a cura di
ing. sommaruga andrea guido
sommaa@stnet.net
L'impianto elettrico assume un ruolo fondamentale nella sicurezza di una casa. A parte i risvolti giuridici con le varie normative sugli impianti che vedremo piu' avanti, si tenga presente che un impianto elettrico mal realizzato o l'utilizzazione di apparati fuori norma piuo' costituire un grave pericolo.
La corrente elettrica non si vede e non puzza ma toccare due fili in tensione puo' avere delle pessime conseguenze. La corrente elettrica e' inoltre responsabile di molti cortocircuiti che possono arrivare a provocare incendi ed esplosioni.
In Italia, almeno per quanto riguarda le utenze domestiche l'energia elettrica e' distribuita alla tensione di 220Volt in alternata ed alla frequenza di 50 Herz. Sulle targhette degli elettrodomestici troverete delle indicazioni del tipo 220V ~ 50Hz dove il simbolo ~ indica in alternata.
aggiungere foto etichette elettrodomestici + diagramma sinusoide per tensione.
Questo vuole dire che il valore della tensione misurabile con un voltmetro tra i due fili neutro e fase dell'impianto elettrico, assume un'andamento sinusoidale con un'ampiezza di 220 Volt ed una frequenza di 50 Herz. La frequenza di 50 Herz significa che il valore della tensione (detto differenza di potenziale) tra i due fili oscilla tra il valore minimo ed il valore massimo 50 volte al secondo.
Sulle targhette degli elettrodomestici la tensione mominale di alimentazione e' in realta' espressa con un intervallo di valori ammessi. E' comune trovare indicazioni del tipo 220V~ 240V~ 50Hz e questo vuole dire che l'elettrodomestico e' progettato per funzionare con tensioni comprese tra 220Volt e 240Volt. Un certo margine di tolleranza deve essere ammesso perche' la tensione misurabile ai morsetti del contatore puo' variare leggermente come ampiezza con un certo margine di tolleranza in base alle condizioni di assorbimento dell'intera rete elettrica.
La spiegazione del perche' la tensione puo' variare leggermente nell'arco della giornata non e' semplicissima da dare. Occorre prima definire un altro concetto ovvero la potenza. Si chiama potenza il prodotto tensione per corrente ovvero Volt per Ampere: questo nuovo valore si chiama Watt.
Normalmente quando si parla di energia elettrica ci si riferisce sempre ai Watt o meglio ai Kilowatt per indicare la potenza nominale. Un elettrodomestico, una lampadina o qualsiasi altra cosa che si collega alla rete elettrica ha quindi anche una sua potenza nominale. Sulla targhetta di identificazione dell'elettrodomestico troverete sempre un parametro che indica la potenza nominale (Watt) oppure l'assorbimento in corrente (Ampere) oltre alla tensione nominale in Volt.
Cerchiamo quindi di capire cosa succede quando accendiamo la luce. La lampadina ha una sua potenza nominale quindi per accendersi assorbe una certa corrente. Supponiamo di avere una lampadina da 100W (tipo molto diffuso) con tensione nominale da 220V~. Avendo detto che la potenza e' il prodotto tra tensione e corrente siamo in grado di determinare quanta corrente assorbe la nostra lampadina, esempio:
Potenza = Tensione * Corrente
quindi la nostra lampadina da 100W e 220V richiede una corrente di 0,454 Ampere
Corrente = Potenza / Tensione = 100 / 220 = 0,454 Ampere
Cerco di illustrare queste darvi un'idea di come sono progettati gli impianti elettrici e per spiegare in parole quasi semplici il perche' delle fluttuazioni della tensione nominale accennata prima.
