DOCUMENTAZIONE DI PROGETTO

Relazione tecnica;

Schema elettrico generale;

Potenza installata, assorbita e relativi dimensionamenti;

Tabelle e diagrammi di coordinamento delle protezioni;

Elenco dei componenti elettrici;

Elenco delle condutture elettriche

Specifiche tecniche dei componenti elettrici;

Schemi delle apparecchiature assiemate di protezione e di manovra;

Disegni planimetrici.

Impianto elettrico di un falegnameria

Il committente è titolare di una piccola falegnameria che esegue lavori in legno

per conto terzi , impiegando n.5 addetti.

Il progetto richiede la determinazione della potenza contrattuale per la stipulazione del contratto di fornitura dell'energia elettrica.

A causa della presenza di macchine che assorbono notevole potenza reattiva induttiva, l'impianto risulta notevolmente sfasato ed e quindi necessario eseguire anche il dimensionamento del rifasatore.

Per quanto riguarda l'impianto di terra, l'edificio sarà dotato di un impianto autonomo collegato ad un dispersore ispezionabile posto all'esterno dell'edificio.

Consistenza e tipologia dell'impianto elettrico

L'impianto elettrico in oggetto è relativo a un edificio a uso industriale, con insediamento di tipo artigianale, alimentato dalla rete di distribuzione pubblica in bassa tensione e quindi privo di cabina propria.

I locali interessati all'impianto, con le relative destinazioni d'uso, sono indicati nella planimetria costituente parte della documentazione di progetto:

Locale adibito a falegnameria;

Locale adibito ad ufficio;

Locale adibito a spogliatoio e servizi igienici.

Caratteristiche generali di progetto

Sono stati assunti i seguenti valori e caratteristiche:

Tipo di impianto: impianto elettrico utilizzatore di categoria I, con alimentazione dalla rete pubblica di bassa tensione;

Punto di origine: contatore elettrico trifase posto all'esterno dell'edificio in apposita nicchia accessibile al personale addetto;

Sistema di fornitura: corrente alternata trifase con neutro, con frequenza nominale 50 Hz;

Tensioni nominali: 220 V per i circuiti monofase, 380 V per quelli trifase;

Sistema di distribuzione: di tipo TT, con impianto di terra comune a tutte le sezioni di impianto;

Correnti di corto circuito: la corrente di corto circuito presunta per guasto trifase nel punto di installazione è stata assunta pari a 6 KA, in base al valore comunicato dalla Società elettrofornitrice; la determinazione della corrente di corto circuito nei vari punti dell'impianto è riportata nella documentazione di progetto in seguito;

Caduta di tensione ammissibile: si assume pari al 4% tra il punto di origine e gli utilizzatori

Norme tecniche di riferimento per gli impianti e i componenti

Nella scelta e nell'installazione dei vari componenti verranno rispettate le seguenti norme tecniche CEI:

CEI 17-13 per i quadri elettrici;

CEI 20-14, CEI 20-20 e CEI 20-22 per i cavi isolati in PVC e non propaganti l'incendio;

CEI 64-8 per l'impianto nel suo complesso;

CEI 17-5 per gli interruttori automatici di bassa tensione;

CEI 23-3 per gli interruttori automatici per impianti domestici e similari;

CEI 23-5 per le prese a spina per usi domestici e similari;

CEI 23-8 per i tubi rigidi in PVC e accessori;

CEI 23-9 per gli apparecchi di comando non automatici per uso domestici e similari;

CEI 23-12 per le prese a spina per uso industriale;

CEI 23-14 per i tubi protettivi flessibili in PVC e loro accessori;

CEI 23-18 per gli interruttori differenziali puri e gli interruttori magnetotermici differenziali per usi domestici e similari;

CEI 23-31 per i sistemi di canali metallici e loro accessori a uso portacavi e portapparecchi (canaline metalliche);

CEI 34-1,CEI 34-12,CEI 34-16 per le lampade a incandescenza;

CEI 34-3 per le lampade fluorescenti lineari.

Tipologia degli impianti in relazione all'ambiente e ai parametri elettrici.

Tenendo presente il tipo di attività e la possibilità di formazione di depositi di polveri, è stato previsto un grado di protezione non inferiore a IP54 per gli involucri delle apparecchiature poste nella falegnameria. I componenti saranno inoltre del tipo per interno, con tensioni d'impiego 220V (circuiti monofase) e 380V (circuiti trifase).

