 1,6 l Normalmente si utilizzano serbatoi da 5 (o 10) metri cubi Un GE da 100 kVA ha autonomia di 31 (62)h Energia elettrica

Gruppi di continuità (UPS) Servono ad alimentare utenze critiche alla mancanza di tensione quali: computer apparecchi elettromedicali apparecchi elettronici Vengono dimensionati per un tempo limitato (10-20 minuti) per intervenire durante l’avviamento del GE Energia elettrica

Costituzione di un UPS Convertitore da continua a alternata Rete Raddrizzatore da alternata a continua Carico Batterie Energia elettrica

Problemi di ridondanza In un ospedale è bene avere più di un GE per evitare di interrompere macchine critiche (cuore polmone, respiratori, ecc.) Negli uffici (computer) è bene avere un avviso se il GE non si avvia, per chiudere i files aperti durante l’autonomia dell’UPS Energia elettrica

Cogeneratore E’ un generatore, normalmente a gas, che funziona contemporaneamente alla rete, o in sua assenza Viene pilotato dalla rete per cui ha di quella le caratteristiche ( frequenza, tensione, fase ecc..) Può essere commutato su rete in caso di manutenzione Energia elettrica

Tensione normalizzata in bt 400/231 V I valori corrispondono alle tensioni concatenata e stellata di un sistema trifase Tali valori sono fra loro in rapporto come 1 e 3 Energia elettrica

Rapporto fra Vc e Vs Vc Vs x cos30° = Vc 2 Vc Vs Vs x 3 = 2 2 30° Vc Energia elettrica

Schema trifase Ir Ir=Is=It R In=Ir+Is+It=0 N It S T Is Energia elettrica

Sistemi elettrici Dipendono dalla configurazione dell’impianto di terra. Sistemi TN TN-C TN-S Sistemi TT Sistemi IT Energia elettrica

Sistema TN-C Cabina di Trasformazione ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T PEN TERRA Energia elettrica

In caso di guasto TN-C Protezione utente Cabina di Trasformazione ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T PEN Ig TERRA Fra fase e PEN si verifica un corto circuito ed interviene la protezione utente Energia elettrica

Sistema TN-S Cabina di Trasformazione ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T Neutro PE TERRA Energia elettrica

In caso di guasto TN-S Protezione utente Cabina di Trasformazione ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T Neutro PE Ig TERRA Fra fase e PE si verifica un corto circuito ed interviene la protezione utente Energia elettrica

Sistema TT Cabina di Trasformazione UTENTE ENEL Fase R Fase S Fase T Neutro PE TERRA ENEL TERRA UTENTE Energia elettrica

In caso di guasto TT Protezione utente Cabina di Trasformazione UTENTE ENEL Fase R Fase S Fase T Neutro PE Ig TERRA ENEL TERRA UTENTE Fra fase e PE si verifica un guasto con Ig inferiore a quella relativa al corto circuito la protezione utente interviene se è differenziale Energia elettrica

Sistema IT Cabina di Trasformazione ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T Neutro Energia elettrica

In caso di guasto IT Protezione utente Cabina di Trasformazione Guasto ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T Neutro Massa dell’ apparecchio Energia elettrica

In caso di secondo guasto IT Protezione utente Cabina di Trasformazione 1° Guasto ENEL UTENTE Fase R Fase S Fase T Neutro Massa del 1° apparecchio 2° Guasto Massa del 2° apparecchio Il corto circuito si verifica tramite la terra Energia elettrica

Leggi ELETTRICHE DPR 547 del 1955 ( impianti elettrici nei luoghi di lavoro) Legge 186 del 1968 (Norme CEI) Legge 46 del 1990 (sicurezza degli impianti) DPR 447 del 1991 Decreto di attuazione della 46/90) Energia elettrica

Legge 5 marzo 1990 n.46 Norme per la sicurezza negli impianti sono soggetti alla applicazione della legge Impianti elettrici Impianti radiotelevisivi, elettronici e di terra Impianti di riscaldamento e climatizzazione Impianti idrosanitari Impianti per trasporto e utilizzo del gas Impianti sollevamento persone Impianti di protezione anti incendio Energia elettrica

