Progettazione e costruzione di quadri elettrici industriali
Sviluppiamo e costruiamo quadri elettrici industriali in bassa tensione, media tensione e corrente continua partendo, secondo la commessa, dalle specifiche del committente, dai rilievi su un quadro esistente oppure dai requisiti elettrici e funzionali dell'impianto.
Engineering, assemblaggio e cablaggio, verifiche individuali e FAT, installazione e messa in servizio.
Dal requisito elettrico al quadro installato
Una commessa di quadristica industriale non nasce sempre nello stesso modo. In alcuni casi il progetto è già completo e definito dal committente, in altri il punto di partenza è un quadro in esercizio da sostituire, in altri ancora esistono soltanto i dati dell'impianto e l'esigenza funzionale da soddisfare.
LAMAEL può intervenire in tutti e tre gli scenari, perché progettazione elettrica, costruzione e collaudo vengono gestiti all'interno della stessa organizzazione.
Costruzione su progetto del cliente
Il committente dispone di schemi, specifiche tecniche, componentistica definita e logiche di funzionamento.
LAMAEL industrializza e realizza la soluzione nel rispetto del progetto, gestendo approvvigionamento, lavorazioni, cablaggio, verifiche e documentazione dell'assieme.
Sostituzione di un quadro esistente
È una condizione frequente negli impianti di produzione di energia e nei siti di processo, dove il quadro da sostituire è inserito in un sistema già in esercizio.
Vengono eseguiti rilievi in campo per ricostruire collegamenti, morsettiere, segnali, interfacce, caratteristiche elettriche e vincoli dimensionali, e su questa base viene sviluppato il nuovo quadro riducendo l'impatto sull'impianto.
Nuova progettazione
Partendo da dati di rete, lista carichi, requisiti funzionali, specifiche generali e filosofia di esercizio, la soluzione viene sviluppata autonomamente dall'ufficio tecnico.
Quando compreso nello scope, il dimensionamento si estende anche alle linee e alla distribuzione dell'impianto a valle del quadro.
Progettazione elettrica e dimensionamento
Il quadro viene definito a partire dalle grandezze elettriche dell'impianto e dal servizio richiesto. In funzione del perimetro della commessa, l'attività di ingegneria può comprendere il dimensionamento completo dell'assieme e delle linee interessate.
Le stesse verifiche vengono utilizzate per definire carpenteria, sistema di sbarre, apparecchiature di protezione, tarature e logiche di comando.
Quando l'engineering si estende oltre l'assieme, calcoli, schemi e layout rientrano nella progettazione di impianti elettrici industriali.
Dati elettrici e protezioni
- Analisi dei dati elettrici di rete
- Determinazione delle correnti nominali
- Calcolo delle correnti di cortocircuito
- Scelta del potere di interruzione
- Coordinamento delle protezioni
- Studi di selettività
- Verifica del coordinamento in cascata
- Definizione delle tarature
Linee e sistemi di sbarre
- Dimensionamento delle linee
- Verifica della portata dei conduttori
- Calcolo della caduta di tensione
- Verifica termica e dell'energia specifica passante
- Dimensionamento dei sistemi di sbarre
- Verifica delle sollecitazioni di cortocircuito
Carpenteria e configurazione
- Definizione della carpenteria e degli ingombri
- Grado di protezione IP
- Forme di segregazione interna
- Verifica della dissipazione termica
- Layout e accessibilità per la manutenzione
Logiche e interfacce
- Logiche di comando e consenso
- Interblocchi elettrici e meccanici
- Circuiti ausiliari e segnalazioni
- Trasferimento delle alimentazioni
- Interfacciamento con sistemi di controllo e supervisione
Coordinamento in cascata e uso degli strumenti software
Il coordinamento in cascata viene applicato alle combinazioni di dispositivi per le quali il costruttore rende disponibili dati e configurazioni certificate: non viene quindi dichiarato come risultato di un calcolo generico, ma riferito alle associazioni ammesse dal produttore.
