Design of the Electrical and Lighting systems of a sport centre: planning and management

Candidato Luca Meloncelli
Relatore Prof. Salvatore Celozzi
approfondita per i luoghi che necessitano di attenzione già in fase di progettazione illuminotecnica, mentre 
per locali più standard si definiranno regole di valenza generale. 
0.2 – Schema logico delle operazioni. 
                                            
                                                    
                                                      fig. 0.2-a schema logico-cronologico delle operazioni.
                  
Valutando la sequenza delle operazioni necessarie è emersa la possibilità di una ottimizzazione delle stesse, 
conducendo analisi parallele per ogni area, eseguendo per le stesse la progettazione illuminotecnica e il 
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Dim.Illumin.CC 5 
Dim.Illumin.TNS 
Dim.Illumin.PIS-C
Dim.Illumin.PIS-S 
DimIllumin.RST 
Dim.Illumin.PAR 
DIMENSIONAMENTO
TRASFORMATORE
CALCOLO CORRENTI  CORTO 
CIRCUITO
Scelta interr. SPGL
Scelta interr. PRK
Scelta interr. PIS-S
Scelta interr. PIS-C
Scelta interr. CTNS
Scelta interr. CC 5
Scelta interr. RST
Scelta interr.  CC 11
Dim.Illumin.CC11
Dim.Altre utenze
Dim.Cavi  CC 5
Dim.Cavi  CTNS
Dim.Cavi  PIS-S
Dim.Cavi  PIS-C
Dim.Cavi  CC 11
Dim.Cavi  RST
Dim.Cavi PARK
Dim.Cavi ALT.
Candidato Luca Meloncelli
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dimensionamento dei componenti elettrici, scegliere il trasformatore utilizzando una visualizzazione globale 
dei primi risultati sulle utenze necessarie, per poi facalizzarsi nuovamente sulle singole aree per la scelta di 
interruttori e altri dettagli. Tali conclusioni sono raggruppate nella figura 0.2 a. È  evidente che alcuni 
operazioni si sarebbero potute svolgere in parallelo, in quanto indipendenti, mentre altre esclusivamente in 
modo seriale, in quanto la successiva utilizzava dati elaborati nella precedente.  Questa tipologia di 
diagramma logico è tipica di stabilimenti (ma più in generale, di progetti) scomponibili in insiemi funzionali 
“autonomi” o “indipendenti”. Val la pena sottolineare che con questo approccio per macro-fasi (così le 
chiameremo nel resto della trattazione) è fondamentale evitare errori soprattutto nelle prime fasi. Ciò che è 
considerato variabile decisionale, una volta definita e nella fase successiva, assume forma di dato di 
ingresso non manipolabile. Una modifica allo stesso è tuttavia possibile, ma onerosa in quanto necessita un 
ritorno alla fase di appartenenza e una applicazione retroadattativa degli effetti e delle conseguenze del 
cambiamento. Ulteriori dettagli verranno forniti in seguito.
 Oss. 0.2 a- nel diagramma logico sono state omesse alcune attività accessorie e/o di contorno di 
scarsa complessità da non dover essere visualizzate a livello macroscopico.
Si individuano cosi 5 macro-fasi di progettazione:
1. DIMENSIONAMENTO ILLUMINOTECNICO;
2. INDIVIDUAZIONE ESIGENZE GLOBALI E SCELTA TRASFORMATORE;
3. DIMENSIONAMENTO LINEE;
4. CALCOLO CORRENTI DI CORTO CIRCUITO IN BASE A PARAMETRI TRASFORMATORE E 
CAVI SCELTI;
5. SCELTA ED OTTIMIZZAZIONE DELLE APPARECCHIATURE DI INTERRUZIONE.
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CAPITOLO 1.
norme e parametri presi in considerazione, dimensionamento illuminotecnico per ogni ambiente.
1.0 – Norme e paramentri presi in considerazione.
Di seguito vengono descritte le metodologie e le idee seguite in ogni contesto per arrivare alla più 
appropriata configurazione illuminotecnica in ogni insieme funzionale del centro sportivo. Molte sono il 
risultato di una attenta analisi geometrica dell’ambiente, ma altre, e di queste ne vado fiero, sono 
l’incondizionato frutto dell’estro e della creatività di fronte a dinamiche mai affrontate, e pertanto non sono 
definite “giuste”, ma più ingegneristicamente “appropriate”.
