Realizzare un Quadro Elettrico BT: i gradi di protezione

Protezione contro l’impatto meccanico IK (Norma CEI EN 50102) sia la protezione contro i contatti con parti in tensione e l’ingresso di corpi solidi o liquidi IP (Norma CEI EN 60529)

Un aspetto fondamentale da considerare nella realizzazione di un quadro è il grado di protezione fornito dall’involucro del quadro, grado di protezione che riguarda sia la protezione contro l’impatto meccanico IK (Norma CEI EN 50102) sia la protezione contro i contatti con parti in tensione e l’ingresso di corpi solidi o liquidi IP (Norma CEI EN 60529).

Indicazioni riguardo le caratteristiche che deve soddisfare l’equipaggiamento elettrico della macchina in funzione dell’ambiente di installazione sono espresse dalla norma CEI EN 60204 al paragrafo 4.4 Ambiente circostante e condizioni di funzionamento e successivi capoversi. Inoltre al paragrafo 11.3 chiede che il grado di protezione contro l’ingresso di oggetti estranei solidi e di liquidi del contenitore utilizzato per il quadro bordo macchina deve essere adeguato alle influenze esterne in cui opera la macchina e deve essere sufficiente contro la polvere, i liquidi refrigeranti, i trucioli e i danni meccanici. In aggiunta la Norma CEI EN 60204 rimanda alla IEC 60529 per le protezioni contro la penetrazione di acqua e richiede l’utilizzo di misure di protezioni supplementari in presenza di liquidi diversi dall’acqua.

La nuova edizione della norma CEI EN 60529 tab.3 prevede anche il 9 come seconda cifra caratteristica che rappresenta la protezione contro i getti d’acqua ad alta pressione e a temperatura elevata. La norma stessa precisa che la designazione e marchiatura singola IPX9 è ritenuto impiego di tipo semplice e quindi non può essere utilizzata anche per l’immersione (7) se non previa doppia marcatura IPX7/IPX9.

Sulla base dell’attuale produzione industriale degli involucri di automazione e del loro rapporto caratteristiche/prezzo, risulta consuetudine prescrivere e offrire, nella maggior parte dei casi, soluzioni con grado di protezione IP54.

I gradi di protezione prescritti dalla norma sono da intendersi come gradi di protezione minimi; in funzione di specifiche condizioni di installazione possono essere necessari gradi di protezione superiori.

Le condizioni di installazione che richiedono gradi di protezione superiori possono essere le seguenti: ambienti sottoposti a periodici lavaggi con getti d’acqua, per i quali il grado di protezione richiesto può arrivare sino a IP66 oppure situazioni ambientali ove si manifesti una presenza elevata di polveri fini, per le quali si richiede una protezione minima, pari a IP65.

Soluzione costruttiva ormai consolidata per ottenere gradi di protezione IP così elevati è l’adozione di guarnizioni in poliuretano a cellule chiuse applicate mediante processo di colatura robotizzato.

Guarnizione standard: i pannelli di chiusura degli involucri (porte, fianchi retri, coperchi) sono dotati di guarnizione perimetrale in poliuretano bicomponente a celle chiuse. La guarnizione ha un grado di tenuta al fuoco HF1 (per standard UL94).

La norma CEI EN 60204 prescrive che gli involucri e delle apparecchiature di comando e controllo devono garantire un grado di protezione minimo IP22 (in conformità alla CEI EN 60259) aggiungendo, tra le note, che a seconda delle condizioni di installazioni potrebbe essere necessario aumentare il grado IP per soddisfare le condizioni del luogo di installazione.

Guarnizione EMC: in questo caso è una guarnizione costituita da 3 parti: un’anima in EPDM (che conferisce il grado di protezione), un rivestimento in tessuto metallico (che garantisce la continuità dielettrica tra struttura e pannelli) e un biadesivo in tessuto non tessuto, molto resistente e applicato su un lato (che garantisce aderenza e resistenza).

Per entrambe, le condizioni ambientali ottimali di utilizzo sono: temperatura: -40°C < T < 80°C. Le condizioni ambientali di funzionamento ottimale sono a temperature comprese tra -25°C e +80°C.

All’interno della norma troviamo inoltre indicazioni riguardo la protezione da adottare contro i contatti diretti (paragrafo 6 e successivi capoversi) che deve essere: per tutte le parti attive almeno IP2X o IPXXB nelle condizioni generali e nel caso in cui la parte superiore dell’involucro è facilmente accessibile e/o si trova in luoghi di libero accesso almeno IP4X o IPXXD.

Se non diversamente specificato, il grado di protezione IP indicato dal costruttore del quadro vale per l’intero quadro, quando è installato in accordo con le istruzioni del costruttore. Particolare attenzione, soprattutto per quadri con grado di protezione IP elevato, deve essere posta nel caso di installazione sulla porta o sulle superfici laterali di interruttori di manovra, strumenti di misura, pulsanti e lampade di segnalazione. In questo caso, per mantenere il grado di protezione dichiarato dal costruttore dell’involucro, occorrerà utilizzare componenti che abbiano un grado di protezione, sempre dichiarato dal costruttore, uguale o superiore a quello dell’involucro.

Sarà poi indispensabile installare correttamente questi componenti seguendo le indicazioni del costruttore per quanto riguarda ad esempio le forature da praticare, eventuali guarnizioni da applicare, coppie di serraggio e quant’altro.

Analoghi accorgimenti dovranno essere messi in pratica riguardo anche agli accessori per l’entrata cavi (ad esempio con l’utilizzo di adeguati pressa cavi) e agli eventuali accessori per la ventilazione quali filtri, ventilatori filtro, condizionatori e scambiatori aria/acqua rispettando la dima di foratura. In caso contrario, il quadro assumerà il grado di protezione del componente avente grado di protezione inferiore.

Nel caso di quadri chiusi per esterno e per interno da utilizzare in ambienti con umidità elevata e temperature variabili entro ampi limiti, devono essere previsti adeguati accorgimenti (ventilazione e/o riscaldamento interno, fori di drenaggio, ecc.) atti a prevenire una formazione di condensa pericolosa all’interno del quadro, formazione che, oltre a fenomeni di corrosione, può innescare archi elettrici con conseguente cortocircuito e danneggiamento delle apparecchiature installate.

Nello stesso tempo, tuttavia, deve essere mantenuto il grado di protezione specificato. E’ possibile risolvere il problema della condensa utilizzando armadi per esterno che abbiano una parete doppia (con “camera d’aria interna”) e tetto appositamente studiato per garantire la corretta circolazione dell’aria. Questi quadri possono essere costruiti in metallo e in leghe particolari quali Alluminio-Magnesio.

Occorre, infatti, ricordare che l’utilizzo di involucri con elevato grado di protezione, IP55 e oltre, specie se installati all’esterno può favorire la formazione di condensa causata dal limitato scambio termico dovuto all’elevato grado di protezione che porta ad un ristagno di umidità all’interno del quadro.

In questi casi è buona norma prevedere opportune griglie di aerazione con filtro antipolvere oppure installare apposite resistenze anticondensa dimensionate in modo da mantenere la temperatura all’interno del quadro ad un valore superiore a quello del punto di rugiada.

Per approfondimenti relativi ai Quadri Elettrici BT consultare la nostra Guida Tecnica.