Messa a terra
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La messa a terra in ingegneria elettrica è l'insieme di azioni e sistemi volti a portare un elemento metallico allo stesso potenziale elettrico del terreno.
Indice |
[modifica] Funzioni
Le funzioni di tale connessione possono essere:
- Messa a terra di protezione
- collegamento imposto dalla norma vigente (D.P.R. 547/55, Legge 46/90 art.7 , Norma CEI 64-8/4) per mantere le masse al potenziale di terra in condizione di normale utilizzo, realizzando una protezione mediante messa a terra
- Messa a terra di funzionamento
- collegamento di parti attive del sistema così da sfruttare il terreno come conduttore (es. Trazione elettrica ferroviaria)
- Messa a terra per lavori
- collegamento temporaneo per mettere fuori servizio la parte di impianto soggetta a lavori, utilizzando un sistema sicuro e ben visibile
Gli scopi fondamentali della messa a terra sono:
- Offrire protezione contro la folgorazione indiretta.
- Agevolare l'intervento dell'interruttore differenziale in caso di guasto verso terra.
- Proteggere persone e impianti dalla fulminazione e da tensioni elettriche di qualsiasi origine.
Altre funzioni sono:
- Impedire l'accumulo di elettricità statica e prevenire scariche elettrostatiche dannose per apparati elettronici e di telecomunicazione.
- In elettronica ha anche la funzione di scaricare i disturbi elettromagnetici e fornire un potenziale di riferimento.
[modifica] Impiantistica
L'impianto è costituito da una linea dorsale (conduttore equipotenziale) che percorre verticalmente tutto l'edificio e da una serie di nodi equipotenziali da cui partono le diramazioni secondarie. Le diramazioni giungono a collegarsi alle parti metalliche fisse ed all'alveolo di terra delle prese elettriche. La normativa elettrica italiana (CEI 64-8) prevede che tutte le masse metalliche fisse di un edificio siano messe a terra, tra cui cancelli, ringhiere, infissi, vasca da bagno, palo dell'antenna televisiva ecc. La sezione dei conduttori di messa a terra deve essere non inferiore a quella dei cavi che portano l'energia elettrica all'area protetta, e comunque non inferiori a precisi limiti di legge dipendenti dal tipo di cavo.
Dal lato opposto l'impianto è elettricamente connesso al terreno per mezzo di dispersori. Questi possono essere paletti in rame o acciaio zincato infissi nel suolo per uno o due metri, oppure piastre metalliche di adeguata superficie sepolte. In alternativa si può usare un cavo in rame non isolato seppellito intorno al perimetro dell'edificio, o qualora le caratteristiche elettriche lo consentano si può usare la struttura delle armature di acciaio del cemento armato.
Le norme prevedono che la resistenza elettrica esistente tra l'impianto ed il terreno sia al di sotto di un valore limite e che questo valore venga misurato ad impianto realizzato per poterne dichiarare la conformità. Per potere ricontrollare in qualunque momento la corretta funzionalità del sistema, devono essere previsti in corrispondenza dei nodi equipotenziali e/o dei dispersori, dei punti di sezionamento ispezionabili dove potere collegare le apparecchiature di misura.
La messa a terra va oltre il semplice collegamento con un cavo, ma è qualcosa di più complesso e richiede competenze progettuali specifiche. Si tratta infatti di mantenere equipotenziali le strutture anche in caso di forti correnti impulsive dovute per esempio alla caduta di fulmini. Per questo motivo i diversi impianti presenti in un edificio, elettrico, idraulico, del gas, di riscaldamento ecc, devono essere tra loro coordinati. Si supponga per esempio che un fulmine colpisca il tetto e si scarichi attraverso la linea di messa a terra. In questo caso, data l'elevatissima corrente circolante nel conduttore, per effetto della legge di Ohm si avrà un potenziale elevato per esempio anche sugli elettrodomestici collegati. Se l'impianto idraulico non è coordinato si potrà avere una pericolosa differenza di potenziale tra lavatrice e rubinetto. In un sistema ben coordinato, tutte le masse metalliche sono sempre allo stesso potenziale. Nell'eventualità prima descritta tutto il locale bagno si porterebbe a potenziale elevato ma non ci sarebbe nessuna differenza di potenziale pericolosa tra le parti.
