Il calcolo del baricentro dei carichi elettrici proposto da CEI 64-8/8 non corrisponde alla condizione di minime perdite di distribuzione

Per chi segue le mie note molto critiche sulle modalità di calcolo proposto dalla norma tecnica CEI 64-8 del baricentro dei carichi elettrici, che assicura la maggior riduzione delle perdite di distribuzione nei circuiti che alimentano i quadri secondari, aggiungo una osservazione quantitativa, spero interessante, a quanto già esposto.

Ho simulato un semplice impianto che vede nel piano cartesiano un primo quadro secondario in A (x = 0 ,y = 50 m, IB =52,8 A, S = 10 mm2 ), un secondo quadro secondario in B (x= 50 ,y = -50 m, IB =52,8 A , S= 10 mm2) e un terzo quadro secondario in C (x= 100, y= 0 m, IB =115,2 A, S= 35 mm2). Tra la posizione calcolata secondo le perentorie indicazioni raccomandate nell’Allegato A della norma CEI 64-8/8 (XB1) e quella calcolata secondo criteri tecnici/scolastici appropriati (XB2) risulta a me una distanza, non certo trascurabile, pari a circa 12 m. L’errore non è accettabile soprattutto per chi sulla base di altre contingenze deve decidere l'effettiva collocazione finale del quadro principale, con la possibilità di introdurre così un necessario ulteriore scostamento oltre a quello, non da poco, che la norma in qualche misura per motivi tutti da scoprire risulterebbe nascondere.

Non mancheranno altre osservazioni.

Ulteriori esempi di fallimento del metodo di baricentro di cui in CEI 64-8/8

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Il metodo del baricentro dei carichi elettrici. Norma CEI 64-8/8, punto 6.3. Proposta di modifica. Una motivazione importante.

 

A proposito della proposta, formulata al punto 6.3 di CEI 64-8/8, su come determinare il punto (baricentro dei carichi elettrici) , in cui  i progettisti dovrebbero collocare il quadro principale di un impianto elettrico utilizzatore, per alimentare i quadri elettrici secondari al fine di ridurre il più possibile le perdite della distribuzione primaria in bassa tensione, salta agli occhi come la norma al riguardo di un problema di peso e non banale non ponga, errando e incomprensibilmente, in merito alcuna ipotesi di lavoro, proponendo così agli utenti della norma una precisa indicazione senza una qualche giustificazione sul piano tecnico.  Posta l’autorevolezza dell’ente proponente ciò non sembra accettabile. 

Nel testo normativo si legge che il calcolo del baricentro dei carichi elettrici viene definito calcolando la media delle distanze del presunto quadro principale dai quadri secondari pesate ciascuna dalla energia annua assorbita dal corrispondente quadro secondario considerato.

Le ipotesi non direttamente esplicitate, ma fondanti della precisa perentoria indicazione fornita dalla norma, è che l’energia annua consumata da ogni quadro secondario sia proporzionale alla corrente dallo stesso richiesta  e che le perdite relative ad ogni circuito costituente l’impianto di distribuzione siano proporzionali alla predetta corrente richiesta: ad esempio, tripla energia annua consumata, tripla corrente richiesta e tripla perdita joule nel circuito di alimentazione.

Già questa ipotesi fondamentale non è, e non di poco, verificata nella normale prassi progettuale da riferire ai diversi circuiti indipendenti costituenti l'impianto, che il testo normativo considera.

Ad esempio a me risulta che un carico che assorbe una corrente di 282 A dissipa una potenza per metro di ogni fase del relativo circuito solo del 53 % superiore a quella dissipata da ogni fase di un carico che assorbe una corrente di 94 A, pari a 1/3 di 282 A e non tripla.   

La regola fondante del calcolo del baricentro dei carichi proposto dalla norma tecnica che chiede di pesare le distanze dei quadri secondari dal quadro principale con l’energia annua  assorbita dai carichi al fine di ridurre le perdite di trasmissione primaria  non vale.

Il peso da assegnare alle energie annue assorbite, in condizioni tutte da definire, cui il testo normativo nemmeno accenna, sembra pesantemente da rivedere.

Il metodo del baricentro dei carichi elettrici. Norma CEI 64-8/8, punto 6.3. Proposta di modifica

 

Il calcolo del baricentro proposto dalla norma tecnica CEI intende decisamente minimizzare le perdite di energia di un impianto elettrico utilizzatore.

Lo fa calcolando le coordinate nel piano cartesiano del punto (baricentro dei carichi elettrici) (collocamento del quadro elettrico principale), dal quale è consentito alimentare n noti carichi elettrici (sottoquadri/quadri di reparto) dell’impianto caratterizzati ciascuno da una definita posizione in pianta (coordinate cartesiane, xi,yi) e dall’energia annua Ei necessaria per il loro funzionamento, con lunghezze dei circuiti tali da minimizzare le perdite joule nei circuiti della complessiva distribuzione.

Come può la norma tecnica affermare che il baricentro dei calcoli così calcolato minimizza le perdite della distribuzione dell’energia elettrica nell’impianto preso in esame? Ciò senza indicare nessuna delle numerose ipotesi che eventualmente consentono la predetta puntuale affermazione.