Novità introdotte dalla legge Soggetti abilitati Requisiti tecnico professionali Progettazione degli impianti Installazione degli impianti Dichiarazione di conformità Responsabilità Sanzioni Energia elettrica

Soggetti abilitati Tutte le imprese singole o associate, regolarmente iscritte: nel registro delle Ditte (presso Camera di Commercio) Nell’Albo provinciale delle imprese artigiane L’esercizio della attività è subordinato al possesso dei requisiti tecnico professionali Energia elettrica

Requisiti tecnico professionali Laurea in materia tecnica specifica Diploma di scuola secondaria superiore con specializzazione del settore specifico con periodo di 1 anno alle dirette dipendenze di un’impresa del settore Attestato di formazione professionale con periodo di 2 anni Operaio specializzato con periodo di 3 anni Energia elettrica

Installazione Obbligo della regola d’arte Gli impianti elettrici devono essere dotati di impianti di messa a terra e di interruttore differenziale ad alta sensibilità o di altri sistemi di protezione equivalenti, Tutti gli impianti esistenti devono essere adeguati entro 3 anni dalla entrata in vigore della legge (13 marzo 1993) Energia elettrica

Impianto con collegamento a terra

Senza guasto ENEL In In ENEL Con guasto In In-Ig Ig diff diff Energia elettrica

Impianto senza collegamento a terra

Senza contatto ENEL In In Con contatto ENEL In In-Ig Ig diff diff Energia elettrica

Conseguenze della disposizione La definizione alta sensibilità ( pari a 30 mA) era una convenzione per addetti ai lavori senza fondamento normativo Manca ogni riferimento al coordinamento delle protezioni. La questione verrà risolta dal Regolamento Energia elettrica

Regolamento di attuazione D.P.R. 6 dicembre 1991 n. 447 Il regolamento fissa i limiti per la necessità del progetto e definisce le opere di adeguamento per i fabbricati e gli impianti esistenti Energia elettrica

Precisazioni del regolamento Gli impianti eseguiti secondo norme CEI UNI sono a regola d’arte (o materiali CE) Gli interruttori differenziali ad alta sensibilità vengono intesi quelli con corrente di guasto non superiore a 1A. Per sistema di protezione equivalente si intende ogni sistema ammesso dalla norma CEI Energia elettrica

Precisazioni del regolamento sugli impianti esistenti Ammesso adeguamento per fasi successive purché entro i tre anni si considerano adeguati gli impianti che abbiano: sezionatori e protezioni contro le sovracorrenti posti all’origine dell’impianto protezione contro i contatti diretti protezione contro i contatti indiretti o interruttore differenziale con soglia 30 mA. Energia elettrica

Con terra ENEL In In-Ig Ig Senza terra ENEL In In-Ig Ig diff diff Energia elettrica

Commento alla figura precedente Il collegamento di terra (PE) unito all’interruttore differenziale ne determina l’apertura appena si verifica il guasto Senza il PE occorre che si stabilisca il collegamento precario attraverso il corpo umano Non tutti gli organismi presentano la stessa sopportazione al passaggio di corrente per il tempo di apertura dell’interruttore Energia elettrica

Valori della resistenza di terra Secondo il DPR 547 del 27/04/1955 (sicurezza nei posti di lavoro) il valore deve essere non superiore a 20 Ohm Secondo la norma CEI il valore deve essere coordinato con le protezioni in modo che la tensione di contatto non raggiunga valori pericolosi V=R . I Energia elettrica

V = R . I Dove V = 50 V normalmente V = 25 V in : cantieri locali uso medico ricoveri animali I = corrente di soglia del differenziale (da 30 a 1000 mA cioè da 0,03 a 1 A) R può allora variare tra 25/1 = 25 ohm e 50/0,03 = 1.666 Ohm Energia elettrica

Come ottenere una buona terra? Dispersore verticale o picchetto Dispersore orizzontale Dispersore a piastra o a maglia Plinti di fondazione Il valore dipende dalla resistività del terreno r Energia elettrica

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. Energia elettrica

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. Energia elettrica

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. Energia elettrica

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

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 Energia elettrica

Resistenza Rt totale 1 Rt = S La resistenza totale è data dalla formula: 1 Rt = 1 S i 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 Energia elettrica

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 Energia elettrica

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

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

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 Energia elettrica