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Lo Studio della Stabilità dei Sistemi a ciclo chiuso o a retroazione   Un primo possibile metodo per studiare la stabilità dei sistemi di controllo a contoreazione è quello generale valido per tutti gli altri sistemi : si prende la rappresentazione in spazio di stato , o la rappresentazione implicita mediante trasformate, e si analizza la posizione nel piano complesso dei poli a ciclo chiuso.

Criteri per sistemi MIMO in spazio di stato

Partendo dalla rappresentazione in spazio di stato e ricordando le definizioni della stabilità date nel paragrafo precedente, si possono enunciare i seguenti teoremi :

TEOREMA 1 : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile internamente nell'origine se tutti gli autovalori semplici della matrice dinamica sono a parte reale non positiva e se gli autovalori multipli sono a parte reale strettamente negativa. TEOREMA 2 : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile asintoticamente internamente nell'origine se tutti gli autovalori della matrice dinamica sono a parte reale strettamente negativa. TEOREMA 3 : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile esternamente (BIBO) se gli autovalori semplici della matrice dinamica relativi a modi osservabili sono a parte reale non positiva e gli autovalori multipli relativi a modi osservabili sono a parte reale strettamente negativa. TEOREMA 4 : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile esternamente nella condizione iniziale nulla se gli autovalori della matrice A relativi a modi raggiungibili ed osservabili sono a parte reale negativa.

Con riferimento alla rappresentazione in spazio di stato (1) del paragrafo precedente, la matrice dinamica per il processo è la matrice A e quindi ad essa vanno applicati i criteri sopra esposti. Considerando invece un sistema retroazionato, si deve prima analizzare come viene modificata questa matrice , per poi applicare i criteri alla dinamica complessiva.  Considerando per semplicità la seguente rappresentazione in spazio di stato ( si è trascurato il disturbo z e si è indicato con e l'ingresso sul ramo diretto , poiché il controllore elabora il segnale errore e non il set-point ) :

e supponendo di realizzare una retroazione dall'uscita con una matrice di costanti K :

le equazioni in spazio di stato del sistema a ciclo chiuso saranno :

I criteri espressi nei teoremi 1,2,3,4 andranno quindi applicati alla matrice A-BKC.

Criteri per sistemi MIMO rappresentati con matrici di trasferimento

Agli stessi criteri ed alle stesse conclusioni si può pervenire partendo dalla rappresentazione implicia mediante trasformate. Lo schema di figura 2 suggerisce infatti che gli autovalori della matrice dinamica coincidono coi poli della  , gli autovalori osservabili coincidono con i poli della matrice  , mentre gli autovalori osservabili e raggiungibili coincidono coi i poli della matrice W(s).

I teoremi precedenti si possono quindi riformulare come segue : TEOREMA 1A : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile internamente nell'origine se tutti i poli semplici della  sono a parte reale non positiva e i poli multipli sono a parte reale strettamente negativa. TEOREMA 2A : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile asintoticamente internamente nell'origine se tutti i poli della  sono a parte reale strettamente negativa.  TEOREMA 3A : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile esternamente (BIBO) se i poli semplici della matrice  sono a parte reale non positiva e i poli multipli sono a parte reale strettamente negativa. TEOREMA 4A : Un sistema L.S.D.O.F. è stabile esternamente nella condizione iniziale nulla se i poli della W(s) sono a parte reale negativa.

Per rendere operativi questi criteri non resta che calcolare le matrici indicate. Per il sistema originario valgono le seguenti relazioni:

,

mentre per il sistema retroazionato è sufficiente, come visto in precedenza, sostituire A con A-BKC.

Criteri per sistemi SISO raggiungibili ed osservabili

Se il sistema è raggiungibile ed osservabile i poli della  , della  e della W(s) coincidono , pertanto, come si è osservato nelle lezioni precedenti, la stabilità interna, la stabilità esterna e la stabilità esterna nell'origine sono equivalenti : d'ora in poi si parlerà quindi indistintamente di stabilità. D'ora in poi si considerà il caso di sistemi SISO ( Single Input Single Output) , per i quali dim(u)=dim(y)=1 : la W(s) fra ingresso ed uscita del sistema a ciclo chiuso , quindi, non è più una matrice di funzioni razionali, ma una funzione razionale. Lo studio della stabilità può avvenire studiando le radici del denominatore della : ovvero  . Un utile strumento per determinare quando le radici di questo polinomio siano a parte reale negativa è il Criterio di Routh , che permette di stabilire il segno delle radici del polinomio ( della loro parte reale, se complesse ) , senza doverle calcolare esplicitamente.

