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ELEMENTI DI

“OPERE DI SOSTEGNO”

Parte I –Nozioni generali sulla trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Parte II – Opere di sostegno delle linee elettriche. Parte III – Posa in opera dei conduttori. Parte IIII – Schemi & Tabelle relativi alla trattazione dell’argomento. Componenti del gruppo di ricerca:

Diego BARLETTA

Salvatore ESPOSITO

Domenico NISI Ingegnere: D. Risi

CLASSE: 5a B / ELETTROTECNICA & AUTOMAZIONE

Grottaglie, lì 09 Gennaio 1997

I.T.I.S. “E. Fermi” - Francavilla Fontana (BR)

Ribattitura a macchina digitale effettuata da: TAURISANO EMANUELE

IV A-ET a.s. 2003-2004

Francavilla Fontana, lì 27 Marzo 2004

ELEMENTI DI “OPERE DI SOSTEGNO”

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INDICE:

“Opere di Sostegno”

Pagg.

2 Nozioni generali

4-11 Sostegni per le opere delle linee di trasmissione

12-16 Posa in opera

17-30 Tabelle & Schemi

31 Bibliografia


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Nozioni Generali

Fin dall’inizio dell’industria elettrica ci fu la necessità

di trasmettere l’energia dal luogo di produzione al luogo di

consumo, tuttavia si cercò di limitare tale trasmissione, che

riusciva difficile e costosa, sia costruendo le centrali ter-

miche in prossimità dei luoghi di consumo, sia avvicinando gli

stabilimenti che assorbivano molta energia alle centrali idro-

elettriche.

Attualmente i progressi tecnici nella trasmissione sono tali

da rendere conveniente, per economia generale del paese, pro-

durre e rispettivamente consumare l’energia elettrica nei siti

naturalmente più adatti e coprire con linee di trasmissione la

distanza fra centrali di produzione in luogo di consumo.

La tensione di queste linee è via via crescente con

l’aumentare delle distanze da copiare e dalle potenze da tra-

smettere.

La distribuzione dell’energia elettrica può essere conside-

rata la prosecuzione della trasmissione fino a raggiungere

l’utenza.

La distribuzione si effettua a tre livelli di tensione de-

crescenti:

- alta tensione (A.T.);

- media tensione (M.T.);

- bassa tensione (B.T.).

La distribuzione in A.T. richiede una linea a tensione com-

presa fra 60 e 150 kV allacciata a entrambe l’estremità con

stazioni ricevitrici dalle quali è alimentata.

Dalle cabine primarie escono parecchie linee di M.T. con an-

damento radiale. La tensione preferenziale di queste linee è

di 20 kV. Codeste linee coprono distanze assai diverse da casi

in casi con un massimo di 20-30 km nelle zone a basso carico

elettrico.


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Gli allacciamenti in B.T. che costituiscono molti casi sono

ormai tutti costituiti nelle tensioni unificate e precisamen-

te:

- a 380/220 kV (neutro a terra);

- a 220/127 kV.

In seguito alla trattazione de “Opere di Sostegno” verranno

anche citati alcuni cenni sui vari tipi di isolatori, sulle

varie connessioni e sui conduttori.


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Sostegni per linee di trasmissione.

I materiali usati nella costruzione dei sostegni delle linee

sono il legno, il ferro ed il cemento armato.

I pali in legno, semplici o abbinati a formare dei cavallet-

ti, si usano esclusivamente per linee di secondaria importan-

za. I legni più usati sono l’abete, il larice, il castagno

selvatico: fra questi il castagno è quello che dà i migliori

risultati.

Il maggiore inconveniente dei pali in legno è quello della

breve durata, che raramente supera gli 8÷10 anni.

In questi ultimi anni però è andato diffondendosi, special-

mente all’estero, l’uso dei pali iniettati di sostanze anti-

settiche, le quali ostacolando la putrefazione del legno, rie-

scono a prolungare la durata dei pali dai 15 ai 20 anni.

