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DOMOTICA: COME PROTEGGERSI DAI RISCHI DI NATURA ELETTRICAL’automazione domestica e degli edifici non è soltanto prestazioni e risparmio energetico. Occorre tutelare l’impianto, l’abitazione e soprattutto le persone dai pericoli di origine elettrica, che vanno dagli incendi causati da prese traballanti e guaine isolanti interrotte alle sovratensioni provocate dai fulmini. Fortunatamente la normativa in materia è abbondante. E anche l’offerta di dispositivi di protezione

Marco Galloni

Marco Galloni è giornalista, progettista di sistemi per il routing e il condizionamento dei segnali audio-video

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La normativa sulla sicurezza, piena com’è di leggi, guide e varianti, sarà anche uno degli aspetti meno interessanti dell’automazione domestica e degli edifici. Tuttavia la sua importanza e utilità è innegabile: leggi e norme non sono fatte per complicare l’automazione e la domotica ma, al con-trario, per semplificarle, ordinarle, renderle migliori, più af-fidabili e sicure. Alla fine, come vedremo, queste leggi e nor-me migliorano pure le prestazioni degli impianti, perché an-che la sicurezza è una prestazione.

NormaCEI64-8:dallavarianteV3allaV4In effetti la legislazione che riguarda la sicurezza in ambito di automazione e domotica è una disciplina in continuo e ra-pido cambiamento; le norme e le varianti si susseguono con notevole rapidità e frequenza. Per limitarci solo agli ultimi cinque o sei anni, il 1° settembre 2011 entrava in vigore la Variante 3 (V3) della norma CEI 64-8 intitolata “Impianti elet-trici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 volt in corrente alternata e a 1500 volt in corrente continua”. Soltanto un anno dopo, nel 2012, veniva pubblicata la setti-ma edizione della CEI 64-8, che aggiungeva un’importante novità: il capitolo 37, “Ambienti residenziali. Prestazioni dell’impianto”, un documento normativo concepito specifi-camente per gli impianti elettrici in ambito residenziale; questi impianti, pur essendo senza dubbio i più diffusi, nel

nostro paese soffrivano di una normativa di sicurezza piutto-sto lacunosa. Il 1° giugno di quest’anno (2017) è entrata in vigore la Versione 4 (V4) della CEI 64-8 che, sostituendo e/o integrando alcuni articoli della versione precedente, regola la scelta dei cavi elettrici da incorporare in modo permanen-te nelle opere di costruzione o in parti di esse.

GliimpiantielettricisuddivisiintrelivelliIl summenzionato capitolo 37 della CEI 64-8 VII edizione in-troduce una classificazione per livelli degli impianti elettrici in uso nelle abitazioni. I livelli previsti sono tre, ciascuno ca-ratterizzato da una dotazione funzionale minima stabilita in base alla metratura dell’abitazione. Il livello 1 (vedi figura 1) è il minimo previsto dalla norma; esso garantisce un im-pianto affidabile dal punto di vista della sicurezza e dotato di una capacità funzionale sufficiente. Il livello 2 prevede pre-stazioni migliori rispetto al livello 1, un maggior numero di prese di corrente e di circuiti nonché la presenza di videoci-tofono e di controllo dei carichi elettrici. Il livello 3, infine, prevede impianti innovativi di pregio che possono anche ave-re funzioni di automazione. Ricordiamo che affinché un im-pianto possa essere considerato sistema di automazione è necessario che sia in grado di gestire almeno quattro delle seguenti funzioni: a) anti intrusione; b) controllo carichi; c) controllo luci; d) controllo temperatura; e) controllo scenari

Un impianto dimostrativo allestito in una mostra dedicata all’automazione domestica. La normativa che riguarda la sicurezza in ambito di automazione e domotica è in continuo cambiamento. Il 1° giugno di quest’anno (2017) è entrata in vigore la Versione 4 (V4) della CEI 64-8, che norma e regola la scelta dei cavi elettrici da incorporare in modo permanente negli edifici.