Torniamo alla nostra corrente elettrica: come gia' detto all.inizio la corrente non si vede quindi per darvi un'idea figurativa propongo un'analogia con l'acqua. Nel fiume passa l'acqua che scende dalle montagne, piu' il fiume e' in discesa e piu' l'accua corre verso valle, piu' il fiume e' grosso e piu' accqua passa. La nostra elettricita'e' una cosa simile, la tensione (Volt) possiamo immaginarla come il dislivello del fiume, la corrente (Ampere) possiamo immaginarla come la portata d'acqua del fiume e la potenza (Watt=Tensione * Corrente) e' assimilabile ad una grandezza che potremmo definire come il prodotto della portata per la velocita' dell'acqua.
Dalla nostra analogia e' evidente una cosa, un fiume grosso con tanta acqua ha piu' chiamiamola potenza di un fiume piccolo con poca acqua. Nel caso dell'elettricita' quindi alte potenze vogliono dire alte correnti (ovviamente tenedo ferma la tensione ai nostri 220V~). Alte potenza per un fiume voleva dire tanta acqua quindi un fiume grande, per l'elettricita' vuole dire alte correnti quindi cavi di rame di grossa sezione. Nella nostra analogia con l'acqua il fiume e' come il filo di rame, piu' e' grosso e piu' corrente elettrica passa. In realta' cerco solo di dare un idea della cosa quindi semplifico molto il problema non tenendo conto di molti fattori tra cui effetto pelle, resistenza dei conduttori in rame e quindi dispersione di potenza e cosi' via.
A me basa avere spiegato che per fare passare tanta corrente ho bisogno dei fili piu' grandi da cui si puo' facilmente intuire perche' andando a comperare delle banali spine oppure delle multiple (chiamate volgarmente ciabatte) Vi viene sempre richiesto da quanti Ampere?
Per i prodotti normalmente utilizzati in ambito casalingo abbiamo da scegliere tra multiple da 16 Ampere o multiple da 10 Ampere e questo indica che possono sopportate carichi da 3500Watt per guelle da 16Ampere o da 2200Watt per quelle da 10Ampere.
Dopo la divagazione sulle multiple torniamo al problema iniziale delle possibili fluttuazioni di tensione. Abbiamo detto che la nostra lampadina da 100Watt assorbe una corrente da 0,454 Ampere quindi noi consumiamo corrente; piu' lampadine colleghiamo e piu' corrente consumiamo. Dalla nostra analogia idraulica e' come se con il fiume volessimo irrigare i campi, consumiamo accqua e piu' campi irrighiamo e piu' accqua consumiamo.
Torniamo all'elettricita'. Le centrali elettriche producono elettricita' a potenza costante (in realta' e' possibile ridurre o aumentare la potenza prodotta ma in modo lento nel tempo). Essendo la potenza prodotta una costante ed il consumo degli utenti variabile posso trovare la tensione che ha delle oscillazioni che devono essere mantenute assolutamente entro prefissati limiti di tolleranza.
Potenza Prodotta = Costante = Tensione * Corrente Assorbita dagli Utilizzatori
Tensione Minima = Potenza Prodotta Costante / Corrente Massima Assorbita dagli Utilizzatori
Tensione Massima = Potenza Prodotta Costante / Corrente Minima Assorbita dagli utilizzatori
Il sistema di regolazione delle centrali deve quindi intervenire accendendo o spegnendo carichi fittizi per cercare di mantenere costante il consumo sulla rete. Teniamo presente che l'elettricita' prodotta deve essere tutta utilizzata, non e' possibile accumularla.
Dopo questa divagazione sulle oscillazioni della tensione in rete e le spiegazioni sulla potenza torniamo ai nostri elettrodomestici.
A volte capita anche di incontrare ad esempio degli alimentatori per piccoli elettrodomestici che riportano sulla targhetta identificativa del prodotto un campo di tensioni molto maggiore. Ad esempio puo' capitare di trovare degli apparechi universali che accettano tensioni a partire dai 100V fino ai 240V con frequenza compresa tra 50 e 60 Herz. Questi apparecchi sono quindi in grado di funzionare in america, italia, regno unito ed in linea di massima in tutte le nazioni. Attenzione sono in grado di funzionare ma le spine sono diverse!