L’iniezione si fa con soluzioni di solfato di zinco o rame,

sia prima di tagliare la pianta, adattando alla cima mozzata

una specie di grande imbuto contenente la soluzione, sia dopo

il taglio, ma non più tardi di 10÷15 giorni. In quest’ultimo

caso alle teste dei tronchi inclinati si adattano dei cappucci

in ghisa in comunicazione con le tubazioni che portano la so-

luzione ad una pressione inferiore ai 10 m di acqua: la durata

dell’operazione varia dai 10 ai 15 giorni e la concentrazione

della soluzione deve essere del 2%. I sali sopradetti presen-

tano l’inconveniente di essere molto igroscopici e solubili e

di essere quindi in breve tempo asportati dalle acque piovane.

Assai migliore, sebbene molto costoso, è il processo di inie-

zione dei pali con creosoto e cloruro di zinco: i pali vengono

immersi per circa 4 ore in bagno di creosoto a 140°, quindi

passati per circa mezz’ora in un bagno di olio di catrame

freddo e successivamente ancora per 4 ore in un terzo bagno di

cloruro di zinco.


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Un ottimo processo conservativo dei pali consiste nel prati-

care a livello del terreno in cui il palo è piantato, un foro

radiale comunicante con un secondo foro praticato lungo l’asse

del palo della parte del piede e tappato: la cavità interna

così ottenuta si riempie con una sostanza antisettica, la qua-

le mantiene il piede del palo in ottime condizioni di resi-

stenze contro la putrefazione. Un altro sistema protettivo

contro la putrefazione, consiste nella spalmatura con catrame

della parte del palo che deve essere interrata. Di minore ef-

ficacia è invece il sistema, pure qualche volta usato specie

per i pali di castagno e robinia, di carbonizzare superficial-

mente il piede dei pali: i risultati che si ottengono non com-

pensano in generale la spesa dell’operazione e l’indebolimento

della sezione resistente.

L’altezza massima dei pali in legno non supera generalmente

i 16÷18 metri ed il diametro al piede varia progressivamente

da circa 15 cm per pali da 8÷10 metri di altezza, fino a 25÷30

cm per le altezze maggiori: il diametro in sommità non deve

essere troppo piccolo affinché il sostegno riesca sufficiente-

mente resistente.

Le norme tedesche prescrivono che il diametro alla sommità

dei pali non sia inferiore ai 15 cm per tensioni da 250 a 1000

volt e non inferiore ai 18 cm per tensioni più elevate.

L’attacco degli isolatori ai pali in legno si può fare sem-

plicemente per mezzo di porta isolatori a gancio direttamente

avvitati al palo. Se la distanza fra i fili deve essere note-

vole, gli isolatori si fissano a traverse in legno o in ferro

applicate alla sommità del palo preferibilmente per mezzo di

collari o staffe metalliche in modo da evitare la foratura del

palo.

Sostegni in legno di speciale resistenza, si possono formare

accoppiandone due o più fra loro paralleli o ad angolo per

mezzo di traverse in legno o metalliche.


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La messa in opera dei pali in legno si fa incastrandoli nel

terreno per circa 1/5 della loro lunghezza consolidandoveli

per mezzo di pietre. Quando il terreno è molto umido si usa

talvolta incastrare il palo con un blocco di calcestruzzo:

questa pratica però non è consigliabile perché riduce la dura-

ta del sostegno.

In questi casi il miglior sistema è quello di formare nel

terreno un blocco di calcestruzzo fino a fior di terra, ed in-

castrare verticalmente in esso due ferri ad U affacciati e

sporgenti dal blocco per circa 1,5 metri di altezza: il palo

viene appoggiato sul blocco di fondazione ed abbracciato dai

ferri ai quali viene assicurato per mezzo di opportuni collari

e chiavarde.

