Calcoli rapidi per gli impianti elettrici

Dimensionamento degli impianti elettrici, degli impianti ausiliari, degli impianti telefonici e di trasmissione dati

• Calcolo della potenza necessaria ad un impianto
• Dimensionamento dei conduttori
• Dimensionamento degli impianti di illuminazione
• Dimensionamento del rifasamento
• Dimensionamento degli impianti speciali
  Impianti di sicurezza (rilevazione incendi, antintrusione e TVCC)
  Impianti di servizio (telefonico, trasmissione dati, diffusione sonora)

Nella trattazione verranno dapprima analizzati i concetti base dell’elettrotecnica quali tensione, corrente, potenza ed energia cercando di evidenziarne il significato fisico piuttosto che quello matematico. Una volta compreso cosa queste grandezze rappresentino, si evidenzierà come influiscano sul corretto dimensionamento degli impianti nonché sul costo della loro gestione e del loro utilizzo.

Si passerà poi ad analizzare come dimensionare semplicemente i cavi, le loro protezioni, le condutture, gli impianti di illuminazione e gli impianti di terra.

Una sezione sarà dedicata anche alla rapida e semplice progettazione degli impianti speciali, in particolare quelli di trasmissione dati, antifurto, videosorveglianza e rivelazione incendi.

Verranno infine fornite alcune utili indicazioni su materie non prettamente elettrotecniche, ma che un progettista deve conoscere, in particolare per quanto riguarda il raffrescamento e la ventilazione dei locali tecnici destinati a contenere la componentistica a servizio dell’impianto elettrico, come ad esempio gruppi statici di continuità, trasformatori, ecc.

Vale la pena ricordare che in ambito elettrotecnico, voler produrre calcoli estremamente precisi e dettagliati, alla luce della variabilità dei parametri in gioco, è estremamente poco significativo, anche qualora per lo sviluppo dei calcoli si faccia ricorso ad appositi software.

Questo non vuole assolutamente significare che si debba tralasciare un attento dimensionamento di tutti i componenti facenti parte di un impianto elettrico (cavi, protezioni, apparecchi illuminanti, ecc.), ma semplicemente che nell’effettuare questa operazione è necessario tener conto di alcuni coefficienti maggiorativi che vadano a compensare eventuali errori legati all’incertezza dei dati in ingresso e/o a futuri ampliamenti degli impianti stessi.

Un progettista elettrico deve sempre avere la sensibilità dei risultati dimensionali che restituirà il software di progettazione da lui utilizzato senza affidarsi ciecamente ad un programma di calcolo e verificando criticamente i risultati ottenuti.

NOTE SUL SOFTWARE INCLUSO
Il software incluso consente di gestire i seguenti fogli di calcolo in MS Excel:

• Foglio di calcolo per determinare l’ingombro ed il peso di un fascio di cavi.
• Foglio di calcolo per determinare la caduta di tensione su una linea.
• Foglio di calcolo per determinare la potenza dell’impianto di rifasamento.

Requisiti hardware e software
Processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10 (è necessario disporre dei privilegi di amministratore); 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; MS Excel 2007 o vs. successive.

Autore
Luca Lussorio, laureato in ingegneria elettrica, ha maturato un’esperienza pluriennale nella progettazione e nella verifica degli impianti elettrici e speciali operando su tutto il territorio nazionale.

Indice

Prefazione

1. Concetti di base dell’elettrotecnica
1.1. Tensione
1.2. Corrente elettrica
1.3. Potenza
1.4. Energia
1.5. Legge di Ohm
1.6. Correlazione tensione, corrente, potenza

2. Distribuzione dell’energia elettrica negli impianti di utente
2.1. Il circuito elettrico
2.2. Conduttori di fase e conduttore di neutro
2.3. Alimentazione monofase
2.4. Alimentazione trifase
2.5. Scelta della tipologia di alimentazione

