L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze essenziali dell’elettrotecnica, i concetti di sicurezza elettrica e le nozioni di impiantistica elettrica negli edifici e nei cantieri. Verranno trattati vari aspetti concettuali e applicativi per il settore edile con riferimento alla legislazione, normativa, unificazione e certificazione vigenti.

Capacità di risolvere circuiti elettrici governati dalle leggi di base dell’elettrotecnica. Conoscenza dei principi fondamentali della sicurezza elettrica. Capacità di schematizzare e risolvere circuiti elettrici riferiti allo studio di problematiche di sicurezza elettrica e alle applicazioni impiantistiche per il settore edile. Conoscenza della legislazione e normativa fondamentale riguardante le applicazioni elettriche per il settore edile. Conoscenza delle caratteristiche di funzionamento e delle taglie unificate dei componenti elettrici impiegati negli impianti edili. Capacità di interpretare schemi elettrici riferiti alla distribuzione di energia elettrica negli edifici.

Conoscenza dei concetti di base di analisi matematica e geometria, studio di funzioni, calcolo di derivate e integrali, soluzione di equazioni differenziali. Capacità di eseguire calcoli con vettori e numeri complessi. Conoscenza dei principi fondamentali riguardanti il campo elettrico, il campo magnetico e l’elettromagnetismo.

Definizioni e concetti di base: Componenti e loro terminali. Corrente e tensione elettrica. Convenzioni tensione-corrente: generatori e utilizzatori. Potenza ed energia. Legge di Kirchhoff delle correnti (sezione, nodo). Legge di Kirchhoff delle tensioni (linea chiusa, maglia).
Bipoli e relazioni costitutive: Resistenza (conduttanza). Corto circuito e circuito aperto. Condensatore e induttore. Generatore di tensione e generatore di corrente.
Soluzione dei circuiti: equazioni linearmente indipendenti (leggi di Kirchhoff, equazioni costitutive). Serie e parallelo di bipoli. Partitore di tensione e di corrente. Collegamenti a stella e triangolo. Principio di sovrapposizione degli effetti. Bipolo equivalente di Thevenin.
Regime stazionario sinusoidale: Richiami di algebra dei numeri complessi. Forme d’onda sinusoidali. Fasore associato ad una sinusoide, proprietà dei fasori. Equazioni topologiche ed equazioni costitutive nel dominio dei fasori. Impedenza, ammettenza e legge di Ohm generalizzata. Estensione di principi e teoremi nel dominio dei fasori. Potenze in regime sinusoidale (attiva, reattiva, apparente e complessa). Teorema di Boucherot. Rifasamento di carichi induttivi monofase.
Sistema trifase: Origine e definizioni (sistema simmetrico, sistema equilibrato, terne dirette, terne inverse, grandezze stellate, concatenate, di fase, di linea). Stelle e triangoli di impedenze. Carichi in serie e in parallelo. Circuito monofase equivalente. Ruolo del conduttore di neutro. Potenze. Rifasamento (condensatori a stella ed a triangolo).
Trasformatore: Principio di funzionamento del trasformatore. Modello del trasformatore monofase. Modello del trasformatore trifase.
Sistemi elettrici: Classificazione in base alla tensione nominale. Struttura del sistema di produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Distribuzione in Bassa Tensione e tipi di fornitura elettrica dall’ente distributore.
Condutture elettriche, sovracorrenti e protezioni: Tipi di cavi elettrici. Condizioni di posa. Determinazione della portata. Definizioni di sovracorrente, sovraccarico, cortocircuito. Funzionamento dei dispositivi di protezione (interruttori, fusibili). Criteri di dimensionamento di un impianto elettrico. Caduta di tensione. Calcolo delle correnti di cortocircuito e scelta delle protezioni contro sovraccarichi e cortocircuiti.
Pericolosità della corrente elettrica: Attività elettrica del corpo umano. Elettrocuzione, nozioni di primo soccorso. Curve di pericolosità delle correnti alternate, continue e impulsive. Resistenza elettrica del corpo umano. Ambienti ordinari e non ordinari. Tensioni pericolose.
Impianti di terra: Dispersione di corrente elettrica nel terreno. Andamento del potenziale sulla superficie del terreno. Tensione di contatto e tensione di passo. Caratteristiche dei dispersori. Struttura di un impianto di terra. Connessioni equipotenziali.
Protezione contro i contatti elettrici: Tipi di isolamento. Definizioni di massa, massa estranea, contatto diretto e contatto indiretto. Relè differenziali. Protezione contro i contatti diretti. Grado di protezione degli involucri (codice IP). Protezione contro i contatti indiretti. Determinazione delle curve di sicurezza tensione-tempo. Classificazione dei sistemi (TT, TN, IT) e metodi di protezione. Protezione contro i contatti indiretti senza interruzione del circuito (apparecchi di classe II, separazione elettrica). Sistemi a bassissima tensione (SELV, FELV, PELV).
Regolamentazione del settore elettrico: Leggi e normative per l’impiantistica elettrica nel settore edile. Certificazioni. Dichiarazione di conformità. Verifiche sugli impianti.
Impianti elettrici in ambienti non ordinari: Rischio elettrico e relative protezioni. Bagni, docce, piscine. Sicurezza elettrica nei cantieri edili: rischi specifici e tipologie realizzative dell’impianto (alimentazione, quadri elettrici, condutture, protezioni, impianti di terra).
Protezione di edifici contro la fulminazione: Caratteristiche e diffusione dei fulmini sul territorio. Fulminazione diretta ed indiretta. Captatori, calate e dispersori. Analisi del rischio dovuto al fulmine e determinazione delle misure di protezione da adottare (sistemi di protezione LPS esterno e interno).

1. Legge di Kirchhoff delle tensioni e legge di Kirchhoff delle correnti. Equazioni costitutive. Soluzione generale dei circuiti elettrici.
2. Calcolo della resistenza equivalente. Soluzione dei circuiti elettrici.
3. Analisi di circuiti in regime sinusoidale con il metodo simbolico.
4. Analisi di circuiti in regime sinusoidale con l’applicazione del teorema di Boucherot.
5. Analisi di sistemi trifase.
6. Portata dei cavi e protezione contro le sovracorrenti.
7. Misura della resistenza di terra, della resistività del terreno e della tensione di contatto e di passo
8. Protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT.
9. Protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT. Misura dell’impedenza dell’anello di guasto.
10. Valutazione del rischio dovuto al fulmine di una struttura reale.

Appunti dalle lezioni e materiale distribuito dal docente (disponibile sul portale della didattica).
M. Repetto, Elettrotecnica, Politeko (disponibile sul Portale della Didattica)
A. Canova, G. Gruosso, B. Vusini, Lezioni di Elettrotecnica, Progetto Leonardo
R.C. Dorf, J.A. Svoboda, Circuiti Elettrici, Apogeo
C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Circuiti elettrici, McGraw-Hill
A. Canova, G. Gruosso, M. Repetto, Elettrotecnica: Esempi ed Esercizi, Politeko
Raccolta Temi d’Esame (disponibile sul Portale della Didattica)
F. Piglione, G.Chicco, Sistemi elettrici industriali. Parte II: Macchine e impianti elettrici, Politeko, Torino, 2007.
V. Carrescia, Fondamenti di sicurezza elettrica, edizioni TNE, Torino, 1997.
D. Di Giovanni, La sicurezza degli impianti elettrici, edizioni CEI, Milano, 2006.

La prova di esame è scritta, con possibile integrazione orale.