Questa disposizione offre anche il vantaggio di permettere

il facile ricambio del palo senza rimuovere il blocco.

La cima dei pali si taglia a punta o a cuneo e per evitare

la spaccatura, è bene cingerla con uno stretto anello di fer-

ro: per proteggerla dalle intemperie, si usa poi incatramarla

o coprirla con un cappuccio in ghisa o ferro zincato.

La lunghezza massima delle campate (cioè la distanza fra i

sostegni consecutivi) che si può ottenere con i sostegni di

legno non supera i 30-40 m raggiungendo appena i 50 m, o poco

più, nelle linee telegrafiche o telefoniche, i cui conduttori

sono sempre leggerissimi in confronto di quelli di una linea

di trasporto.

Nelle grandi linee moderne si usano pertanto i sostegni in

ferro i quali oltre a presentare una durata assai maggiore di

quelli in legno possono essere calcolati e costruiti razional-

mente per resistere ai più grandi sforzi e soli permettono

quindi di realizzare le lunghissime campate che talvolta si

rendono necessarie. Il calcolo della distanza fra i sostegni

consecutivi, che rende minima la spesa della palificazione di

una linea, porta in generale, per le grandi linee a valori

compresi fra i 150 e i 200 m: in certi attraversamenti di fiu-


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mi molto larghi o addirittura di valli si richiedono poi fre-

quentemente delle campate assai maggiori, che possono raggiun-

gere e anche superare gli 800 metri. È facile intuire come i

sostegni terminali di queste campate eccezionali debbano assu-

mere l’aspetto di vere torri di acciaio di altezza assai rile-

vante onde mantenere il punto più basso dei fili sufficiente-

mente sollevato da terra.

I sostegni in ferro per le grandi linee si costruiscono tut-

ti del tipo a traliccio costituendoli generalmente con quattro

montanti, fra loro opportunamente collegati da traverse. La

fig. 3-230 mostra il tipo di palo a traliccio più frequente-

mente usato nei nostri impianti per medie tensioni: esso è co-

stituito da 4 montanti disposti ai vertici

di un quadrato o di un rettangolo, legger-

mente convergenti verso l’alto e collegati

da un traliccio semplice costituito da fer-

ri ad angolo inchiodati a zig-zag. Gli iso-

latori, del tipo rigido, sono fissati

all’estremità di tante mensole inchiodate

alla parte superiore del palo. Data la no-

tevole altezza di questi sostegni, essi

vengono generalmente costruiti in due o tre

tronchi distinti che si collegano fra loro

mediante bulloni all’atto della messa in

opera.

La posa di questi pali si fa mediante

fondazione in calcestruzzo: il valore del

blocco dipende evidentemente dalla resi-

stenza del terreno: normalmente però è

sufficiente che il blocco sopravanzi in

tutti i sensi di 25-30 cm la parte del palo

che deve essere affondata nel suolo: è poi

consigliabile prolungare il blocco per

parecchi cm fuori terra foggiandone

l’estremità a piramide schiacciata.


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a piramide schiacciata.

In alcuni impieghi è stato adottato un tipo di sostegno ela-

stico, costituito da due semplici ferri a doppio T, distanti

fra loro di circa 2 m nel senso trasversale alla linea e col-

legati da traverse.

Questi sostegni resistono molto bene agli sforzi derivanti

dall’azione dei venti sui fili, mentre risultano assai flessi-

bili di fronte agli sforzi agenti nel senso della lunghezza

della linea: cosi in caso di rottura dei fili di una tesata i

sostegni si flettono in misura notevolissima i primi, contigui

alla rottura, in misura decrescente i successivi, per il fatto

stesso che la flessione dei primi riduce la lunghezza e quindi

la tensione delle campate adiacenti.