3. Dimensionamento rapido dei cavi elettrici
3.1. Caratteristiche costruttive di un cavo elettrico
3.2. Cavi in PVC e cavi in EPR
3.3. Riscaldamento dei cavi
3.4. Portata di un cavo
3.5. Calcolare la corrente assorbita da un carico
3.5.1. Corrente assorbita da un carico monofase
3.5.2. Corrente assorbita da un carico trifase
3.6. Caduta di tensione
3.7. Scelta della sezione di un cavo
3.7.1. Esempio 1 – utenza trifase
3.7.2. Esempio 2 – utenza monofase
3.8. Considerazioni finali

4. Determinazione della potenza necessaria
4.1. Impianti di tipo residenziale
4.1.1. Metodo analitico
4.1.2. Metodo parametrico
4.1.3. Metodo della potenza impegnabile
4.2. Impianti terziari e industriali
4.2.1. Metodo analitico
4.2.2. Metodo parametrico

5. Dimensionamento rapido della protezione delle persone contro i guasti a terra
5.1. Generalità sugli impianti di terra
5.1.1. Definizione di massa
5.1.2. Definizione di massa estranea
5.2. Dispersore
5.3. Conduttore di terra
5.4. Collettore di terra
5.5. Conduttore di protezione
5.6. Collegamenti equipotenziali
5.6.1. Perché si realizzano i collegamenti equipotenziali
5.6.2. Collegamenti equipotenziali principali
5.6.3. Collegamenti equipotenziali supplementari
5.7. Coordinamento impianto di terra – protezioni differenziali
5.7.1. Pericoli per la persona in seguito ad un guasto a terra
5.7.2. Esempi di coordinamento
5.7.3. Considerazioni aggiuntive sul valore di resistenza di terra riscontrato
5.8. Impianti di terra condominiali – criticità

6. Dimensionamento rapido delle protezioni contro fulmini e sovratensioni
6.1. Impianti di terra e parafulmini
6.2. Impianto di terra a servizio dell’impianto parafulmine
6.3. Dispersori di tipo A
6.4. Dispersori di tipo B
6.5. Dispersore tipo a o tipo B?
6.6. Caratteristiche del dispersore
6.7. Scaricatori di sovratensione
6.8. Sovratensioni indotte
6.9. Principio di funzionamento degli scaricatori di sovratensione
6.10. Quando installare SPD
6.11. Tipologia di SPD
6.12. Posizionamento degli SPD
6.13. Collegamento degli SPD
6.14. Protezione degli SPD
6.15. SPD e differenziali

7. Dimensionamento impianto di illuminazione
7.1. Flusso luminoso
7.2. Illuminamento
7.3. Intensità luminosa
7.4. Temperatura di colore
7.5. Indice di resa cromatica
7.6. Efficienza luminosa
7.7. Calcolo dell’illuminamento medio di un ambiente
7.8. Illuminamento puntuale
7.9. Casi particolari di illuminamento di ambienti
7.10. Sorgenti luminose
7.10.1. Lampade ad alogeni con attacco a vite
7.10.2. Lampade fluorescenti lineari
7.10.3. Lampade fluorescenti compatte
7.10.4. Lampade ioduri metallici
7.10.5. Lampade sodio ad alta pressione (sap)
7.10.6. Sorgenti luminose a LED
7.10.7. Schema riepilogativo sorgenti luminose

8. Dimensionamento delle protezioni contro le sovracorrenti
8.1. Protezione dal sovraccarico
8.2. Protezione contro il cortocircuito
8.2.1. Calcolo della corrente di cortocircuito
8.2.2. Caratteristiche del dispositivo di protezione contro il cortocircuito
8.3. Dispositivi idonei alla protezione dalle sovracorrenti
8.4. Esempio

9. Dimensionamento delle protezioni degli apparecchi utilizzatori
9.1. La protezione dei motori
9.1.1. Necessità di protezione per un motore elettrico
9.1.2. Componenti costituenti un avviatore
9.1.3. Protezioni motore con avviamento diretto
9.2. La protezione dei circuiti di illuminazione
9.2.1. Generalità
9.2.2. Corrente assorbita dal carico
9.2.3. Scelta del relè
9.2.4. Esempio pratico

10. Dimensionamento dell’impianto di rifasamento
10.1. Cenni teorici
10.2. Calcolo della potenza reattiva necessaria al rifasamento
10.3. Rifasamento fisso dei trasformatori MT/BT
10.4. Rifasamento fisso dei motori
10.5. Linee di alimentazione dei condensatori di rifasamento
10.6. Variazione della capacità di un condensatore con la tensione
10.7. Armoniche e rifasamento