Per selettività, configurazione e dimensionamento vengono impiegati anche gli strumenti software dei produttori delle apparecchiature, tra cui ABB eDesign, gli strumenti Schneider Electric e BTicino T-System. Il software resta uno strumento di verifica: il contributo tecnico consiste nell'interpretare correttamente risultati e vincoli applicativi.
Sistemi costruttivi e lavorazioni eseguite internamente
Nella maggior parte delle commesse vengono impiegati sistemi costruttivi già verificati dal produttore per le correnti e le configurazioni richieste. Questa scelta riduce i tempi di engineering, semplifica le verifiche, mantiene coerenza con le prove del sistema originale e contiene i costi.
Quando la soluzione esce dalle configurazioni già verificate, vengono sviluppati i calcoli e le verifiche necessari a giustificare la variante adottata.
Carpenterie, scomparti, sbarre e componenti vengono acquistati da produttori specializzati. Le lavorazioni che determinano il quadro finito vengono eseguite nelle officine LAMAEL, dove la linea produttiva interna lavora a stretto contatto con l'ufficio tecnico: le scelte di progetto e le esigenze di costruzione vengono verificate durante la realizzazione, non soltanto sulla carta.
Per quadri di dimensioni maggiori o commesse che richiedono più spazio sono disponibili ulteriori aree attrezzate all'interno del capannone aziendale, utilizzate per assemblaggio, sbarrature e prove. Progettazione e costruzione rimangono così direttamente coordinate all'interno della stessa organizzazione, con lo stesso riferimento tecnico dalla definizione della soluzione fino al collaudo.
Tipologie di quadri progettati e realizzati
Le tipologie riportate corrispondono a quadri effettivamente sviluppati per impianti industriali e di produzione di energia.
Power Center e distribuzione BT
Costituiscono il nodo principale della distribuzione in bassa tensione a valle dei trasformatori. L'engineering può comprendere architettura delle semisbarre, sistemi di trasferimento, interblocchi, dimensionamento delle sbarre e coordinamento delle protezioni.
MCC – Motor Control Center
Alimentano e controllano i motori di processo. Vengono definite partenze e tipologie di avviamento, protezioni motore, circuiti di comando e consenso, segnalazioni e interfacce verso i sistemi di controllo.
Distribuzione primaria e secondaria
Quadri di sottodistribuzione e quadri di reparto, dimensionati in funzione dei carichi serviti, della selettività rispetto al quadro di monte e delle condizioni di installazione.
Quadri di comando
Gestiscono comandi, consensi, segnalazioni e sequenze operative delle utenze. Le logiche vengono sviluppate a partire dai criteri di esercizio e dalle interfacce previste con l'impianto.
Quadri ausiliari e servizi
Alimentano i servizi essenziali dell'impianto: ausiliari di cabina, illuminazione, prese, utenze di servizio e circuiti di sicurezza, con particolare attenzione alla continuità delle alimentazioni.
Sistemi UPS
Quadri di ingresso, bypass e distribuzione dei carichi privilegiati, con definizione delle utenze da sostenere, delle logiche di commutazione e delle segnalazioni verso la supervisione.
Quadri in corrente continua e DC industriali
Quadri per raddrizzatori, batterie e distribuzione in corrente continua, sistemi DC industriali e applicazioni speciali HV-DC, dove sono determinanti anche le modalità di manovra ammesse.
Quadri e sistemi di media tensione
Sistemi di distribuzione MT con scomparti di produttori specializzati, configurati e integrati nell'impianto: definizione dello schema, protezioni, interblocchi, installazione, prove e messa in servizio.
Quadri speciali sviluppati su specifica
Quando la soluzione non rientra nelle configurazioni standard, il quadro viene sviluppato a partire dal problema funzionale: sistemi di prova, commutazione, banchi sperimentali e applicazioni con requisiti operativi particolari.
Alcuni dati dalle realizzazioni LAMAEL
Grandezze riferite a quadri e sistemi effettivamente progettati e realizzati per impianti industriali e di produzione di energia.
