Sezione Toscana e Umbria Siena 24 ottobre 2014 Valutazione del Rischio Elettrico dai contatti diretti, indiretti e da Arc Flash nei luoghi di lavoro Dott. Ing. Pietro Antonio SCARPINO Docente di Macchine Elettriche e Impianti Elettrici Scuola di Ingegneria - Università degli Studi di Firenze Consigliere AEIT sez. Toscana e Umbria Libero Professionista D.Lgs 81/2008 Art. 17 “Obblighi del Datore di Lavoro non delegabili” • la valutazione di tutti i rischi con la conseguente elaborazione del documento previsto dall'articolo 28 • la designazione del RSPP dai rischi; Art. 28 “Oggetto della valutazione dei rischi” deve riguardare tutti i rischi per la sicurezza e la salute dei lavoratori, ivi compresi quelli riguardanti gruppi di lavoratori esposti a rischi particolari, tra cui anche quelli collegati allo stress lavoro-correlato, e quelli riguardanti le lavoratrici in stato di gravidanza, nonchè quelli connessi alle differenze di genere, all'età, alla provenienza da altri Paesi. D.Lgs 81/2008 (Integrato con il D.Lgs n. 106/2009) TITOLO III – CAPO III “IMPIANTI E APPARECCHIATURE ELETTRICHE” 3 D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro” 1. Il datore di lavoro prende le misure necessarie affinché i lavoratori siano salvaguardati da tutti i rischi di natura elettrica connessi all’impiego dei materiali, delle apparecchiature e degli impianti elettrici messi a loro disposizione ed, in particolare, da quelli derivanti da: a)contatti elettrici diretti; b)contatti elettrici indiretti; c) innesco e propagazione di incendi e di ustioni dovuti a sovratemperature pericolose, archi elettrici e radiazioni; d)innesco di esplosioni; (art. 85 D.Lgs 81/2008) e)fulminazione diretta e indiretta; (art. 84 D.Lgs 81/2008) f) sovratensioni; (art. 84 D.Lgs 81/2008) g)altre condizioni di guasto regionevolmente prevedibili 4 D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro” 2. A tal fine il datore di lavoro esegue una valutazione dei rischi di cui al precedente comma 1, tenendo in considerazione: a)le condizioni e le caratteristiche specifiche del lavoro, ivi comprese eventuali interferenze; b)i rischi presenti nell’ambiente di lavoro; c) tutte le condizioni di esercizio prevedibili. Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80) Art. 87 comma 1: il datore di lavoro è punito con arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da € 2.740 a € 7.014; Art. 87 comma 2 e): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da € 2.740 a € 7.014; 5 D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro” 3. A seguito della valutazione del rischio elettrico il datore di lavoro adotta le misure tecniche ed organizzative necessarie ad eliminare o ridurre al minimo i rischi presenti, ad individuare i dispositivi di pretezione collettivi ed individuali necessari alla conduzione in sicurezza del lavoro ed a predisporre le procedure di uso e manutenzione atte a garantire nel tempo la permanenza del livello di sicurezza raggiunto con l’adozione delle misure di cui al comma 1. Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80) Art. 87 comma 3 d): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con la pena dell’arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da € 1.096 a € 5.260,80; 6 D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III Art. 80 “Obblighi del Datore di Lavoro” 4. Il datore di lavoro prende, altresì, le misure necessarie affinchè le procedure di uso e manutenzione di cui al comma 3 siano predisposte e attuate tenendo conto delle disposizioni legislative vigenti, delle indicazioni contenute nei manuali d’uso e manutenzione delle apparecchiature ricadenti nelle direttive specifiche di prodotto e di quelle indicate nelle pertinenti norme tecniche. Nota (sanzioni mancato adempimento art. 80) Art. 87 comma 3 d): il datore di lavoro e il dirigente sono puniti con la pena dell’arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da € 1.096 a € 5.260,80; 7 D.Lgs 81/2008 TITOLO III – CAPO III Art. 81 “Requisiti di sicurezza” 1. Tutti i materiali, i macchinari e le apparecchiature, nonché le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici devono essere progettati, realizzati e costruiti a regola d’arte. 2. Ferme restando le disposizioni legislative e regolamentari di recepimento delle direttive comunitarie di prodotto, i materiali, i macchinari, le apparecchiature, le installazioni e gli impianti di cui al comma precedente, si considerano costruiti a regola d’arte se sono realizzati secondo le pertinenti norme tecniche. Articoli simili agli articoli 1 e 2 della Legge n. 186/68 8 D.Lgs 81/2008 TITOLO I – CAPO