05.10.2007
Il cantiere è un luogo all'aperto o al coperto dove si svolgono lavori di carattere temporaneo come, ad esempio, la costruzione di nuovi edifici, la riparazione, la trasformazione, la demolizione e la ristrutturazione di edifici esistenti, la costruzione di opere pubbliche quali strade, ferrovie eccetera. Viene allestito con l'inizio dei lavori e smantellato, quando questi sono terminati, con il recupero della maggior parte degli impianti e delle attrezzature per un successivo riutilizzo. La provvisorietà tipica della struttura, che induce spesso a trascurare i problemi legati alla sicurezza, le condizioni ambientali gravose e la presenza di persone poco consapevoli del rischio elettrico rendono particolarmente pericolosi questi luoghi di lavoro e portano a considerare il cantiere un ambiente a maggior rischio elettrico. Nella scelta delle caratteristiche che deve possedere l'impianto elettrico occorre tener presente le condizioni climatiche, variabili per tutta la durata del cantiere, il rischio di urti, la presenza di polveri ed acqua, il numero più o meno elevato delle persone contemporaneamente presenti, l'esistenza di eventuali ambienti a maggior rischio in caso d'incendio o con pericolo di esplosione. Da queste considerazioni si comprende quale importanza rivestano i vari componenti dell'impianto elettrico che devono pertanto essere adatti ad un impiego particolarmente pesante per quanto concerne gli urti, l'esposizione agli agenti atmosferici e la protezione contro la penetrazione di corpi solidi e liquidi. Tra i vari componenti che costituiscono l'impianto elettrico di cantiere assume un ruolo fondamentale il quadro elettrico (figura 1) che deve rispondere a specifica normativa ed essere costruito in serie (quadri As). Si tratta di quadri che devono essere conformi ad un prototipo provato e presentare particolari caratteristiche secondo quanto prescritto dalla norma Cei En 60439-4. La norma, pubblicata in seconda edizione nell'ottobre 2005, è stata recepita in Italia come Cei 17/13-4 "Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri bt) Parte 4: Prescrizioni particolari per apparecchiature assiemate per cantiere (Asc)". La norma deve essere consultata parallelamente alla Cei 17-13/1 che si occupa delle apparecchiature di serie As e non di serie Ans.
Classificazione delle asc da cantiere
I quadri di cantiere devono essere sottoposti a complesse prove di tipo in genere non effettuabili dai normali quadristi o elettricisti. E' per questo motivo che s'impiegano i cosiddetti quadri Asc (Assiemati di serie per cantieri) che vengono acquistati già montati, collaudati e certificati dal costruttore. L'apparecchiatura può essere considerata di serie anche quando, per motivi pratici, l'assemblaggio dei vari componenti è effettuato al di fuori del luogo di produzione purché il montaggio avvenga seguendo le istruzioni fornite dal costruttore. In questo caso, il costruttore del quadro è colui che effettua il montaggio finale dell'Asc.
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A causa delle pesanti condizioni di esercizio a cui sono sottoposti a questi componenti sono richiesti particolari requisiti: • buona versatilità di utilizzo nel cantiere e per il riutilizzo in cantieri successivi;
• facile reperibilità di eventuali parti da sostituire;
• facilità di installazione e di immagazzinamento;
• buona resistenza alle sollecitazioni ambientali cui possono essere sottoposti in cantiere;
• garanzia di sicurezza dell'impianto nelle condizioni di utilizzo previste.
Le apparecchiature Asc possono essere classificate in relazione ai seguenti criteri:
• la funzione assegnata dal costruttore;
• la configurazione esterna;
• la mobilità;
• il tipo di involucro ;
• il grado di protezione;
• il metodo di montaggio, per esempio con parti fisse o con parti mobili;
• le misure per la protezione delle persone;
• la forma di segregazione;
• i tipi di connessioni elettriche delle unità funzionali;
• la resistenza alla corrosione.
In base alle caratteristiche funzionali assegnate dal costruttore i quadri di cantiere possono essere suddivisi in:
• Asc di entrata;
• Asc di misura;
• Asc di distribuzione;
• Asc di trasformazione.
