Connessione a terra: Come portare l'alimentazione da terra a bordo in modo sicuro
Stefan Schorr
· 06.01.2023
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Il primo giorno di navigazione con lo yacht di seconda mano è stato un piacere. Le vele relativamente nuove hanno retto perfettamente, il comportamento in mare si è rivelato piacevole e la manovra di ormeggio a motore ha funzionato senza problemi. La barca è ora ormeggiata in sicurezza. Si stende rapidamente il cavo di alimentazione a terra e può iniziare la parte più accogliente della giornata.
Ebbene, sì. Il precedente proprietario ha lasciato un vecchio cavo di alimentazione piuttosto inaffidabile nel gavone del pozzetto, che ha collegato alla presa Schuko più vicina sul molo. Il caricabatterie è collegato alla presa multipla appesa al cavo nel pozzetto. È possibile collegare lì anche un termoventilatore elettrico in ceramica con la coscienza pulita? Dopotutto, l'impianto elettrico difettoso è la causa più comune di incendi sugli yacht. "La causa dell'incendio può essere ricondotta a questo nell'80% dei casi", spiega Holger Flint. Anche il responsabile dell'ufficio sinistri dell'assicuratore di yacht Pantaenius, con sede ad Amburgo, riferisce di un aumento significativo dei danni da incendio. "Nel 2017 avevamo una quota di circa il 10%, attualmente abbiamo quasi il 20% del numero totale di sinistri, con un volume totale di sinistri sproporzionatamente alto, pari a circa il 26%". Logicamente, i danni da incendio rimangono una delle cause più comuni di perdite totali".
È urgente intervenire in caso di invecchiamento dell'impianto elettrico, indipendentemente dal fatto che l'imbarcazione sia stata acquistata di seconda mano o sia di proprietà da tempo. Sul nostro yacht di esempio, la corrente da terra dovrebbe essere portata a bordo in modo sicuro in futuro e alimentare una rete elettrica a 230 volt con cinque prese nello yacht.
Pericolo di vita: gli elettricisti non professionisti devono rivolgersi a un professionista.
Nel nostro caso, il supporto è fornito da Torsten Roth dell'azienda Roth Funktechnik & Yachtelektrik di Bremerhaven. Roth elenca i materiali necessari per un'alimentazione a corrente alternata a 230 volt. L'esperto propone che i proprietari possano inizialmente svolgere da soli le fasi di lavoro più lunghe ma meno impegnative. La posa dei cavi di alimentazione e l'installazione del collegamento alla terraferma, della piccola scatola di distribuzione e delle prese a bordo possono far risparmiare una giornata di lavoro. È comprensibile che si possano installare solo i componenti forniti dall'elettricista e approvati dall'Associazione tedesca per le tecnologie elettriche, elettroniche e informatiche (VDE). "Dopotutto, mi prendo la colpa se qualcosa non funziona", spiega il 47enne Roth.
La norma DIN EN ISO 13297 "Piccole imbarcazioni - Impianti elettrici - Installazioni a corrente alternata" è decisiva per i lavori di alimentazione a 230 volt sugli yacht. "Questa norma è utilizzata per la protezione delle persone, la sicurezza degli impianti elettrici e la protezione antincendio sulle piccole imbarcazioni", afferma la homepage del Centro di standardizzazione della tecnologia navale e marina (NSMT) di Amburgo. Per piccole imbarcazioni si intendono imbarcazioni con scafo di lunghezza inferiore a 24 metri. Il fatto che questo standard sia disponibile solo in formato PDF, al costo di circa 100 euro, riduce la probabilità che i proprietari di yacht lo ottengano. Un elettricista professionista, invece, sa cosa è prescritto. Un'altra ragione per un supporto professionale: "Con la combinazione di 230 volt e acqua, bisogna sapere esattamente cosa si sta facendo", avverte Torsten Roth. Una scossa elettrica da 230 volt può essere fatale. "La mezza conoscenza e l'elettricità non sono generalmente una buona combinazione, nemmeno con i 12 volt", spiega Roth, riferendosi alle installazioni elettriche talvolta avventurose sugli yacht.