Esperienze su sistemi di distribuzione in media tensione
Sistemi di sbarre BT già realizzati
Tenuta al cortocircuito documentata su realizzazioni BT
Applicazioni speciali in corrente continua
Per linea, in applicazione HV-DC per sistemi di prova
Valori riferiti a specifiche realizzazioni e non ai limiti teorici delle soluzioni sviluppabili.
Sistemi di media tensione fino a 20 kV
Sui sistemi in media tensione LAMAEL opera come integratore tecnico: gli scomparti e le apparecchiature vengono approvvigionati presso produttori specializzati e inseriti in una soluzione definita, verificata e messa in servizio internamente.
Il percorso tipico comprende engineering e definizione dello schema, configurazione degli scomparti, approvvigionamento, integrazione con la distribuzione esistente, installazione, prove e messa in servizio.
Quando pertinente, il riferimento normativo principale per gli apparecchi prefabbricati con involucro metallico è la CEI EN IEC 62271-200, insieme alle altre norme della serie IEC/CEI EN 62271 applicabili in funzione dell'apparecchiatura e del progetto.
Componentistica e sistemi impiegati
Vengono normalmente impiegate apparecchiature di primari produttori, tra cui ABB, Schneider Electric, BTicino e Siemens, e sistemi di carpenteria di fornitori quali Lafer, Rittal e Quadritalia.
Negli ambienti industriali ABB è frequentemente privilegiata, ma la scelta viene effettuata caso per caso in funzione di caratteristiche tecniche, specifiche del committente, disponibilità, compatibilità con l'esistente e costo complessivo della soluzione.
Quando possibile viene mantenuta coerenza tra sistema costruttivo e produttore delle apparecchiature: semplifica le verifiche del sistema e ottimizza procurement e ricambi.
Verifiche individuali e FAT prima della consegna
Il quadro non lascia l'officina soltanto cablato. Le verifiche individuali e il collaudo funzionale vengono eseguiti internamente, con strumentazione propria e secondo la procedura FAT aziendale o il programma di prova concordato con il committente.
Il committente può partecipare al collaudo come witness FAT. L'esito viene formalizzato attraverso rapporto prove e, quando necessario, punch list con le azioni da chiudere prima della spedizione.
Controlli costruttivi ed elettrici
- Controllo visivo e corrispondenza al progetto
- Verifica delle distanze di isolamento
- Continuità e circuiti di protezione
- Controllo dei serraggi con verifica dinamometrica
- Misure di isolamento
- Prova dielettrica
- Micro-ohmmetria sui collegamenti di potenza
Verifiche funzionali
- Verifica del cablaggio e delle attestazioni
- Funzionamento meccanico degli apparecchi
- Prova dei circuiti ausiliari
- Comandi locali e remoti
- Segnalazioni e allarmi
- Prova degli interblocchi
- Simulazione di ingressi e uscite
Prove sulle protezioni
Sulle protezioni possono essere eseguite prove di intervento reali, con iniezione primaria o secondaria e registrazione di soglia e tempo di intervento.
Le tarature verificate vengono riportate nella documentazione di collaudo e riprese in fase di messa in servizio.
Strumentazione disponibile
Misure di isolamento, prove dielettriche, micro-ohmmetria, iniezione primaria e secondaria, analisi di rete e misure elettriche.
Alimentazioni AC/DC, generazione di segnali, oscilloscopia e diagnostica elettronica per le verifiche sui circuiti ausiliari e di interfaccia.
Conformità dell'assieme e marcatura CE
Per i quadri in bassa tensione i riferimenti principali, quando applicabili, sono le norme CEI EN IEC 61439-1 e CEI EN IEC 61439-2.
In funzione della commessa vengono gestite verifiche di progetto e verifiche individuali, la valutazione di conformità dell'assieme, la marcatura CE, il rapporto prove e la documentazione tecnica.
Sul quadro viene applicata la targhetta identificativa LAMAEL con marcatura CE e viene prodotta la documentazione di conformità prevista per l'assieme.