11. Dimensionamento del trasformatore ausiliari
11.1. Regola pratica di dimensionamento
11.2. Esempio di dimensionamento
11.2.1. Carichi da alimentare
11.2.2. Determinazione della potenza necessaria
11.2.3. Scelta della taglia del trasformatore ausiliari
11.2.4. Protezione del trasformatore

12. Dimensionamento delle cassette di derivazione
12.1. Dimensionamento
12.2. Caso reale

13. Dimensionamento di una rete di cablaggio strutturato
13.1. Significato del termine “strutturato”
13.2. Numero di postazioni di lavoro da prevedere
13.3. Dotazione impiantistica di una postazione di lavoro
13.4. Cavi di interconnessione
13.5. Presa RJ45
13.6. Configurazione distributiva di un impianto di cablaggio strutturato
13.7. Armadio di permutazione
13.7.1. Dimensioni degli armadi di permutazione
13.7.2. Componenti tipici e loro dimensioni
13.7.3. Criteri di dimensionamento dell’armadio di permutazione

14. Dimensionamento di un impianto di rilevazione incendi
14.1. Obbligatorietà degli impianti di rivelazione incendi
14.2. Ambienti da monitorare
14.3. Dimensionamento dell’impianto
14.3.1. Limiti di applicabilità
14.3.2. Rilevatori puntiformi di fumo
14.3.3. Rivelatori puntiformi di calore
14.3.4. Rilevatori lineari di fumo
14.3.5. Impianti ad aspirazione
14.3.6. Pulsanti manuali
14.3.7. Targhe ottico acustiche
14.3.8. Cavi di interconnessione

15. Dimensionamento di un impianto antintrusione
15.1. Concetto di protezione
15.2. Componenti costituenti un impianto antifurto
15.2.1. Centrale
15.2.2. Avvisatori
15.2.3. Inseritori
15.2.4. Rilevatori di apertura
15.2.5. Rilevatori di effrazione
15.2.6. Rilevatori volumetrici
15.3. Criteri di dimensionamento degli impianti antintrusione
15.3.1. Unità abitativa non isolata con accessi praticabili posti ad un’altezza superiore a 4 m dal suolo
15.3.2. Unità abitativa non isolata con accessi praticabili posti ad un’altezza inferiore a 4 m dal suolo oppure all’ultimo piano
15.3.3. Unità abitativa isolata
15.4. Consigli di carattere pratico

16. Dimensionamento di un impianto TVCC
16.1. Area monitorata
16.2. Scelta dell’obiettivo
16.2.1. Focale
16.2.2. Iris
16.3. Scelta del cavo video

17. Dimensionamento rapido di un impianto di diffusione sonora
17.1. Determinazione della pressione sonora
17.2. Scelta dei diffusori di suono
17.3. Dimensionamento dell’amplificatore
17.4. Dimensionamento del cavo

18. Raffrescamento dei locali tecnici
18.1. Metodi di raffrescamento
18.1.1. La ventilazione naturale
18.1.2. La ventilazione forzata
18.2. Raffrescamento del locale trasformatore MT/BT
18.2.1. Potenza dissipata da un trasformatore MT/BT
18.2.2. Raffrescamento per ventilazione naturale locale trasformatore
18.2.3. Raffrescamento per ventilazione forzata locale trasformatore
18.3. Raffrescamento del locale UPS
18.3.1. Potenza dissipata da un gruppo di continuità
18.3.2. Raffrescamento per ventilazione naturale locale UPS
18.3.3. Raffrescamento per ventilazione forzata locale UPS
18.3.4. Raffrescamento locali UPS per servizi particolari
18.3.5. Smaltimento dell’idrogeno rilasciato in fase di carica dal pacco batterie UPS
18.4. Raffrescamento del locale quadri elettrici

19. Installazione del software incluso
19.1. Note sul software incluso
19.2. Requisiti hardware e software
19.3. Download del software e richiesta della password di attivazione
19.4. Installazione ed attivazione del software

BIBLIOGRAFIA