1. Concetto di sicurezza elettrica

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Per parlare di sicurezza occorre precisare innanzitutto qual è l'oggetto che si vuole rendere sicuro e nei confronti di quale evento. Nel campo dei dispositivi e degli impianti elettrici gli oggetti possono essere i componenti degli stessi impianti oppure le persone, gli edifici ecc, e gli eventi possono essere diversi. Un importante aspetto è costituito dalla sicurezza delle persone nei riguardi del pericolo di fulminazione elettrica a causa di un contatto con parti in tensione. È da considerare però che questo non è l'unico aspetto della sicurezza delle persone nei riguardi dell'utilizzazione di energia elettrica; è evidente che un incendio innescato da cause elettriche può comportare pericolo per le persone, in modo altrettanto grave del contatto elettrico.
Si consideri un insieme di N componenti dello stesso tipo e caratteristiche, per i quali è possibile che si verifichi un determinato guasto che, a sua volta, produca un incidente; dopo un certo tempo t di funzionamento vi sarà un numero n di oggetti per i quali tale guasto non si sarà verificato.
Si definisce sicurezza S di uno qualunque dei componenti, nei riguardi dell'evento sfavorevole provocato da quel guasto, il rapporto:

S = n / N

II valore di S dipende dal tempo di esposizione al rischio. All'aumentare del valore del tempo di esposizione al rischio il numero di oggetti n che non hanno subito guasti diminuiscono, per cui si riduce anche il valore della sicurezza.

Da che fattori dipende la sicurezza

Per fissare le idee si consideri come esempio la sicurezza dell'impianto frenante di un autoveicolo nei riguardi di un guasto tale da rendere inefficace la frenata. Se su 100 autoveicoli uguali» dopo un certo tempo di  funzionamento, 80 non hanno avuto il guasto, la sicurezza dell'impianto frenante nei riguardi dell'evento sfavorevole considerato è pari a 0,8, ossia 80%. È evidente che ripetendo la rilevazione dopo un tempo maggiore, il  numero di autoveicoli che non hanno avuto il guasto sarà diminuito, a quindi anche la sicurezza.
L'esempio precedente consente anche di capire che la sicurezza deve essere riferita a condizioni prestabilite: se, infatti, sull'impianto frenante non viene eseguita la necessaria manutenzione, la sicurezza diminuisce. In generale le condizioni prestabilite sono:

• condizioni d'impiego e d'installazione che devono essere quelle specificate dal costruttore dell'apparecchiatura e conformi alle norme relative all'apparecchio in questione;

• condizioni di manutenzione per le apparecchiature che la prevedono, 

Pericolo e sicurezza

Per come è stata definita, la sicurezza rappresenta la probabilità che non si verifichi un evento sfavorevole entro un determinato tempo, per cui il fattore 1-S può essere considerato come il valore dell'insicurezza detto pericolo, ossia la probabilità che l'evento si verifichi.

Concetto di rischio

Un guasto contro la sicurezza può, probabilmente, comportare un danno di entità d, però non è detto che il danno si verifichi. Si supponga infatti che in un apparecchio elettrico ceda l'isolamento, cosicché la carcassa esterna vada in tensione; se nessuna persona può toccare tale carcassa, in quanto posta in una zona poco accessibile, la probabilità che si verifichi il danno è limitata.
Indicando con k la probabilità che si abbia il danno in presenza del guasto e con d l'entità del danno stesso, il prodotto

r = (l-S) k d

rappresenta il valore del rischio associato all'incidente, mentre il fattore k d è il danno probabile. L'unità di misura di r è la stessa di quella di d, essendo S e k adimensionati.

Se la sicurezza è nulla, il valore del rischio dipende solo dai valori della probabilità ed entità del danno; è quello che succede, per esempio, quando un conduttore nudo a tensione pericolosa attraversa un ambiente. A parità di k e di d, il rischio è massimo.
A parità di sicurezza, il rischio è maggiore all'aumentare della probabilità ed entità del danno. Per esempio, un ambiente molto affollato, come una scuola o un locale di pubblico spettacolo, è definibile a maggior rischio in caso d'incendio proprio per la maggiore entità del danno in caso di evento sfavorevole. Altro esempio è quello relativo all'interruzione dell'alimentazione elettrica: la probabilità che si verifichi un danno in seguito a questo evento sfavorevole è molto minore in un'abitazione rispetto a un ospedale con pazienti collegati ad apparecchiature elettriche e anche l'entità del
danno è minore.

In base agli esempi precedenti si deduce che, per diminuire il rischio nei casi di maggior danno probabile, occorre aumentare la sicurezza. Quando S = 1 il rischio è sempre nullo, qualunque sia il valore del danno probabile. Questa è una condizione solo teorica, in quanto non esiste la sicurezza assoluta. In enetti si può dire che, in presenza di elevati valori di sicurezza, è possibile accettare alti valori del danno probabile senza elevare troppo il valore del rischio.

La sicurezza è minore nei sistemi serie, quelli in cui basta che si verifichi il guasto su un componente per determinare la situazione di pericolo; in questo caso la sicurezza complessiva è minore di quella del componente meno sicuro.
Invece nei sistemi parallelo, perché l'evento sfavorevole si determini devono contemporaneamente cedere tutti i componenti, e la sicurezza complessiva è maggiore di quella del componente più sicuro.

Differenza tra affidabilità e sicurezza

Occorre anche distinguere tra la sicurezza e affidabilità, pur se hanno definizioni simili; la prima fa riferimento ai guasti che rendono un componente una condizione di pericolo, mentre la seconda fa riferimento a quelli che impediscono all'apparecchiatura di funzionare nel modo dovuto. Per esempio, la rottura di un cuscinetto in un motore elettrico è un guasto contro l'affidabilità e non influisce sulla sicurezza relativa alla possibilità di fulminazioni elettriche toccando le parti esteme del motore; invece la presenza di morsetti scoperti è un guasto solo contro la sicurezza, non impedendo al motore di funzionare correttamente. Infine, la rottura dell'isolamento di una fase è un guasto contro l'affidabilità e la sicurezza.

Concetto di sicurezza accettabile

Un danno può verificarsi per cause di natura sconosciuta o non prevedibili (cause di forza maggiore) oppure a causa di un rischio previsto e ritenuto accettabile o per il fallimento delle misure di protezione adottate (cause fortuite). Poiché non è tecnicamente ed economicamente possibile ridurre il rischio a zero occorre definire un “livello di sicurezza accettabile”

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