Teorema di Routh e Criterio di Routh

Dato il polinomio  si costruisca la seguente matrice (detta matrice di Routh-Hurwitz in omaggio all'altro matematico che formulò un criterio analogo parallelamente a Routh) : dove  ,  e i coefficienti ci, di, ecc si costruiscono con la stessa regola procedendo verso il basso ( l'ultima riga conterrà un solo elemento e quindi non sarà più possibile calcolare altri coefficienti).  Il Teorema di Routh afferma che il numero di radici nel semipiano a parte reale positiva è pari ai cambiamenti di segno presenti nella prima colonna di tale matrice . Il criterio di stabilitàderivato da questo teorema afferma quindi che condizione necessaria e sufficiente perché tutte le radici di  siano a parte reale negativa è che , supposto an>0 , tutti i coefficienti della prima colonna della tabella di Routh siano positivi. In realtà prima di costruire la tabella di Routh è buona regola verificare il segno dei coefficienti stessi del polinomio ; si può infatti dimostrare che condizione necessaria perché le radici siano tutte a parte reale negativa è che tutti i coefficienti a0,...,an siano positivi . Pertanto se anche un solo coefficiente manca o è negativo si può concludere che il sistema a ciclo chiuso non è stabile asintoticamente ( criterio di instabilità ).

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La Stabilità dei Sistemi di Controllo L'analisi e la sintesi dei sistemi di controllo considerati in questi appunti farà sempre riferimento a sistemi lineari, stazionari , di ordine finito . Considerando quindi la rappresentazione in spazio di stato nel caso di sistemi a tempo continuo, questa sarà del tipo differenziale:

Le definizioni di stabilità si riferiranno a questa rappresentazione, ma in seguito si passerà alla rappresentazione esterna mediante funzioni di trasferimento : il criterio di Nyquist verrà formulato a partire dalla funzione di trasferimento in catena diretta F(s). Il passaggio da una rappresentazione all'altra si ottiene scrivendo le espressioni dell'evoluzione dello stato e dell'uscita :

ed effettuandone la trasformazione secondo Laplace :

Si supporrà inoltre che le condizioni iniziali siano sempre nulle :

Stabilità Interna

La stabilità interna riguarda la limitatezza della risposta x(t) descritta in (2) rispetto a perturbazioni dello stato iniziale. In generale la stabilità interna è una proprietà che riguarda una traiettoria e dipende quindi dallo stato iniziale e dall'ingresso. Fra tutte le traiettorie, quelle più interessanti da studiare sono i punti di equilibrio ( un punto si dice di equilibrio se , per almeno un ingresso, la traiettoria che ha origine nel punto coincide col punto stesso ), perché lo studio della stabilità di una qualsiasi traiettoria si può ricondurre allo studio della stabilità di un punto di equilibrio( considerando il sistema errore ). Un punto di equilibrio xe si dice stabile se , comunque prendiamo  , esiste  tale che , se  , allora  in ogni istante di tempo successivo all'istante iniziale. In particolare, considerando sistemi tempo-invarianti , si può prendere l'istante iniziale nullo. Se, oltre ad essere verificata la condizione precedente, esiste anche  tale che  , allora il punto di equilibrio si dice asintoticamente stabile.  Nei sistemi lineari la stabilità di un qualsiasi movimento equivale alla stabilità dell'origine del sistema libero associato ( B,M=0 in (1) ) , pertanto si può parlare di stabillità del sistema (che nel caso generale è invece una dicitura impropria) . In base alla definizione precedente, quindi , il sistema è stabile se comunque prendiamo  , esiste  tale che , se  , allora  in ogni istante di tempo successivo a quello iniziale .

Stabilità esterna o stabilità BIBO

La stabilità esterna o BIBO ( bounded input, bounded output ) si ha se , comunque prendiamo un limite superiore per l'ingresso  e uno stato iniziale  , allora esiste un limite superiore per l'uscita  , cioè se è  allora . Si intuisce facilmente che questa condizione può essere verificata anche se una componente dello stato è illimitata ma , per questioni di osservabilità , non produce effetti sull'uscita , pertanto la stabilità esterna è una condizione meno stringente della stabilità interna : se un sistema lineare è stabile internamente nell'origine allora è anche esternamente stabile . Perché valga il viceversa deve invece essere verificata anche l'osservabilità , perciò un sistema stabile esternamente e osservabile è anche stabile internamente.