III Sezione I “Misura di Tutela e Obblighi” Art. 22 “Obblighi dei Progettisti” 1. I progettisti dei luoghi e dei posti di lavoro e degli impianti rispettano i principi generali di prevenzione in materia di salute e sicurezza sul lavoro al momento delle scelte progettuali e tecniche e scelgono attrezzature, componenti e dispositivi di protezione rispondenti alle disposizioni legislative e regolamentari in materia. Nota (sanzioni mancato adempimento art. 22) Arresto fino a 6 mesi o ammenda da € 1.644,00 a € 6.576,00 9 La “classificazione delle aree” Il progettista elettrico e il datore di lavoro, classificano le aree omogenee di rischio elettrico le quali sono caratterizzate non solo dalle proprie caratteristiche costruttive e architettoniche, ma anche dalle attività lavorative svolte, o che verranno svolte al loro interno. Esempi: Luoghi ordinari, luoghi a maggior rischio in caso d’incendio, luoghi conduttori ristretti, luoghi con pericolo di esplosione, locali ad uso medico, ecc. ecc. Deve far parte del progetto un elaborato grafico che individui la classificazione omogenea delle aree; questo documento deve essere condiviso (firmato) non solo dal progettista ma anche dal datore di lavoro (committente del progetto) 10 La “classificazione delle aree” Guida CEI 0-2 “Guida per la definizione della documentazione di progetto degli impianti elettrici” Punto B2.2. “la classificazione e la valutazione dei rischi devono essere fornite dal Committente” Punto B.2.1 “[…….] il cambio o la ridefinizione d’uso comporta il riesame dell’impianto elettrico” 11 Ai fini della valutazione del rischio elettrico: Classificazione delle aree omogenee di rischio in fase progettuale Acquisizione di tutta la documentazione progettuale e di regolare esecuzione degli impianti elettrici e speciali Manutenzione a regola d’arte In BT: Norma CEI 64-8 e Norma CEI 0-10; In MT: Norma CEI 0-16 e Norma CEI 0-15. Verifiche e controlli periodici (art. 86 D.Lgs 81/08 e DPR n. 462/01) 12 Ai fini della valutazione del rischio elettrico: Acquisizione e/o Elaborazione di procedure di lavoro su macchinari e impianti Acquisizione e/o Elaborazione di Procedure per Lavori Elettrici (CEI 11-27 ; CEI 11-48) Elenco e Mansioni dei Lavoratori classificati: PAV–PES–PEC ; Personale Idoneo (PEI) Elenco dei Preposti ai Lavori ed eventualmente Persona o Unità Responsabile Impianto (URI), Responsabili di Impianto (RI), Persona o Unità Responsabile dei Lavori (URL), Responsabile dei Lavori (RL) – Norma CEI 11-27 Ed. 2014 13 Considerazione Domanda: Ho un impianto perfettamente a norma, quindi che necessità ho di effettuare una valutazione dei rischi già implicitamente presa in esame dalle norme di progettazione e costruzione adottate nella realizzazione dell’impianto? Risposta Anche gli impianti costruiti secondo la migliore regola dell’arte sono caratterizzati da rischi elettrici, che dal punto di vista del legislatore rientrano, a buon diritto, fra i rischi residui. Non vale l’equivalenza: Impianto a norma = assenza di rischio La valutazione del rischio elettrico non è una verifica di conformità degli impianti!!!! 14 Ma ha davvero senso parlare di rischio elettrico? 15 Rischio Elettrico: Edilizia Scolastica – Firenze 2009 Rischio Elettrico: Edilizia Scolastica – Firenze 2009 Rischio Elettrico: Edilizia Scolastica – Firenze 2009 Rischio Elettrico: Edilizia Scolastica – Firenze 2009 Rischio Elettrico: Centro Sportivo – Roma 2007 Rischio Elettrico: Agriturismo in Toscana (2009) Rischio Elettrico: Agriturismo in Toscana (2009) Rischio Elettrico: Ufficio (2010) Condominio (10 piani)– Milano 28.02.2012 Condominio – Milano 28.02.2012 Condominio – Milano 28.02.2012 Condominio – Milano 28.02.2012 Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Impianto Fotovoltaico 200kW (Luglio 2011) Rischio Elettrico: Cantieri Edili ElettroBestialità nei Cantieri Edili ElettroBestialità nei Cantieri Edili ElettroBestialità nei Cantieri Edili ElettroBestialità nei Cantieri Edili Rischio Elettrico Per L’Attività Incendio Incendio Esplosione Esplosione Contatti ContattiDiretti Diretti Per il Lavoratore Contatti ContattiIndiretti Indiretti Arc ArcFlash Flash 39 Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto Rischio elettrico da elettrocuzione CONTATTO ELETTRICO DIRETTO CONTATTO ELETTRICO INDIRETTO 40 Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto Modelli elettrici Circuito equivalente del corpo umano alla frequenza industriale (max 100 Hz) R1 R2 R3 R4 41 Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto Resistenza elettrica del corpo umano Tensione (V) di contatto Tipo di contatto: Mano-Mano Resistenza elettrica media offerta dal corpo umano, superata dal 50% della popolazione. 