Immaginate per un momento di dover gestire il flusso di energia elettrica in un grande edificio commerciale o industriale senza un sistema di controllo e distribuzione. Sarebbe come tentare di dirigere il traffico di una metropoli senza semafori, segnaletica o vigili urbani.
I quadri di distribuzione elettrica rappresentano proprio questo: il cuore pulsante di ogni impianto elettrico, dove l'energia viene gestita, controllata e distribuita in modo sicuro ed efficiente. Questi dispositivi, spesso nascosti alla vista ma fondamentali per il funzionamento della nostra vita quotidiana, garantiscono che l'elettricità arrivi dove serve, quando serve, nelle giuste quantità e in totale sicurezza.
Cosa sono i quadri di distribuzione elettrica
I quadri elettrici di distribuzione elettrica sono sistemi integrati che fungono da centri nevralgici per il controllo e la distribuzione dell'energia elettrica in qualsiasi tipo di impianto. La loro funzione primaria consiste nel ricevere energia da una fonte principale e redistribuirla attraverso diverse linee secondarie, garantendo al contempo protezione e controllo di ogni singolo circuito.
Questi dispositivi svolgono tre funzioni fondamentali: la protezione contro sovracorrenti e cortocircuiti attraverso interruttori magnetotermici e differenziali, il sezionamento per consentire interventi di manutenzione in sicurezza, e la distribuzione controllata dell'energia verso i vari utilizzatori.
All'interno di ogni quadro troviamo componenti essenziali come interruttori automatici, contattori, relè di protezione e sistemi di misura che lavorano in sinergia per garantire il funzionamento ottimale dell'impianto.
Quadri bassa tensione per la distribuzione secondaria
I quadri di distribuzione secondaria operano tipicamente nel range di tensione 400V-690V e rappresentano l'anello di congiunzione tra la distribuzione primaria e gli utilizzatori finali. Questi sistemi sono caratterizzati da strutture modulari che permettono elevata flessibilità nella configurazione e facilità di espansione futura.
Le caratteristiche principali includono:
● scomparti separati per ottimizzare la sicurezza
● sistemi di ventilazione adeguati per la dissipazione del calore
● interfacce intuitive per il monitoraggio e il controllo.
Le applicazioni tipiche spaziano dai centri commerciali agli stabilimenti produttivi, dove è necessario alimentare carichi diversificati come illuminazione, prese di servizio, motori di piccola-media potenza e sistemi HVAC. La modularità costruttiva consente di adattare facilmente la configurazione alle specifiche esigenze dell'impianto.
Quadri bassa tensione per la distribuzione primaria power center
I Power Center rappresentano la soluzione per applicazioni che richiedono la gestione di correnti elevate, tipicamente superiori a 1000A. Questi quadri si distinguono per la robustezza costruttiva e i sistemi di protezione avanzati, progettati per sopportare gli stress termici e meccanici associati alle alte correnti.
La struttura di un Power Center prevede scomparti dedicati per i dispositivi di protezione principale, sistemi di sbarre potenziate per la distribuzione, e compartimenti separati per i circuiti di partenza.
I requisiti tecnici includono elevata resistenza alle correnti di cortocircuito, sistemi di raffreddamento efficienti e dispositivi di protezione selettivi. Questi quadri trovano applicazione in grandi complessi industriali, data center e infrastrutture critiche dove l'affidabilità e la continuità di servizio sono parametri fondamentali.
Centralini e quadri residenziali, terziario e industria
Ogni settore di applicazione presenta caratteristiche specifiche che influenzano la progettazione dei quadri elettrici. Nel settore residenziale, i centralini si caratterizzano per dimensioni compatte, facilità di installazione e costi contenuti, con focus sulla protezione delle persone attraverso interruttori differenziali ad alta sensibilità.
Il settore terziario richiede soluzioni più flessibili e facilmente espandibili, con sistemi di monitoraggio dei consumi e integrazione con sistemi di building automation. I quadri industriali, invece, devono resistere a condizioni ambientali severe, gestire carichi variabili e garantire elevata affidabilità con sistemi di protezione selettivi che minimizzino i disservizi in caso di guasto.
Normative e certificazioni obbligatorie
La normativa di riferimento IEC/EN 61439 stabilisce i requisiti per la progettazione, costruzione e verifica dei quadri elettrici di bassa tensione. Questa normativa introduce il concetto di "forma di segregazione" per definire il livello di separazione tra le diverse parti del quadro e stabilisce responsabilità precise per progettista originale e assemblatore finale.