Stabilità esterna ( BIBO ) nello stato zero

La stabilità BIBO nell'origine è una proprietà ancora meno stringente della stabilità BIBO : nella definizione precedente, infatti, l'illimitatezza della y(t) poteva dipendere tanto dall'ingresso quanto dallo stato iniziale  . Se la condizione iniziale viene presa nulla si perviene alla seguente definizione : un sistema lineare si dice stabile esternamente nell'origine se , comunque si prende  esiste un  tale che , se l'ingresso è limitato superiormente da M ( ) , allora anche l'uscita è limitata superiormente da Nm ( ) .  Se un sistema è stabile esternamente è anche stabile esternamente nell'origine, mentre perché valga il viceversa deve essere soddisfatta la condizione di raggiungibilità : se un sistema è stabile esternamente nell'origine e raggiungibile , allora è anche stabile esternamente.

Raggiungibilità ed Osservabilità dei sistemi considerati

Nel proseguio di questi appunti si studierà la stabilità dei sistemi di controllo a partire dalla rappresentazione esterna ingresso/uscita , cioè mediante la funzione di trasferimento W(s) in (2). L'unica stabilità che si può dedurre da questa funzione è la stabilità esterna con condizione iniziale nulla : d'ora in poi s'ipotizzerà pertanto che i sistemi studiati siano raggiungibil ed osservabili . Per quanto detto finora, si può infatti affermare che se un sistema è raggiungibile ed osservabile allora la stabilità esterna con condizione iniziale nulla equivale alla stabilità interna, come mostrato in figura 1.

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Esempi di schemi di controllo e proprietà del controllo in controreazione   Per chiarire il significato degli schemi di controllo presentati nel paragrafo precedente , ed evidenziarne pregi e difetti, si può considerare come esempio il controllo del livello del liquido in un serbatoio. Il serbatoio eroga un flusso nominale Qu verso una rete utilizzatrice : la variabile controllata è il livello L , mentre la variabile controllante è il flusso in entrata Qi ( Qu è un parametro del modello , sul quale non è consentito agire ). Le tre strategie si traducono nelle seguenti azioni di controllo: - il controllo in catena aperta consiste nel fornire al serbatoio un flusso in entrata pari al flusso nominale in uscita. Se però la rete utilizzatrice presentasse per un certo intervallo di tempo un fabbisogno inferiore a quello nominale , i due flussi non si compenserebbero ed il livello del serbatoio tenderebbe a salire oltre il valore desiderato ( col rischio di un overflow ). Questa situazione è mostrata in figura 1.

- il controllo con compensazione diretta consiste nel misurare con un rivelatore di portata il flusso in uscita Qu e fornire in ingresso lo stesso valore per Qi . Questa soluzione ovvia al problema delle variazioni dovute al fabbisogno della rete utilzzatrice, ma non è in grado di rilevare, ad esempio, possibili variazioni dovute all'evaporazione del liquido o ad eventuali perdite nel serbatoio. Questa situazione è mostrata in figura 2.

- l'unica soluzione che permette di rilevare tutti questi disturbi agenti sul sistema è l'introduzione di un galleggiante , o di un qualsiasi altro trasduttore di livello, in modo da calcolare il flusso in entrata come funzione della differenza L-Ldes ( segnale errore ). Questa scelta corrisponde allo schema di controllo in controreazione ( figura 3 )

L'esempio evidenzia due delle proprietà fondamentali del controllo a controreazione: - riduzione degli effetti dovuti a variazioni parametriche nel modello del processo ( ad esempio le variazioni del flusso in uscita ) ;  - riduzione dell'effetto dei disturbi in uscita al processo ( ad esempio le variazioni dovute all'evaporazione e alle perdite del serbatoio ) .  Il caso del serbatoio permette inoltre di esemplificare uno dei limiti entrinseci della controreazione stessa : la necessità di una informazione attendibile sull'uscita. Si dimostrerà in seguito che l'errore di trasduzione si può schematizzare come un rumore additivo sul ramo di retroazione : a differenza dei disturbi in uscita e nel ramo diretto, che possono essere ridotti dalla retroazione progettando opportunamente il controllore, questo genere di disturbi si ripercuote interamente sull'uscita . Tornando all'esempio del serbatoio, perché il sistema di controllo mantenga con buona approssimazione il livello del liquido attorno al valore desiderato è necessario scegliere un buon galleggiante o un buon trasduttore di livello.