25 3250 Ω 50 2625 Ω 230 1350 Ω 42 Rischio Elettrico da contatto diretto e indiretto Fattore di Percorso Tipo di contatto Volore del Fattore di Percorso della corrente elettrica: (F) mano sinistra - torace 1,5 mano destra - torace 1,3 mano sinistra – piede sinistro 1 mano destra – piede sinistro 0,8 mano sinistra – mano destra 0,4 43 Definizioni Limiti di Corrente elettrica nel corpo umano Soglia di percezione della corrente elettrica: minimo valore di corrente avvertito dal 50% delle persone costituenti il campione di prova. Corrente Continua 2 mA Corrente Alternata (50Hz) 0,5 mA Massima Soglia della Corrente di rilascio (IB ) IB = 10 mA 44 Definizioni Macroshock 45 Caratteristica Tempo-Corrente contatto mano sinistra piedi , frequenza (15 – 100) Hz Zona 1: normalmente nessun effetto. Zona 2: normalmente nessun effetto fisiologico pericoloso. Zona 3: normalmente effetti fisiologici rimarchevoli (arresto cardiaco, arresto respiratorio, crampi muscolari ecc.). In genere questi effetti risultano reversibili. Zona 4: Oltre agli effetti della zona 3, probabilità di fibrillazione ventricolare. Il relè differenziale (rilevazione del guasto verso terra) come protezione da contatti diretti e indiretti Relè differenziale. Come funziona la protezione differenziale. PROTEZIONE ADDIZIONALE CON INTERRUTTORE DIFFERENZIALE Rt≤Vc/Idn Vc=50V Impianti Ordinari Vc=25V Impianti In luoghi particolari PROTEZIONE PROTEZIONECONTRO CONTROIICONTATTI CONTATTIINDIRETTI INDIRETTI Impianto elettrico ESEGUITO A REGOLA D’ARTE con interruttore differenziale coordinato con l’impianto di terra L1 N Id IF Se Sec’è c’èun unguasto, guasto, sulla sullamassa massa sisipresenta presentauna unatensione tensione pericolosa, pericolosa,ma mailildifferenziale differenziale interviene intervieneimmediatamente immediatamentein in quanto quantola lacorrente correntedi diguasto guasto sisidisperde disperdeattraverso attraverso l’impianto l’impiantodi diterra terra UT 50 PROTEZIONE PROTEZIONECONTRO CONTROIICONTATTI CONTATTIINDIRETTI INDIRETTI Caso di utilizzo improprio di spine schuko di apparecchiature elettriche (utensili, macchinari, ecc.) inserite in prese ad uso civile serie italiana senza usare l’opportuno adattatore Se Sec’è c’èun unguasto, guasto,sulla sulla massa massarimane rimanepresente presente una unatensione tensionepericolosa; pericolosa;ilil differenziale differenzialeinterviene interviene solo soloquando quandola lacorrente correntedi di guasto guastosi sidisperde disperdeaaterra terra attraverso attraversoililcorpo corpoumano umano L1 N Id IF UT 51 PROTEZIONE PROTEZIONECONTRO CONTROIICONTATTI CONTATTIINDIRETTI INDIRETTI L1 N Id IF UT 52 Uso improprio di riduttori e spine Definizioni Sicurezza e Pericolo La sicurezza (S) di un componente, di un’apparecchiatura o di un impianto, rappresenta la probabilità che non si verifichi un evento sfavorevole entro un determinato tempo. 0≤S≤1 S=0 Massimo evento sfavorevole; S=1 Assenza di evento sfavorevole; Il fattore (1-S) può essere considerato come insicurezza o pericolo, ossia la probabilità che l’evento sfavorevole si verifichi in un determinato tempo: P=(1-S) 54 Definizioni Danno probabile Per valutare la pericolosità dovuta ad un evento sfavorevole, il concetto di sicurezza da solo non basta; occorre introdurre la probabilità di danno (K), ossia la probabilità che l’evento sfavorevole possa causare il danno e l’entità del danno (d). Definiamo danno probabile (D) il prodotto: D = K·d K·d=0 l’evento sfavorevole non può in alcun modo causare un danno (Esempio: una parte in tensione non accessibile non può dar luogo a contatto diretto); K·d=1 l’evento sfavorevole causa sicuramente un danno 55 Definizioni Rischio Definiamo Rischio probabile (R) il prodotto: R = (1-S)·K·d R=0 Assenza di rischio (condizione solo teorica); R=1 Massimo rischio Osservazione Essendo (1-S) e K adimensionali, il rischio probabile R ha la stessa unità di misura dell’entità di danno “d”. 