Come scegliere un salvavita

Gli interruttori differenziali rilevano le correnti che si riversano a terra attraverso la lamiera o, sfortunatamente, in alcuni casi, attraverso il corpo di una persona o di un animale. A causa del modo in cui funzionano, possono rilevare correnti molto piccole che non possono essere raggiunte da nessun altro dispositivo e forniscono l’unico metodo pratico per proteggersi dagli effetti di queste piccole correnti. Ma la scelta sbagliata del dispositivo può compromettere la sicurezza delle persone. In questo articolo vedremo quindi come effettuare la scelta dell’interruttore differenziale corretto nel proprio caso.

Se una persona entra in contatto con un metallo che trasporta corrente elettrica e allo stesso tempo è collegato a terra tramite l’altra mano o i piedi, una corrente di dispersione fluirà attraverso il corpo a seconda della resistenza del corpo e della tensione di alimentazione. A 240 volt questa corrente potrebbe variare tra i 240 millesimi di ampere, ovvero 240 milliampere, e 80 milliampere. Per evitare scosse pericolose, occorre quindi prendere alcune fondamentali precauzioni.

In primo luogo, occorre avere una tensione sufficientemente bassa da impedire che una corrente pericolosa possa fluire attraverso il corpo. Questa sarebbe di 50 volt o meno. Sebbene questo approccio venga utilizzato in casi speciali, non è pratico per i normali locali domestici o commerciali. In secondo luogo, occorre evitare che le persone entrino in contatto con tensioni pericolose. Ciò è l’oggetto di barriere e recinzioni. Come sappiamo per esperienza, però, queste non sono infallibili.

Un esempio di salvavita portatile che è utile in molte occasioni. Ne trovi diversi qui.

Gli interruttori differenziali: utilità e tipi

Il terzo e unico modo pratico per proteggersi dalla tensione di rete è il salvavita, o interruttore differenziale, che rileverà che una corrente sta fluendo verso terra e quindi interromperà l’alimentazione abbastanza rapidamente per evitare effetti pericolosi. Gli interruttori differenziali sono disponibili in due tipi, elettromeccanici ed elettronici (ne puoi trovare vari modelli con un ottimo rapporto qualità/prezzo qui). Questi ultimi di solito incorporati in altri dispositivi come interruttori differenziali portatili, salvavita combinati e prese di corrente con salvavita.

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Un interruttore differenziale monitora la tua alimentazione elettrica 24 ore su 24, 7 giorni su 7, se il dispositivo rileva uno squilibrio o una perdita scollega l’alimentazione per prevenire il rischio di scosse elettriche. Per quanto scomodo possa essere che la tua elettricità si interrompa, non dovresti mai scollegare o bypassare un salvavita. È lì per prevenire gravi folgorazioni, rimuoverlo potrebbe rivelarsi fatale, tanto più se si è alla ricerca di un guasto elettrico in casa.

Alcuni salvavita hanno un interruttore magnetotermico integrato. In tal caso le principali funzioni che un salvavita è in grado di fornire sono: (1) Protezione contro le correnti di guasto a terra; (2) Protezione contro il sovraccarico e le correnti di cortocircuito. Il modo migliore per utilizzare gli interruttori differenziali è usarne uno su ciascun circuito, poiché in questo modo se un circuito presenta un guasto non influenzerà gli altri circuiti. Sono quindi un modo efficace per proteggere le vite umane e l’installazione.

Un interruttore magnetotermico, da non confondersi con il salvavita.

Un salvavita che di tanto in tanto scatta in modo fastidioso senza alcuna indicazione apparente del perché, non è solo frustrante ma anche una delle principali preoccupazioni quando si lascia una proprietà non occupata per un certo periodo di tempo. Conosco diversi casi in cui le persone sono tornate a casa con la puzza di cibo in decomposizione perché  il frigorifero si è scongelato a causa dell’intervento del salvavita mentre erano assenti a causa di un guasto temporaneo alla loro alimentazione elettrica.

Un salvavita a riarmo automatico, o riavvio automatico, è un dispositivo di protezione dalla dispersione verso terra che è tecnicamente denominato “richiusore”. La funzione di ripristino automatico consente la richiusura del salvavita dopo l’eliminazione del guasto e dopo il monitoraggio dell’isolamento. Ciò fornisce anche protezione e sicurezza ottimali, garantendo la massima tranquillità. Alcuni modelli sono dotati di un contatto ausiliario che consente di monitorare a distanza un’installazione.