Asc di misura - Sono quadri specificatamente previsti per la misura dell'energia elettrica consumata in cantiere
Asc di entrata - Si tratta del quadro destinato al collegamento sia alla rete pubblica, sia alla sottostazione di trasformazione oppure al generatore di cantiere. L'apparecchiatura è normalmente equipaggiata con i mezzi per il collegamento del cavo di alimentazione in ingresso e con gli apparecchi di sezionamento e protezione contro le sovracorrenti del cavo in uscita. Il dispositivo di sezionamento sarà onnipolare e la posizione di aperto dovrà essere assicurata mediante bloccaggio a chiave (lucchetti, chiavi, oppure protezione mediante involucro chiudibile con serratura a chiave).
Asc di distribuzione - E' il quadro destinato alla distribuzione e alla protezione dell'impianto del cantiere tramite collegamento permanente o mediante prese a spina. Può essere di distribuzione principale, alimentato dai conduttori provenienti dal quadro Asc di entrata, oppure di distribuzione verso altri quadri Asc. Un quadro Asc è costituito da un'unità di entrata e da una o più unità di uscita per l'interconnessione con una serie di Asc compatibili per formare un impianto o parte di un impianto o per l'alimentazione dell'impianto di illuminazione, di macchine o attrezzature elettriche. A prescindere da queste caratteristiche, tenendo conto del tipo di rete di alimentazione e/o distribuzione e delle relative prescrizioni d'installazione, si devono in ogni caso adottare le necessarie protezioni dalla scossa elettrica e si deve garantire, per quanto possibile, in accordo con quanto indicato dal costruttore, la selettività fra le protezioni. Il dispositivo di sezionamento deve poter essere mantenuto in posizione di aperto mediante mezzi idonei (lucchetti, chiavi, oppure protezione mediante involucro chiudibile con serratura a chiave).
Asc di trasformazione - E' un Asc idoneo a contenere mezzi per la trasformazione di tensione. Il quadro può contenere una o più unità di trasformazione ad esempio per la trasformazione della bassa tensione in bassissima tensione (selv o felv) oppure per la trasformazione bassa tensione/bassa tensione mediante trasformatore d'isolamento rispondente a specifiche norme di prodotto.
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In base alla mobilità l'Asc può essere:
• trasportabile (o semi-fissa) - l'apparecchiatura trasportabile assume una collocazione che può cambiare con il progredire dei lavori nello stesso cantiere, ma lo spostamento avviene solo dopo che è stata scollegata dall'alimentazione.
• mobile - l'Asc mobile può essere spostata nell'area del cantiere senza essere scollegata dall'alimentazione
Caratteristiche elettriche e meccaniche
Il costruttore assegna ad ogni Asc una corrente nominale intesa come la corrente nominale del suo circuito di ingresso che deve poter essere portata senza che la sovratemperatura di ogni singola parte superi i limiti specificati. Qualunque sia il numero di quadri in cascata, si deve cercare di ottenere il massimo livello di selettività possibile delle protezioni. Ogni quadro Asc, indipendentemente dalla funzione svolta, dovrà avere:
- in entrata:
• un dispositivo di sezionamento con la possibilità di bloccarlo in posizione di aperto;
• un dispositivo di protezione contro le sovracorrenti, non strettamente necessario se la protezione è assicurata da un dispositivo a monte.
- in uscita:
• uno o più circuiti singolarmente protetti contro le sovracorrenti e i contatti indiretti;
• un dispositivo di protezione contro le sovracorrenti, non strettamente necessario se la protezione è assicurata da un dispositivo a monte.
Le prese a spina fino a 32 A devono essere protette da un dispositivo differenziale, con corrente differenziale non superiore a 30 mA, per un massimo di sei per ogni dispositivo di protezione (figura 3).