56 Approccio alla valutazione dei rischi Matrice dell’indice di Rischio R*: R*=P*•D* (P*) Altamente probabile 4 8 12 16 probabile 3 6 9 12 Poco probabile 2 4 6 8 improbabile 1 2 3 4 Lieve Medio Grave gravissimo Scala dell’indice del Danno (D*) 57 Approccio alla valutazione del rischio Indici di Probabilità P* Valutazione del Rischio Altamente probabile Tollerabile Tollerabile Inaccettabile Inaccettabile probabile Accettabile Tollerabile Inaccettabile Inaccettabile Poco probabile Accettabile Tollerabile Tollerabile Tollerabile improbabile Accettabile Accettabile Accettabile Tollerabile Lieve Medio Grave gravissimo Scala dell’indice del Danno (D*) 58 Approccio alla valutazione dei rischi Matrice dell’indice di Rischio R*: R*=P*•D* Criteri per definire priorità e programmazione degli interventi di protezione e di prevenzione da adottare 8≤R*≤16 4≤R*≤8 2≤R*≤3 R* = 1 Alto rischio Azioni correttive indilazionabili Medio rischio Azioni correttive necessarie da programmare con urgenza Basso rischio Azioni correttive/migliorative da programmare nel breve-medio termine Rischio non significativo Azioni migliorative da valutare in fase di programmazione 59 Locali contenenti Bagni o docce. Norma CEI 64-8 sez. 701 a: Selv (12Va.c. – 30Vd.c.) b: Selv (25Va.c – 60 Vd.c.) c: Selv (50 Va.c. – 120 Vd.c. + Idn 30mA) Locali contenenti Bagni o docce Norma CEI 64-8 sez. 701 61 Locali contenenti Bagni o docce ; piscine e fontane: Norma CEI 64-8 sez. 701 e 702 Le situazioni di pericolo sono dovute ai contatti tra persone e parti in tensione, per i quali, a causa della presenza dell’acqua e della maggiore difficoltà che una persona incontra a sottrarsi dal contatto, la probabilità “K” che il guasto causi un danno è elevata. Inoltre risulta elevata anche l’entità del danno “d” e quindi risulta elevato il danno probabile D=Kd. Ragionando in termini di “indici”, possiamo associare: P*= 2 (Poco probabile che si verifichi un contatto!!!):D*= 4 (se il contatto dovesse verificarsi il danno sarebbe gravissimo) (P*) Altamente probabile 4 8 12 16 probabile 3 6 9 12 Poco probabile 2 4 6 8 improbabile 1 2 3 4 Lieve Medio Grave Gravissimo R* > 8 Alto rischio (Inaccettabile) AMBIENTE CON APPLICAZIONI PARTICOLARI 4≤R*≤8 Medio rischio (Tollerabile) AMBIENTE CON APPLICAZIONI PARTICOLARI 1≤R*≤3 Basso rischio (Accettabile) AMBIENTE ORDINARIO Scala dell’indice del Danno (D*) 62 Locali contenenti Bagni o docce Norma CEI 64-8 sez. 701 P* Altamente probabile 4 8 12 16 probabile 3 6 9 12 Poco probabile 2 4 6 8 improbabil e 1 2 3 4 Lieve Medio Grave Gravissimo Scala dell’indice del Danno (D*) R* > 8 Alto rischio (Inaccettabile) AMBIENTE CON APPLICAZIONI PARTICOLARI 4≤R*≤8 Medio rischio (Tollerabile) AMBIENTE CON APPLICAZIONI PARTICOLARI 1≤R*≤3 Basso rischio (Accettabile) AMBIENTE ORDINARIO 120 cm 63 Rischio Elettrico dovuto ad ARC FLASH. 64 Arc Flash L’Arc Flash è un fenomeno accidentale, e quindi inaspettato, che si sviluppa attraverso l’aria, principalmente a causa di un cortocircuito tra parti elettriche attive in un sistema elettrico industriale. 65 Arc Flash Cortocircuito A B Arco Elettrico A B 66 Effetti dell’Arc Flash 19.000,00 °C (Tre quattro volte la temperatura sulla Superficie del sole) Proiezione di materiale fuso Onde sonore ad Altissima pressione e rumore fino a 160 dB passaggio del rame dallo stato solido a vapore e viceversa per circa 67000 volte con conseguente sviluppo di gas tossici Proiezione di materiale incandescente Aria calda in rapida espansione Flash ad altissima Intensità luminosa 67 Effetti dell’Arc Flash sul corpo umano Ustioni Ustioni Effetti dell’Arc Flash Lesioni Lesionilegati legatialla alla proiezione proiezionedi dimateriale materiale incandescente incandescenteeemateriale materiale fuso fuso Danni Danni all’udito all’udito Inalazione Inalazionedi digas gas tossici tossici 68 Effetti dell’Arc Flash 69 Effetti sul corpo umano Marchio elettrico Elettrocuzione in entrata Elettrocuzione in uscita 70 Effetti sul corpo umano Ustione 71 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco 72 Filmato arc flash Arc Flash L’Arc Flash produce quindi energia radiante incidente altamente concentrata la quale può causare seri danni ad eventuali lavoratori che ne vengono investiti. 74 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco L’energia generata dall’arco elettrico può essere fino a tre quattro volte superiore a quella di una forte FIAMMATA improvvisa che si sviluppa in brevissimo tempo (qualche secondo). E’ proprio questa concentrazione di energia che si sviluppa in brevissimo tempo che può avere effetti fatali sui lavoratori che si trovano nelle vicinanze dove avviene il fenomeno. La fiammata è visibile a causa delle fiamme, e l’energia termica è per il 50% circa di tipo convettivo (le fiamme) e per il restante 50% radiante. Nel caso di un arco elettrico, l’energia radiante può raggiungere il 90% e si possono quindi avere ustioni anche se l’evento è accompagnato da poca o da nessuna fiamma. 