Ambienti soggetti a rischio sismico: quali accorgimenti?

Nel corso del 2023, il CEI – Comitato Elettrotecnico italiano ha pubblicato la prima edizione della Guida CEI 0-23 “Guida per progettazione e installazione di sistemi e componenti elettrici per BT in ambienti soggetti a rischio sismico”.

Scopo della guida è fornire suggerimenti, raccomandazioni per il progetto e accorgimenti per l’installazione dei sistemi e dei componenti elettrici di bassa tensione negli ambienti a rischio sismico, nel caso è richiesta la riduzione della vulnerabilità sismica, nel rispetto delle prestazioni definite dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018).

Non sono invece trattati i sistemi e i componenti di media e alta tensione e i gruppi elettrogeni, in quanto già trattati da normative e prescrizioni specifiche nazionali e internazionali riportate nelle normative di riferimento. Ad esempio, la Norma CEI IEC/TS 62271-210, la Norma CEI 17-105 e la Norma CEI EN 62271-207, che riguardano le prove sismiche sulle apparecchiature di media e alta tensione, la Norma CEI 45-100 che riguarda la qualifica sismica dei gruppi elettrogeni, e la Norma IEEE 693 che riguarda il progetto sismico delle sottostazioni.

Per quanto riguarda la bassa tensione, la guida fornisce raccomandazioni che si applicano agli impianti installati in edifici nuovi o esistenti, o agli impianti esistenti qualora occorra garantire il rispetto delle prestazioni dei sistemi e dei componenti in caso di terremoto. A titolo esemplificativo, gli impianti relativi agli edifici residenziali, agli ospedali, alle industrie, al settore terziario, ai luoghi con pericoli specifici (come, ad esempio, a rischio di rilasci chimici e/o radioattivi in caso di sisma).

A tal fine giova ricordare che la classificazione sismica, i comuni italiani sono classificati in classi con pericolosità decrescente:

• Zona 1 (più pericolosa), in cui la probabilità che capiti un forte terremoto è alto;
• Zona 2, in cui forti terremoti sono possibili;
• Zona 3, in cui forti terremoti sono meno probabili rispetto alla zona 1 e 2;
• Zona 4 (meno pericolosa), dove la probabilità che capiti un terremoto è molto basso.

Tabella 1: Zona sismica – Accelerazione con probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni (ag). (Fonte: Dipartimento della Protezione Civile).

Danni e conseguenze del sisma sui sistemi e sui componenti elettrici di bassa tensione

Secondo quanto indica la Guida CEI 0-23, le principali cause di danno provocate del terremoto ai sistemi e ai componenti elettrici comprendono, ad esempio, il ribaltamento o scivolamento dovuto alla mancanza di ancoraggio dei componenti elettrici, la deformazione causata dalle forze inerziali o dallo spostamento della struttura nei punti di ancoraggio, la perdita di funzionalità a causa di guasti dei componenti interni con rischio di ulteriori danni di natura elettrica o sviluppo di incendio. L’elenco completo delle tipologie di sistemi e componenti oggetto di valutazione del rischio sismico è riportato nel Capitolo 3:

• Quadri elettrici e condotti sbarre per la bassa tensione;
• Raddrizzatori, Inverter, UPS;
• Sistemi di accumulo;
• Apparecchi di illuminazione;
• Sistemi e componenti di strumentazione;
• Sistemi fotovoltaici;
• Stazioni di ricarica dei veicoli elettrici;
• Sistemi di antenne per le comunicazioni elettroniche;
• Equipaggiamenti elettrici di sistemi e componenti;
• Sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento;
• Sistemi di vie cavi in tubi, canali e condotti;
• Sistemi e componenti a bassa tensione assimilabili quali, ad esempio, i componenti dei sistemi di allarme incendio, rivelatori di gas, sistemi interfonici, telefonici, impianti di televisione a circuito chiuso, antintrusione e relativi sistemi e quadri di comando e controllo, sistemi di automazione e controllo, sistemi e componenti dei computer;
• Attuatori elettromeccanici;
• Motori, motopompe, ventilatori;
• Elevatori, nastri trasportatori;
• Gruppi elettrogeni.

Per quanto riguarda, ad esempio, il sistema fotovoltaico, i moduli fotovoltaici potrebbero staccarsi dai supporti e cadere dalla copertura; per quanto riguarda antenne e apparecchi connessi, questi potrebbero disabilitare i sistemi di comunicazione.

Raccomandazione per il progetto

Con riferimento alle azioni sismiche, la progettazione dell’impianto elettrico, prendere in considerazione il raggiungimento di determinate prestazioni prescelte a fronte di definiti livelli di scuotimento, in considerazione delle caratteristiche e della tipologia dell’edificio in cui tali sistemi sono installati (Capitolo 6) utilizzando il principio descritto dalle NTC 2008 della condizione in cui un sistema o componente non è più in grado di garantire i livelli di prestazione per cui è stato progettato (Stato limite). Ricordo che gli “Stati limite” definiti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni sono:

• Stati limite di esercizio (SLE), legati al superamento di determinati parametri di funzionamento e impiego. Comprende lo Stato Limite di Operatività (SLO) e lo Stato Limite di Danno (SLD);
• Stati limite ultimi (SLU), legati al raggiungimento del valore massimo della prestazione che può mettere in pericolo la sicurezza di persone e cose. Comprende lo Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) e lo Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC).