I test di tipo verificano le caratteristiche costruttive e prestazionali del quadro, mentre le verifiche individuali garantiscono la conformità di ogni singola realizzazione. La certificazione deve coprire aspetti come tenuta dielettrica, resistenza alle correnti di cortocircuito, sovratemperature e funzionamento meccanico dei dispositivi, assicurando così la sicurezza e l'affidabilità del sistema.
Gradi di protezione IP e IK
Il sistema di classificazione IP (Ingress Protection) definisce il livello di protezione contro l'ingresso di corpi solidi e liquidi. Il primo numero indica la protezione contro corpi estranei solidi (da 0 a 6), mentre il secondo numero specifica la protezione contro l'acqua (da 0 a 8). Ad esempio, un grado IP65 garantisce protezione totale contro la polvere e protezione contro getti d'acqua.
Il grado IK valuta invece la resistenza agli impatti meccanici, con una scala da 00 a 10 che indica l'energia di impatto sopportabile. La scelta del grado di protezione appropriato dipende dall'ambiente di installazione: un quadro per esterno richiederà protezioni superiori rispetto a uno installato in locale tecnico protetto.
Materiali e caratteristiche costruttive
La scelta dei materiali costruttivi influenza direttamente prestazioni, durata e costi del quadro elettrico. I materiali metallici, tipicamente acciaio inox o alluminio, offrono elevata resistenza meccanica e buona dissipazione termica, rendendoli ideali per applicazioni industriali e ambienti severi.
I materiali plastici, come polimeri termoplastici, garantiscono ottima resistenza alla corrosione e isolamento elettrico, risultando particolarmente adatti per ambienti chimicamente aggressivi. La vetroresina combina leggerezza e resistenza, trovando applicazione in contesti marini o con elevata umidità. La scelta deve considerare temperatura ambiente, presenza di agenti corrosivi, requisiti di resistenza al fuoco e facilità di installazione.
Sistemi di distribuzione TT, TN e IT
Il sistema di distribuzione elettrica adottato influenza significativamente la progettazione dei quadri. Nel sistema TT, con neutro a terra e masse collegate a terra locale, i quadri devono integrare protezioni differenziali ad alta sensibilità per garantire la sicurezza delle persone.
Il sistema TN, con neutro e masse collegati alla stessa terra, permette l'utilizzo di protezioni magnetotermiche per la protezione contro i contatti indiretti. Il sistema IT, con neutro isolato da terra, richiede dispositivi di controllo dell'isolamento e permette la continuità di servizio anche in presenza del primo guasto a terra, risultando ideale per applicazioni critiche come ospedali o processi industriali continui.
Dimensionamento e calcoli elettrici fondamentali
Il corretto dimensionamento di un quadro elettrico richiede l'analisi di diversi parametri fondamentali. La corrente nominale deve essere determinata considerando i carichi effettivi e i fattori di contemporaneità, mentre la corrente di cortocircuito condiziona la scelta dei dispositivi di protezione e la robustezza costruttiva.
La selettività delle protezioni garantisce che solo il dispositivo più vicino al guasto intervenga, minimizzando i disservizi. Il calcolo delle sezioni dei conduttori deve considerare portata, caduta di tensione e sollecitazioni termiche in caso di cortocircuito. Particolare attenzione va posta al dimensionamento termico, valutando le sovratemperature ammissibili e prevedendo sistemi di ventilazione adeguati.
Installazione e manutenzione dei quadri di distribuzione
L'installazione corretta rappresenta un fattore critico per il funzionamento sicuro ed efficiente del quadro elettrico. La fase preparatoria include la verifica delle condizioni ambientali, l'accessibilità per manutenzione e l'adeguatezza delle fondazioni o sistemi di fissaggio.
Durante l'installazione è fondamentale rispettare le distanze minime per la dissipazione termica, verificare la corretta esecuzione dei collegamenti elettrici e testare tutti i dispositivi di protezione. Il piano di manutenzione preventiva deve prevedere controlli periodici delle connessioni, pulizia dei componenti, verifica dell'efficienza delle protezioni e aggiornamento della documentazione tecnica, garantendo così affidabilità e sicurezza nel tempo.
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