I componenti provenienti da navi commerciali sono più sicuri degli accessori per yacht
Poiché Torsten Roth e i suoi tre dipendenti non lavorano solo per cantieri navali dal 1999, ma anche regolarmente su navi commerciali, preferisce utilizzare gli standard industriali prescritti per le navi commerciali. "Se si utilizzano i componenti giusti, sono di classe superiore a quelli prodotti appositamente per il settore degli yacht". Va da sé che i componenti più sofisticati per gli yacht devono avere anche l'approvazione VDE.
Il primo passo è smaltire il vecchio cavo di alimentazione del precedente proprietario. Nei porti turistici europei, la distribuzione di corrente CEE è l'unico sistema ammesso per l'alimentazione da terra alle colonnine. La spina e il giunto CEE appartengono direttamente al cavo di alimentazione a terra, mentre la spina blu viene inserita nella colonnina di alimentazione. Secondo Roth, fino a una lunghezza di 15 metri è possibile utilizzare un cavo tripolare con una sezione di 1,5 millimetri quadrati. A partire da una lunghezza di 25 metri, sono prescritti 2,5 millimetri quadrati. Dividere un lungo cavo di alimentazione da terra in lunghezze più gestibili non ha senso. Il cavo deve essere "instradato dalla rete elettrica alla nave senza interruzioni". "Ogni connessione a spina indebolisce il sistema", spiega Roth. Non si devono nemmeno combinare due cavi con sezioni diverse. Una sezione del cavo troppo sottile comporta perdite di tensione. Nel peggiore dei casi, al veicolo arriveranno solo 200 volt anziché 230. I restanti 30 volt vengono lasciati in tensione. I restanti 30 volt rimangono sulla lunghezza del cavo. Questa tensione è stata "bruciata" in energia, cioè in calore.
Il pericolo di possibili incendi di cavi mette i brividi agli specialisti.
È rischioso, ad esempio, se diverse bobine di cavo Schuko sono collegate in serie a un adattatore Schuko CEE per condurre l'alimentazione da terra su lunghe distanze fino allo yacht. Oppure quando due yacht utilizzano un cavo CEE-Y con una spina e due accoppiamenti sulla colonnina di alimentazione in porti trafficati. "Evitate entrambi a tutti i costi!".
L'innesto e la spina CEE sono assicurati da un coperchio a molla e da un fermo o da una piccola leva di spinta. In questo modo si evita che la spina si scolleghi involontariamente. Esistono anche adattatori da terra più piccoli ed eleganti, il cui corpo e la cui spina sono omologati VDE. "Ma di solito abbandonano il fantasma più rapidamente. Le superfici di contatto sono molto più piccole rispetto ai CEE e quindi si bruciano rapidamente", spiega Roth. Negli yacht più grandi vengono installate due prese di corrente da terra. A seconda di come è ormeggiata l'imbarcazione, il cavo di alimentazione viene collegato a prua o a poppa. Un commutatore deve garantire che non vengano applicati 230 volt ai poli dell'accoppiamento non utilizzato.
Dalla presa di corrente a terra, come viene chiamato in gergo tecnico il collegamento della spina al cavo, viene steso un cavo lungo non più di un metro fino alla scatola dei fusibili di bordo con interruttore di corrente di guasto. Tutti i cavi di alimentazione a 230 volt devono quindi partire da lì. Torsten Roth ritiene eccessivo l'utilizzo di cavi PUR robusti su uno yacht. Lo stesso vale per i cavi omologati per la navigazione commerciale. Preferisce un cavo flessibile, resistente all'olio, oil-flex.
I cavi domestici standard sono da escludere!
A bordo, come a casa, non si devono assolutamente utilizzare cavi con fili rigidi, che potrebbero rompersi a causa delle vibrazioni. Ogni cavo deve invece essere costituito da singoli fili flessibili, detti trefoli. La sezione dei conduttori deve essere di almeno 2,5 millimetri quadrati. Il cavo di alimentazione vero e proprio viene fatto passare attraverso una guaina protettiva altamente flessibile approvata da VDE. Questa guaina corrugata è resistente alle temperature, ai raggi UV e agli oli e soddisfa lo standard IP65, che significa che offre anche protezione contro i getti d'acqua. In corrispondenza delle prese, il cavo viene inserito nell'alloggiamento dal basso per evitare che l'umidità possa penetrare lungo il cavo.
Una volta montate tutte le prese e posati i cavi di alimentazione nelle loro canaline di protezione, l'elettricista sale a bordo per collegarli. Prima di iniziare il lavoro, l'imbarcazione viene innanzitutto disalimentata: il cavo di alimentazione da terra viene scollegato e le batterie scollegate.
