Metodi di protezione dai contatti indiretti

Come visto per i contatti diretti, anche i metodi di protezione contro i contatti indiretti in un sistema elettrico sono classificati come: attivi e passivi. I primi prevedono l’apertura automatica del circuito di guasto nell’intento di limitare il tempo per il quale si manifesta la tensione pericolosa sulle masse e dunque la corrente attraverso il corpo umano; i secondi invece hanno l’intento di limitare la tensione (e non il tempo) che si può applicare sul corpo umano, in caso di cedimento dell’isolamento principale.

La misura di protezione attiva più usuale contro i contatti indiretti è il cosiddetto

conduttore di protezione, che rappresenta il collegamento a terra delle masse degli

apparecchi presenti in un impianto. I requisiti della protezione dipendono dal sistema elettrico di alimentazione, ma si può affermare che bisogna garantire in generale l’interruzione automatica del circuito in caso di pericolo per le persone, cioè i dispositivi di interruzione devono intervenire in un tempo tanto più breve quanto maggiore è la tensione sulle masse, secondo una curva limite compatibile con quella del corpo umano che sarà analizzata nei prossimi paragrafi. Intanto, si può definire

apparecchio di classe I, il dispositivo destinato ad essere protetto mediante

interruzione automatica del circuito, dotato di isolamento principale e con la massa munita del morsetto per il conduttore di protezione.

Si possono definire anche delle misure di protezione passive, che non prevedono l’interruzione automatica del circuito e di cui si riportano alcune classificazioni. Per esempio, gli apparecchi dotati di isolamento doppio o rinforzato sono denominati:

apparecchi di classe II. In entrambi, il sistema di protezione è intrinseco

nell’apparecchio stesso e non dipende dall’alimentazione o dall’ambiente. Si deve ricordare ora che un isolamento è costituito dall’isolamento solido, dall’isolamento

superficiale e dall’isolamento in aria: come si può notare dall’esempio riportato nella

53 Figura 33: un isolamento è costituito da un isolamento solido, un isolamento superficiale ed un

isolamento in aria. AB è la distanza superficiale, mentre CD la distanza in aria [1]

Generalmente un isolamento può subire dei guasti dovuti al cedimento dell’isolamento superficiale: a causa di fenomeni quali l’inquinamento sulla superficie e la condensazione dell’umidità atmosferica, si forma sulla superficie isolante uno strato conduttore di natura elettrolitica, che altera progressivamente la sua funzione protettiva. L’isolamento in aria risulta invece sottoposto alle sollecitazioni impulsive di origine esterna (di tipo atmosferico) o interne al sistema elettrico. É necessario conoscere la minima distanza in aria tra i vari componenti dell’isolamento non solo per ragioni meccaniche, ma anche per permettere di verificare la tenuta dell’isolamento solido. Dopo un lungo dibattito a livello normativo, si è stabilito che questi apparecchi di classe II non vengano collegati a terra. In questo modo si permette di possedere uno strumento più sicuro anche per quello che riguarda i contatti diretti.

In un sistema elettrico a tensione nominale inferiore a 690 V, possono essere presenti anche conduttori di classe II, caratterizzati da diverse tipologie:

- cavi con guaina non metallica con tensione nominale maggiore di un gradiente rispetto a quella necessaria per il sistema elettrico e senza la presenza di rivestimenti metallici;

- cavi unipolari senza guaina installati in un tubo protettivo o in un canale isolante;

- cavi con guaina metallica ed isolamento idoneo per il sistema di tensione in gioco tra la parte attiva e la guaina e tra questa ed il terreno.

54

Per ciascun caso si ammette la possibilità di mettere a terra i condotti che contengono i cavi.

Gli apparecchi destinati ad essere alimentati nei cosiddetti sistemi a bassissima tensione di sicurezza o di protezione (SELV e PELV) sono definiti: apparecchi di classe

III. Dato che il principio di sicurezza risiede già nel sistema di alimentazione, essi

presentano condizioni costruttive (relative alla sicurezza) meno restrittive. Sono dotati di un isolamento principale ridotto e non possiedono un morsetto di terra. Un contatto indiretto non può avvenire tramite un guasto d’isolamento sul circuito secondario (a tensione ridotta). Come per gli apparecchi di classe II non si collegano a terra le masse, dato che risulta già presente una separazione di protezione, ovvero un isolamento doppio o rinforzato o uno schermo metallico connesso a terra.

Si può non subire alcuna conseguenza nel caso di contatto con le parti in tensione di un edificio completamente isolato e poco esteso. Il principio protettivo è definito se il sistema, ovvero il circuito secondario del trasformatore, abbia un buon isolamento verso terra e se le correnti capacitive siano trascurabili. Questo principio, detto

separazione elettrica, è utilizzato quando non conviene introdurre nell’area il

potenziale zero attraverso il collegamento a terra con le masse, così da non esaltare i contatti eventuali di una persona con le parti attive e la terra (questo avviene ad esempio in un tavolo di laboratorio od un banco di prova presente in un edificio scolastico). Un esempio applicativo di tale principio è riportato nella figura seguente:

Figura 34: esempio di applicazione del principio di separazione elettrica: un guasto a terra nell’apparecchio alimentato dal trasformatore non permette la circolazione di una corrente attraverso una persona, dato che il circuito di terra è interrotto proprio dal trasformatore [1]

55

Invece, nei cosiddetti locali isolanti la misura di protezione, aggiuntiva a quella principale, è insita nell’isolamento stesso: perciò non sono muniti di conduttori di terra, ma solo dell’isolamento principale (come si può vedere nella figura 35). Gli apparecchi utilizzati nell’ambiente appena descritto, cioè isolato da terra e senza masse estranee sono classificati: apparecchio di classe 0. Essi trovano applicazioni in casi particolari dato che:

- devono avere una resistenza > 50 kΩ (in locali fino a 500 V);

- non deve essere possibile il contatto tra due masse, servono perciò distanze o barriere/ostacoli isolanti;

- bisogna sorvegliare l’impianto per evitare l’introduzione di masse estranee o personale non autorizzato o l’esportazione di potenziali pericolosi verso locali attigui non isolati (si possono posare manicotti isolanti perciò).

Figura 35: a) negli apparecchi di classe II la sicurezza contro i contatti indiretti è fornita dall’isolamento principale e da quello supplementare; b) nei locali isolanti la sicurezza è fornita

invece dall’isolamento principale e dall’isolamento dell’ambiente rispetto verso terra [1]

Esiste un tipo di protezione simile a quella appena descritta, ovvero una che prevede l’uso di un collegamento equipotenziale locale non connesso a terra. Il principio di funzionamento è medesimo a quella precedente, salvo per i seguenti aspetti: l’utilizzo di apparecchiature di protezione di classe I e non 0; non preoccupazione per quanto riguarda il collegamento di due apparecchiature, date le caratteristiche di questo tipo di protezione. Bisogna sottolineare comunque la rarità del suo utilizzo.

56