75 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco Altre cause di flash arco, non meno importanti dal cortocircuito, possono essere dovute a: 1. polvere o impurità che si depositano sulle superfici delle parti attive, con conseguente riduzione della resistenza di isolamento tra queste e/o verso terra e conseguente flash arco dovuto alla circolazione di correnti di sovraccarico oppure dovuto a sovratensioni; 2. corrosione di alcuni parti di un’apparecchiatura, normalmente alimentata, oppure dei terminali dei conduttori. La corrosione indebolisce i contatti e da origine ad un processo di corrosione e/o ossidazione con conseguente scintillazione e guasti dovuti ad archi tra conduttori attivi e tra questi e la terra; 3. contatti accidentali tra parti attive, dovuti ad esempio alla caduta di attrezzi e/o utensili da lavoro su sbarre, terminali, barratura di quadri elettrici, ecc., normalmente in tensione; 4. sovratensioni; specialmente in spazi ristretti oppure all’interno di quadri elettrici. Una sovratensione può creare un flash arco tra parti attive molto vicine fra loro. 76 Effetti dell’Arc Flash 77 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco 78 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco 79 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco Lavoro LavoroElettrico Elettrico(Norma (NormaCEI CEI 11-27 11-27Ed. Ed. 2014) 2014) DA 9 lavoro non elettrico Parte attiva DL = Zona di guardia DL LAVORO A CONTATTO DV DV = Zona prossima LAVORO IN PROSSIMITA’ 80 Rischio Elettrico Dovuto a Flash Arco Distanze DistanzeDDLLee D DVVin infunzione funzionedella dellatensione tensionenominale nominale Tensione nominale (kV) ≤1 3 6 10 15 20 - Distanza DL zona di guardia (mm) Non contact 60 90 120 160 220 Distanza DV zona prossima (mm) 300 1120 1120 1150 1160 1220 81 Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco 82 Arc Flash Con Conililtermine termineArc ArcFlash Flashsi siintende intendel’energia l’energiatermica termicaee luminosa luminosaassociata associataad adun unguasto guastocon conarco. arco. La Laprincipale principaleconseguenza conseguenzadel delrilascio rilasciodi ditale taleenergia energiaèè una unapotenza potenzaradiante radianteglobalmente globalmenteemessa emessa“P “Pi”che i”che varia variacon conla lanota notalegge leggedi diStefan-Boltzmann: Stefan-Boltzmann: • Qi = Pi = σ T 4 σ = 5, 67 ⋅10 Pi = 0,567 ⋅ Ca (T − T ) ⋅10 4 e 4 a −11 −8 [W/K4 m2 ] [W/cm2] Dove Ca è il coefficiente di assorbimento della superficie assorbente e Te e Ta sono rispettivamente la temperatura della superficie emittente e assorbente. 83 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National National Fire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA-- 70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety Safety Requirements Requirementsfor for Employee Employee Workplaces” Workplaces” IEEE IEEE––Istitute Istituteof of Electrical Electrical and andElectronics ElectronicsEngeneers Engeneers IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” 84 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco Per i calcoli di Arc Flash in un punto o in prossimità di un sistema elettrico di potenza è necessario conoscere le correnti di cortocircuito nel punto di valutazione. 85 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco 86 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National National Fire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA-- 70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety Safety Requirements Requirementsfor for Employee Employee Workplaces” Workplaces” Valore dell’Energia radiante Categoria di Rischio Ec calcolata in [cal/cm2] Categoria DPI 0<Ec≤1,2 0 0 1,2<Ec≤8 1 1 8<Ec≤25 2 2 25<Ec≤40 3 3 Ec>40 4 4 87 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National NationalFire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA--70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety SafetyRequirements Requirements for forEmployee EmployeeWorkplaces” Workplaces” Calcolo della distanza limite di pericolo (Dc) entro la quale deve essere fatta la valutazione del rischio elettrico dovuto ad Arc Flash. Dc = (2, 65 ⋅ Acc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 [cm] ( Con Acc3F espresso in MVA) Dc = (2, 65 ⋅ 3 ⋅Vn ⋅ I cc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 [cm] Alla distanza Dc calcolata si ha un ustione curabile (Ustione di 2° grado) 88 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National NationalFire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA--70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety SafetyRequirements Requirements for forEmployee EmployeeWorkplaces” Workplaces” La distanza alla quala si verificano ustioni fatali è calcolabile con la relazione: DF = (1,96 ⋅ Acc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 = 0,86 Dc [cm] ( Con Acc3F espresso in MVA) 89 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National NationalFire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA--70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety SafetyRequirements Requirements for forEmployee EmployeeWorkplaces” Workplaces” In forma del tutto approssimata, possiamo adoperare invece della Acc3F la potenza apparente nominale e scrivere: Dc = (53 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48 [cm] ( Con An espresso in MVA) Errore di 4cm se valuto l’arc flash ai morsetti BT di un Trafo di 400kVA con vcc=6% Se la potenza apparente nominale del trasformatore e maggiore di 750 kVA (630kVA) Dc = (53 ⋅1, 25 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48 [cm] 90 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National National Fire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA-- 70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety Safety Requirements Requirementsfor for Employee Employee Workplaces” Workplaces” in aria (in sistemi elettrici con V≤0,6kV): E A = 5271 ⋅ ( DA ) −1,9593 ⋅ t A ⋅ (0, 0016 ⋅ I cc 3 F 2 − 0, 0076 ⋅ I cc 3 F + 0,8938) [cal/cm2] All’interno di un contenitore chiuso e per sistemi elettrici con V≤0,6kV: EB = 1038, 7 ⋅ ( DB ) −1,4738 ⋅ tB ⋅ (0, 0093 ⋅ I cc 3 F 2 − 0,3453 ⋅ I cc 3 F + 5,9675) [cal/cm2] DA e DB rappresentano le distanze di lavoro dagli elettrodi attivi espressi in “inches (pollici: 1”= 2,54cm e 12”= 1 ft”), a seconda che siamo in aria aperta o all’interno di un armadio (box); 91 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco National National Fire FireProtection ProtectionAssociations Associations NFPA NFPA-- 70E 70E“Standard “Standardfor forElectrical ElectricalSafety Safety Requirements Requirementsfor for Employee Employee Workplaces” Workplaces” in aria (in sistemi elettrici con V>0,6kV): −2 E = 793 ⋅ ( D ) ⋅ t ⋅V ⋅ I cc 3 F [cal/cm2] (Con D espresso in pollici) 92 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” Per Sistemi Elettrici con V < 1 Kv – Icc=700A - 106kA log10 I arc = K A + 0, 662 ⋅ log10 I cc 3 F + 0, 0966 ⋅ V + 0, 000526 ⋅ G + +0,5588 ⋅ V ⋅ log10 I cc 3 F − 0, 00304 ⋅ G ⋅ log10 I cc 3 F [kA] I arc = 10 [kA] log10 ( I arc ) G è la distanza misurata in [mm] tra gli elettrodi o tra i conduttori dove si sviluppa l’arco KA = -0,153 in aria aperta KA = -0,097 al chiuso; I cc 3 F è la corrente di cortocircuito trifase in [KA] nel punto di valutazione; ♦V è la tensione concatenata nominale del sistema elettrico misurata in [kV]; 93 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” Per Sistemi Elettrici con V ≥ 1 kV log10 I arc = 0, 00402 + 0,983 ⋅ log10 I cc 3 F I arc = 10 I cc 3 F log10 ( I arc ) [kA] è la corrente di cortocircuito trifase in [KA] nel punto di valutazione; 94 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” log10 En = K1 + K 2 + 1, 0811 ⋅ log10 I arc + 0, 0011 ⋅ G En = 10 log10 ( En ) [J/cm2] Energia normalizzata a t=0,2s e alla distanza di lavoro pari a 610 mm. K1 = -0,792 in aria aperta e K1 = -0,555 al chiuso; K2 = 0 per sistemi elettrici con distribuzione di tipo TT e TN; K 2 = -0,113 per sistemi elettrici con distribuzione IT.; 95 IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” Per tensioni nominali inferiori a 15 kV t 610 E = C f ⋅ En ⋅ ⋅ D 0, 2 x [cal/cm2] Cf è un fattore di calcolo che vale 1,5 per sistemi con tensioni nominali inferiori a 1 kV e 1 per sistemi con Vn> 1 kV; ♦x: è una fattore distanza, tabulato che dipende dalla tensione e dalla distanza tra gli elettrodi o tra i conduttori dove si sviluppa l’arco: ≥ Per tensioni nominali 15 KV (Metodo di Ralph Lee) t E = 5,12 ⋅ x ⋅10 ⋅ V ⋅ I cc 3 F ⋅ 2 ⋅ 0, 239 D 5 [cal/cm2] 96 IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” System Voltage [kV] Equipment Type Typical gap “G” between conductors [mm] Distance x Factor 0,208 - 1 Open Air Switchgear MCC ad panels Cable 10-40 32 25 13 2,00 1,473 1,641 2,00 > 1 - 5 Open Air Switchgear Cable 102 13-102 13 2,00 0,973 2,00 > 5 - 15 Open Air Switchgear Cable 13-153 153 13 2,00 0,973 2,00 97 IEEE IEEE1584-2002 1584-2002“Guide “Guidefor forPerforming PerformingArc-Flash Arc-FlashHazard Hazard Calculations” Calculations” DB è la distanza di confine, cioè quella distanza dove l’energia radiante emessa dall’Arc Flash assume il valore di 1,2 cal/cmq Per tensioni nominali non superiori a 15 kV (EB=1,2cal/cmq) x t 610 DB = C f ⋅ En ⋅ ⋅ 0, 2 EB 1 x [mm] Per tensioni nominali superiori a 15 kV (Metodo di Lee) con EB=1,2 cal/cmq t DB = 5,12 ⋅ x ⋅10 ⋅ V ⋅ I cc 3 F ⋅ EB 5 [mm] 98 Valutazione del Rischio Elettrico dovuto a Flash Arco Impulso