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1. Contestualizzazione Storica e Fondamenti Normativi

L'evoluzione della disciplina relativa all'installazione di impianti all'interno degli edifici in Italia rappresenta un percorso di progressiva professionalizzazione e tutela della sicurezza. Prima dell'introduzione di una normativa specifica, circa 30 anni fa, l'installazione di impianti elettrici, idraulici, di riscaldamento, gas e altri sistemi tecnologici non richiedeva il possesso di particolari requisiti tecnico-professionali. Il mercato era lasciato all'autoselezione, e la realizzazione di un impianto poteva persino essere affidata al "fai da te" da parte dei proprietari. Questa situazione di potenziale insicurezza ha reso necessaria una regolamentazione strutturata.

La Legge 5 marzo 1990, n. 46 ha segnato una vera e propria rivoluzione in questo campo. Essa ha stabilito per la prima volta i requisiti professionali necessari per le imprese che intendevano operare nell'installazione degli impianti. Ha inoltre introdotto l'obbligo di progetto per gli impianti che superavano determinati limiti dimensionali e, soprattutto, ha reso obbligatoria per tutti gli impianti la Dichiarazione di Conformità (DiCo), un documento fondamentale per certificare che l'opera fosse stata realizzata a "regola d'arte". Questa dichiarazione è diventata presto un requisito indispensabile per ottenere certificati di agibilità e abitabilità per gli immobili.

Il Decreto Ministeriale 22 gennaio 2008, n. 37 (abrogando la Legge 46/90), ha rappresentato un ulteriore passo avanti, riorganizzando la materia e mantenendo i principi cardine della normativa precedente. Il D.M. 37/08 ha esteso l'ambito di applicazione a tutti gli impianti posti al servizio degli edifici, indipendentemente dalla loro destinazione d'uso. Ha ridefinito la classificazione degli impianti in sette categorie principali, dalla produzione di energia elettrica (lettera A) agli impianti di protezione antincendio (lettera G). Un elemento chiave introdotto dal decreto è il concetto di "punto di consegna della fornitura," dal quale la normativa inizia a essere applicata. Le recenti modifiche apportate dal

D.M. 192/22 hanno ulteriormente ampliato questa definizione, includendo esplicitamente anche i "punti di immissione" per i segnali e le reti dati, riconoscendo la crescente importanza delle infrastrutture digitali negli edifici moderni.

2. L'Obbligo di Progetto e le Sue Soglie Dimensionali

Una delle disposizioni più significative del D.M. 37/08 riguarda l'obbligo di redigere un progetto per l'installazione, la trasformazione o l'ampliamento degli impianti. Un'interpretazione superficiale potrebbe suggerire che questo obbligo sia limitato solo a casi complessi, ma la normativa stabilisce che il progetto è sempre obbligatorio, con l'eccezione degli impianti totalmente all'aperto o nei cantieri edili. La distinzione fondamentale, invece, risiede nella figura professionale che ha la responsabilità di redigere tale progetto: in alcuni casi può essere il responsabile tecnico dell'impresa installatrice, in altri è tassativamente richiesto un professionista iscritto all'albo (come un ingegnere o un perito).

Il quadro normativo stabilisce soglie precise per determinare se la redazione del progetto debba essere affidata a un professionista abilitato. Queste soglie, elencate all'Articolo 5, comma 2, del D.M. 37/08, tengono conto non solo delle dimensioni e della potenza dell'impianto, ma anche della sua destinazione d'uso e dei rischi specifici associati.

2.1. Soglie per l'Obbligo di Progetto da Professionista

• Impianti in unità immobiliari ad uso abitativo: Il progetto di un professionista è necessario se l'unità ha una superficie superiore a 400 metri quadrati o una potenza impegnata superiore a 6 kW. L'obbligo sussiste anche se l'unità comprende una centrale termica a gas con potenza superiore a 35 kW, locali adibiti ad uso medico, o se ha una classe di compartimento antincendio uguale o superiore a 30.
• Impianti in servizi condominiali: Un progetto professionale è richiesto per impianti con potenza impegnata superiore a 6 kW, per quelli che servono una centrale termica a gas con potenza superiore a 35 kW, o una autorimessa condominiale con capienza superiore a 9 veicoli che non si affacci su uno spazio a cielo libero. L'obbligo scatta anche se la classe di compartimento antincendio è superiore a 30 o se l'edificio ha un'altezza di gronda superiore a 24 metri.
• Impianti in locali adibiti ad attività produttive, commerciali e del terziario: È sempre richiesto il progetto di un professionista in presenza di una cabina di trasformazione propria o se la superficie supera i 200 metri quadrati. L'obbligo è esteso a tutti gli impianti situati in luoghi con pericolo di esplosione o a maggior rischio di incendio.