e tapparelle; f) controllo remoto; g) diffusione sonora; h) ri-levamento incendi (UNI 9795); i) anti-allagamento e/o rileva-mento gas. Questa suddivisione degli impianti in tre livelli ha l’ulteriore merito di migliorare, semplificare e chiarire i rapporti tra il committente e le diverse figure professionali che realizzano l’impianto, vale a dire il progettista, l’installatore e il system integrator. Si legge infatti in un paragrafo della CEI 64-8: «… Premesso che il dimensionamento dell’impianto elettrico è oggetto di accordo tra il progettista, l’installatore dell’im-pianto e il committente, in funzione delle esigenze impianti-stiche di quest’ultimo e del livello qualitativo dell’unità im-mobiliare si forniscono i criteri minimi e le dotazioni minime con riferimento a tre livelli di prestazione e di fruibilità…». Il committente, vale a dire, diventa parte attiva del progetto, viene messo in condizioni di interagire con l’installatore e il system integrator, diventa capace di fare richieste mirate, precise, specifiche. Perché questo possa accadere i realiz-zatori dell’impianto devono presentare al committente, in corso di trattativa, la tabella A allegata alla variante V3 della

CEI 64-8. In figura 2 ne vediamo un estratto che mostra il numero minimo di prese di corrente, punti luce, prese radio/TV e prese telefono/dati da installare in ciascun ambiente dell’abitazione perché l’impianto possa essere classificato di livello 1, 2 o 3.

Nientepiùgroviglidicavi,ciabatteeadattatoriStabilire il numero minimo di prese di corrente, punti luce e prese radio/TV/telefono/dati è già un primo passo sulla stra-da della sicurezza. Applicando quanto dice la norma CEI 64-8 al riguardo, si eliminano i grovigli di cavi, ciabatte e spine multiple che, oltre a essere antiestetici, possono causare malfunzionamenti, black out e persino incendi. Un’abitazio-ne sicura, secondo i criteri della 64-8, è invece dotata di un gran numero di prese e di punti luce, come si vede in figura 3: l’immagine mostra un soggiorno di 25 mq con impianto di livello 1, che prevede quattro prese di corrente da 10/16 am-père, due delle quali di tipo Schuko, più una presa TV, due interruttori per punto luce e una presa telefono/dati; l’uso di prese Schuko è caldamente consigliato nel capitolo 37 “Am-

Perché un impianto sia considerato sistema di automazione a tutti gli effetti è necessario che svolga almeno quattro delle nove funzioni previste dal capito-lo 37 della CEI 64-8 VII edizione. Occorre inoltre che i dispositivi installati dialoghino tra loro attraverso un qualsivoglia standard di connessione e/o proto-collo di comunicazione.


bienti residenziali. Prestazioni dell’impianto” perché con-sente di evitare l’impiego di adattatori. Per semplicità di trattazione evitiamo di riportare esempi di impianti di livello 2 e passiamo direttamente all’impianto di li-vello 3 visibile in figura 4. Perché un sistema possa essere considerato di automazione è necessario ma non sufficiente che sia in grado di gestire almeno quattro delle nove funzioni elencate nel paragrafo precedente. Installare dei dispositivi stand alone che non comunicano tra loro non significa realiz-zare un impianto di automazione: occorre anche che i dispo-sitivi dialoghino attraverso un qualsivoglia standard di tra-smissione e/o protocollo di comunicazione. Tornando alla fi-gura 4, vi è rappresentato un semplice impianto per la gestio-ne automatizzata di tende, tapparelle e veneziane all’interno di una camera da letto. Gestione automatizzata non significa che sia preclusa quella manuale, e difatti nella camera sono installati anche quattro tra deviatori e moduli di comando che permettono di azionare a mano tende e tapparelle, senza te-ner conto delle sequenze programmate attraverso il sistema di automazione. Benché la figura 4 mostri solo la funzione di controllo tende e tapparelle, va da sé che tale funzione può,

anzi deve combinarsi con il controllo luci, la gestione del ri-scaldamento/raffrescamento e altre funzioni del genere.