La dichiarazione di conformità dell'assieme non va confusa con la Dichiarazione di Conformità dell'impianto ai sensi del D.M. 37/08, che riguarda l'installazione nel suo complesso.
Un quadro collaudato e documentato
In funzione della commessa la fornitura può comprendere:
- Schema unifilare
- Schemi multifilari e funzionali, quando richiesti dalla configurazione
- Layout del quadro
- Morsettiere
- Distinta dei componenti
- Datasheet e manuali delle apparecchiature
- Certificazioni dei componenti e del sistema costruttivo
- Dichiarazione CE dell'assieme
- Rapporto prove ed eventuale lista tarature
- FAT report
- Documentazione as-built
Il committente riceve un sistema industriale documentato, non soltanto un armadio cablato.
Dal FAT alla messa in servizio in impianto
La fornitura può proseguire oltre la costruzione. Quando richiesto dalla commessa, LAMAEL segue il quadro fino all'inserimento nel sistema elettrico dell'impianto.
Trasporto e installazione
Trasporto, posa, allineamento e fissaggio del quadro, collegamento e attestazione dei cavi di potenza, ausiliari e di segnale.
Verifiche preliminari e SAT
Controlli dopo il trasporto, verifiche elettriche e circuitali sull'installato, prove sui collegamenti verso l'impianto e SAT secondo il programma concordato.
Energizzazione e messa in servizio
Energizzazione controllata, prove funzionali, verifica di interblocchi e segnali, commissioning e assistenza all'avviamento delle utenze.
Una soluzione HV-DC sviluppata per un sistema di prova batterie e Fuel Cell
Il committente, un ente pubblico di ricerca nel settore delle tecnologie energetiche, ha presentato a LAMAEL un problema funzionale: alimentare e collegare in modo flessibile tre banchi di prova HV-DC a partire da due sorgenti indipendenti, con un primo orientamento verso l'impiego di commutatori.
La soluzione tecnica finale è stata sviluppata da LAMAEL: architettura del sistema, dimensionamento, definizione delle configurazioni operative ammesse, costruzione, verifiche e documentazione.
Tensione nominale, sistema IT-DC bipolare +/−
Sorgenti DC indipendenti: batteria EV e ramo Fuel Cell
Ramo batteria EV
Ramo Fuel Cell
Banchi prova HV-DC serviti dal sistema
Commutatori ABB OT800E04C
Configurazioni operative formalizzate
Linee interne, 2 × 70 mm² per polo
Come funziona l'instradamento
Un nodo di commutazione instrada la batteria verso due possibili banchi. Il ramo Fuel Cell può lavorare direttamente oppure attraverso un convertitore DC/DC. Ulteriori nodi selezionano la configurazione e il banco di prova. Una configurazione specifica consente, quando ammesso dalle procedure del laboratorio, la convergenza delle due sorgenti sul terzo banco.
Rappresentazione concettuale delle possibili vie di alimentazione. Non riproduce lo schema di progetto.
La commutazione non è un'interruzione sotto carico
I dispositivi operano in categoria DC-20, esclusivamente a vuoto: la manovra è stata concepita come cambio di configurazione del sistema, non come interruzione della corrente di prova.
- Disabilitazione delle sorgenti
- Verifica di assenza di tensione e corrente
- Attesa della scarica dell'energia residua
- Manovra dei commutatori
- Verifica della configurazione ottenuta
- Riabilitazione controllata delle sorgenti
Il dimensionamento ha quindi considerato non soltanto tensione e corrente, ma anche le modalità operative e le condizioni di sicurezza del sistema HV-DC.
Verifiche e documentazione finale
La fornitura ha compreso progetto, schema funzionale, elaborati as-built, distinta dei componenti, manuale di uso, installazione e manutenzione, procedure di commutazione, verifiche individuali, rapporto prove e dichiarazione CE.
Nel rapporto prove è documentata anche una prova dielettrica a 2.500 Vcc per 1 secondo.