Oltre a questo il quadro dovrà rispondere alle seguenti prescrizioni normative:
• essere adatto all'installazione anche in luoghi difficilmente accessibili conservando la posizione verticale (ad es. piedi o gambe, sistema per fissarla ad una parete verticale, ecc..) mediante supporti o dispositivi di fissaggio esterni fissati in modo sicuro all'involucro. Tali sistemi di fissaggio devono essere adeguati alle caratteristiche di costruzione, posa e servizio (peso, ambiente...);
• essere dotato di mezzi idonei al sollevamento e al trasporto (anelli di sollevamento, maniglie o altro mezzo equivalente che devono essere saldamente fissati all'involucro o al telaio di supporto);
• possedere morsetti di collegamento adatti a ripetuti allacciamenti;
• possedere un grado di protezione almeno IP44 quando le porte sono chiuse e tutti i pannelli asportabili e le piastre di copertura sono regolarmente montate. Questo grado di protezione minimo non deve essere influenzato dalla presenza di fori di ventilazione e di drenaggio. A porta aperta il grado di protezione del fronte di comando non deve essere inferiore a IP21 se è possibile chiudere la porta in qualsiasi condizione di utilizzo altrimenti, anche per il fronte di comando, il grado di protezione minimo deve essere almeno IP44;
• le prese a spina non protette tramite l'involucro dell'Asc devono possedere un grado IP non inferiore a 44, sia con spina inserita sia con spina disinserita;
• avere i cavi in uscita dal quadro ad una distanza dal suolo sufficiente a garantire un corretto raggio di curvatura;
• essere costruiti in modo da limitare i danni meccanici ai componenti, quali prese a spina e spine collegate;
• Ai morsetti di terra delle eventuali prese a spina dovrà far capo un conduttore di protezione adatto collegato ai terminali di terra principali dell'Asc;
• Ogni conduttore di protezione all'interno di una Asc non facente parte di un cavo o di un involucro di cavo dovrà avere una sezione non inferiore a 2,5 mm2.
Prove e certificazioni
Al fine di accertare la rispondenza alla norma di un particolare tipo di quadro sono previste una serie di prove di tipo (tabella 1) da effettuarsi su un campione prodotto con gli stessi criteri costruttivi.
Per quanto concerne le prove di resistenza meccanica l'apparecchiatura Asc viene sottoposta ad una prova d'urto e ad una prova d'impatto che simulano gli urti e le collisioni a cui sono soggette le Asc trasportate senza ancoraggio su veicoli stradali o ferroviari normali per lunghi periodi con l'apparecchiatura meccanica di movimentazione utilizzata nel cantiere. La prima prova deve verificare l'attitudine del quadro a sopportare degli urti meccanici corrispondenti a un'accelerazione di 500 m/s2, un impulso a semionda sinusoidale di durata di 11 ms, mentre nella prova d'impatto l'Asc deve resistere ad impatti di energia pari a 6 joule senza che si modifichino i gradi di protezione dichiarati e senza che le eventuali deformazioni diminuiscano le distanze superficiali e in aria. L'Asc deve essere provato anche per la resistenza alla corrosione da eseguirsi sia in condizioni normali di servizio sia in un'atmosfera satura di anidride solforosa come potrebbe essere un'atmosfera industriale fortemente inquinata. Nel primo caso l'Asc completa viene esposta a tre cicli di variazioni di temperatura e di umidità, ciascuno della durata di 24 ore, verificando che non ci siano formazioni corrosive né all'interno né all'esterno. Nel secondo caso l'Asc deve essere esposta in modo continuo per dieci giorni ad un'atmosfera inquinata mediante anidride solforosa senza che, a prova conclusa, si presentino tracce di corrosione né all'interno né all'esterno.
Targhe e istruzioni
Il costruttore è l'organizzazione che progetta e costruisce il quadro e che come tale si assume la responsabilità dell'apparecchiatura finita.
Ogni quadro deve essere dotato di una o più targhe, posizionate in modo da essere visibili, con scritte indelebili e facilmente leggibili quando l'apparecchiatura è installata, che devono riportare almeno le seguenti informazioni (figura 4):
• il nome o il marchio di fabbrica del costruttore (non necessario se indicato direttamente sull'Asc);
• il tipo o il numero di identificazione;
• la norma di riferimento Cei En 60439-4;
• natura della corrente dell'unità (frequenza se in ca);
• tensioni nominali;
• corrente nominale;
• grado di protezione.
Ulteriori informazioni, quando richieste, possono essere riportate sugli schemi elettrici o nei cataloghi del costruttore:
• livello di isolamento nominale e tensione nominale di tenuta ad impulso quando dichiarati dal costruttore;
• tenuta al cortocircuito;
• condizioni di servizio per uso speciale, se diverse dalle condizioni normali di servizio;
• tipologia del sistema di messa a terra;
• dimensioni;
• peso (quando il peso del quadro è superiore ai 30 kg deve essere riportato sulla targa);
• la forma di segregazione;
• tipologie di collegamenti elettrici delle unità funzionali;
• resistenza alla corrosione se diversa da quella prevista dalle normali condizioni di servizio;
• funzione/i.