Questi apparecchi riportano sulle targhette delle sigle tipo 100- 240V~ 50/60Hz
Attenzione fino a questo punto abbiamo parlato di utenze domestiche ovvero di ambienti in cui l'energia elettrica e' distribuita alla tensione di 220V~. Per potenze leggermente superiori si passa alla distribuzione dell'energia elettrica TRIFASE a 380V~ che ovviamente richiede l'utilizzo di apparecchi idonei.
Tornando all'esempio del nostro impianto elettrico abbiamo detto che la sezione dei fili di rame deve essere proporzionale all'intensita' di corrente che deve passare, piu' deve passare corrente e piu' devono essere grossi i cavi. La sezione dei cavi degli impianti elettrici e' quindi dimensionata in base ai carichi che devono essere alimentati. I cavi che portano energia elettrica agli elettrodomestici tipo lavabiancheria e lavapiatti saranno quindi di sezione superiore a quelli che portano energia alle lampadine.
Il problema di dimensionamento dei cavi nasce dal fatto che se tento di fare passare troppa corrente in un cavo troppo piccolo ottengo un surriscaldamento del cavo che puo' portare a danneggiamento dell'isolante del cavo stesso o di altre compomenti come interruttori, prese e morsettiere. In qualsiasi caso e' molto probabile un guasto dovuto alla lunga ad un cortocircuito.
Il termine cortocircuito indica che sono venuti a contatto i due cavi, fase e neutro, dell'impianto elettrico. In questo caso se due cavi si toccano il circuito si chiude su una resistenza nulla quindi tenta di passare una corrente infinita e questo fa sicuramente saltare il contatore o se l'impoanto ne e' dotato il salvavita.
In qualsiasi caso il danno da cortocircuito puo' essere serio perche, anche se subito dopo interviengono o il contatore o il salvavita, nell'attimo del contatto tra i due conduttori scocca una scintilla che ovviamente in caso di presenza di sostanze o materiali infiammabili puo' dare luogo ad un incendio.
L'impianto elettrico e' costituito da un insieme di conduttori che partono dal contatore e di diramano nelle varie stanze. Nel caso degli impianti elettrici delle abitazioni troviamo tre conduttori, uno per la fase, uno per il neutro ed uno per la messa a terra. I tre conduttori devono rispettare dei particolari codici di colore
I conduttori partono dal contatore ed arrivano in tutte le stanze, l'impianto e' progettato con una dorsale che alimenta tutte le scatolette di derivazione in ogni stanza, dalle singole scatolette partono le connessioni elettriche ai vari dispositivi
Il Salvavita e' un apparecchi fondamentale per la sicurezza dell'impianto elettrico. Il compito del salvavita, noto anche come interruttore differenziale, e' quello di scattare se si riscontra un differente assorbimento tra il conduttore della fase ed il neutro. Un differente assorbimento tra fase e neutro indica un fenomeno di dispersione che puo' essere causato da molti fattori tra cui un elettrodomestico che disperde, un conduttore elettrico con l'isolante danneggiato, l'umidita' sui conduttori oppure una persona che tocca il conduttore della fase e non e' isolata dalla terra. Queste sono tutte condizioni di potenziale pericolo quindi l'interruttore differenziale provvede a togliere tensione all'impianto.
Naturalmente se l'interruttore differenziale interviene perche' c'e' una dispersione non sara' possibile riattivare l'impianto elettrico fino a quando il problema sara' risolto, in caso contrario il differenziale saltera' di nuovo.
Quando i fenomeni di dispersione sono causati da problemi di umidita' o di cattivo isolamento di conduttori sono molto difficili da risolvere perche' si deve provare a sezionare l'impianto fino a quando si riesce ad identificare l'area che da problemi e ad isolarla. Questo tipo di intervento richiede personale specializzato.
Qualora il problema sia dovuto ad elettrodomestici che disperdono verso massa e' sufficiente provare a scollegare tutti gli elettrodomestici ed a ricollegarli uno alla volta per identificare quello che disperde e che quindi fa saltare la luce.