La falegnameria è ubicata all'interno di un capannone di circa 720 mq; è composta da un locale per la lavorazione, da un ufficio, da uno spogliatoio, da due WC, da un antibagno, da un vano doccia, da un deposito M.P. ed una cabina di verniciatura, con le seguenti dimensioni:

Ufficio  mq 19,78

Spogliatoio mq 13,8

WC   mq 1,8

WC  mq 1,8

Antibagno mq 1,8

Doccia   mq 2,8

Cabina di verniciatura   mq 26

Deposito M.P. mq 22

Locale lavorazione    mq 542,85

Corridoio  mq 31,5

Superficie totale mq 716

Misure di protezione contro i contatti indiretti

La protezione contro i contatti indiretti verrà effettuata mediante la tecnica della "interruzione automatica dell'alimentazione", ottenuta dal coordinamento tra l'impianto di terra e le protezioni differenziali da predisporre nel quadro elettrico generale, secondo la relazione:

RaIdn < 50

Indicata dall'articolo 413.1.4.2 della norma CEI 64-8 per gli ambienti ordinari dei sistemi TT, essendo Ra la resistenza del collegamento a terra della massa e Idn la corrente differenziale nominale dell'interruttore.

Solo per i contatti con gli involucri degli apparecchi illuminanti di sicurezza è prevista la protezione mediante "componenti di classe II" (doppio isolamento).  Considerando il valore della resistenza di terra 12W ed essendo pari a 1A la corrente differenziale nominale per l'interruttore meno sensibile( contatti sulla struttura del quadro, protetti dall'interruttore generale), si ha, trascurando la differenza tra Ra ed Rt :

RtIdn = 12x1 = 12V

E lo scostamento rispetto al valore limite di 50V compensa ampiamente l'approssimazione effettuata.

Il collegamento a terra delle masse e delle masse estranee verrà eseguito installando i componenti di seguito indicati:   

Collettore di terra per la costituzione del nodo equipotenziale, realizzato mediante una barra conduttrice con morsetti, alla quale vanno collegati il conduttore di protezione e tutte le masse estranee.

Misure di protezione contro i contatti diretti.

La protezione contro i contatti diretti sarà di tipo totale, in modo da impedire sia il contatto accidentale che quello volontario, adatta per luoghi accessibili a persone non addestrate.

Verrà posta in atto mediante l'isolamento delle parti attive e l'uso di involucri con grado di protezione IP54D per le parti che possono essere toccate, come richiesto dagli articoli 412.1 e 412.2 della norma CEI 64-8.

La protezione addizionale mediante interruttori differenziali ad alta sensibilità (30 mA) è prevista per i circuiti dei locali adibiti a ufficio, spogliatoio e servizi e per i pannelli prese della falegnameria.

Schema elettrico generale

La configurazione generale dell'impianto è indicata dallo schema unifilare rappresentato nella tavola 1, che mostra il collegamento tra i diversi quadri elettrici e la funzione delle varie linee, oltre ai livelli di tensione e di corto circuito nei vari punti.

Determinazione della potenza convenzionale di progetto e delle correnti d'impiego dei vari circuiti

Dall'esame dei carichi da alimentare sono stati ricavati i dati riportati nella tabella 1.

Tabella 1 Dati dei carichi da alimentare

Il calcolo della potenza convenzionale dei vari circuiti e delle rispettive correnti di impiego è stato effettuato tenendo presente, oltre ai dati della tabella precedente, i seguenti criteri:

per le macchine della falegnameria, in base alle informazioni ricevute dalla committenza relativamente al funzionamento delle stesse, è stato assunto un fattore di utilizzazione pari a 0.6;

per gli altri carichi si è posto Ku = 1;

gli apparecchi illuminanti del capannone verranno divisi in 5 circuiti partenti dal quadro generale, corrispondente ai quattro settori.

Le caratteristiche dei circuiti partenti dal quadro generale sono riportati nella tabella 2

Tabella 2 Caratteristiche dei circuiti partenti dal quadro generale.

Il valore della potenza convenzionale di progetto è stato calcolato in base alle potenze assorbite convenzionali della tabella 2, tenendo conto di un fattore globale di contemporaneità come di seguito indicato: 

somma delle potenze assorbite convenzionali: 21.3 KW

fattore di riduzione globale per contemporaneità: 0.75

potenza convenzionale: 15.97 KW.

In base a questo valore verrà effettuata la richiesta alla Società Elettrofornitrice,

che sarà pari a 20 KW.

