Guida completa ai quadri elettrici per sistemi di automazione industriale

I quadri elettrici costituiscono l’elemento centrale per controllare, gestire e garantire la sicurezza dei processi produttivi negli impianti che impiegano sistemi di automazione industriale. Vediamo il ruolo dei quadri elettrici all’interno di un impianto, i componenti essenziali dello stesso, le tecnologie più diffuse e il quadro normativo da conoscere per un’installazione e un utilizzo sempre in regola.

Con automazione industriale si intende l’utilizzo di apparecchiature, tecnologie e processi in grado di svolgere un insieme di operazioni senza intervento umano diretto, con l’obiettivo di rendere più efficiente, sicura e standardizzata la produzione. Per farlo, si ricorre all’impiego di sensori, attuatori, controllori e software avanzati.

I processi automatizzati sono molto diffusi in alcuni settori, ad esempio quello chimico e petrolchimico, ma anche quello manifatturiero, elettronico e logistico. Una soluzione di automazione industriale integra quindi elementi di cibernetica, meccatronica e teoria dei sistemi, in modo da consentire a macchine e apparecchiature di autoregolarsi grazie a logiche programmabili, algoritmi e ai già menzionati sensori di controllo.

Anche lo schema dell’impianto elettrico per automazione è specifico. Per questo motivo, i quadri elettrici per automazione industriale sono progettati per essere il fulcro dell’infrastruttura attraverso cui viene gestita l’alimentazione, il coordinamento e la sicurezza dei dispositivi.

Per quanto riguarda i componenti di un quadro elettrico per automazione industriale, troviamo diversi dispositivi essenziali per la continuità operativa e il controllo dei processi:

• gli interruttori di protezione per la salvaguardia da sovraccarichi e cortocircuiti;

• i sezionatori, che permettono di isolare circuiti per la manutenzione;

• gli inverter con cui regolare la velocità dei motori elettrici e ottimizzare i consumi;

• i contattori per il comando dei circuiti di potenza;

• i relè che svolgono funzioni di controllo e protezione;

• il PLC (Controllore Logico Programmabile) per controllare e monitorare macchine e processi automatici

• le barre di distribuzione che ripartiscono l’energia verso i vari componenti;

• il cablaggio strutturato di tutti i dispositivi presenti nel quadro elettrico industriale;

• pulsanti, selettori e segnalatori luminosi all'esterno del quadro, per il controllo dello stato di funzionamento.

Un sistema di automazione industriale comprende molti altri dispositivi oltre al quadro elettrico. Tra i principali troviamo sensori di processo per misurare posizione, temperatura, pressione e livello; interfacce uomo-macchina (HMI e Panel PC) per la supervisione; controllori e inverter; marcatori laser per codifica e ispezione industriale. A questi si aggiungono trasduttori, encoder, sistemi di sicurezza ottici e laser, nonché cavi precablati e M8/M12 ed Ethernet per semplificare l’installazione e aumentare l’affidabilità

È ancora più evidente dunque come il quadro elettrico per automazione si inserisca in un ecosistema molto articolato, in cui gioca un ruolo ancora più importante per la tutela di macchinari, operatori e per il corretto funzionamento dell’intero impianto.

Per garantire tali livelli di affidabilità, i quadri elettrici industriali sono progettati per resistere a condizioni di lavoro esigenti, assicurare la protezione dei macchinari e supportare processi complessi. Un esempio rappresentativo è la serie GEWISS 46 QP, pensata per rispondere alle esigenze applicative di impianti industriali e terziari.

I modelli più indicati di quadro elettrico a tenuta stagna hanno gradi protezione IP66 o IP55, per resistere alle condizioni operative più esigenti impedendo l’ingresso di acqua e polveri. Riguardo ai materiali, i quadri elettrici industriali sono solitamente realizzati in poliestere rinforzato, in tecnopolimero o in metallo, compreso l’acciaio inox. 

Le loro caratteristiche li rendono dispositivi versatili, che si adattano a molteplici tipi di produzione industriale e possono essere installati sia in zone dedicate che direttamente sul macchinario. Sono inoltre progettati per mantenere configurazioni stabili nel tempo, senza necessità di modifiche frequenti, rendendo l’intero impianto elettrico industriale più efficiente e sicuro.

I quadri elettrici industriali, come quelli della serie QP Gewiss, sono sottoposti a severi test, in modo da ottenere certificazioni valide all’utilizzo in svariati ambiti applicativi. I quadri della serie QP sono, ad esempio, omologati e certificati ASC per applicazioni in cantiere e sono indicati anche come quadri elettrici per fotovoltaico.

Inoltre, in alcuni settori si stanno diffondendo oggi configurazioni integrate con sistemi di building automation, per la supervisione energetica e il monitoraggio intelligente degli impianti tramite sistemi sempre più complessi e integrati.

Per quanto riguarda questo tipo di quadri elettrici, la normativa deve attenersi a standard rigorosi di sicurezza, qualità costruttiva e conformità tecnica. Tra le principali disposizioni troviamo:

• la CEI EN 61439-1 - requisiti generali dei quadri elettrici in bassa tensione;

• la CEI EN 60204-1 - sicurezza del macchinario e requisiti elettrici;

• la CEI EN 62208 - sugli involucri vuoti per contenere le apparecchiature per bassa tensione.

Vanno inoltre osservate norme più ampie, tra cui la Direttiva 2014/35/UE Bassa tensione, la Direttiva 2014/30/UE Compatibilità elettromagnetica e il D.Lgs. 81/08 Testo unico sicurezza sul lavoro.