Gli interruttori differenziali elettronici possono essere utilizzati solo alla tensione dichiarata a causa dei requisiti del circuito elettronico. Generalmente un interruttore differenziale da 240 volt funzionerà sul pulsante di prova fino a 110 volt. Tuttavia, secondo le normative, il pulsante di test deve funzionare all’85% più e meno il 5% della tensione nominale: cioè 192 volt per un’alimentazione a 240 volt e 88 volt per un’alimentazione a 110 volt, quindi un salvavita da 240 V non ha la conformità per 110 V.

Un interruttore differenziale a riarmo automatico. Li puoi trovare ad es. qui.

I salvavita sono progettati per funzionare a frequenze specifiche; nel caso dei dispositivi standard, 50/60 Hz. Possono essere utilizzati a frequenze più alte o più basse ma le loro caratteristiche di intervento cambieranno e quindi non possono essere consigliati. Gli interruttori differenziali conformi agli standard più recenti sono resistenti a picchi transitori fino a 250 ampere per un periodo di 30 microsecondi e sono contrassegnati di conseguenza, il che li rende molto più resistenti ai picchi.

La soglia minima di intervento del salvavita

Il livello di corrente che scorre attraverso il corpo in caso di una situazione di shock è compreso tra 80 mA e 240 mA. È essenziale che il rilevamento del salvavita sia inferiore alla corrente minima prevista attraverso il corpo, e infatti la corrente di intervento consigliata per la protezione dalle scosse è di un massimo di 30 mA e questa è la corrente consigliata nelle normative sui cablaggi. Esistono comunque anche salvavita con soglie di intervento più basse, pari a 10 mA od a 5 mA, che sono più costosi.

Si noti che un salvavita da 10 mA deve essere utilizzato per le alimentazioni a 110 volt perché livelli inferiori a 30 mA potrebbero fluire attraverso un corpo in caso di guasto. A volte si consiglia un dispositivo da 10 mA quando la probabilità di scosse è aumentata, ad esempio quando le persone lavorano con apparecchiature sotto tensione. Tuttavia, a 10 mA la probabilità di un funzionamento indesiderato potrebbe aumentare a 240 volt, quindi se possibile è necessario utilizzare il salvavita da 30 mA.

I salvavita proteggono adulti e bambini dagli shock elettrici.

Si noti che la corrente di shock iniziale sarà limitata dalla resistenza del percorso di shock attraverso il corpo + qualsiasi resistenza aggiuntiva nel percorso di guasto. La pelle secca e ininterrotta è un cattivo conduttore di elettricità, tuttavia se la pelle si vescica o si rompe, il percorso di resistenza diminuirà in modo significativo e la corrente di shock aumenterà di conseguenza. Ridurre la durata della corrente d’urto con un pronto interventi del salvavita riduce il rischio di lesioni irreversibili.

Il tempo di funzionamento interruttore differenziale è fondamentale, per quanto riguarda la riduzione dei danni causati dalla corrente di shock iniziale. L’utilizzo del tipo errato di salvavita da 30 mA potrebbe ritardare il suo funzionamento o impedirne lo scatto, aumentando il rischio di folgorazione. Gli interruttori differenziali aiutano non solo contro le scariche elettriche, ma anche a ridurre il rischio associato agli incendi derivanti da correnti residue che si inseguono su superfici contaminate.

Un interruttore differenziale dovrebbe funzionare tra il 50% e il 100% della sua corrente di intervento nominale: ovvero, rispettivamente 15 mA e 30 mA per il salvavita da 30 mA. Le normative sui cablaggi riconoscono due modi per ricevere una scossa elettrica. In primo luogo, contatto indiretto in cui una scossa viene ricevuta da parti metalliche sotto tensione da un guasto e contatto diretto in cui viene ricevuta una scossa da un metallo destinato a trasportare corrente, come un cavo o un elemento elettrico.

Controllo della presenza di tensione ai capi di un interruttore da pannello.