Determinazione della sezione delle linee principali

Per il calcolo della sezione delle linee principali si è seguito il criterio della massima caduta di tensione ammissibile (assunta pari al 4 %), secondo il metodo della caduta di tensione unitaria, valutata dalla tabella CEI-UNEL 35023-70. Le sezioni sono state poi verificate in base alla portata dei cavi. I valori ottenuti sono riportati nella tabella 3, dove i simboli rispondono a:

ΔVam : caduta di tensione ammissibile, corrispondente al 4 % della tensione nominale;

Ib : corrente di impiego del circuito ;

L : lunghezza della linea;

u : caduta di tensione unitaria calcolata;

Sc: sezione calcolata, corrispondente al cavo avente c.d.t. unitaria inferiore a quella determinata;

Sn: sezione nominale effettiva della linea, scelta in base alla verifica della portata;

Iz: portata del cavo scelto, nell'ipotesi di cavi multipolari con guaina e unipolari senza guaina, isolamento in PVC, posa entro canaline e tubi in aria, con temperatura ambiente 30°C e supponendo equivalente la posa entro canalina metallica ed entro tubo.

Tabella 3. Calcolo della sezione delle linee principali.

Dalla tabella 3 si nota che la c.d.t. ha scarsa incidenza: i valori effettivi delle sezioni, scelti in base alla portata, sono molto più elevati di quelli derivanti dal calcolo.

Correnti di corto circuito nei vari punti dell'impianto

La determinazione della corrente di corto circuito massima, alla fine delle linee, è stata eseguita tenendo conto della riduzione della corrente di corto circuito causata dalle impedenze delle linee, in base ai valori della tabella 4.

Tabella 4 Determinazione della corrente di corto circuito al termine di una linea trifase, in funzione della corrente di corto circuito iniziale e della lunghezza della linea stessa.

Avendo supposto pari a 6KA la corrente di corto circuito nel punto di origine e tenendo presente le lunghezze indicate, si ottengono i seguenti valori della corrente di corto circuito trifase a fondo linea:

1.5KA per le linee di alimentazione del quadro secondario A;

1.5KA per le linee di alimentazione del quadro secondario B;

1.5KA per le linee di alimentazione del quadro secondario C;

4 KA per le linee di alimentazione del quadro secondario D.

Tenendo conto dei valori commerciali, il potere d'interruzione degli interruttori sarà pari a 10KA.

Calcolo del rifasatore

Data la presenza di macchine con potenze nominali relativamente piccole e con coefficienti di utilizzazione bassi (0.6) si sceglie di effettuare un rifasamento centralizzato ponendo la batteria di condensatore a valle dell'interruttore generale.

Partendo dai seguenti dati:

potenza convenzionale dell'impianto: Pc = 15.9 KW;

fattore di potenza medio prima del rifasamento: cos φ₀ = 0.7;

fattore di potenza a cui si vuole portare l'impianto: cos φr = 0.92.

e applicando la formula:

Qc = Pc ( tg φ₀ -tg φ_r )

si ottiene la potenza reattiva capacitiva Qc = 9.4KVAR.

Tenendo presente i valori commerciali delle potenze reattive dei regolatori automatici, si sceglie:

regolatore automatico di potenza reattiva;

tensione nominale 400V;

frequenza nominale 50Hz;

potenza reattiva nominale 12.5KVAR;

n° 5 gradini di potenze 2.5KVAR;

combinazioni ottenibili: 5 ;

corrente nominale: 56.8A.

Per la protezione si utilizzerà un interruttore magnetotermico differenziale avente:

In = (1.5-2)Inc = (85-113.6)A

e quindi con corrente nominale 100A, regolato a 90A.   

Calcolo illuminotecnico

Avendo a disposizione la pianta della falegnameria e le ulteriori indicazioni ricavate dal sopralluogo è possibile i seguenti dati di progetto:

Date le notevoli dimensioni del locale e l'altezza superiore a 5 m, si desidera impiegare lampade fluorescenti e diffusore prismatico con potenza nominale 2x 58 W e flusso luminoso pari a 10800 lm. Si avranno i seguenti corpi luminosi:

n° 4 apparecchi per il settore A;

n° 4 apparecchi per il settore B;

n° 6 apparecchi per il settore C;

n° 5 apparecchi per il settore D;

n° 6 apparecchi per il corridoio.

L'ufficio sarà dotato di due apparecchi illuminanti, lo spogliatoio di un solo apparecchio mentre nella cabina di verniciatura sono stati applicati 6 apparecchi illuminanti; nei bagni e nelle docce vengono applicate lampada a incandescenza da 60 W cad.