di Pressione 5, 25 ⋅ I arc Pr essione = 0,9 ( D ⋅ 30, 48) 5, 25 ⋅ 0,98 Pr essione = ⋅ I arc 0,9 ( D ⋅ 30, 48) [kg/cm2] [bar] Con D = distanza dal luogo dove si verifica l’arco in [cm]; Iarc=corrente d’arco in [kA]; E’ stato stimato che una persona posta alla distanza di 60 cm dall’arco associato ad una corrente di guasto di 20 kA è sottoposto ad una forza di 225 kg. La repentina onda di pressione è in grado di causare danni permanenti al timpano 99 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco La normativa di riferimento sugli indumenti per la protezione da Flash Arco in campo internazionale è la seguente: • IEC 61482-2 “indumenti di protezione contro gli effetti termici dell’arco elettrico – requisiti dell’indumento” • IEC 61482-1-1 “metodo di prova – determinazione dell’ATPV Arc Thermal Performance Value (metodo americano)” • CEI EN 61482-1-2 “metodo di prova – determinazione delle classi di protezione dall’arco elettrico di materiale e indumento usando il metodo dell’arco forzato e diretto – box test (metodo europeo)” 100 Curva Curvadi diA. A.Stoll StolleeM. M.Chianta Chianta Il lavoro di Alice Stoll e Maria Chianta (1969) ci consente di quantificare la risposta della pelle e dei tessuti umani alle fonti di energia termica. Quando i tessuti passano dalla temperatura normale del sanque (36,5°C) ad una temperatura superiore a 44°C cominciano a verificarsi ustioni della pelle. Ustioni di 1° “provocano dolore, la cute diventa rossa ma non si ha la formazione di pustole 36,5°C – 45°C.” “causano pustole alla cute e Ustioni di 2° l’epidermide può rigenerarsi” oltre i 50°C il danno alla cute è 100 volte più rapido; “provocano un degrado completo Ustioni di 3° dell’epidermide e la cute non può rigenerarsi” a 72°C la cute subisce una distruzione completa 101 Curva Curvadi diA. A.Stoll StolleeM. M.Chianta Chianta Sono stati sviluppati sensori calorimetrici per rappresentare il modo in cui la cute umana risponde all’aumento di temperatura in modo da prevedere l’insorgere di ustioni di 2° grado. La Curva di Stoll rappresenta l’aumento di temperatura sulla superficie del sensore, posizionato sul tessuto tessile in funzione del tempo. 102 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco (Guida (Guidaall’uso) all’uso) IEC 61482-2 “indumenti di protezione contro gli effetti termici dell’arco elettrico – requisiti dell’indumento” IEC 61482-1-1 “metodo di prova – determinazione dell’ATPV arc thermal performance value Energia incidente [cal/cm2] Classificazione dell’abbigliamento Indumenti – Resistenti alla Fiamma Peso [g/m2] Livello di protezione da ustioni di 2° grado ATPV [cal/cm2] 0-2 0 Non FR(1 strato) 150 - 240 N/A 2-5 1 Camicia e Pantaloni FR 150 - 270 5-7 5-8 2A Indumenti intimi non FR + camicia e pantalone FR 300 - 400 8- 18 5-16 2B Indumenti intimi non FR + camicia e pantalone FR+Tuta FR 340 - 480 16- 22 8-25 3 Indumenti intimi non FR + camicia e pantalone FR + tuta FR 540 - 680 25-50 25-40 4 Indumenti intimi non FR + camicia e pantalone FR + cappotto a doppio strato 800 - 1000 40 - >60 103 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco (metodo (metodoeuropeo) europeo) CEI EN 61482-1-2 DPI di III categoria (rischi mortali) (D.Lgs 475/92) “metodo di prova – determinazione delle classi di protezione dall’arco elettrico di materiale e indumento usando il metodo dell’arco forzato e diretto – box test (metodo europeo)” Corrente prova [KA] di Tensione di prova in corrente alternata [V] Durata [ms] d’arco Classe 1 4 400 500 Classe 2 7 400 500 104 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco Per quanto riguarda la norma CEI EN 61482 -2 i requisiti dell’indumento sono i seguenti: • • • • • Tutti i materiali devono essere resistenti all’arco elettrico; Le chiusure devono essere progettate in modo che dopo l’esposizione all’arco devono essere funzionanti; Non è permesso alcun materiale metallico esposto all’esterno; La parte frontale dell’indumento e le maniche devono avere le stesse prestazioni se esposti all’arco elettrico; Il filato per le cuciture non deve presentare fusione e combustione alla prova di resistenza al calore (5 minuti a 260 °C). 105 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco 106 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco 107 DPI DPI per perla laprotezione protezioneda daFlash FlashArco Arco 108 ESEMPI DI CALCOLO DI ARC FLASH. 