Donatello. Ediz. tedesca

INDICE
1.
GENERALITÀ ................................................................................................................................. 2
2.
CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO ELETTRICO........................................................... 2
2.1 CATEGORIA E SISTEMA ................................................................................................................... 2
2.2 CARICHI PREVISTI........................................................................................................................... 2
2.3 CONDUTTURE ................................................................................................................................. 3
2.3.1
Tipi di cavi ........................................................................................................................... 3
2.3.2
Tubi protettivi e canali......................................................................................................... 3
2.3.3
Cassette e connessioni ......................................................................................................... 4
3.
DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO ELETTRICO ........................................................ 5
3.1
3.2
3.3
3.4
4.
SEZIONI E LUNGHEZZE DEI CAVI...................................................................................................... 5
VERIFICA DELLA PORTATA DEI CAVI ............................................................................................... 7
ANALISI DELLA CADUTA DI TENSIONE LUNGO I CAVI ...................................................................... 8
ANALISI DELLA PROTEZIONE CONTRO I CORTO CIRCUITI ................................................................ 9
PROTEZIONE DALLE SCARICHE ATMOSFERICHE ......................................................... 11
4.1 PREMESSA ................................................................................................................................ 11
4.2 LOCALIZZAZIONE DELLA STRUTTURA ............................................................................. 12
4.3 DETERMINAZIONE DI NEL ..................................................................................................... 12
4.4 DETERMINAZIONE DI NF ....................................................................................................... 12
4.4.1
FORMULAZIONI............................................................................................................... 12
4.5 CALCOLO DI AEQ ..................................................................................................................... 13
4.5.1
DETERMINAZIONE DI <h> ............................................................................................ 14
4.5.2
DETERMINAZIONE DI <C> E <H> ............................................................................... 14
4.5.3
DETERMINAZIONE DI <a> E <b>. CALCOLO DI Aeq ............................................... 15
4.6 CALCOLO DI NF ........................................................................................................................ 15
4.7 DETERMINAZIONE DEL LIVELLO DI PROTEZIONE “P” DELL’IMPIANTO ................... 15
4.8 DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO DI PROTEZIONE................................................ 16
4.8.1
SISTEMA DI CAPTAZIONE .............................................................................................. 16
4.8.2
SISTEMA DI DISPERSORI ............................................................................................... 16
5.
IMPIANTO DI TERRA................................................................................................................. 17
5.1
5.2
5.3
5.4
6.
GENERALITÀ ................................................................................................................................ 17
DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO ...................................................................................................... 17
VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA TOTALE DI TERRA (RT) ............................................................... 17
COLLEGAMENTI DI PROTEZIONE E EQUIPOTENZIALI ..................................................................... 19
IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE ............................................................................................. 20
6.1 INTRODUZIONE ............................................................................................................................. 20
6.2 NORMATIVA ................................................................................................................................. 20
6.3 GRANDEZZE FOTOMETRICHE ....................................................................................................... 21
6.4 FASI PROGETTUALI....................................................................................................................... 22
6.4.1
Analisi del problema principale......................................................................................... 22
6.4.2
Considerazione dei livelli di illuminamento richiesti......................................................... 23
6.4.3
Scelta degli apparecchi illuminanti. .................................................................................. 23
6.4.4
Suddivisione del progetto in più parti................................................................................ 24
6.4.5
Calcoli illuminotecnici....................................................................................................... 24
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0. GENERALITÀ
Il presente progetto é stato sviluppato dallo scrivente Ing. Francesco Grande,
iscritto all’Albo Professionale dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Napoli al
n° 6695, con studio professionale in Napoli (NA), via Cinthia, 21/23
Esso riguarda il corpo di fabbrica, in ampliamento, da realizzare presso la Scuola
Elementare “M.L.King” in frazione Bomerano di Agerola - Napoli.
L’alimentazione sarà derivata dal Quadro generale esistente al piano terra della
Scuola, che, posta in una tubazione da staffare nella parte alta della parete del corridoio,
raggiungerà un quadretto locale da installare nel disimpegno che sarà realizzato tra il
vecchio ed il nuovo corpo di fabbrica.
