Gradi di protezione e classi di isolamento

L’involucro di un’apparecchiatura o di una macchina elettrica deve essere scelto in relazione alle caratteristiche dell’ambiente in cui le apparecchiature o le macchine dovranno essere installate.
Nelle abitazioni civili, ad esempio, le condizioni ambientali che caratterizzano il bagno sono diverse rispetto a quelle di una camera.
Nel primo ambiente la presenza di acqua e di condensa impone, per evitare situazioni pericolose alle persone, l’adozione di alcuni criteri nella scelta e nell’installazione delle apparecchiature.
Un altro esempio tipico si riferisce alle apparecchiature utilizzate all’interno oppure all’esterno di un edificio; in quest’ultimo caso, per la scelta e l’installazione, occorrerà tenere in considerazione le condizioni atmosferiche.
In definitiva, ogni ambiente (appartamenti, cantine, uffici, officine, laboratori, ecc.) ha differenti caratteristiche ambientali, perciò le apparecchiature devono essere scelte e installate scegliendo un adeguato grado di protezione.
È l’involucro che determina e assicura un idoneo grado di protezione contro agenti esterni e contro contatti diretti.

La Norma CEI EN60529 (CEI 70-1) fornisce un sistema di classificazione dei gradi di protezione degli involucri delle apparecchiature elettriche.

In definitiva con gli involucri è possibile ottenere una certa protezione:

• per le persone contro il contatto con parti (contenute nell’involucro) in tensione oppure contro il contatto di parti che, con il loro movimento, possono essere pericolose;
• dell’apparecchiatura o macchina contenuta nell’involucro contro la penetrazione di corpi solidi estranei;
• dell’apparecchiatura o macchina contenuta nell’involucro contro i possibili danni derivanti dalla penetrazione di acqua.

Il grado di protezione si esprime tramite un codice composto dalla sigla IP (International Protection), seguito da 2 cifre caratteristiche ed, eventualmente, da una lettera addizionale e da una lettera supplementare.
Se il materiale viene classificato per un solo tipo di protezione, la cifra mancante viene sostituita da una X; per esempio, IP4X indica che la protezione è riferita solo ai corpi solidi di dimensioni superiori a 1 mm, mentre IPX5 si riferisce alla sola protezione contro i getti d’acqua.
Quando l’involucro è realizzato in modo da garantire anche una protezione antinfortunistica superiore a quella indicata dal primo numero del grado IP, può venire aggiunta alla sigla una lettera addizionale; ad esempio, un involucro con grado di protezione IP12 in cui può entrare il dito di una mano, senza però entrare in contatto con parti in tensione, viene designato con IP12B.
Alcuni costruttori di materiale elettrico ricorrono ad una terza cifra per precisare il grado di protezione meccanica contro gli urti.
Nel caso delle bobine delle elettrovalvole, si è normalmente in presenza di un grado di protezione che varia da un minimo di IP54 ad un massimo di IP65, a seconda del tipo di connettore previsto dal costruttore.
Di particolare importanza, per il raggiungimento dei gradi di protezione previsti, è il rispetto delle modalità di montaggio consigliate dai costruttori.

Il grado IP degli involucri inerenti l’equipaggiamento elettrico di una macchina va stabilito in base alle caratteristiche ambientali del luogo di installazione.
Precauzioni aggiuntive potrebbero risultare necessarie in presenza di liquidi o vapori diversi dall’acqua emessi da particolari processi produttivi, oppure a fronte di un’atmosfera aggressiva, tipo quella corrosiva delle località marine.

Negli ambienti esplosivi, le scintille provocate da cortocircuiti o contatti difettosi possono arrecare gravissimi danni alle persone e ai macchinari.
Per la realizzazione di semplici impianti, è consigliabile ricorrere al comando puramente pneumatico ma, in automazioni complesse dove l’asservimento elettrico-elettronico diventa indispensabile, le parti interessate dalla corrente elettrica devono essere collocate in appositi contenitori antideflagranti e i comandi sono vincolati all’elettronica intrinseca, nella quale, grazie alle bassissime potenze in gioco, le scintille occasionali sono inesistenti.
Quest’ultime procedure sono genericamente denominate con l’espressione “sicurezza intrinseca”.

L’affidabilità e la vita di un avvolgimento elettrico dipendono dalle caratteristiche dell’avvolgimento e dell’isolamento.
Le forze elettromagnetiche alternate o pulsanti e le sollecitazioni termiche e le caratteristiche ambientali (per esempio, il grado di umidità) influiscono sulla durata dei componenti dei solenoidi e più in generale degli avvolgimenti. L’invecchiamento termico è un fenomeno di natura chimica; la degradazione dell’isolamento si manifesta in un progressivo deteriorarsi delle sue proprietà, dovuto alle reazioni chimiche interne e superficiali, la cui velocità aumenta con la temperatura.
Analiticamente si ha una legge del tipo:

dove:
t = durata del materiale isolante
T = la temperatura assoluta
A e b = costanti che dipendono dal tipo di materiale isolante

I valori di A e b sono molto variabili, ma in generale si può affermare che, approssimativamente, la durata t si dimezza con un incremento della temperatura T di 10 °C.
Le norme CEI 2-3, in accordo con la norma IEC 85, raggruppano i materiali isolanti in classi e specificano per ogni classe la temperatura massima ammissibile TM composta dalla temperatura ambiente Ta, dalla sovratemperatura limite (Δt) e da un margine di sicurezza.
Quest’ultimo tiene conto del fatto che, col metodo usualmente impiegato di variazione della resistenza con la temperatura, non si misura il punto più caldo dell’avvolgimento, ma un valore medio del riscaldamento che esso subisce. Di seguito vengono riportate nella tab. 5 le classi di isolamento attualmente più utilizzate con una temperatura ambiente di 40 °C.

In commercio sono disponibili elettromagneti realizzati con bobine avvolte con conduttori isolati in classe H (180 °C) e impregnate sotto vuoto con resine di poliestere oppure con isolamento in classe F (155 °C) con inglobamento in PBT (polibutilene-tereftalato) caricato con vetro o in classe H (180 °C) con inglobamento in PPS (polifenilsolfuro) caricato con vetro o in classe A (105 °C) con inglobamento in PP-VO (polipropilene autoestinguente). A seconda della classe di isolamento scelta dal costruttore, cambia la temperatura ambiente di utilizzo dell’elettrovalvola, nonché la temperatura del fluido intercettato.

È possibile così trovare in commercio bobine che assorbono 2,5 W e che possono funzionare con una temperatura ambiente variabile da un minimo di -30 °C fino ad un massimo di +70 °C, oppure bobine con un assorbimento di 6,5 W e che hanno un campo di utilizzo di -30 ÷ +40 °C.

Allegati scaricabili

Guida all\'uso delle elettrovalvole negli impianti

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