Per ogni ambiente si rimanda a norme, grafici e curve di luminanza presenti negli appositi allegati.
Come accennato in precedenza si è fatto uso di software Oxytech Litestar e degli applet caricati sullo stesso 
per le simulazioni, le verifiche e le eventuali analisi di sensibilità dei parametri, mentre come prima istanza di 
soluzione si è usato il metodo “manuale” del flusso totale, più rigoroso e formale, almeno dal punto di vista 
del progettista. Tale metodo è stato utilizzando le prime volte come indicazione per locali tipo e poi 
gradualmente abbandonato, prendendo dimestichezza con il software e producendo una prima soluzione 
intuitiva.
Nel dimensionamento illuminotecnico si è tenuto conto delle specifiche espletate nei requisiti, nonché di 
norme specifiche, fino anche a dettagli curati dal buon senso pratico. Gli “attori” che necessitano particolare 
attenzione sono ovviamente partecipanti, giudici di gara, pubblico, addetti, etc. La visibilità non è però solo 
un fatto di illuminazione, ma viene dalla combinazione armonica di diversi fattori, il contrasto di luminanza e 
quello cromatico tra gli oggetti da osservare e il loro sfondo,lo stato di adattamento dell’occhio, l’entità 
dell’abbagliamento, le dimensioni degli oggetti e la loro velocità, nonché la distanza di osservazione. È 
dimostrabile, in effetti, che all'aumentare della velocità assunta da un corpo e al diminuire delle sue 
dimensioni il livello di illuminazione per una visione “buona” aumenta. Esistono inoltre situazioni addizionali 
nelle quali devono essere progettate soluzioni ad hoc, quali presenza di sponsor o particolari configurazioni 
di spalti e tribune. I vincoli di resa cromatica , fondamentali soprattutto negli sport di squadra, rendono 
necessario l'impiego di lampade ad alogenuri metallici, in grado di ditribuire più omogeneamente le 
lunghezze (o le frequenze) lungo lo spettro, venendo quindi preferiti a quelle al sodio a bassa pressione 
meno costose e di durata maggiore. Indipendentemente dal componente scelto viene consigliata una 
manutenzione “a guasto” (cioè a seguito di malfunzionamento permanente del componente) oppure 
“condizionata” (cioè a seguito della rilevazione di evidenti segni d'usura, magari prima di eventi di 
fondamentale importanza per cui una interruzione significherebbe un problema) ma per questi dettagli sarà 
dedicato spazio in seguito.
Le norme di riferimento prese in cosiderazione sono:
-UNI 12193:2008: fornisce i valori per la progettazione ed il controllo dell'illuminazione delle installazioni 
sportive in termini di: illuminamento, uniformità, limitazione dell'abbagliamento e proprietà di colore delle 
sorgenti di luce. Tutti i requisiti sono intesi come requisiti minimi. La norma fornisce inoltre i metodi di 
misurazione di tali valori e precisa la posizione degli apparecchi di illuminazioni,per la limitazione degli 
abbagliamenti.
-UNI 9821: indica la metodologia da seguire per il collaudo illuminotecnico di un impianto sportivo attraverso 
la misura dei seguenti parametri: illuminazione sui piani verticali, orizzontali e abbagliamento.
-UNI 9316: riguarda le prescrizioni per l’illuminazione necessaria per effettuare riprese televisive a colori.
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Sebbene ogni struttura sia stata considerata a sé, esistono problematiche (e quindi soluzioni) che si 
ripetono, per cui anche la sola esperienza acquisita qualche giorno prima può rivelarsi utile. Esiste altresì 
una ripetizione nei parametri presi in considerazione. Essi possono essere riassunti come segue:
1. Illuminamento orizzontale: illuminamento solitamente dall'alto, con flusso che abbia almeno una 
componente normale al terreno. Definisce lo stato di adattamento dell'occhio e necessita di 
particolare attenzione laddove lo sport preveda la visione di oggetti staccati da terra, ad altezza 
superiore ai giocatori stessi. È di interesse anche nelle zone di esodo e camminamento. 