Le utenze previste sono:
- illuminazione normale
- prese
- illuminazione di emergenza
- illuminazione esterna
La linea sarà protetta, a monte, da un interruttore automatico magnetotermico con relè
differenziale da 40 A, IdN 0,3 A
Il presente progetto si basa sul fondamento normativo costituito dalla Norma CEI
64-8, relativa agli impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 Vac e,
per quanto ancora applicabile, sul DPR 547/55, relativo alla sicurezza sui luoghi di
lavoro.
1. CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO ELETTRICO
L’impianto é alimentato in bassa tensione, 1φ + N, 220 Vac, 50 Hz, dalla rete
ENEL. Il Punto di Consegna (P.C.), munito di contatore d’energia monofase é ubicato
nell’ambito della Scuola ed è munito di interruttore di protezione in partenza e
scaricatori di tensione.
1.1
Categoria e Sistema
L’impianto in questione é del tipo T-T di 1a categoria. E’ cioè un sistema a
tensione inferiore a 1000 Vac, e sia il neutro del trasformatore MT dell’Ente di
distribuzione, sia le masse elettriche dell’utente sono connesse a terra, e sono separate
ed indipendenti.
1.2
Carichi Previsti
Tutti i carichi previsti sono alimentati da linee gestite nel Quadro da aggiungere per
la parte di nuova costruzione. Nella Tabella di calcolo sono riportati i singoli
assorbimenti elettrici. In sintesi si ha:
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2
Da:
A:
Cos φ
Pot. Assorbita/
N. Fasi
P.C.
Q.G.
0.90
4,97 KW / 1φ
Q.G.
Illuminazione bagni e disimpegni
0.90
0,072 KW / 1φ
Q.G.
Illuminazione emergenza
0.90
0,1 KW / 1φ
Q.G.
Illuminazione Sala circuito 1
0.90
0,65 KW / 1φ
Q.G.
Illuminazione Sala circuito 2
0.90
0,65 KW / 1φ
Q.G.
Prese Sala
0.90
2,00 KW / 1φ
Q.G.
Prese Sala
0.90
2,00 KW / 1φ
Q.G.
Illuminazione esterna
0.90
0,50 KW / 1φ
Tab. 1
1.3
Condutture
1.3.1
Tipi di cavi
E’ previsto l’utilizzo di cavi non propaganti l’incendio e a ridotta emissione di
gas, del tipo N1VV-K ed N07V-K, rispondenti alla Norma CEI 20-22 II. I cavi del
primo tipo, saranno bipolari flessibili, isolati in PVC, con guaina di PVC di qualità R2;
quelli del secondo tipo saranno unipolari, flessibili, senza guaina, isolati in PVC. Il cavo
di terra sarà esteso a tutte le utenze funzionali ed alle masse metalliche significative.
Il colore dell’isolante sarà ovviamente rispondente ai dettami della Norma, per cui
si avrà:
*
*
conduttori di protez. ed equipotenziali
conduttori di neutro
GIALLO/VERDE
BLU CHIARO
Per i conduttori di fase sarà utilizzato un colore comunque diverso dai precedenti.
1.3.2
Tubi protettivi e canali
Nell’impianto in esame é previsto l’uso di cavi unipolari e multipolari. Detti cavi
sono quindi filati in condutture che sono costituite da tubazioni rigide autoestinguenti,
conformi alla Norma CEI 23-8, fissate a parete, da tubazioni flessibili da installare
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sottottraccia conformi alla Norma CEI 23-14, e da canaline autoestinguenti conformi
alla Norma CEI 23-22.
1.3.3
Cassette e connessioni
Le cassette di derivazione utilizzate
autoestinguente, con grado di protezione IP 55.
sono
in
materiale
termoplastico
Tutte le connessioni saranno effettuate esclusivamente nelle cassette di derivazione
previste, utilizzando gli appositi morsetti volanti isolati, in materiale termoplastico con
il corpo in ottone.
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2.
DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO ELETTRICO
2.1
Sezioni e lunghezze dei cavi
Trattandosi di cavi di energia, la loro sezione minima deve essere ≥ 1.5 mm2 . In
realtà la scelta della sezione dei cavi é stata effettuata in base alla corrente d’impiego dei
singoli circuiti Ib , calcolata in funzione dei carichi massimi precedentemente indicati in
Tab. 1, ed alla lunghezza delle linee stesse.