La complessità di queste interazioni rende fondamentale per il professionista non limitarsi alla conoscenza del D.M. 37/08 in isolamento. L'obbligo di progetto, ad esempio, può essere innescato da normative esterne, come quelle di prevenzione incendi. Per gli impianti di protezione antincendio (lettera G), il progetto è obbligatorio se l'impianto è inserito in un'attività soggetta a Certificato di Prevenzione Incendi (CPI), o se il numero di idranti è pari o superiore a 4, o se il numero di apparecchi di rilevamento è pari o superiore a 10. Per individuare le attività soggette a CPI, è necessario consultare il

D.P.R. 1 agosto 2011, n. 151, che classifica le attività a rischio in base a parametri come la tipologia di materiali, la superficie o il numero di occupanti, come le autorimesse con superficie superiore a 300 metri quadrati. Questo dimostra che la progettazione "a regola d'arte" richiede un approccio integrato e una profonda comprensione delle normative interconnesse. Un'omissione in questo senso non solo produce un impianto non conforme, ma espone a pesanti sanzioni.

3. Le Riforme del D.M. 37/08: L'Impatto del D.M. 192/22

L'articolo originale, sebbene utile, non riflette le dinamiche di un mercato impiantistico in rapida evoluzione tecnologica. Il D.M. 37/08, originariamente focalizzato sugli impianti energetici tradizionali, non copriva adeguatamente le nuove esigenze legate alla trasmissione e gestione di segnali e dati.

Per colmare questa lacuna, è intervenuto il Decreto Ministeriale 29 settembre 2022, n. 192, in vigore dal 28 dicembre 2022, che ha modificato alcuni articoli del D.M. 37/08. Queste modifiche non sono di natura meramente terminologica, ma segnano un adeguamento cruciale del quadro normativo italiano agli standard europei e alle esigenze di un'economia sempre più digitalizzata.

3.1. La Nuova Definizione della Lettera B

La modifica più significativa riguarda la definizione degli "impianti radiotelevisivi ed elettronici in genere" (Lettera B). La nuova formulazione è molto più dettagliata e specifica, includendo: "impianti radiotelevisivi, le antenne, gli impianti elettronici deputati alla gestione e distribuzione dei segnali tv, telefono e dati, anche relativi agli impianti di sicurezza compresi gli impianti in fibra ottica, nonché le infrastrutture necessarie ad ospitare tali impianti". Questo aggiornamento normativo eleva gli impianti dati e di comunicazione al pari di quelli elettrici o idraulici in termini di importanza e requisiti di conformità. È una risposta diretta alla sfida del "digital divide".

3.2. L'Introduzione dell'Articolo 5-bis

Un'altra novità fondamentale è l'aggiunta dell'Articolo 5-bis, che impone specifici adempimenti al tecnico abilitato. Questo articolo rende il responsabile tecnico dell'impresa installatrice responsabile dell'inserimento nel progetto edilizio dell'edificio di tutte le parti di "infrastruttura fisica multiservizio passiva". Non si tratta più solo di installare cavi, ma di prevedere canalizzazioni, spazi e accessi che possano ospitare le future evoluzioni tecnologiche. Al termine dei lavori, il responsabile deve rilasciare la Dichiarazione di Conformità dell'impianto in base alle guide CEI pertinenti, attestando la realizzazione "a regola d'arte" anche per l'infrastruttura passiva.

3.3. Il Nesso tra DiCo e Agibilità

Un'implicazione pratica di queste modifiche è che la Dichiarazione di Conformità, già requisito fondamentale, viene espressamente confermata come documento necessario per la presentazione della "segnalazione certificata di agibilità" (ex-certificato di agibilità). Questo passaggio integra la conformità impiantistica nel processo di certificazione urbanistica, rendendo la corretta esecuzione e documentazione un elemento imprescindibile per la commerciabilità e l'uso legale di un immobile. La mancata produzione della DiCo può portare a pesanti sanzioni e persino alla sospensione della fornitura di servizi essenziali.