2. Illuminamento verticale: illuminamento su un piano perpendicolare a quello orizzontale, con la 
direzione del flusso parallelo al piano orizzontale. Esso è di particolare importanza per l'ottenimento 
di un adeguato contrasto e per l'identificazione di oggetti in movimento. Andrà curato il rispetto dei 
requisiti in termini non solo di valore assoluto, ma anche in termini di direzionalità per una corretta 
visione di tutti i partecipanti, degli oggetti in movimento, delle traiettorie da essi assunte e di un 
eventuale pubblico spettatore. Viene misurato ad una quota standard di 1,5 m dal terreno.
3. Uniformità: esso è un criterio trasversale rispetto al primo ed al secondo. Può essere considerato un 
fattore “qualifier” nel senso che oltre un certo livello stabilito dalle esigenze non è necessario 
migliorare, ma al di sotto di tale soglia non si può andare.  Mediante un valore appropriato, infatti, si 
garantisce all'occhio dell'attore coinvolto (sia egli spettatore o partecipante) e alla telecamera bassi 
tempi di adattabilità e una efficiente distinzione degli elementi, siano essi in quiete o in moto. 
Esistono più modi empirici per esprimere l'uniformità, definita quindi come rapporto tra illuminamento 
minimo e massimo raggiunto o, analogamente, tra illuminamento minimo e medio ottenuto. Si noti 
che tale coefficienti risulterà sempre minore di 1 e laddove tenda all'unità si avrà una uniformità 
maggiore. È possibile definire, in accordo con la visione sistemica dell'ambiente da progettare, indici 
di gradienti di uniformità prendendo in considerazione, per ogni punto, gli otto punti adiacenti in un 
reticolo virtuale tracciato sul piano orizzontale formato da linee equidistanziate. Si prende quindi in 
considerazione lo scostamento percentuale del punto centrale dal valor medio raggiunto dagli altri 
otto.
4. Abbagliamento: viene preso in considerazione laddove ci si trovi in presenza di superfici brillanti ad 
alta riflettenza. Limita o riduce il comfort visivo dei partecipanti e degli spettatori. Particolare 
attenzione va prestata quindi all'installazione dei corpi illuminanti, alla direzione e al verso del flusso 
luminoso, nonché alla direzione visiva. In casi più rari occorre dedicarsi anche alle zone limitrofe alle 
installazione, per circoscrivere tale fenomeno e far sì che gli effetti arrechino problemi a passanti, 
conducenti, abitanti, etc. In generale l'abbagliamento può essere attenuato mediante l'impiego di 
componenti a bassa dispersione di flusso, più o meno sofisticati, come utilizzo di tecniche per 
ottimizzarne la direzione di puntamento e distribuzione.
5. Ombre: sono influenzate dalle direzioni assunte dai corpi illuminanti e determinano una maggiore 
facilità nell'identificazione degli oggetti presenti. Con fasci di illuminazione fortemente direzonali si 
ottengono ombre distinti e forme forti, con fasci meno concentrati situazioni opposte, ragion per cui è 
auspicabile una situazione intermedia (in medio stat virtus), più spostata a seconda delle esigenze e 
delle risorse disponibili.
6. Resa cromatica e colore della luce: fondamentale praticamente in tutti gli sport, specie in quelli di 
squadra.
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1.1 – Dimensionamento illuminotecnico per ogni ambiente.
Si riportano di seguito la definizione illuminotecnica ambiente per ambiente con maggior livello di dettaglio.
1.1.0 – Campo calcio ad 11.