Per linee con derivazioni ricordiamo che, dalle linee di sezione s = 2.5 mm2 nascono
linee con cavi di sezione s = 1.5 mm2, mentre dalle linee di sezione s = 4 mm2 nascono
linee derivate di sezione s = 2.5 mm2.
Nei paragrafi successivi verranno riportate le tabelle che riportano tutti i dati
inerenti al dimensionamento di ogni linea.
2.2
Verifica della portata dei cavi e della protezione contro i sovraccarichi
La prima condizione fondamentale da rispettare per una corretta scelta del dispositivo di
protezione dal sovraccarico è:
Ib≤In≤Iz
questa relazione è formata da tre disequazioni :
a) la portata massima dei cavi deve essere maggiore o quanto meno uguale alla
corrente di impiego
Ib ≤ IZ
b) il dispositivo posto a protezione linea deve avere una corrente nominale tale da
lasciar passare permanentemente la corrente di impiego
Ib ≤ In
c) il dispositivo posto a protezione della linea deve interrompere le eventuali
correnti superiori alla portata del cavo
In ≤ Iz
La verifica del corretto dimensionamento dei cavi in forza delle correnti di
impiego Ib e della portata massima in regime permanente dei cavi IZ, verrà effettuata in
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base ai dati riportati nella Tabella UNEL 35024-70, relativa appunto alla “Portata dei
cavi in regime permanente”.
Per ciò che riguarda i dispositivi di protezione, si rileva che gli interruttori
magnetotermici utilizzati sono tutti conformi alla Norma CEI 23-3 IV ed., con una
caratteristica di intervento tipo “C”: ciò significa che IF, che é la corrente minima la
quale sicuramente fa scattare nel tempo convenzionale (1 h) l’interruttore, é pari a 1.45
volte il valore della corrente nominale In.
La Norma CEI 64-8 prevede che, per una efficace protezione dei cavi dai
sovraccarichi deve risultare che:
IF ≤ 1.45 IZ
relazione automaticamente soddisfatta per qualunque interruttore costruito secondo la
Norma CEI 23-3 IV
L’analisi implementata
con i metodi precedentemente esposti, svolta
singolarmente per ogni linea uscente dai Quadri, porta ai risultati presentati nella
legenda della Tavola degli schemi elettrici unifilari, relativi alla taglia dell’interruttore
(In) ed alla sezione dei cavi.
2.3
Analisi della caduta di tensione lungo i cavi
La verifica in oggetto ha lo scopo di dimostrare che la caduta di tensione non
superi il 4%, partendo dal punto di consegna fino al circuito terminale più sfavorito.
Il calcolo verrà fatto in base ai valori di resistenza specifica dei cavi unificati,
riportati nella Tabella UNEL 35023-70.
Nel caso in esame si deve tenere conto innanzi tutto della linea che connette il
Punto di Consegna P_C con il Quadro Generale Q_G.
Inoltre, per ognuna delle linee che escono dal Quadro Q_G, bisogna considerare se
da essa nascano linee derivate. In questo caso va valutata anche la caduta relativa a
quella di esse più svantaggiata.
Quindi tenendo conto dei seguenti parametri:
1) sezione, lunghezza, numero di fasi ed il cosφ di ogni linea montante ed,
eventualmente, delle linee derivate;
2) potenze assorbite lungo la linea montante e lungo la derivata che da essa nasce;
nella legenda degli schemi elettrici vengono riportati anche i risultati dei calcoli relativi
alla caduta di tensione percentuale per ogni linea, partendo dal Punto di Consegna P_C
fino all’estremità di ogni linea derivata.
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Analizzando questi risultati si evince che é sempre verificato quanto richiesto dalla
Norma.
2.4
Analisi della protezione contro i corto circuiti
Il valore della Corrente Massima di C.C. al Punto di Consegna é un valore che
deve essere fornito dall’Ente Erogatore. E’ però anche possibile calcolarlo, con un errore
per eccesso che é a vantaggio della sicurezza o, se del caso, misurarla.