Per questo motivo devono essere opportunamente collegati all'impianto di messa a terra i tubi degli impianti idraulico, del gas e di riscaldamento.
[modifica] Tensioni e resistenza di terra
- Tensione totale di terra
- Ut: tensione che si stabilisce tra la terra e un apparecchiatura in presenza della corrente di terra It.
- essendo
essa vale: 
- Resistenza di terra
- Tensione di contatto
- tensione a cui è soggetta una persona in caso di contatto indiretto
- Tensione di passo
- tensione applicata tra i piedi in una persona posti alla distanza di un metro, in presenza della corrente di terra
[modifica] Sistemi di terra
Il neutro è messo a terra in cabina e in più punti lungo la linea di consegna. L'impianto elettrico privato è solitamente messo a terra attraverso un proprio impianto e con un proprio dispersore. In questo modo in caso di guasto verso terra di un apparecchio, si crea una corrente di ritorno attraverso la terra che provoca lo scatto degli interruttori magnetotermici o differenziali di protezione. Questo sistema è detto Terra-Terra (TT), obbligatorio in Italia per tutte le utenze private in bassa tensione.
I grossi utilizzatori ricevono l'elettricità direttamente in media tensione e provvedono a trasformarla con proprie cabine MT. In tal caso il neutro del trasformatore è connesso direttamente con l'impianto di messa a terra dell'edificio, costituendo il sistema terra-neutro (TN). In particolare è possibile avere la connessione della protezione di terra degli apparecchi direttamente al neutro (sistema TN-C) oppure con due linee distinte per neutro e terra (sistema TN-S) interconnesse in cabina. Quest'ultimo sistema garantisce una maggiore sicurezza poiché il cavo di neutro potrebbe - essendo attraversato da corrente - esser soggetto a sovraccarichi e quindi ad un deterioramento nel tempo. Esiste anche una soluzione ibrida (sistema TN-C-S) in cui due linee separate sono interconnessione in un punto intermedio esterno alla cabina.
 Sistema TT |
 Sistema TN-C |
 Sistema TN-S |
 Sistema TN-C-S |
In generale, al di là delle diverse implementazioni, i sistemi TN offrono un grado di protezione superiore rispetto ai TT contro i guasti differenziali. Se per esempio un conduttore di fase entra in contatto con la massa metallica di un apparecchio, essendo questa massa praticamente collegata direttamente con il neutro, il guasto verso terra risulta equivalente ad un guasto di cortocircuito. Ciò comporta l'instaurarsi di una corrente di guasto elevata che produce l'intervento deciso dell'interruttore magnetotermico o del fusibile di protezione. Se il sistema di messa a terra fosse invece di tipo TT, la corrente di guasto potrebbe essere insufficiente per provocare l'intervento di questi dispositivi.
La scelta di un sistema TN non esime comunque dall'obbligo dell'installazione dell'interruttore differenziale, poiché il guasto verso terra può avvenire anche attraverso contatti a resistenza tale da non garantire il cortocircuito, come per esempio il corpo umano.
Si può avere in4 un sistema del tipo IT, nel quale il neutro del trasformatore è "isolato" da terra, ovvero connesso ad essa con un'impedenza di valore molto elevato (migliaia di ohm), mentre i carichi sono connessi tra loro e a terra. Nel caso di un guasto, a causa dell' "isolamento" del trasformatore, circolerà una corrente bassa e quindi non pericolosa; l'interruttore non scatta e le altre utenze connesse alla rete continueranno ad essere alimentate. Un sistema del genere è molto utile in impianti ove è necessaria una fornitura costante di corrente, come negli ospedali. Una volta avvenuto il guasto si deve intervenire tempestivamente per isolarlo per evitare che - nel caso di un altro danno ad un apparecchiatura dello stesso impianto - scatti l'interruttore e si interrompa il servizio.
[modifica] Codice colore CEI
La normativa CEI stabilisce che i conduttori di protezione (cavi di messa a terra ed equipotenziali) devono essere contraddistinti dal doppio colore giallo/verde.
