ESD - Sicurezza in acqua

[SandroCalligaro]

imbarcazioni "recreational" (non so come si traduca il tipo di imbarcazione) negli Stati Uniti.

Penso che corrisponda al nostro "diporto".

Anche io lo pensavo, ma da quanto leggo, invece:
"Imbarcazione da diporto: sono le unità con scafo di lunghezza da 10 a 24 metri."
https://www.tuttobarche.it/didattica/definizione-dei-mezzi-per-la-navigazione-da-diporto
Non posso dire di essere un lupo di mare!

[Goofy]

A grandi linee per la nostra legislazione:
- natante (non è immatricolato; consentito fino a 10 m)
- imbarcazione (deve essere immatricolata, fino a 24 m)
- nave (quando supera i 24 m, ovviamente immatricolata, serve una patente diversa rispetto alle imbarcazioni)

Poi c'è la classificazione in base all'uso: diporto è per uso "ricreativo" non commerciale.
Puoi avere una imbarcazione da lavoro o una nave da diporto (se sei Abramovich)

P.S. Scusa, ho visto che c'era già scritto tutto nel tuo link

[fpalone]

ho fatto qualche calcolo, per curiosità; ho considerato un'imbarcazione da 12 m, con scafo metallico, chiamata a disperdere una corrente di guasto di 1000 A.
I risultati sono riportati nella figura seguente; il software è ovviamente pensato per situazioni terrestri, quindi restituisce la tensione di passo, relativa quindi ad un metro di distanza tra i piedi. Occorre quindi, in attesa che possa modificare il programma, in prima approssimazione moltiplicarla per due per ottenere la tensione di "bracciata" per il caso del nuotatore.

(scusate per la qualità del disegno un po' naif, ma da casa non ho a disposizione un programma decente di CAD... lo rifarò con calma ma non credo che i risultati possano essere sostanzialmente diversi)
Anche nelle zone più critiche (vicino alla poppa ed alla prua) il gradiente non raggiunge i 5 V/m, ossia 10 V ai capi del nostro sfortunato nuotatore.
Secondo la brochure CIGRE quindi ci dovrebbe essere una percezione di dolore ed una contrazione muscolare, ma il rischio di fibrillazione dovrebbe essere ridotto.
Consideriamo ora la stessa imbarcazione in uno specchio di acqua dolce (resistività di 5 Ωm).
La resistenza del dispersore (lo scafo) vale circa 0.38 Ohm il che, considerando una tensione di alimentazione di 230 V, limita la corrente di guasto a circa 600 A.
Come riportato nella figura seguente, si crea una zona pericolosa che si estende per diversi metri attorno all'imbarcazione.

[6367]

E' vero che negli USA la distribuzione elettrica è spesso in TN senza l'uso dei differenziali?

Vero. I differenziali (Ground Fault Interruptors) si usano diffusamente e sono molto sensibili ma solo per le prese domestiche più a rischio. Per i porti da diporto, non seguendo la IEC, non saprei.

[SandroCalligaro]

Grazie a fpalone per la simulazione!

Se ho capito bene, hai messo come condizione al contorno un potenziale fissato ad una certa distanza. Nel primo caso la distanza non è molto rilevante (corrente impressa), nel secondo forse sì, visto che hai considerato una certa tensione. Sbaglio?

Mi sembra che le situazioni reali possano essere anche di molto peggiori, sia perché ci sono imbarcazioni più piccole ("natanti"?), sia perché in molti casi il collegamento di terra della distribuzione sarà più vicino ad una estremità o ad un lato (magari vicino al punto di attracco), quindi la corrente potrebbe concentrarsi ancora di più nella zona di acqua dove il "collegamento" è più diretto.

[Goofy]

Mi sembra che le situazioni reali possano essere anche di molto peggiori, sia perché ci sono imbarcazioni più piccole

In genere le barche di piccole dimensioni hanno lo scafo in resina quindi l'elettrodo si riduce alla deriva metallica delle barche a vela o alle eliche di quelle a motore

[fpalone]

Ciao SandroCalligaro,
non si tratta di una simulazione FEM, quindi non ci sono condizioni al contorno.
Il programma calcola una matrice di mutue impedenze (completamente resistive a regime permanente), considera una sorgente di corrente e risolve il circuito equivalente, calcolando poi il potenziale sui punti del terreno con equazioni in forma chiusa (Sunde).
Nel primo caso ( ρ=0.2 Ωm) la resistenza del dispersore risultava di poche decine di mΩ. La corrente di guasto sarebbe quindi stata, realisticamente, limitata dall'impedenza del circuito a monte del guasto. Mi sembrava irrealistico considerare più di 1 kA per un circuito terminale in BT.
Nel secondo caso ( ρ=5 Ωm) la resistenza del dispersore risultava di circa 0.35 Ω, limitando quindi la corrente di guasto a 600 A.
I casi peggiori, soprattutto nel caso che non ci siano differenziali od altri dispositivi per interrompere tempestivamente la corrente di guasto , sono quelli con barche di piccole dimensioni o peggio di legno o vetroresina. In quest'ultimo caso, come suggerito anche da Goofy l'elemento disperdente potrebbe essere la sola elica o la sola scaletta di metallo per la risalita.
In acqua dolce quel dispersore avrebbe una resistenza nell'ordine di alcuni Ohm, e limiterebbe la corrente di guasto ad alcune decine di A, valori che potrebbero non consentire l'intervento tempestivo delle protezioni.
Il rischio a questo punto non è più la sola fibrillazione, ma anche la contrazione muscolare, che potrebbe portare all'annegamento. Il valore limite suggerito dalla brochure cigre è di 2.5 V ai capi del corpo umano, ossia 1.25 V/m di campo elettrico.
Come vedi dalla simulazione sotto riportata, il rischio di contrazione muscolare è presente per almeno una decina di metri dall'elemento disperdente.

[Goofy]

Il programma calcola

Che programma è?

[SandroCalligaro]

non si tratta di una simulazione FEM, quindi non ci sono condizioni al contorno.

Scusa l'ignoranza... Immagino però che uno zero del potenziale debba esserci...
Sarà magari fissato all'infinito?

[fpalone]

Goofy, l'applicazione usata per le simulazioni è earthgrid, un tool sviluppato internamente per i calcoli in regime permanente (50 Hz e corrente continua) ed in transitorio (fulminazioni) degli impianti di terra.
SandroCalligaro,
Sì, è come dici tu:dato che le grandezze di interesse, ossia tensioni di contatto e di passo, sono tutte differenze di potenziale, la scelta del punto a potenziale nullo è ininfluente anche ai fini grafici. Se però si vuole rappresentare graficamente il potenziale sulla superficie del terreno, arbitrariamente si assume nullo il potenziale all'infinito: è più semplice, anche visto che tutte le formulazioni teoriche sono impostate in questo modo.
Non trattandosi di una simulazione FEM, ma della risoluzione di un circuito equivalente, basta assegnare al nodo che rappresenta la terra remota il potenziale nullo.