4. La Guida CEI 0-2 e i Livelli di Progettazione nel Nuovo Codice dei Contratti Pubblici

L'articolo di partenza fa riferimento alla Guida CEI 0-2 e alla Legge Merloni Bis (L. 216/95) per definire i livelli di progettazione. Tuttavia, questo quadro normativo è superato. Il riferimento alla Legge Merloni Bis è obsoleto, in quanto essa è stata abrogata e sostituita da successivi codici dei contratti pubblici. L'attuale riferimento normativo in materia di appalti pubblici è il

Decreto Legislativo 31 marzo 2023, n. 36.

In questo contesto in evoluzione, è fondamentale comprendere il ruolo e il valore delle guide tecniche. A differenza delle "Norme" CEI, che definiscono le condizioni sufficienti per l'esecuzione a regola d'arte di un impianto e hanno valore vincolante, le "Guide" CEI (come la CEI 0-2) hanno un valore orientativo e non prescrittivo. Ciononostante, il D.M. 37/08 stesso stabilisce che un progetto elaborato in conformità alle norme e guide CEI si considera redatto secondo la regola dell'arte.

La nuova edizione della Guida CEI 0-2:2025 è stata aggiornata per allinearsi al D.Lgs. 36/2023. Il nuovo Codice dei Contratti Pubblici ha semplificato i livelli di progettazione, passando da una struttura a tre a una a

due livelli: il progetto di fattibilità tecnico-economica e il progetto esecutivo.

Il progetto di fattibilità tecnico-economica costituisce il primo livello e ha lo scopo di individuare la migliore soluzione che offra il miglior rapporto costi/benefici per la collettività. Comprende studi preliminari e la definizione delle caratteristiche dimensionali e funzionali dell'opera.

Il progetto esecutivo è il secondo livello, che sviluppa il progetto di fattibilità in ogni minimo dettaglio. Esso deve identificare ogni elemento in termini di forma, tipologia, qualità, dimensione e prezzo, ed essere corredato da un piano di manutenzione che copra l'intero ciclo di vita dell'opera.

Per gli appalti privati, sebbene non vi sia l'obbligo di seguire formalmente questa struttura, la Guida CEI 0-2:2025 fornisce un modello di riferimento autorevole e riconosciuto per la redazione della documentazione di progetto.

Tabella 1: Confronto tra i Livelli di Progettazione

SEZIONATORE

Il sezionatore è un dispositivo in grado di assicurare , nelle condizioni di "aperto" il sezionamento del circuito a valle. L'apertura e la chiusura del sezionatore deve avvenire "a vuoto" , ovvero con correnti di intensità trascurabile : perciò il sezionatore viene solitamente impiegato per garantire la sicurezza in operazioni di manutenzione sul circuito.

Il sezionatore non è adatto all'apertura del circuito quando su di esso circola la corrente nominale e tantomeno correnti di sovraccarico e di cortorcicuito , ma deve essere in grado di portare ( nella condizione "chiuso" ) la corrente nominale dichiarata da costruttore. Il costruttore deve inoltre indicare la corrente che il sezionatore è in grado di sopportare in condizioni anormali di circuito ( Icw : corrente ammissibile di breve durata ) : tale corrente ha la durata convenzionale di 1s ed entro tale tempo il circuito deve essere aperto mediante un interruttore automatico ( che protegge il sezionatore dal cortocircuito e dal sovraccarico come qualsiasi altro componente elettrico ).

SEZIONATORE SOTTO CARICO E INTERRUTTORE DI MANOVRA SEZIONATORE

Il termine Sezionatore sotto carico è utilizzato soprattutto nell'ambito della media tensione ( MT ) per indicare un dispositivo che , oltre alla funzione di sezionatore , svolge anche la funzione di aprire il circuito quando su di esso circola la corrente nominale. In bassa tensione (BT) la dizione utilizzata è Interruttore di manovra - sezionatore (IMS)

( Riferimenti : CEI 23-11 , CEI 64-8 )