Infatti si ha che la linea dell’Ente Erogatore che giunge al contatore dalla cabina
MT/BT é costituita da un cavo tetrapolare, con conduttori di sezione s = 16 mm2, e una
lunghezza che é di circa 50 m. Nell’ipotesi di considerare l’impedenza di C.C. costituita
solo da quella di detta linea, utilizzando i valori unificati per il calcolo delle impedenze
di C.C. per i cavi isolati in PVC, si ha che:
RF ≅ 0.022 Ω;
ICC-trifase ≅ 8800 A; ICC-fase-neutro ≅ 4400 A.
La verifica in oggetto deve dimostrare l’idoneità dei dispositivi di protezione
adottati in caso di corto circuito.
1) Corto Circuito immediatamente a valle degli interruttori di protezione
Nella verifica dell’idoneità dei dispositivi di protezione utilizzati per la protezione
delle linee che da essi si dipartono, devono essere verificate le seguenti condizioni:
a) per un C.C. immediatamente a valle dei dispositivi di protezione la massima corrente
deve essere inferiore al Potere di Interruzione P.I. dei dispositivi stessi;
b) nella stessa condizione l’Energia Specifica Passante che attraversa il dispositivo di
protezione deve essere inferiore al valore limite di tale parametro per il cavo
utilizzato;
Le condizioni a) e b) dovranno essere verificate per un C.C. trifase, se la rete é di
tale tipo; infatti per esso si ha il massimo valore della corrente di C.C. Se la rete é di
tipo monofase, si dovrà utilizzare nel calcolo il C.C. di tipo fase-neutro.
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Nei Quadri, riportati negli Allegati, ricordiamo che tutti gli interruttori utilizzati
sono rispondenti alla Norma CEI 23-3 IV ed., con caratteristica d’intervento tipo “C” .
2) Corto Circuito all’estremità delle linee
Nel caso di linea protetta solo da interruttore magnetico viene verificata la
congruità dei dispositivi di protezione a far fronte ad un C.C. nel tratto terminale di una
linea. Le condizioni da verificare sono le seguenti:
a) per un C.C. al termine di una linea, la corrente deve essere maggiore di quella che
garantisce l’intervento dello sganciatore magnetico IM;
b) nella stessa condizione l’Energia Specifica Passante che attraversa il dispositivo di
protezione deve essere inferiore al valore limite di tale parametro per il cavo
utilizzato.
Le condizioni a) e b) dovranno essere verificate per un C.C. fase-neutro, in quanto
in tale caso la corrente di C.C. assume il valore minimo possibile.
I calcoli per le suddette verifiche portano alla scelta di dispositivi di adeguate
caratteristiche, elencate nella legenda degli schemi Allegati.
Nel caso in cui vengano impiegati soltanto interruttori magnetotermici o
magnetotermici differenziali, si provvede esclusivamente alle verifiche riguardanti la
corrente di C.C. massima.
3.
IMPIANTO DI TERRA
3.1
Generalità
L’impianto di terra é costituito da un sistema di dispersori per mezzo del quale si
raggiungono i seguenti obbiettivi:
*
protezione contro i contatti indiretti, dovuti a guasti verso terra della rete;
*
smaltimento delle piccole correnti di dispersione ordinariamente presenti negli
apparecchi di classe 1;
*
equipotenzialità tra masse elettriche e masse estranee;
In ogni caso l’impianto in questione deve operare in maniera coordinata con gli
interruttori differenziali automatici inseriti nell’impianto elettrico; ciò deriva dalle
disposizioni della Norma CEI 64-8 e, se il tutto é correttamente dimensionato, permette
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di limitare la tensione massima di contatto al valore prescritto, che nel caso in esame é
pari a 50 V.
Ancora l’impianto deve soddisfare al dettato del DPR 547/55, per cui la Resistenza
di Terra RT deve risultare ≤ 20 Ω.
3.2
Descrizione dell’impianto
Nel caso in esame, essendo previsto l’installazione di un sistema di protezione
contro le scariche atmosferiche con la sua rete di dispersione, si utilizzerà quest’ultima
anche per l’impianto di protezione contro i contatti indiretti.