Tutti i cavi elettrici installati a 230 volt confluiscono nella scatola dei fusibili, nota come piccolo quadro di distribuzione. Secondo la norma DIN EN ISO 13297, nell'ambiente umido di bordo deve essere presente un interruttore differenziale (RCD). Il fusibile, noto anche come interruttore automatico, deve essere posizionato entro un metro dall'alimentazione di terra. "L'interruttore automatico è assolutamente indispensabile a bordo", afferma l'elettricista Roth. "Non si può mai sapere se l'alimentazione sul molo è protetta da un interruttore personale. Se non avete un RCD a bordo, potete installare l'interruttore in una scatola portatile sul cavo di alimentazione a terra, che è meglio di niente".
Se tutto è in ordine in un circuito elettrico, la corrente scorre verso l'utenza nella stessa misura in cui si allontana da essa. Tuttavia, anche un guasto, ad esempio un isolamento danneggiato, può far sì che una parte della corrente fluisca verso l'esterno invece di tornare indietro attraverso la linea. Nel peggiore dei casi, attraverso una persona collegata a terra. Per garantire che non vi sia pericolo di vita anche in caso di scossa elettrica, l'RCD confronta la quantità di corrente sul percorso di andata e di ritorno. Se la differenza è superiore a 30 mA, entrambi i poli vengono immediatamente scollegati. Tra l'altro, l'RCD si attiva solo se viene effettivamente raggiunto da 230 volt. In questo modo è facile controllare l'alimentazione da terra utilizzando il pulsante di prova. Se è presente tutta la tensione, la pressione del pulsante dovrebbe interrompere immediatamente il circuito.
Per garantire il corretto funzionamento dell'interruttore, è necessario premere regolarmente il pulsante di prova. L'intervallo di test è riportato nella documentazione dell'RCD.
Inneschi FI a bordo- Queste possono essere le cause
Se l'RCD si attiva nella vita quotidiana a bordo, le ragioni sono due. "La più comune è l'umidità nella presa di corrente", spiega Roth. Segue il boiler dell'acqua calda. "A un certo punto, la cartuccia di riscaldamento o l'asta di riscaldamento del boiler si rompe. Oppure, in primavera, il boiler si accende quando il serbatoio dell'acqua non è ancora stato riempito. A quel punto la cartuccia di riscaldamento si esaurisce e scatta l'interruttore differenziale".
Se a bordo si produce anche elettricità a 230 volt con un generatore o un inverter, si deve tecnicamente escludere la possibilità che questa arrivi al collegamento alla terraferma. In caso contrario, la corrente potrebbe essere presente sulla spina CEE del cavo di alimentazione a terra in corrispondenza dei poli non protetti dal contatto. Il collegamento del sistema di commutazione richiesto deve essere eseguito da un professionista.
È pratico installare una spia di rete nel piccolo quadro di distribuzione o sul tavolo delle schede. Questa riconosce quando i conduttori N e L sono invertiti. Questo può accadere in un impianto CEE puro solo se la spina è stata collegata in modo errato. Tuttavia, se l'alimentazione da terra è disponibile solo in un porto con un adattatore Schuko-CEE, è un caso che il conduttore N e quello L siano invertiti senza una spia luminosa. Ciò è irrilevante per il funzionamento elettrico, ma il cavo destinato a L deve portare anche L.
È necessario un interruttore antincendio a bordo dello yacht?
Un interruttore antincendio aggiuntivo (AFDD = Arc Fault Detection Device) nel piccolo quadro di distribuzione rileva anche gli archi nelle installazioni elettriche difettose. Questi possono formarsi in caso di interruzioni e difetti di isolamento causati da vibrazioni, espansione o contrazione termica, forti piegature dei cavi, elevati carichi meccanici, corrosione e invecchiamento. In entrambi i casi, l'AFDD scollega il circuito prima che si verifichino incendi di natura elettrica.
Roth ritiene che l'AFDD sia superfluo. "Non ho mai visto un interruttore antincendio su uno yacht di nuova produzione. In parole povere, si può dire che gli incendi dei cavi si verificano solo se l'installazione non è stata eseguita correttamente", spiega Roth. Tuttavia, nel 99% dei casi, un incendio di cavi si verifica comunque nella rete di batterie. È qui che scorre una corrente significativamente più elevata a bassa tensione. Ciò è particolarmente vero se si utilizza un inverter, che può assorbire correnti molto elevate sul lato a 12 volt.