L'interruttore differenziale e' una dotazione di sicurezza e come tale richiede un minimo di controllo. Tutti i differenziali sono dotati di un pulsalte di test, generalmente identificato con una T, che serve a verificarne il corretto funzionamento. Il pulsante di test non fa altro che simulare una dispersione con una resistenza simile a quella del corpo umano, se l'impianto e' efficiente premendo il pulsante di test dovrebbe scattare il salvavita e quindi togliere tensione all'impianto.
Se il pulsante di Test non fa saltare l'impianto il salvavita e' da sostituire immediatamente perche' non e' piu' in grado di svolgere correttamente la sua funzione. Il controllo del salvavita sarebbe da effettuare periodicamente almeno una volta al mese; e' importante verificare periodicamente che le dotazioni di sicurezza funzionino correttamente altrimenti in caso di incidente le conseguenze potrebbero essere anche gravi.
L'impianto elettrico prevede obbligatoriamente un collegamento di messa a terra. Il conduttore giallo-verde e' quindi un conduttore di sicurezza che deve servire per mettere a terra eventuali parti metalliche che, in caso di guasti, potrebbero trovarsi in tensione. A esempio se ci fosse un problema di isolamento della serpentina che scalda l'acqua nella lavapiatti la carrozzeria della lavapiatti potrebbe trovarsi in tensione e quindi semplicemente toccando il portello della lavapiatti sarebbe possibile prendere la scossa. Il compito del conduttore di messa a terra e' quello di collegare tutte le parti metalliche a terra quindi il portello della lavapiatti si troverebbe connesso a terra, l'eventuale dispersione in questo caso verrebbe scaricata immediatamente a terra scongiurando il pericolo di prendere la scossa. Oltre tutto questa dispersione provocherebbe una differenza di assorbimento tra neutro e fase quindi farebbe anche intervenire il salvavita e gli utenti sarebbero protetti.
L'impianto di messa a terra prevede un pozzetto di messa a terra che deve essere rializzato mediante un dispersore (punta in rame conficcata nel terreno) in un apposito pozzetto che deve garantire la necessaria dispersione verso terra. L'impianto deve quindi presentare una resistenza verso terra inferiore ad un valore di xxxxx hom.
Foto o schema pozzetto di messa a terra
Il pozzetto di messa a terra richede un controllo periodico (ogni quanto tempo ?) per verificare che la sua impedenza verso terra sia sempre entro i massimi valori consentiti. E' quindi una parte dell'impianto elettroco soggetta a verifiche periodiche.
La protezione dalle sovratensioni non e' altro che un piccolo elemento che si installa come primo elemento dell'impianto elettrico o al limite subito a valle del salvavita, e che si occupa di bloccare eventuali sovratensioni facendole scaricare a massa. Le sovratensioni possono essere l'effetto di un fulmine che ha colpito i fili della luce al di fuori dell'appartamento. Il fulmine povoca una sovratensione che si propaga sui conduttori fino ad arrivare all'interno dell'edificio. Se la sovratensione riesce a passare sull'impianto elettrico potrebbe danneggiare eventuali elettrodomestici collegati. Le cose piu' vulnerabili sono ovviamente quelle dotate di elettronica come calcolatori, sterieo, televisori ecc. Le sovratensioni sono quindi in grado di danneggiare anche in modo irreparabile questi apparecchi. La protezione da sovratensioni e' costruita per scaricare a massa eventuali sovratensioni. Questo tipo di apparecchiatura puo' essere definita monouso ovvero se interviene la protezione a causa di una sovratensione l'apparecchi si brucia e deve essere sostituito.
Il parafulmine e' un dispositivo che si installa in genere sui punti piu' alti degli edifici, quindi i tetti, ed ha lo scopo di scaricare a terra l'eventuale energia di un fulmine ed evitare che sis scarichi a terra per altre strade come ad esempio grondaie, tubi metallici dell'impianto idraulico ecc.
Il parafulmine e' quindi dotato di un condittore di messa a terra collegato con il pozzetto di messa a terra.