Mediante una corda in rame, isolata in PVC, della sezione s = 25 mm2 sarà
realizzata la connessione fra l’impianto di dispersione e il Nodo Equipotenziale,
costituito da una barra di rame fissata all’interno di un apposito Quadro allocato in
prossimità del Quadro Elettrico Generale. Da quest’ultimo saranno poi derivate le
connessioni di terra ed equipotenziali utilizzate nell’impianto in esame.
3.3
Valutazione della Resistenza Totale di Terra (RT)
Come si evince dagli schemi elettrici dell’impianto riportato negli allegati, la
corrente di dispersione IDT é limitata da un insieme di n° 4 interruttori magnetotermici
differenziali, montati sui vari Quadri, per ciascuno dei quali é ID = 30 mA. Si ha quindi:
IDT ≤ 0.12 A.
Secondo la Norma CEI 64-8, la massima tensione di contatto non deve superare il
valore di 50 V. Deve cioè essere verificata la relazione
RT ≤ 50/IDT
si ricava:
RT ≤ 64 Ω
Per semplicità e a maggior vantaggio della sicurezza, si ipotizza che il sistema di
dispersione sia costituito solo dagli otto spandenti, connessi da un cavo di rame con
resistenza trascurabile, che non contribuisce al sistema disperdente.
In quest’ipotesi, essendo i due spandenti sufficientemente lontani fra loro, é lecito
supporli indipendenti, e quindi la resistenza totale di terra RT può essere vista come il
parallelo delle loro singole resistenze.
Per uno spandente della forma e dimensioni in precedenza indicate, si ricava
agevolmente dalla letteratura:
RT ≅ 0.4*ρ
e quindi, per tutti gli otto dispersori si ha:
RT ≅ 0.05*ρ
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Dovendo essere: RT ≤ 64 Ω, si ricava:
ρ ≤ 1280 Ω*m
E’ questo un valore di resistività corrispondente ad un tipo ti terreno roccioso con
umidità intorno al 10 %, mentre nella zona dell’impianto si é in presenza di un terreno
per il quale é lecito prevedere valori di resistività nettamente inferiori, prudenzialmente
ipotizzabili intorno a 250 Ω*m.
Di conseguenza é da ritenersi che l’impianto così dimensionato sia perfettamente in
grado di garantire, in unione con i differenziali, la prescritta protezione.
Anche dal punto di vista del DPR 547/55 la situazione é confortante. Infatti un
valore di RT ≤ 20 Ω, implica che il terreno debba avere una resistività ρ ≤ 400 Ω*m
che, come si é visto, é maggiore del valore che ci si aspetta per il terreno in questione.
3.4
Collegamenti di Protezione e Equipotenziali
Nello schema unifilare riportato in Tav. G sono indicati tutti i collegamenti di
protezione ed Equipotenziali previsti, con l’indicazione delle sezioni da utilizzare per i
vari cavi.
IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE
6.1
Introduzione
L'art. 7 della Legge 46/90 stabilisce che si intendono "costruiti a regola d' arte " gli
impianti realizzati in conformità alle norme tecniche UNI e CEI.
In considerazione di questo si devono considerare adeguati gli impianti di
illuminazione realizzati e mantenuti in conformità alle norme UNI, DIN, etc...
La normativa vigente inerente l' illuminazione di interni con luce artificiale è la
norma UNI 10380 del maggio 1994.
6.2
Normativa
L'entrata in vigore della normativa inerente l'illuminazione di interni con luce
artificiale, comporta una maggiore accuratezza ed un maggior impegno, sia nella scelta
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dei corpi illuminanti, sia nella realizzazione del progetto illuminotecnico, con questo
argomento, ci proponiamo di evidenziare i punti principali inerenti tale normativa.
Come già detto l'art. 7 della Legge 46/90, evidenzia che si intendono "costruiti a
regola d'arte ", gli impianti realizzati in conformità alle norme tecniche UNI e CEI.
In particolare, nella progettazione si deve prendere come riferimento la
normativa vigente UNI 10380 "Illuminazione di interni con luce artificiale" del maggio
1994. Tale norma è l'unica fonte ufficiale, in Italia, che fornisce prescrizioni di carattere
illuminotecnico relative all'esecuzione, l'esercizio e la verifica degli impianti di
illuminazione artificiale, negli ambienti interni, civili e industriali.