Torniamo all'impianto a 230 volt: gli interruttori automatici per i singoli circuiti sono installati nel piccolo quadro di distribuzione. Se conoscete la vostra corrente massima, potete dimensionare i fusibili di conseguenza e andare sul sicuro anche in porti sconosciuti. Nella maggior parte dei casi, un interruttore da sei ampere scatterebbe prima del sistema della marina, ma potrebbe essere già troppo debole per il caricabatterie o per un potente aspirapolvere.
Il problema del conduttore PE: come prevenire la corrosione galvanica
La norma DIN EN ISO 13291 stabilisce che il conduttore di protezione della corrente alternata deve essere collegato alla terra della nave. Il terminale negativo della batteria di bordo o del motore può essere utilizzato come terra della nave, o dello scafo nel caso di yacht in metallo. Ciò significa che anche il motore, il sistema di alberi, il saildrive, il sistema di timoni, le valvole di mare e molto altro sono collegati al conduttore di protezione della corrente di terra, il che può portare a correnti galvaniche di equalizzazione.
Quando due metalli con potenziali elettrochimici diversi sono immersi in un liquido conduttore e collegati da un conduttore, scorre una corrente e il metallo inferiore si dissolve. A bordo, ad esempio, questo potrebbe essere l'azionamento della vela in alluminio e la palancola arrugginita del porto. Il liquido conduttore è l'acqua di mare e il conduttore di protezione del collegamento alla rete elettrica fornisce il collegamento elettrico.
Prima che componenti come le eliche, le valvole di mare o lo stelo del timone in metallo inferiore si dissolvano, gli anodi sacrificali sull'elica e/o sullo scafo si decompongono. In casi estremi, su uno scafo in alluminio possono verificarsi anche bolle o addirittura vaiolature se il rivestimento antivegetativo dello yacht vicino contiene una quantità di rame sufficientemente elevata o se le palancole del porto sono arrugginite.
Trasformatori e isolatori di isolamento
La corrosione galvanica termina non appena il circuito viene interrotto, ovvero quando il collegamento all'alimentazione da terra viene scollegato e il conduttore di protezione non è più collegato. Per soddisfare le normative e utilizzare l'alimentazione da terra senza rischi, è necessario un trasformatore di isolamento. Questo disaccoppia il sistema di alimentazione da terra in modo pulito dall'alimentazione di bordo, ma costa almeno 1.000 euro.
"Sulle imbarcazioni in alluminio, ritengo che un trasformatore di isolamento sia un must assoluto. Altrimenti, lo consiglio solo in caso di problemi dimostrabili", afferma Roth. "L'armatore deve fare attenzione se un giorno la parete di roccia accanto all'ormeggio permanente viene sostituita da un muro di palancole. Questo aumenta il rischio di corrosione galvanica durante il funzionamento della rete elettrica".
In alternativa, la norma ISO 13297 consente il disaccoppiamento galvanico dal collegamento a terra, a condizione che sia progettato per essere a prova di guasto. Gli isolatori galvanici certificati hanno un prezzo simile a quello di un trasformatore di isolamento. Molti degli isolatori offerti come "salva-zinco" non soddisfano il requisito di sicurezza e non sono quindi adatti.
L'alimentazione a 230 volt a bordo è ora pronta. L'elettricista Roth esamina nuovamente la rete a 12 volt e sostituisce i cavi tra l'alternatore del motore e le batterie con altri altamente flessibili con una sezione adeguata e capicorda tubolari ben crimpati in canaline di protezione.
Viene controllata anche la distribuzione a 12 volt sul tavolo da carteggio: "Vedo cose avventurose su questo esempio di barca, ma almeno non c'è pericolo di vita", dice Roth. Questo è rassicurante, spiega Jonas Ball, portavoce di Pantaenius, ma: "Più un'imbarcazione è vecchia e più i precedenti proprietari hanno armeggiato con l'impianto elettrico, più è probabile che siano stati installati componenti non adatti a luoghi umidi o sezioni di cavi non corrette, o che si verifichino altri problemi". L'alimentazione a 12 volt è quindi un progetto di ottimizzazione che vale la pena di realizzare su un'imbarcazione usata, ma anche su un'imbarcazione di proprietà da tempo.
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