Il nostro centro sportivo era provvisto di campo da calcio ad 11 regolamentare, con necessità di garantire un 
livello di luminanza sufficiente alla visione notturna e alle riprese televisive (obbiettivo aggiunto a scopo 
didattico), e tale da assicurare la corretta visione degli atleti durante gare di taratura internazionale (idem 
come sopra). Pertanto si è reso necessario un livello di luminanza di almeno 500lux. La configurazione dei 
lampioni dai noi scelta è stata la seguente: 6 lampioni di cui 4 posti negli angoli del campo e 2 giacenti sul 
segmento parallelo al lato, (i cui estremi sono i lampioni angolari) in posizione mediana rispetto al campo da 
gioco. Ciò ha permesso, oltre che avere a disposizione un maggior numero di corpi illuminanti rispetto alla 
configurazione a 4 lampioni, anche una maggiore facilità di copertura del campo, requisito fondamentale per 
una buona uniformità ed un alto livello di illuminazione. Si è scelto, poi, che ogni lampione fosse alto 20 m 
dal terreno, e che alla sua estremità fosse assemblato un pannello con N°12 alloggiamenti per lampade. Tali 
alloggiamenti consentono la movimentazione e il puntamento di ogni singolo riflettore. 
NOTE PER IL PUNTAMENTO(valida per il puntamento di lampioni in altri ambienti)
Il puntamento potrà avvenire nel seguente modo: un addetto provvederà ad evidenziare sul terreno il punto 
in cui andrà centrato il puntamento, lo stesso si porterà sulla cima del lampione e con l’attenzione dovuta 
data l'altezza dello stesso e mediante l'ausilio di un laser manovrato solidalmente al riflettore, si assicurerà la 
riuscita dell’operazione; si noti che tale modalità risulta più agevole se svolta in ora notturna o più in generale 
in carenza di luce solare. L'operazione potrà essere ripetuta, per verifica, in occasione di manutenzione e/o 
sostituzione.
Abbiamo optato per l’acquisto di lampade Osram vapori ad alogenuri da 2kW (molto potenti) e di riflettori 
Cariboni Aton 2000. La scelta di questi specifici componenti si ripeterà anche per esigenze analoghe durante 
l’iter progettuale per altre aree.
 Oss. 1.1.0 a- l’acquisto di componenti in grandi volumi comporta solitamente il conferimento di un 
potere contrattuale adoperabile nella trattativa con il fornitore, con altresì conseguente diminuzione del 
prezzo unitario.
Riassumendo, si disponeva di N°72 lampade (12x6) da poter puntare per raggiungere l’obbiettivo 
desiderato. La configurazione puntuale appropriata è raffigurata di seguito e nell'allegato A. La trattazione 
tiene a sottolineare che tale insieme di punti non è il risultato di metodi quantitativi specifici (PL, analisi 
“what-if”, etc.) che avrebbero portato a posizioni più precise, bensì è il risultato di ragionamenti qualitativi 
condotti dal team sulla base di considerazioni elementari e pratiche. Queste lampade dal punto di vista 
prettamente elettrico risulteranno avere una potenza totale di 144kW (2kW/lampx72lamp), dato 
indispensabile per le valutazioni elettriche. È evidente dalla disposizione dei puntamenti che la zona 
maggiormente illuminata sarà quella in prossimità dell’area piccola (quella che meglio circoscrive il portiere) 
e che per fenomeni di influenza reciproca nella zona centrale del campo si avrà maggior distanziamento dei 
singoli punti.  Nella simulazione con il software durante la progettazione dell’ambiente si sono scelti valori di 
riflettanza del campo piuttosto bassi, in modo da aver (nel caso di mancata precisione) sovradimensionato 
senza però uno spreco che innalzerebbe il livello dei costi della stessa. 
 Oss. 1.1.0 b- il numero totale delle lampade è stato scelto in modo che fosse divisibile per 3: ciò ci 
permetterà di bilanciare perfettamente le tre fasi, ma per questi dettagli si rimanda a quanto scritto nel 
capitolo 3.
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Ad ogni palo arriveranno due linee: è stato progettato un sistema di illuminazione parziale per allenamenti ed 
eventi non prioritari mediante l'attivazione di una sola linea, nei quali sono sufficienti 100 lx di illuminazione. 
Ogni linea alimenta sei dei dodici corpi illuminanti presenti su un lampione. Sarà previsto, infine, lungo le vie 
di esodo, un' alimentazione di emergenza (UPS) in grado di fornire energia a lampioni di altezza minore posti 
per facilitare l’individuazione delle vie d’uscita in caso di interruzione del servizio primario. Anche questi 
dettagli verranno trattati nel seguito. Le coordinate di puntamento dei riflettori sono visualizzabili nell'allegato 
A. I risultati ottenuti sono:
illuminamento medio richiesto: 500 lux
illuminamento medio effettivo: 583 lux
uniformità minima richiesta:0,25
uniformità effettiva:0,23 (date le approssimazioni e le tolleranze si assume che l'obiettivo sia stato raggiunto) 
                                              fig. 1.1.1-a schema di puntamento del campo calcio 11.