SottolaprotezionedegliSPDNella sua forma estesa, che qui non riportiamo, la tabella A prevede, alla voce “protezione contro le sovratensioni”, l’uso di speciali dispositivi detti Surge Protection Device (SPD). Gli SPD sono prescritti sia per ridurre il rischio di perdite di vite umane (impianti di livello 1 e 2) sia per proteggere i disposi-tivi elettrici o elettronici che si trovano nell’abitazione (im-pianti di livello 3). Progettati per limitare le sovratensioni causate da fenomeni atmosferici e per scaricare a terra i so-vrappiù di corrente, i Surge Protection Device costituiscono un’efficace protezione dai danni causati da fulminazioni di-rette e indirette o da errate manovre sulla rete elettrica. Gli SPD sono suddivisi in tre tipi, a seconda dell’efficacia protet-tiva: si va dal tipo 1, che è il più efficace e per questo è utiliz-zato nell’ambito dei servizi e degli edifici industriali, al tipo 3, caratterizzato da una bassa capacità di scarica (vedi box). Un buon SPD di tipo 2 è in grado di ridurre di circa 100 volte il ri-schio di danni alle apparecchiature elettriche ed elettroni-

Fig. 1 – I tre livelli previsti dal capitolo 37 della norma CEI 64-8 settima edizione (“Ambienti residenziali. Prestazioni dell’impianto”) per gli impianti elettrici installati nelle abitazioni: si va dal livello 1, il più basso, al 3, che identifica impianti di pregio con funzioni di automazione.


che presenti nelle abitazioni. Normalmente è sufficiente in-stallare un SPD di questo tipo all’interno del quadro elettri-co, in parallelo all’interruttore generale (vedi figura 5), per garantire un’adeguata protezione. In determinati casi, qua-lora le probabilità di fulminazione diretta dell’edificio o della linea elettrica entrante siano non trascurabili, può essere necessario installare un SPD di tipo 1 a monte dell’SPD di ti-po 2 ed eventualmente degli SPD supplementari in prossi-mità dei carichi, se questi si trovano a notevole distanza

dall’SPD principale; potrebbe anche essere necessario in-stallare dei Surge Protection Device sulle linee entranti per telefono e dati.

CEI81-27:2013-11,laguidaall’utilizzodeilimitatoridiso-vratensioniGli SPD sono dispositivi di tale importanza che il loro uso è consigliato o prescritto da diverse leggi e norme. Per la già citata CEI 64-8, per esempio, l’installazione dei Surge Pro-

Fig. 2 – Un estratto della tabella A allegata alla variante V3 della CEI 64-8. La tabella mostra il numero minimo di prese elettriche, punti luce, prese radio/TV e prese/telefoniche per ambiente domestico (in funzione della superficie) che un impianto deve avere per essere classificato di livello 1, 2 o 3. Le cifre tra parentesi indicano il numero di prese elettriche da installare in corrispondenza del piano di lavoro.


tection Device è una delle misure che concorrono alla rego-la dell’arte nella realizzazione degli impianti elettrici. Le re-centi modifiche apportate alla norma CEI 0-21 (luglio 2016) riguardo alla protezione contro le scariche atmosferiche prevedono l’installazione di SPD sull’impianto dell’utente e/o sulla rete BT del distributore (CEI EN 62305). Per rego-lare quest’ultimo aspetto, il 1° dicembre 2013 è entrata in vi-gore la CEI 81-27:2013-11 “Guida d’applicazione all’utilizzo di limitatori di sovratensioni all’arrivo della linea di alimen-tazione degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione”.

