Norme CEI 64-12

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
MASSA
PE
PE
EQS
Tubazioni
bagno
EQS
Tubazioni
bagno
EQP
COLLETTORE
PRINCIPALE
H2O
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
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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 kV) Collegamento tipico TN
11
Sistemi di I categoria (TT)
Percorso della corrente di guasto
L1
L2
L3
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
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Sistemi di II categoria (TN)
Punto di
consegna
Rete MT
neutro isolato
Cabina AT/MT
L1
Cabina MT/bt
L2
L3
N
PE
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 e 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
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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
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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 L1 + 0,2 L2)
dove U = Tensione nominale della rete in kV
L1 = lunghezza in km delle linee aeree
L2 = 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)
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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)
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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’
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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 e 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 50 a 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
43
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 (TTeTN)
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
49
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
56
57
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
60
61
62
63
64
65
66
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
68
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
70
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
74
75
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
77
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
79
80
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
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82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
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
95
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
97
98
99
Segni grafici
• Sono da utilizzare quelli rispondenti alle
Norme emanate dal CEI CT 3 e vengono di
seguito riprodotti
100
101
Corrosione
• Fenomeno elettro chimico estremamente
complesso
• Può essere ricondotto allo schema seguente:
102
103
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
108
109
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