Il costruttore deve fornire anche adeguate istruzioni per l'installazione, il funzionamento e la manutenzione dell'apparecchiatura. Deve essere specificato quali altri tipi di apparecchiature vi si possono collegare e devono essere indicati i criteri di coordinamento con il tipo di sistema di messa a terra utilizzato e con le protezioni elettriche dell'impianto completo.
L'impianto di cantiere
Come si è detto il quadro di cantiere riveste un'importanza fondamentale per quanto concerne la sicurezza delle persone e per questo è esplicitamente richiesto dalla norma Cei 64-8. Con riferimento alla Cei 64-8 deve essere prevista e verificata un'adeguata protezione contro le sovracorrenti e contro i contatti diretti ed indiretti, ricordando che nei cantieri la tensione di contatto limite è di 25V. La protezione contro i contatti diretti può essere attuata mediante l'isolamento delle parti attive e attraverso l'uso di involucri e barriere mentre la protezione contro i contatti indiretti viene realizzata tramite interruzione automatica del circuito, con l'impiego di componenti di classe II o mediante separazione elettrica. Devono essere previsti dei dispositivi di sezionamento onnipolari all'origine dell'impianto e all'ingresso di ogni quadro di distribuzione o alimentazione bloccabili nella posizione di aperto mediante lucchetti, chiavi, o inserendoli in involucri chiudibili a chiave.
Per quanto concerne la distribuzione, relativamente alla dimensione del cantiere e quindi all'importanza dell'impianto elettrico e al tipo di alimentazione, si possono descrivere le seguenti situazioni.
Nei piccolissimi cantieri (figura 5) - dove si effettuano semplici manutenzioni o modeste ristrutturazioni - la potenza necessaria al funzionamento del cantiere è dell'ordine di qualche kW e l'alimentazione delle varie apparecchiature può essere ottenuta direttamente dalle prese esistenti nell'edificio da ristrutturare che possono essere utilizzate anche per il comando e il sezionamento. L'impiego di un piccolo quadro di prese a spina da cantiere con trasformatore d'isolamento oppure protetto da interruttore magnetotermico differenziale con Idn non superiore a ï€ 30 mA è in ogni caso raccomandabile.
Potrebbe, infatti, non essere verificato il coordinamento delle protezioni con il valore della resistenza dell'impianto di terra perché, come si è detto, nei cantieri si considera una tensione di contatto limite di 25V diversamente dagli ambienti ordinari nei quali ci si riferisce ad una tensione di 50V.
Per piccoli e medi cantieri (figura 6), la potenza installata solitamente non è superiore ai 30 kW . Si utilizzano macchine di tipo fisso o trasportabile, come piccole gru o betoniere e utensili portatili di vario genere. La distribuzione principale è ottenuta per mezzo di un singolo quadro di distribuzione, collegato al punto di fornitura dell'energia elettrica in bassa tensione, dotato di prese e morsettiere per il collegamento delle macchine fisse. L'impianto può essere completato con quadri di prese a spina secondari allacciati al quadro di distribuzione principale per l'alimentazione di elettroutensili portatili.
Nei grandi cantieri (figura 7), la potenza impegnata supera generalmente i 30 kW. Devono essere installati più quadri di distribuzione, alimentati da un quadro di distribuzione principale, per alimentare gli utilizzatori trifase di grande potenza tipici di questo tipo di cantieri (gru, betoniere...). L'alimentazione può avvenire direttamente in bassa tensione, ma - per i cantieri molto grandi - può essere necessaria un'alimentazione in Mt.
Nei cantieri alimentati tramite gruppi elettrogeni (figura 8), si rende indispensabile l'utilizzo di almeno un quadro di distribuzione principale allacciato mediante collegamento fisso al gruppo elettrogeno. Se il gruppo elettrogeno alimenta un impianto esteso si ricorre in genere ad un sistema di tipo TN-S collegando a terra il centro stella del gruppo. Fanno eccezione i piccoli gruppi elettrogeni che alimentano un solo apparecchio utilizzatore monofase per i quali può essere adottato il sistema di protezione per separazione elettrica. In questo caso se l'utilizzatore è di classe I deve essere approntato un conduttore equipotenziale che colleghi la massa del gruppo elettrogeno e la massa dell'utilizzatore.
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