1.1.1 – Campi Tennis. 
I campi da tennis si trovavano in una zona centrale, adiacentemente alla cabina di trasformazione. Pertanto 
si è deciso di soprassedere sulla linea primaria e porre il quadro nelle vicinanze della cabina stessa, ma per 
tali dettagli si rimanda a trattazioni seguenti. Per i campi da tennis – aree meno estese rispetto al campo di 
calcio ad 11 – si è optato per l’impiego di 4 lampioni di altezza 15 m posti non negli angoli, bensì ad una 
distanza dal fondo del campo, due per ogni lato. Tale scelta si è rivelata certamente più intelligente dal 
momento che diminuisce la distanza che intercorre tra il corpo riflettente ed il terreno, in generale; ci 
permette una maggiore uniformità, specialmente nelle aree di interesse del campo (come la zona centrale). 
È evidente che si sarebbe ottenuta una uniformità ancora migliore e un livello più basso di abbagliamento se 
si avesse optato per una configurazione con 4 pali per lato, ma ciò sarebbe risultato di gran lunga più 
oneroso economicamente. I campi si trovano posti in fila, l’uno accanto all’altro, il che ci ha dato l’opportunità 
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di risparmiare sul numero dei pali e di utilizzare quelli posti tra due campi adiacenti per posizionare riflettori di 
ambedue i campi. Si noti che questa soluzione è ammissibile in quanto la semidistanza tra due campi (che è 
esattamente la distanza del lampione dal campo)non è significativa (altrimenti sarebbe più difficile arrivare ai 
lux desiderati) ma al tempo stesso è sufficiente a rispettare le norme sulla sicurezza.
Nel dettaglio, i lampioni saranno alti 15 m e verranno posizionati a 9.10 m dal fondo del campo. Su ogni 
lampione (per ogni campo, vedi sopra) saranno applicati N°2 corpi illuminanti ognuno dei quali avrà una 
potenza di 2 kW per un totale di N°8 lampade per ogni campo. La posizioni dei puntamenti sono 
visualizzabili nell'apposito allegato A. Tale configurazione ci consente un illuminamento medio superiore alle 
richieste (il campo non era necessariamente destinato a riprese televisive), cosa che potrebbe essere 
modificata in caso di priorità dell'economicità dell'impianto. I componenti da acquistare sono stati scelti del 
tutto analoghi a quelli utilizzati per i casi precedenti. L’ambiente disegnato per la simulazione aveva le 
dimensioni di 22 m x 37 m ed il coefficiente di riflettanza del terreno (terra) è stato posto ad 20%(dati più 
dettagliati visualizzabili nell'allegato A). I risultati ottenuti sono:
lluminamento medio richiesto in allenamento:300lux
illuminamento medio effettivo:338lux
uniformità minima richiesta:0,4
uniformità effettiva:0,21 (non conforme ad ambienti da ripresa televisiva)
                                                       fig. 1.1.2-a schema di puntamento del campo tennis.
1.1.2 – Campi calcio a 5.
Specularmente ai campi da tennis, rispetto alla cabina di trasformazione, si trovavano 4 campi da calcetto 
disposti su due file adiacenti. Data la vicinanza alla cabina valgono le considerazioni fatte per la dinamica 
precedente, con le medesime conseguenze. Per queste aree si è optato per dei lampioni posti agli angoli del 
campo e N°3 lampade del tipo precedente su ogni lampione in grado di garantire un buon livello di 
luminanza distribuito su tutto il rettangolo di gioco. 
 Oss. 1.1.2 a- per l’ambiente progettato (40 m x 50 m) il numero dei corpi illuminanti risulta più che 
sufficiente per puntare le lampade nelle zone di rilievo, ovvero centro del campo, trequarti, centro area del 
portiere, riuscendolo a ricoprire efficacemente sia da un lato che dall’altro.
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