Cause e protezioni contro il corto circuito negli impianti industriali

Il cortocircuito rappresenta uno dei guasti elettrici più pericolosi negli impianti industriali, poiché provoca un improvviso e anomalo aumento della corrente elettrica che può causare danni strutturali, incendi, esplosioni e interruzioni produttive. Questo fenomeno si verifica quando due conduttori a potenziale diverso entrano in contatto diretto, generando un passaggio di corrente molto elevato.

Nonostante venga spesso confuso con il sovraccarico, il cortocircuito è un guasto vero e proprio e non è semplicemente una richiesta eccessiva di energia da parte del sistema. Per questo motivo, la sua gestione richiede particolari accorgimenti in fase di progettazione, installazione e manutenzione degli impianti. Rispetto agli ambienti domestici, gli impianti industriali presentano cortocircuiti con correnti di intensità molto più elevate, aumentando così il rischio di danni e perdite economiche significative.

L’adozione di misure di protezione, come interruttori magnetotermici e fusibili, unitamente a un’adeguata manutenzione preventiva, è essenziale per garantire la sicurezza degli impianti e del personale.

Cos’è un cortocircuito elettrico?

Il cortocircuito si verifica quando due punti di un circuito a potenziale diverso entrano in contatto diretto, causando una drastica riduzione dell’impedenza e un conseguente aumento della corrente fino a valori molto elevati. In genere, le cause principali di questo fenomeno sono il deterioramento dell’isolamento dei cavi, i contatti accidentali tra conduttori, guasti nei componenti elettronici e sovratensioni dovute a fulmini o altre perturbazioni della rete elettrica.

È importante distinguere il cortocircuito da altri guasti elettrici:

• Guasto a terra: avviene quando un conduttore in tensione entra in contatto con una superficie conduttiva collegata a terra. Se l’impedenza di contatto è molto bassa, si genera una corrente simile a un cortocircuito.
• Sovraccarico: non è un guasto, ma si verifica quando un circuito assorbe più corrente di quella per cui è stato progettato, senza però che vi sia un contatto anomalo tra i conduttori. Questo fenomeno può avvenire, ad esempio, se un motore elettrico richiede più energia per far fronte a un carico improvviso.

Cause principali del cortocircuito negli impianti industriali

Le cause del cortocircuito in un ambiente industriale sono molteplici e possono dipendere sia da fattori interni che esterni all’impianto. Tra le principali si possono citare:

• Degrado dell’isolamento dei cavi: dovuto a calore eccessivo, umidità, sostanze chimiche aggressive o sollecitazioni meccaniche.
• Errori di installazione o progettazione: come il cablaggio errato o il serraggio non idoneo dei conduttori.
• Contatti accidentali tra fili conduttori: spesso causati da danni meccanici, vibrazioni, roditori o operazioni di scavo.
• Sovratensioni o fulmini: possono innescare un cortocircuito se l’isolamento dei componenti elettrici cede improvvisamente. Leggi il nostro articolo se vuoi approfondire cosa sono le sovratensioni.
• Presenza di polveri conduttive o infiltrazioni d’acqua: possono creare percorsi elettrici imprevisti che favoriscono il corto circuito.
• Guasti nei componenti elettronici: possono generare una condizione di corto circuito interno alle apparecchiature.

Correnti di corto circuito: cosa sono e come si calcolano

La corrente di cortocircuito è il valore di corrente che si genera nel momento in cui due conduttori a potenziale diverso entrano in contatto diretto. Questa corrente può raggiungere valori estremamente elevati, fino a migliaia di volte la corrente nominale dell’impianto, producendo elevate quantità di calore per effetto Joule.

Il calcolo delle correnti di cortocircuito è essenziale per dimensionare correttamente i componenti dell’impianto. I principali parametri da considerare sono:

• Impedenza dell’impianto: maggiore è l’impedenza, minore sarà la corrente di cortocircuito.
• Potenza disponibile del generatore o della rete: una sorgente più potente fornirà una corrente di cortocircuito più elevata.
• Lunghezza e sezione dei cavi: influiscono direttamente sulla resistenza del circuito e quindi sul valore della corrente di cortocircuito.

Protezione contro il cortocircuito negli impianti industriali

Per limitare i danni derivanti da un cortocircuito, gli impianti industriali devono essere dotati di dispositivi di protezione adeguati. Tra questi troviamo:

• Interruttori automatici magnetotermici: combinano protezione termica (contro sovraccarichi) e magnetica (contro cortocircuiti), interrompendo il circuito in pochi millisecondi.
• Fusibili industriali: interrompono il circuito in caso di superamento della soglia di corrente ammessa, proteggendo i componenti a valle.
• Scaricatori di sovratensione (SPD): proteggono l’impianto dai picchi di tensione causati dai fulmini o da altre perturbazioni della rete elettrica.

La norma CEI 64-8 stabilisce le linee guida per la protezione contro le sovracorrenti negli impianti elettrici, specificando i criteri per il dimensionamento dei dispositivi di protezione e i metodi di installazione corretti.

Manutenzione e prevenzione per ridurre i rischi

La prevenzione è un aspetto cruciale nella gestione degli impianti industriali. Un programma di manutenzione ben strutturato può individuare i segnali di degrado prima che si verifichi un guasto. Le principali attività di prevenzione includono:

• Ispezioni visive periodiche per verificare lo stato dei cavi e dei dispositivi di protezione.
• Termografia a infrarossi per rilevare eventuali surriscaldamenti anomali nei circuiti.
• Monitoraggio dei parametri elettrici per individuare variazioni improvvise della corrente.
• Verifica della qualità dell’isolamento per assicurarsi che i conduttori siano ancora in buone condizioni.

L’adozione di sistemi di monitoraggio avanzati consente inoltre di implementare strategie di manutenzione predittiva, intervenendo solo quando necessario per evitare fermi produttivi.

Proteggi i tuoi impianti industriali dal cortocircuito

Il cortocircuito rappresenta una delle problematiche più critiche negli impianti industriali e può avere conseguenze gravi sia in termini di sicurezza che di danni economici. Prevenire e proteggere gli impianti richiede una progettazione attenta, l’uso di dispositivi di protezione adeguati e un programma di manutenzione costante.

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