Le numerose importanti ipotesi necessariamente da considerare sono state indicate nei precedenti interventi in questo thread dal titolo “Con il metodo del baricentro (6.3 di CEI 64-8/8) gli utenti della norma sono presi in giro?”,  nel thread dal titolo “Sempre sul baricentro dei carichi elettrici. Quale regola d'arte nella CEI 64-8, Parte 8?” e nell’articolo “Il calcolo del baricentro dei carichi elettrici” pubblicato circa un anno fa sempre in  EY.

A nostro avviso la norma tecnica, per il rigore con il quale si deve sempre esprimere, anziché produrre pagine e pagine, costose e da leggere sull’argomento, avrebbe dovuto in poche righe ricordare l’importanza di uno studio relativo alla collazione del quadro principale di un impianto elettrico utilizzatore ai fini del contenimento delle perdite di distribuzione dell’energia ai diversi carichi e ricordare che un orientamento di larga massima sulla sua conveniente collocazione si può ottenere mediante il calcolo della lunghezza media dei circuiti da realizzare, ponderata per mezzo delle energie annue richieste dai carichi.  

Più utilmente la norma avrebbe potuto eventualmente fornire agli utenti della norma approfondimenti sulle varie grandezze (non poche !) che a parità di energia annua richiesta possono influenzare significativamente il risultato.

Con il metodo del baricentro (6.3 di CEI 64-8/8) gli utenti della norma sono presi in giro? Osservazione n. 5

 

Osservazione n. 5

Noi non dovremmo sempre credere a tutto quello che la Norma Tecnica ci propone. 

A proposito dell’Allegato A di CEI 64-8, Parte 8, ho una ulteriore osservazione negativa da fare, che, come le numerose precedenti osservazioni, non depone a favore della perentoria indicazione fornita della Norma.  Si badi bene :  Norma e non Guida!

L’allegato A ci propone per il calcolo della collocazione più favorevole per la riduzione delle perdite di trasmissione dell’energia di un impianto elettrico industriale/artigianale le medesime formule che consentono il calcolo del baricentro di n masse nello/nel spazio/piano.

Al posto delle masse la norma propone di considerare i consumi delle energie annue di n carichi elettrici. Ciò con tutti gli evidenti e non pochi limiti (errori ?) già prospettati nei precedenti punti di queste mie note.

La soluzione prevista dalla norma propone di calcolare la posizione, in cui collocare il quadro di distribuzione principale dell’impianto elettrico, allo scopo di contenere il più possibile le perdite complessive nei circuiti di alimentazione dei carichi. Essa propone il calcolo del baricentro dei carichi elettrici come se si trattasse di calcolare il baricentro di masse pensate concentrate e distribuite nello spazio.  

Questa analogia non sembra tornare immediatamente applicabile al caso in esame per il motivo che la rete di alimentazione dei carichi elettrici (sottoquadri) prevede solo molto raramente che i sottoquadri siano raggiunti a partire dal quadro principale con il percorso più breve ( distanza geometrica ). E’ vero invece che i sottoquadri di un impianto elettrico sono in quasi tutta generalità raggiunti attraverso percorsi in canala o in cunicolo paralleli ai muri dei locali in uso.

Ciò comporta una ulteriore ragione per ritenere errato la precisa raccomandazione della Norma Tecnica di collocare il quadro principale di distribuzione il più vicino possibile al baricentro così come calcolato con le formule indicate nel testo della norma stessa.

Qualche volta la Regola d'Arte è cosa diversa dalla Norma Tecnica.

Con il metodo del baricentro (6.3 di CEI 64-8/8) gli utenti della norma sono presi in giro? Osservazione n. 4

 La regola che si legge alla fine del punto A1, Metodo del baricentro, dell’Allegato A di CEI 64-8, Parte 8, raccomanda “di posizionare il trasformatore o il quadro di distribuzione che alimento questo gruppo di n carichi il più vicino possibile al baricentro di questi carichi elettrici.”

Tale regola è proposta dalla Norma senza alcuna nota di avvertimento o ipotesi di lavoro. Oltre alle criticità già esposte con le osservazioni 1,2 e 3 nelle precedenti note la regola non tiene conto che le energie annue relative ai carichi possono essere, a parità appunto di energia, consumate a fattori di potenza ben diversi, con il risultato che i pesi da attribuire alle stesse energie devono essere valutati altrettanto ben diversamente: pesano certamente di più i carichi che a parità di energia (e di potenza) lavorano a basso fattore di potenza, come gli insiemi di motori di piccola, media taglia non singolarmente rifasati nei confronti dei forni elettrici. I pesi da attribuire aumentano al diminuire dei fattori di potenza e all’aumentare delle potenze in gioco. Da pochi percento al 60%-70%.

Altre osservazioni si possono fare e le faremo per dimostrare che la raccomandazione proposta dalla Norma, così come perentoriamente formulata, appare del tutto inappropriata.

Con il metodo del baricentro (6.3 di CEI 64-8/8) gli utenti della norma sono presi in giro?

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