Nel caso in cui un salvavita sia destinato a fornire solo protezione da contatti indiretti, è necessario che intervenga in meno di 200 millisecondi alla corrente di intervento nominale. Inoltre, per la protezione da contatto diretto, l’interruttore differenziale deve scattare in meno di 40 millisecondi quando viene applicata una corrente di intervento pari a 5 volte. L’unico strumento adatto per testare un salvavita è un tester per interruttori differenziali, altri strumenti non sono adatti.

Scelta in base alla forma d’onda del carico

I carichi elettrici sono caratterizzati dalla corrente che assorbono dall’alimentazione e dagli effetti sulla forma della forma d’onda dell’alimentazione, ovvero carico lineare o non lineare (vedi in proposito la figura qui sotto). I carichi lineari collegati all’alimentazione a 50Hz producono correnti residue sinusoidali a 50Hz. I carichi non lineari producono dispersioni complesse e correnti residue con varie caratteristiche tra cui componenti CA ad alta frequenza, CC pulsata e CC liscia.

La corrente residua in condizioni di guasto sarà definita dal progetto interno e dai componenti inclusi nell’apparecchiatura e dalla posizione del guasto a terra. Di conseguenza il produttore deve specificare il tipo di interruttore differenziale da utilizzare con la propria attrezzatura. Se queste informazioni non sono disponibili, il progettista / costruttore dovrebbe utilizzare un salvavita che copre tutti i possibili scenari, considerando le caratteristiche dei circuiti e le possibilità di pericolo.

In pratica, i dispositivi di protezione dalle correnti differenziali si distinguono tra loro per la loro idoneità a rilevare diverse forme di corrente residua. Di seguito è riportata una tabella che fornisce la classificazione degli interruttori differenziali in base alla forma d’onda delle correnti di dispersione verso terra:

  • Tipo AC – sensibile solo alla corrente alternata.
  • Tipo A – sensibile alla corrente alternata e/o pulsante con componenti CC.
  • Tipo B per fornire protezione in caso di correnti sinusoidali residue alternate fino a 1.000 Hz, correnti residue dirette pulsanti e correnti residue continue lisce.
  • Tipo F, con frequenza nominale di 50 Hz o 60 Hz, è previsto per installazioni in cui gli inverter di frequenza sono alimentati tra fase e neutro o fase e conduttore intermedio messo a terra e sono in grado di fornire protezione in caso di alternanza residua sinusoidale alla frequenza nominale, residuo diretto pulsante correnti e correnti residue composite che possono verificarsi.

Classificazione dei salvavita in base alla forma d’onda delle correnti di dispersione verso terra. 

Gli interruttori differenziali di tipo AC sono adatti a tutti i sistemi in cui gli utenti hanno una corrente di terra sinusoidale. Non sono sensibili alle correnti di dispersione impulsive fino a un picco di 250 A (forma d’onda 8/20), come quelle che possono verificarsi a causa di impulsi di tensione sovrapposti sulla rete (ad esempio: accensione di lampadine fluorescenti compatte e non, apparecchiature a raggi X, sistemi di elaborazione dati e controller SCR, etc.).

I salvavita di tipo “A” non sono sensibili invece alle correnti impulsive fino a un picco di 250 A (forma d’onda 8/20). Sono particolarmente indicati per la protezione di impianti in cui l’equipaggiamento utilizzatore dispone di dispositivi elettronici per il raddrizzamento della corrente o regolazione del taglio di fase di una grandezza fisica (velocità, temperatura, intensità luminosa etc.) alimentati direttamente dalla rete senza l’inserimento di trasformatori e isolati in classe I.  Questi dispositivi possono generare una corrente di guasto pulsante con componenti CC che il salvavita di tipo A può riconoscere.

Un tester per salvavita che chiunque può acquistare.

Oltre a rilevare le forme d’onda della corrente residua di tipo A, i dispositivi di protezione dalla corrente residua di tipo B vengono utilizzati per rilevare correnti residue continue non impulsive. Gli interruttori differenziali di tipo B sono consigliati per l’uso con azionamenti e inverter per l’alimentazione di motori per pompe, ascensori, macchine tessili, macchine utensili etc., poiché riconoscono una corrente di guasto continua con un’ondulazione di basso livello. I valori di intervento sono definiti fino a 2 kHz.