Tabella e diagrammi di coordinamento delle protezioni

Per la scelta dei dispositivi di protezione i criteri adattati sono i seguenti:

per tutte le linee la protezione dal sovraccarico e dal cortocircuito è affidata a un unico dispositivo, posto nel quadro elettrico generale, nel punto di origine;

la scelta del dispositivo di protezione è stata effettuata secondo le relazioni di coordinamento:

Ib < In < Iz ;  If < 1,45 Iz

Indicati dalla norma CEI 64-8, riassumibile soltanto nella prima disequazione per gli interruttori automatici magnetotermici usati, aventi If < 1,45 In;

il potere di interruzione è stato scelto di valore non inferiore alla corrente di corto circuito presunta nel punto di installazione;

le linee che alimentano i quadri secondari non subiscono variazioni di sezione e di caratteristiche fino all'arrivo e quindi non sono necessari dispositivi di protezione intermedi;

le prese di servizio dell'officina e quelle installate negli altri locali sono protette da interruttori automatici con corrente nominale non superiore a quella delle prese.

In base a quanto previsto dagli articoli 435.1 e 533.3 (sezione commenti) della norma CEI 64-8 e dall'articolo 2.2.5 della guida CEI 0-2, essendo le condutture protette sia dal sovraccarico che dal corto circuito da un unico dispositivo di tipo limitatore, la verifica dell'integrale di Joule mediante la determinazione della corrente di corto circuito minima e della lunghezza massima protetta non è necessaria; essa si intende soddisfatta avendo scelto gli interruttori in base alla protezione contro le sovracorrenti.

I dati di coordinamento sono riportati nella tabella 5.

Tabella 5 Coordinamento delle protezioni dalle sovracorrenti

Dove i simboli hanno il seguente significato:

Ib: corrente d'impiego del circuito;

In: corrente nominale (o di regolazione dell'interruttore);

Sn: sezione nominale delle condutture;

Iz: portata del cavo in regime permanente;

MTD: interruttore magnetotermico differenziale;

Icc: corrente di corto circuito presunta nel punto d'installazione;

Icn: potere d'interruzione nominale degli interruttori.

Elenco dei componenti elettrici e loro specifiche tecniche

E' l'elenco dei componenti dell'impianto elettrico e degli apparecchi utilizzatori, con indicate le loro caratteristiche. Dall'elenco sono escluse le condutture elettriche, le apparecchiature dei quadri e gli altri componenti già oggetto di documentazione separata. Nel caso in esame l'elenco viene fornito in forma tabulare (tabella 6).

Tabella 6 Elenco dei componenti elettrici e delle loro specifiche tecniche.

Caratteristiche delle condutture elettriche

Le condizioni di posa, comuni alle varie linee sono rilevabili dallo schema planimetrico e comportano tratti entro canalina metallica sospesa e discese e derivazioni entro tubo in PVC rigido e terminali flessibili, serie pesante.

Il grado di protezione IP54 interessa tutto l'impianto della falegnameria.

Schemi delle apparecchiature assiemate di protezione e di manovra ( quadri)

Il documento è costituito dagli schemi elettrici unifilari del quadro generale (Tavola 1)

e di quelli dei quadri elettrici secondari della falegnameria (Tavola 2).

Quadri modulari a parete, in lamiera metallica verniciata per il quadro generale, in materiale plastico per quelli secondari;

Installazione per interno con gradi di protezione contro la penetrazione di solidi e liquidi IP40, IP54D, per i contatti diretti;

Conformi alla norma CEI 17-13/3(EN 60439-3) per i quadri ASD installati in luoghi accessibili al personale non addestrato;

Accesso ai comandi con barriera contro i contatti diretti;

Tenuta al corto circuito per corrente di corto circuito trifase nel punto di installazione pari a 10KA;

Frequenza nominale di tutti i circuiti: 50Hz;

Tensione nominale d'impiego dei componenti: 230V monofase, 400V trifase;

Tensione nominale di isolamento: 500V;

Caratteristica d'intervento degli interruttori magnetotermici: di tipo C.

Le altre caratteristiche degli interruttori sono indicate sulle tabelle annesse agli schemi.

Gli interruttori magnetotermici e magnetotermici differenziali hanno funzione di sezionamento e di protezione combinata dai sovraccarichi e dai corto circuiti (quelli differenziali anche per i contatti indiretti). L'interruttore magnetotermico differenziale generale a valle del contatore, posto a protezione dei contatti con la struttura del quadro, sarà di tipo "selettivo ritardato", per evitare conflitti di intervento con quelli installati a valle.