Questa guida contiene precise indicazioni su come applicare le misure di protezione contro le sovratensioni quando tale applicazione comporta il coinvolgimento del distributore di energia elettrica. La Guida CEI 81-27:2013-11, che si applica alle nuove con-nessioni nel tratto di BT della rete di distribuzione pubblica, individua i casi in cui il distributore ha l’obbligo di installare SPD ad arrivo linea allo scopo di ridurre il rischio di perdita di vite umane a seguito d’incendio causato da scariche at-mosferiche. La CEI 81-27:2013-11 fornisce indicazioni

Fig. 3 – I requisiti CEI 64-8 per un impianto elettrico di livello 1 installato in un salone di 25 mq: la dotazione prevede quattro prese di corrente da 10/16 ampère, una presa TV, due interruttori per punto luce e una presa telefono/dati. Un ambiente di questo tipo risulterà privo grovigli di cavi, ciabatte e derivatori di corrente.


sull’individuazione delle nuove connessioni su cui è neces-sario installare gli SPD, sulla scelta degli SPD più indicati e sui criteri di installazione degli SPD medesimi. La necessità di protezione tramite SPD e le sue modalità di attuazione vengono definite in base alla lunghezza della linea di ali-mentazione, dall’ubicazione dell’impianto (impianto rurale, suburbano, urbano) e dal fattore Ng, che indica il numero di fulmini a terra durante l’anno e per chilometro quadrato. La norma CEI EN 62305-2 fornisce la formula per calcolare la lunghezza della linea elettrica oltre la quale l’installazione degli SPD diventa obbligatoria:

L (m) = 2500/(Ce ∙ Ci ∙ Ng) (1)

dove L è la lunghezza della linea espressa in metri, Ce è il fattore ambientale (rurale, suburbano), Ci il fattore di instal-lazione (linee aeree, linee interrate) e Ng il numero di fulmi-ni a terra di cui poc’anzi. I valori di Ce, Ci e Ng sono riportati in tabelle fornite dal CEI. Stabilita la necessità di utilizzare gli SPD, sono previste due possibilità di installazione (vedi figura 6): l’SPD va installato a monte del contatore se quest’ultimo si trova all’interno della struttura da protegge-re, oppure a valle se il contatore è situato a una certa di-

Fig. 4 – Un impianto per il controllo automatizzato di tende, tapparelle e veneziane installato all’interno di una camera da letto (impianto elettrico di livello 3). Nella camera sono installati dei deviatori e dei moduli di comando che permettono di controllare tende e tapparelle anche manualmente.


stanza dalla struttura, per esempio sul confine della proprietà.

GliincendicausatidaguastielettriciConcludiamo con un paragrafo riservato agli incen-di causati da guasti di natura elettrica. Il numero di questi incendi varia a seconda delle fonti, ma è co-munque cospicuo. Secondo la Siemens, ogni anno in Europa vengono segnalati oltre 100.000 incendi, circa il 30% dei quali causati da anomalie dell’im-pianto elettrico. Stando alle stime del quotidiano “La Stampa”, nelle abitazioni italiane si verifiche-rebbero ogni anno 30.000 incidenti gravi, 6000 dei quali di natura elettrica; la media dei decessi cau-sati da questi ultimi sarebbe di un morto al giorno. Il motivo principale, ovviamente, è lo scarso rispet-to della normativa di sicurezza. Nelle cronache giornalistiche si tende a presentare sbrigativamente questi incendi come “causati da un cortocircuito”, ma in realtà l’espressione non è ri-

La cucina è uno degli ambienti più critici e difficili da automatizzare, a causa dell’elevato numero di elettrodomestici e delle operazioni potenzialmente perico-lose che vi si svolgono. La norma 64-8 consiglia l’uso di prese elettriche Schuko; ogni presa inaccessibile deve essere comandata da un interruttore bipolare.