ZONE DI PERICOLOSITA' DELLA CORRENTE ELETTRICA

Quando si parla di pericolosità della corrente elettrica si fa riferimento , convenzionalmente , ad una suddivisione su base statistica del piano (t,I) , dove I è il valore della corrente ( in mA ) che attraversa un corpo di un individuo medio per un tempo t ( espresso in ms ) . Il piano viene suddiviso in 4 zone , come in figura 1 , a seconda della pericolosità degli effetti procurati dalla corrente stessa:
1) in zona 1 , ovvero per correnti inferiori a 0.5mA , non si hanno abitualmente reazioni percettibili
2) in zona 2 si hanno reazioni del corpo umano , ma senza effetti fisiologicamente pericolosi
3) in zona 3 si hanno effetti pericolosi , ma reversibili , che abitualmente si concludono senza danni organici : contrazione dei muscoli, difficoltà respiratorie , difficoltà nella formazione e nella conduzione degli impulsi del cuore , fino alla possibilità di arresto cardiaco. Non è tuttavia contemplata la possibilità di fibrillazione ventricolare , che costituisce la più probabile causa di morte in questi casi. Al crescere del tempo di esposizione , va comunque contemplata la possibilità di ustioni per effetto termico.
4) in zona 4 , invece , è prevista una certa possibilità di incorrere nella fibrillazione ventricolare , via via più probabile superando le curve c2 ( 5% ) e c3 ( 50% ) in figura 1.

( Riferimenti : CEI 64 - fascicolo 4985 art. 4.5 )

La figura 1 si riferisce ad una corrente alternata con frequenza fra i 15Hz e i 100Hz ed un percorso ipotetico che va dalla mano sinistra ai piedi. Per dedurre gli effetti equivalenti ( soprattutto in termini di probabilità della fibrillazione ventricolare) che una stessa corrente I , a parita di tempo di esposizione , avrebbe in caso di percorsi diversi attraverso il corpo del soggetto interessato , viene definito un fattore di percorso F tale che : Ieq=I/F .

Alcuni valori del fattore di percorso , per diversi possibili percorsi , sono riportati di seguito :
- mano sinistra - mano destra : F=0.4
- mano destra - piedi : F=0.8
- schiena - mano destra : F=0.3
- schiena - mano sinistra : F=0.7
- torace - mano destra : F=1.3
- torace -mano sinistra : F=1.5
- glutei - mani : F=0.7

Se ne deduce che i casi più pericolosi si hanno in caso di corrente fluente fra mano destra e mano sinistra o fra mano destra e schiena. Viceversa , se uno dei "poli" di ingresso/uscita della corrente è il torace , la pericolosità si riduce anche sensibilmente.

( Riferimenti : CEI 64 - fascicolo 4985 art. 4.5 ) 

RISCHIO IN CASO DI INCENDIO , CLASSIFICAZIONE DEI LUOGHI 

La classificazione del rischio in caso d'incendio segue due diversi criteri normativi a seconda dello scopo della classificazione stessa. Se lo scopo è il progetto dell'impianto elettrico , le norme CEI distinguono fra
- Luoghi Ordinari
- Luoghi a Maggior Rischio in caso d'incendio ( detti in gergo anche luoghi "marci" , secondo l'acronimo [MA]ggior [R]ischio [C]aso [I]ncendio )

Se lo scopo è invece la valutazione del rischio per i lavoratori dipendenti ai sensi dell'art.4 del D.Lgs 626/94 ( secondo le procedure indicate nel D.M. 10/3/98 ) , gli ambienti si possono classificare in :
1) Luoghi con livello di rischio elevato
2) Luoghi con livello di rischio medio
3) Luoghi con livello di rischio basso.

Che relazione debba esserci fra le due classificazioni è questione dibattuta , poichè la sezione 715 della norma CEI 64-8 ( quella dove vengono riportate le prescrizioni sull'impianto elettrico nel caso di maggior rischio in caso d'incendio ) non fornisce una procedura quantitativa per la classificazione del luogo ( afferma anzi esplicitamente che la classificazione esula dallo scopo della norma stessa ) e si limita a segnalare :
-aspetti qualitativi da tenere in considerazione nella valutazione del rischio in caso d'incendio ( densità di affollamento , entità del danno , presenza di materiali combustibili e/o infiammabili )
-esempi di luoghi a maggior rischio in cado d'incendio.