L' impianto di illuminazione influisce direttamente sulla capacità visiva, sulla
sicurezza e sul benessere delle persone; nell'affrontare un progetto illuminotecnico, è
indispensabile pertanto considerare, nel rispetto delle esigenze di risparmio energetico e
prescrizioni illuminotecniche, i parametri di illuminamento medio in esercizio e
uniformità di illuminamento, la ripartizione delle luminanze, la limitazione
dell'abbagliamento, la direzionalità della luce, il colore della luce e la resa del colore.
Per assicurarsi di avere la migliore prestazione visiva in relazione al compito da
svolgere, i parametri suddetti devono essere definiti in fase di dimensionamento e
verificati in sede di realizzazione dell'impianto.
L’uniformità di illuminamento potrà essere facilmente raggiunta, in un impianto
dove prevale la luce diretta su quella diffusa, se non vengono superati i valori consigliati
di e/h (interdistanza/altezza), riportati a fianco di ogni curva fotometrica.
L'abbagliamento può essere causato, sia dalle lampade nude e dagli apparecchi di
illuminazione (abbagliamento diretto), sia dalle elevate luminanze prodotte dalle
superfici lucide (abbagliamento riflesso)
Nell'abbagliamento diretto, l'entità di limitazione della luminanza degli
apparecchi, dipende dal tipo e dalla disposizione degli stessi , dal loro angolo di
schermatura, dalla classe di qualità richiesta dell'impianto di illuminazione e
dall'illuminamento medio in esercizio.
Nell'abbagliamento riflesso, la luce riflessa da un oggetto presente nel campo
visivo, può causare la riduzione del contrasto e disturbi visivi da abbagliamento,
peggiorando in tal modo le capacità visive dell'osservatore. Per evitare il riflesso
fastidioso sul videoterminale, è necessario che la luminanza di tutte le zone o arredi che
un operatore può vedere riflessi sullo schermo, non sia mai maggiore di 200 cd/m2.
La norma prevede per ogni tipo di locale, sia di interni civili, sia di interni
industriali, il livello di illuminamento medio mantenuto, la tonalità di colore della luce,
l'indice di resa cromatica e il grado di limitazione dell'abbagliamento.
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6.3
Grandezze fotometriche
La norma UNI 10380 cita che l’impianto di illuminazione influisce sulla capacità
visiva, sull’attività, sulla sicurezza e sul benessere delle persone. Allo scopo la norma
definisce le modalità per scegliere, valutare e misurare le grandezza fotometriche.
Sentiremo quindi parlare di termini nuovi il cui significato verrà elencato nelle righe
successive:
Flusso luminoso: è la potenza irraggiata complessivamente da una sorgente
luminosa e percepita dall’occhio umano.
Illuminamento: è la quantità di luce riferita all’unità di superficie.
Illuminamento medio, Em: valore medio aritmetrico degli illuminamenti misurati
o calcolati in un ambiente o in una zona adibita ad una determinata attività.
Illuminamento di esercizio, En: Valore dell’illuminamento medio sul piano di
lavoro riferito allo stato medio di invecchiamento ed insudiciamento dell’impianto di
illuminazione.
Fattore di manutenzione, M: è il rapporto fra l’illuminamento medio di esercizio
e quello medio iniziale relativo all’impianto di illuminazione delle lampade. In altre
parole è quel coefficiente che tiene conto dell’invecchiamento dell’impianto, che, a sua
volta, è strettamente legato alla manutenzione ed alla pulizia.
Coefficiente di riflessione, Cu: indica la percentuale di flusso che le pareti, il
soffitto, il pavimento ed il piano di lavoro riflettono.
Indice di resa cromatica: indica la bontà con la quale vengono visti i colori (resa
cromatica = 100 significa che tutti i colori vengono visti e distinti chiaramente; resa
cromatica=0 si tratta di luce monocromatica che ci permette di vedere le sfumature di un
solo colore)
Efficienza : è una caratteristica delle lampade e ci è data dal rapporto fra flusso
luminoso emesso dalla lampada e potenza assorbita. In altre parole indica quanta luce
emetta la lampada per ogni unità di potenza.
Allegati
- Tabella di calcolo delle linee di alimentazione ed egli interruttori di protezione
- Verifica termica del quadro previsto
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