Fig. 5 – Normalmente gli SPD vanno installati all’interno del qua-dro elettrico e collegati in parallelo all’interruttore generale dell’abitazione, con il morsetto di protezione connesso al poten-ziale di terra. In determinati casi (vedi testo) può essere opportu-no installare SPD supplementari a monte di quello principale e in prossimità dei carichi.


gorosa dal punto di vista tecnico. I cortocircuiti, di solito, non provocano nessun incendio, dal momento che fanno subito scattare l’interruttore di sicurezza (quando c’è). La maggior parte degli incendi è provocata piuttosto da archi elettrici ri-conducibili a schiacciamento o rottura dei cavi, danni alle guaine isolanti e/o alle spine, contatti non sicuri e via dicen-do (vedi figura 7). Per arginare il fenomeno la Siemens ha ideato gli AFDD 5SM6 (la sigla AFDD sta per Arc Fault De-tection Device ), dispositivi di protezione capaci di distingue-re un arco fisiologico, del tipo prodotto all’avvio di trapani o altri utensili domestici, dagli archi generati da guasti e quin-di pericolosi. Sviluppati in accordo alle direttive CEI EN 62606, gli AFDD 5SM6 possono così intervenire solo in caso di effettiva necessità. Questi dispositivi sono inoltre dotati di una protezione contro le sovratensioni che apre il circuito quando la tensione tra il conduttore di fase e il neutro supe-ra i 275 volt. L’articolo 422.7 della nuova CEI 64-8 V4 ne rac-comanda l’uso negli edifici residenziali, nei palazzi pubblici,

nei musei, nelle librerie e in generale nei luoghi a maggior rischio di incendi. Con gli AFDD, Siemens introduce nel mer-cato IEC una tecnologia utilizzata negli USA già dal 1983, quella degli Arc Fault Circuit Interrupter (AFCI): combinati con sistemi di protezione tradizionali quali gli interruttori magnetotermici e gli interruttori differenziali (vedi figura 8), questi dispositivi sono in grado di proteggere la casa da qualsiasi tipo di guasto elettrico. L’automazione è anche questo, una sicurezza sempre maggiore.

Bibliografia:“Guida alla Norma CEI 64-8. Soluzioni ABB per gli impianti re-sidenziali” – Edizione 2015“Protezione contro le sovratensioni. Che cosa cambia con la Guida CEI 81-27 e la seconda edizione delle Norme CEI EN 62305” – Voltimum Italia – 2016“Electrical installation guide 2015” – Schneider Electric

Fig. 6 – Le possibili modalità di installazione degli SPD secondo la norma CEI EN 62305-2: il dispositivo di protezione va collegato a monte del contatore se questo si trova all’interno della struttura da proteggere, oppure a valle se il contatore è collocato a una certa distanza dalla struttura.


Fig. 7 – Non sono i cortocircuiti a causare gli incendi, come spesso si sente dire nelle cronache giornalistiche, bensì gli archi elettrici. In questa immagine sono raffigurati tre tipi di arco elettrico: arco in serie provocato da un guasto su un conduttore di una spina di alimentazione (a sinistra), arco in parallelo tra il conduttore neutro e la fase (al centro), arco in parallelo tra conduttore di fase e conduttore di terra.

Fig. 8 – Con gli AFDD 5SM6, la Siemens colma il divario tra la normativa statunitense UL, che già dal 1983 prevede l’uso degli Arc Fault Circuit Interrupter (AFCI), e la normativa IEC. Combinati con dispositivi tradizionali come gli interruttori magnetotermici (MCB) e gli interruttori differenziali (RCD), gli AFDD 5SM6 proteggono l’impianto da guasti elettrici di qualsiasi tipo.