Le prescrizioni richieste alle strutture e agli impianti per ogni Stato Limite e in funzione dell’importanza dell’opera sono riportate nella Tabella 7.3.III delle NTC. Poiché, però, la Tabella distingue solo tra requisito di funzionalità (FUN), e stabilità (STA), la Guida introduce i seguenti criteri di prestazione sismica:

• Criterio 0 (C0): Apparecchiature che non presentano alcun cattivo funzionamento né durante né dopo la sollecitazione sismica;
• Criterio 1 (C1): Apparecchiature che presentano un cattivo funzionamento durante la sollecitazione sismica, ma sono ritornate al loro stato normale dopo la stessa;
• Criterio 2 (C2): Apparecchiature che hanno un cattivo funzionamento durante la sollecitazione sismica e richiedono un intervento o una regolazione al termine della stessa, senza necessitare di sostituzione o riparazione.;
• Criterio 3 (C3): Apparecchiatura che non risponde ai precedenti criteri, ma rimane strutturalmente stabile e non provoca danni agli occupanti.

L’individuazione dei livelli di azione sismica (ZPA – Zero Period Acceleration, Accelerazione a periodo nullo) e le corrispondenti prestazioni richieste ai sistemi e ai componenti elettrico (Criterio 0, 1, 2, 3) da richiedere agli impianti è frutto di una collaborazione tra Committente, Progettista delle strutture e Progettista dell’impianto, ciascuno per la sua specifica competenza (articolo 6.3.1).

Accorgimenti durante l’installazione

Il Capitolo 5 della Guida CEI 0-23 fornisce alcune indicazioni per la gestione dei sistemi, delle strutture e dei componenti non strutturali in caso di eventi sismici. Ad esempio, per ridurre i rischi dovuti agli elementi non strutturali, è necessaria una combinazione di misure di buon senso e misure protettive aggiuntive che implichino l’installazione di ancoraggi e rinforzi sismici.

I sistemi di ancoraggio sono descritti, ad esempio nella Norma UNI EN 15129 “Dispositivi antisismici e nei vari rapporti e presentazioni relativi alla FEMA E-74” di cui la guida fornisce alcuni esempi (Capitolo 8). Non potendo intervenire sulla pericolosità del sito, infatti, le strategie di riduzione devono puntare a ridurne la vulnerabilità dei sistemi e dei componenti elettrici mediante l’adozione di rinforzi o l’adeguamento degli ancoraggi. Per i componenti più sensibili , ad esempio, potrebbe essere necessario installare un sistema di isolamento sismico per abbattere la sollecitazione imposta dal sisma sulla struttura (edificio). Fra gli accorgimenti suggeriti dalla Guida, inoltra, troviamo la valutazione dell’interazione i tra componenti. Come indicato al Capitolo 7, inoltre, i sistemi elettrici (e meccanici) devono essere qualificati mediante prove sismiche condotte sui sistemi e componenti in scala reale, su tavola vibrante. In conformità alla CEI EN 60068-2-57 “Prove ambientali. Parte 2-57: Prove – Prova Ff: Vibrazioni – Metodo con oscillogrammi e con sinusoidi modulate”, l’esito delle prove condotte sui sistemi elettrici (e meccanici) sono indicate nel Rapporto di prova di cui l’articolo 7.10 fornisce l’elenco degli elementi principali. Un esempio sui criteri di calcolo e d’installazione dei sistemi elettrici per la riduzione della vulnerabilità sismica di un controsoffitto con apparecchi di illuminazione a vista o incassati è riportato nell’Appendice B, mentre l’Appendice C riporta un esempio di calcolo per l’ancoraggio di un quadro elettrico. Come indicato nell’articolo 6.3.3, infine, i sistemi di emergenza e di sicurezza (articolo 6.3.3) devono funzionare durante e dopo l’evento sismico che ha coinvolto la struttura, mentre per quanto riguarda la riserva, la guida prevede esclusivamente l’ancoraggio corretto.

Verifiche e documentazione

La guida ricorda che gli aspetti legati alle procedure di controllo, ispezione e manutenzione dei sistemi e componenti possono essere riportati nel piano di manutenzione dell’opera, nei manuali d’uso e manutenzione degli impianti, o nei rapporti di verifica e controllo, ove previsti e disponibili. A titolo esemplificativo il Capitolo 10 riporta una lista dei documenti con le attività e gli interventi di riduzione della vulnerabilità sismica. Concludono il documento, tre appendici e una ricca bibliografia:

• Appendice A “Scelta dei parametri per la definizione dello spettro delle accelerazioni al suolo”;
• Appendice B “Esempio sui criteri di calcolo e installazione per la riduzione della vulnerabilità sismica di un controsoffitto con apparecchi di illuminazione a vista o incassati”;
• Appendice C “Esempio di calcolo per l’ancoraggio di un quadro elettrico”.

* Secondo quanto indicato dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri, Dipartimento della Protezione Civile Classificazione sismica al 31 marzo 2023, la classificazione sismica è stata recepita da parte delle Regioni e delle Province autonome dell’OPCM 20 marzo 2003, n. 3274 e dell’OPCM 28 aprile 2006, n. 3519. Gli atii di recepimento al 31 dicembre 2022 sono: Abruzzo DGR n. 438/05 – Basilicata DCR n.731/03 – Calabria DGR n.47/04 – Campania DGR n. 5447/02 – Emilia Romagna DGR n. 146/23 – Friuli Venezia Giulia DGR n. 845/10 – Lazio DGR n. 387/09 – Liguria DGR n. 216/17 – Lombardia DGR n. X/2129/14 – Marche DGR n. 1142/22 – Molise DGR n. 194/06 – Piemonte DGR n. 17-8404/19 – Puglia DGR n. 153/04 – Sardegna DGR n. 15/31/04 – Sicilia DGR n. 64/22 – Toscana DGR n. 421/14 – Trentino Alto Adige-Bolzano DGP n. 4017/06 – Trentino Alto Adige-Trento DGP n. 2919/12 s049/20 – Umbria DGR n. 1111/12 – Veneto DGR n. 244/21 – Valle d’Aosta DGR n. 1603/13.