Sostituzione e modifica di quadri esistenti
Una parte significativa delle commesse riguarda quadri già installati. Gli interventi comprendono retrofit di interruttori, sostituzione di apparecchiature obsolete, ampliamento del quadro, modifica delle partenze e dei sistemi di sbarre, aggiornamento delle protezioni, sostituzione dei relè, rifacimento degli ausiliari, modifiche in campo e ricostruzione della documentazione.
Quando il quadro deve essere sostituito integralmente, il rilievo in campo permette di ricostruire collegamenti, morsettiere, segnali, interfacce e ingombri disponibili, così che il nuovo assieme si inserisca nell'impianto con il minimo adattamento delle parti che restano in servizio.
Settori di applicazione
I quadri realizzati sono installati in impianti con requisiti di continuità di esercizio e vincoli di sicurezza elevati.
La quadristica è una delle attività storiche dell'azienda: quadri costruiti da LAMAEL negli anni novanta sono ancora presenti in impianti in esercizio.
Il quadro è una parte dell'impianto elettrico
La stessa organizzazione che progetta e costruisce i quadri realizza e mantiene gli impianti elettrici industriali in cui i quadri vengono installati: distribuzione MT/BT, cabine, linee, strumentazione e sistemi ausiliari.
Questo permette di valutare il quadro non come componente isolato, ma in relazione alla rete a monte, ai carichi serviti, alle condizioni di installazione e alla manutenibilità durante l'esercizio.
Vedi gli impianti industrialiDomande frequenti sulla costruzione di quadri elettrici industriali
LAMAEL costruisce quadri partendo da un progetto del cliente?
Sì. Quando il committente dispone di schemi, specifiche e componentistica definita, il quadro viene realizzato nel rispetto del progetto, gestendo approvvigionamento, lavorazioni, cablaggio, verifiche individuali, FAT e documentazione dell'assieme.
Potete progettare il quadro partendo dai dati dell'impianto?
Sì, quando il perimetro della commessa lo prevede. Da dati di rete, lista carichi, requisiti funzionali e filosofia di esercizio vengono sviluppati dimensionamento, schemi, selezione delle apparecchiature, tarature e definizione delle logiche di comando.
Realizzate Power Center e MCC?
Sì. Power Center, quadri di distribuzione primaria e secondaria e Motor Control Center rientrano tra le tipologie realizzate, comprese configurazioni con doppia semisbarra, interblocchi e sistemi di trasferimento delle alimentazioni.
Realizzate quadri in corrente continua?
Sì, dai quadri ausiliari in corrente continua fino ad applicazioni speciali HV-DC sviluppate su specifica, come i sistemi di commutazione per banchi di prova.
Operate anche in media tensione?
Sì, con esperienza su sistemi fino a 20 kV. Gli scomparti vengono approvvigionati presso produttori specializzati; LAMAEL sviluppa engineering e configurazione, esegue l'integrazione nell'impianto, l'installazione, le prove e la messa in servizio.
È possibile assistere al FAT?
Sì. Il collaudo può essere svolto in presenza del committente come witness FAT, secondo la procedura LAMAEL o il programma di prova concordato. L'esito viene formalizzato con rapporto prove ed eventuale punch list.
Fornite anche installazione e commissioning?
Sì, quando previsti dalla commessa: trasporto, posa, collegamento e attestazione dei cavi, verifiche preliminari, SAT, energizzazione controllata, prove funzionali e assistenza all'avviamento.
Potete sostituire un quadro esistente partendo da rilievi in campo?
Sì. Vengono rilevati collegamenti, morsettiere, segnali, interfacce, caratteristiche elettriche e vincoli dimensionali, e su questa base viene sviluppato il quadro sostitutivo, riducendo l'impatto sulle parti di impianto che restano in servizio.
Devi realizzare o sostituire un quadro elettrico industriale?
Trasmetti all'ufficio tecnico la specifica, gli schemi, la lista carichi e i dati dell'impianto, oppure semplicemente la descrizione dell'esigenza da risolvere.
Valutiamo il perimetro tecnico, le verifiche necessarie e la soluzione costruttiva compatibile con l'impianto e con i tempi della commessa.
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