COMEFUNZIONANOISURGEPROTECTIONDEVICE

Gli SPD (Surge Protection Device) sono dispositivi di prote-zione caratterizzati dalla capacità di assumere impedenze molto basse in presenza di sovratensioni: collegati in pa-rallelo tra i conduttori fase/neutro e il potenziale di terra, gli SPD possono così cortocircuitare le tensioni che ecce-dono un certo valore denominato Up (voltage protection le-vel); non appena il fenomeno della sovratensione scompa-re, l’SPD ripristina l’isolamento tornando ad assumere va-lori di impedenza molto elevati. In figura vediamo una tipi-ca applicazione di un SPD utilizzato come protezione dalle sovratensioni causate da fulminazione diretta o indiretta: collegato in parallelo sul circuito di alimentazione dei cari-chi, in presenza di extratensioni l’SPD si comporta come un cortocircuito che scarica a terra la corrente del fulmine,

salvaguardando l’integrità dei carichi e l’incolumità delle persone presenti nell’abitazione. In questo modo l’SPD è in grado di eliminare le sovratensioni sia in modo comune, tra la fase e il neutro oppure la terra, sia in modo differen-ziale tra fase e neutro. Esistono tre tipi di SPD. Gli SPD di tipo 1, caratterizzati da un’onda di corrente di 10/350 μs, sono raccomandati per l’uso nei settori dei servizi e dell’in-dustria come ulteriore protezione di edifici dotati di sistemi anti-fulminazione o di gabbie metalliche. Gli SPD di tipo 2, che sono i più diffusi, trovano impiego nei sistemi elettrici a bassa tensione e hanno onde di corrente di 8/20 μs. Quel-li di tipo 3, infine, hanno una bassa capacità di scarica (quindi di protezione) e devono essere utilizzati come sup-porto di SPD di tipo 2 in prossimità di carichi sensibili.

Fig. 9 – Un SPD collegato in parallelo alla linea di alimentazione di alcuni dispositivi sensibili (computer, TV, stampanti): in presenza di extratensioni come quelle causate da fulmini, l’SPD assume un’impedenza bassissima e fuga a terra la corrente in eccesso; non appena il fenomeno è passato l’SPD riassume un’impedenza molto elevata garantendo così il dovuto isolamento.


ILPOTEREDISTRUTTIVODEIFULMINI

I fulmini sono scariche elettriche che si verificano tra due corpi con differenze di potenziale elevatissime, dell’ordine degli 1 – 10 x 109 volt. Tuttavia il potere distruttivo e letale dei fulmini non è dovuto tanto alle grandi differenze di potenzia-le (tensioni) quanto alle correnti in circolazione. Nei fenome-ni meteorologici come in elettrotecnica, a compiere il lavoro non è la tensione ma la corrente; la tensione è semplice-mente la differenza di potenziale che permette alla corrente di scorrere e di far girare un motore elettrico, di chiudere un relè, di attivare un solenoide oppure, nel caso dei fulmini, di incenerire un albero, far saltare un impianto elettrico e per-sino uccidere persone, evento, quest’ultimo, fortunatamen-te piuttosto raro. Ora, se si pensa che sono sufficienti 20 mA (20 millesimi di ampère) per produrre danni fisiologici nel corpo di una persona e che le correnti che scorrono nei ful-

mini sono dell’ordine dei 2 – 200 kA (1 kA = 1000 ampère), è facile comprendere quale possa essere il potere distruttivo di queste scariche elettriche di origine atmosferica. I meto-di per proteggere persone e cose dai fulmini sono diversi e numerosi: si va dall’installazione di parafulmini e gabbie di Faraday sugli edifici a precauzioni più immediate ed ele-mentari, per chi si trova all’aperto, come non sostare in prossimità di alberi e pali, stare lontani da masse d’acqua, evitare gli assembramenti e via dicendo. Ma anche un edifi-cio dotato di parafulmine e di un’ottima messa a terra non garantisce la sicurezza assoluta: un fulmine può colpire l’e-lettrodotto e propagarsi all’interno delle abitazioni danneg-giando apparecchiature elettriche e nuocendo alle persone. In questi casi dispositivi come gli SPD e gli AFDD descritti nell’articolo possono tornare quantomai utili.

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