109 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash Cabina d’utente MT/BT – N.1 Trasformatore 630kVA 15/0,4 kV Fonte Enel Distribuzione 110 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash 111 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flashin in cabina cabinaMT/BT MT/BT 112 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash I cc 3 F = icc ⋅ I n = An 1 ⋅ vcc % 3 ⋅ Vn 113 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash 114 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash Calcolo della distanza limite di pericolo (Dc) Icc3F lato BT = 15,06 kA Dc = (2, 65 ⋅ Acc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 [cm] ( Con Acc3F espresso in MVA) Dc = (2, 65 ⋅ 3 ⋅Vn ⋅ I cc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 Dc = (2, 65 ⋅ 3 ⋅ 0, 4 ⋅15, 06 ⋅ 0,12) ⋅ 30, 48 = 55,52cm Distanza Ustioni Fatali: DF = (1,96 ⋅ Acc 3 F ⋅ t ) ⋅ 30, 48 = 0,86 Dc = 47, 74cm 115 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash Calcolo della distanza limite di pericolo (Dc) ( An espresso in MVA) Dc = (53 ⋅ An ⋅ t ) ⋅ 30, 48 Dc = (53 ⋅ 0, 63 ⋅ 0,12) ⋅ 30, 48 = 61, 01cm Errore di circa 5,5 cm se valuto l’arc flash ai morsetti BT di un Trafo di 630kVA con vcc=6% E = 793 ⋅ ( D ) −2 ⋅ t ⋅V ⋅ I cc 3 F Da usare in MT EB = 1038, 7 ⋅ ( DB ) −1,4738 ⋅ t B ⋅ (0, 0093 ⋅ I cc 3 F 2 − 0,3453 ⋅ I cc 3 F + 5,9675) E A = 5271 ⋅ ( DA ) −1,9593 ⋅ t A ⋅ (0, 0016 ⋅ I cc 3 F 2 − 0, 0076 ⋅ I cc 3 F + 0,8938) Da usare in BT 116 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash Equazioni da utilizzare per archi interni – Annex C Method (2003) NFPA-70E 117 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,12s DL=6,29” (160mm) CEI 11.27 E=3,38 cal/cm2 DPI = Cat. 1 (Metodo di LEE) ARC FLASH DL<100mm<DV CEI 11.27 E=8,66 cal/cm2 DPI=Cat.3 ARC FLASH; t=0,1s Dc=50,84 cm; DF=43,72cm DV=11,81” (300mm) CEI 11-27 E=7,83 cal/cm2 DPI = Cat. 2 ARC FLASH D= 100mm E=39,56 cal/cm2 DPI = Cat. 4 118 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,12s IEEE 1584-2002 DL=6,29” (160mm) CEI 11.27 E=3,38 cal/cm2 DPI = Cat. 1 (Metodo di LEE) ARC FLASH DL<100mm<Dv CEI 11.27 E=8,66 cal/cm2 DPI=Cat.3 ARC FLASH; t=0,1s DV=11,81” (300mm) CEI 11-27 E=6,85 cal/cm2 DPI = Cat. 2 ARC FLASH D= 100mm E=34,56 cal/cm2 DPI = Cat. 4 119 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash Norma CEI 11-27 120 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash TRASFORMATORE POTENZA APPARENTE [kVA] DATI 2500 TENSIONE PRIMARIA [kV] 15 TENSIONE SECONDARIA [kV] 0,4 VCC% ICC3F [kA] PRIMARIA ICC3F [kA] SECONDARIA 6 1,60 60,14 121 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,12s IEEE 1584-2002 DL=6” (160mm) CEI 11.27 E=13,42 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (Metodo di LEE) ARC FLASH ABB EMAX E4S-A-3200A 65kA DL<100mm<DV CEI 11.27 E=34,37 cal/cm2 DPI=Cat.4 ARC FLASH; t=0,1s DV=11,81” (30cm) CEI 11-27 E=23,76 cal/cm2 DPI = Cat. 3 ARC FLASH D= 10 cm E=119,58 cal/cm2 DPI = Cat. 4 122 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,12s IEEE 1584-2002 DL=6” (160mm) CEI 11.27 E=13,42 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (Metodo di LEE) ARC FLASH ABB EMAX E4S-A-3200A 65kA DL<100mm<DV CEI 11.27 E=34,37 cal/cm2 DPI=Cat.4 ARC FLASH; t=0,07s DV=11,81” (30cm) CEI 11-27 E=16,59 cal/cm2 DPI = Cat. 3 ARC FLASH D= 10 cm E=83,70 cal/cm2 DPI = Cat. 4 123 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,12s Icc3F=51,55kA DL=300mm CEI 11.27 E=24,76 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,12s Icc3F=49,62kA DL=300mm CEI 11.27 E=23,92 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,12s Icc3F=47,42kA DL=300mm CEI 11.27 E=22,96 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,12s ARC FLASH; t=0,12s Icc3F=22,52kA Icc3F=10,60kA DL=300mm CEI 11.27 DL=300mm CEI 11.27 E=11,74 cal/cm2 E=5,96 cal/cm2 DPI = Cat. 3 DPI = Cat. 2 (IEEE1584) (IEEE1584) 124 Esempio Esempiodi diValutazione Valutazionedel delrischio rischioda daArc ArcFlash Flash ARC FLASH; t=0,07s Icc3F=51,55kA DL=300mm CEI 11.27 E=14,43 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,07s Icc3F=49,62kA DL=300mm CEI 11.27 E=13,95 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,07s Icc3F=47,42kA DL=300mm CEI 11.27 E=13,39 cal/cm2 DPI = Cat. 3 (IEEE1584) ARC FLASH; t=0,07s ARC FLASH; t=0,07s Icc3F=10,60kA Icc3F=22,52kA DL=300mm CEI 11.27 DL=300mm CEI 11.27 E=3,47 cal/cm2 E=6,85 cal/cm2 DPI = Cat. 2 DPI = Cat. 1 (IEEE1584) (IEEE1584) 125 Alcune Alcuneprotezioni protezionida daArc ArcFlash Flash 126 Alcune Alcuneprotezioni protezionida daArc ArcFlash Flash 127 Arc ArcFlash Flashanche anchesu suiphone iphoneeeipad ipad 128 Arc ArcFlash Flashanche anchesu suiphone iphoneeeipad ipad 129 Arc ArcFlash Flashanche anchesu suiphone iphoneeeipad ipad 130 Sezione Toscana e Umbria Grazie per l’attenzione Pietro Antonio Scarpino
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