Tuttavia la constatazione che tutti i luoghi esemplificati dal CEI sono classificabili come ad elevato rischio o a medio rischio ai sensi del D.M. 10/3/98 , porta quasi tutti i progettisti a concludere che , qualora il datore di lavoro abbia valutato il luogo come a rischio medio o elevato in caso d'incendio , questa classificazione possa essere adottata ( salvo valutazione di errori da parte del datore di lavoro stesso ) come "dato di progetto" per la realizzazione dell'impianto elettrico secondo le prescrizioni della sez.715 della norma CEI 64-8

PARTI ATTIVE

Le parti attive vengono definite come conduttori o parti conduttrici in tensione nel servizio ordinario. Fra queste è compreso il conduttore di neutro , ma non quello di protezione. ( Riferimenti : norma CEI 64-8 , art. 23.1 )

POTERE DI INTERRUZIONE

Il Potere di interruzione è una grandezza caratteristica dei dispositivi deputati ad aprire un circuito elettrico , quali interruttori , sezionatori , fusibili. Viene definita come la massima corrente che il dispositivo è in grado di "aprire" ( o interrompere ) : al di sopra di tale valore limite possono insorgere fenomeni che non assicurano l'assenza di corrente nei conduttori del circuito stesso ( come ad esempio l'instaurarsi di un arco elettrico persistente ).

La grandezza che più frequentemente viene confrontata con il potere di interruzione è la corrente di cortocircuito presunta ( Icp ) nel punto in cui il dispositivo di interruzione è installato : le norme prescrivono infatti che il potere di interruzione sia maggiore o uguale della corrente di cortocircuito presunta ( a meno di non ricorrere ad una protezione di back up ).

Negli interruttori automatici ad uso industriale (CEI 17-5) il potere di interruzione è ulteriormente classificato in :
b) potere di interruzione estremo ( Icu ) : è la massima corrente che il dispositivo è in grado di interrompere , senza garantire però il corretto funzionamento dopo il fenomeno ( ovviamente un corto-circuito ) .
a) potere di interruzione di servizio ( Ics ) : è la massima corrente che il dispositivo è in grado di interrompere garantendo il corretto funzionamento anche dopo l'interruzione. A seconda dell'interruttore Ics può essere 1/4 Icu o 1/2 Icu o 3/4 Icu o pari a Icu stessa ( per cui la distinzione non esiste ).

La distinzione non esiste nemmeno negli interruttori automatici per uso domestico e similare ( CEI 23-3 ) , nei quali si parla genericamente di potere di interruzione o di potere di interruzione nominale ( Icn ) .

Il potere di interruzione degli interruttori dipende dalle caratteristiche costruttive ; ragionando sulle proprietà di rigidità dielettrica dei corpi isolanti si deduce facilmente che le caratteristiche costruttive più importanti nel determinare il potere di interruzione sono :
1) il materiale isolante interposto fra i contatti ; a parità di altre caratteristiche gli interruttori in aria hanno potere di interruzione inferiore agli interruttori in olio , che a loro volta hanno potere di interruzione inferiore agli interruttori in esafluoruro di zolfo.
2) le dimensioni ; ovviamente il potere di interruzione aumenta con la distanza fra i contatti e quindi con la dimensione dell'interruttore stesso.

( Riferimenti : norme CEI 64-8/4 , CEI 17-5 , CEI 23-3 ) 

PROTEZIONE DI BACKUP

Il ricorso alla protezione di sostegno o protezione di back-up è una tecnica che permette di utilizzare una protezione contro il corto-circuito con potere di interruzione insufficiente ( cioè inferiore alla corrente di corto-circuito presunta nel punto in cui è installato il dispositivo ) , purchè :
1) si utilizzi a monte un dispositivo con potere di interruzione opportuno
2) il calcolo ( e la prova ) del potere di interruzione posseduto dalla combinazione delle due protezioni sia fornito dal costruttore dei dispositivi mediante opportune tabelle ( da cui discende che solitamente la tecnica del backup può avvenire solo fra dispositivi dello stesso costruttore ).

L'utilità del riconoscimento di questa tecnica da parte delle norme CEI ( norma CEI 64/8 art. 434.3.1 ) è evidente : si supponga ad esempio che un utilizzatore trifase sia rifornito dall'ente distributore (ENEL) in bassa tensione ( sistema TT ) e che il suo punto di allaccio sia nelle vicinanze di una cabina di trasformazione MT/BT dell'ente stesso. Per cause non dipendenti dalla sua volontà , l'utente si troverebbe con una corrente di cortocircuito presunta nel punto di allaccio di valore elevato e , se la tecnica del back up non rientrasse nella regola dell'arte , sarebbe costretto a ricorrere a interruttori magnetotermici ingombranti e molto costosi. Ricorrendo invece ad un interruttore generale automatico con potere di interruzione sufficiente e opportunamente coordinato con i dispositivi che gli sono a valle , il costo e l'ingombro di questi ultimi si riduce notevolmente

( Riferimenti : CEI 64-8 , art. 434.3.1 ).