Generalmente i pali contigui al-

la rottura rimangono deformati,

mentre gli altri riprendono la lo-

ro posizione iniziale non appena è

ristabilita la continuità della

linea. Questi sostegni che possono

essere usati per linee con profilo

orizzontale, tracciato rettilineo,

e campate sensibilmente eguali,

consentono un’economia del 20% e

più, nel peso complessivo dei so-

stegni. La loro messa in opera si

fa per mezzo di due blocchi di

fondazione distinti nei quali

s’incastrano i due montanti.

L’uso degli isolatori a sospen-

sione, richiedono dei sostegni di

eccezionale altezza e robustezza,

ha portato alla costruzione dei

sostegni tipo americano, di cui la


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fig. 3-231 dà un’idea.

La parte superiore del sostegno, che porta le traverse di

sospensione degli isolatori, è costituita da un traliccio a

quattro montanti paralleli e leggermente convergenti; rigida-

mente fissato alla sommità di una incastellatura a tronco di

piramide formata da quattro montanti e costituiti ciascuno da

tralicci triangolari: ne risulta una base di appoggio molto

ampia che richiede generalmente per la fondazione blocchi di-

stinti per i quattro montanti.

Le linee aeree in M.T. e B.T. utilizzano sostegni da 9, 10,

12, 14, 16, 18 m, dopo tale misura ci sono pali flangiati e

tralicci, essi possono essere in C.A.C. (cemento armato cen-

trifugato), i quali offrono il vantaggio di non richiedere,

dopo la messa in opera, nessuna manutenzione a differenza dei

sostegni in ferro che per buona conservazione richiedono delle

periodiche verniciature. A titolo di esempio vengono citati

alcuni tipi di pali che sono più utilizzati nella realizzazio-

ne delle linee aeree:

- sostegni da 9 A, i quali hanno un’altezza di 9 m e un ca-

rico (tiro) di rottura pari a 600 kg;

- sostegni da 12D , i quali hanno un’altezza di 12 m e un

carico di rottura uguale a 1200 kg.

I sostegni possono arrivare al tipo G i quali hanno un cari-

co di rottura pari a 3600 kg, e la loro scelta è fatta in base

ai tipi di vertici e al tipo di linea che può essere montata

su di essi; generalmente per linee in M.T. si usano sostegni

12D per la spinta del vento e dei manicotti di ghiaccio che si

vengono a formare sui conduttori. Come già detto, tutti i so-

stegni hanno un blocco di fondazione che è commisurato in re-

lazione al tipo di carico montato su di essi.

Il momento stabilizzante Ms del palo deve essere 5 o 6 volte

maggiore della forza esercitata dalla campata. Ricordiamo che

Ms è pari alla somma delle forze esercitate dal palo e dal


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blocco di fondazione applicate nei rispettivi baricentri per

b/2 come illustrato in figura.

Il relativo blocco è comunque determinato da tabelle, ma per

pali da 12D il blocco è circa di 1,40 con soletta da 10 cm.

Quando si realizza l’impianto di messa a terra, il neutro è

posto a terra tramite una puntazza lunga 80 cm, la corda che

collega il neutro al picchetto deve essere maggiore o uguale

alla sezione del conduttore di linea; in casi particolari si

utilizzano pali in vetro-resina, e tralicci in metallo di tipo

Mannesman.

L’armamento dei sostegni avviene tramite mensole o traverse,

dall’estremità del sostegno parte una piattina zincata che è

collegata tramite bulloni alle mensole e successivamente al

neutro.

Gli isolatori sono collegati ai sostegni tramite opportuni

maniglioni fissati alle mensole con bulloni.

Le linee aeree devono avere distanze di rispetto a costru-

zioni edili, industriali, ferroviari, ecc; il tutto è comunque

regolato dalla norma “1062”.

Per l’esecuzione delle linee aeree elettriche esterne, se-

condo le norme C.E.I. 11-4 contenute nel fascicolo 216, edi-

zione 1969, e facendo riferimento all’art. 1.2.08, l’Italia è

divisa in due zone A e B, e per ognuna di esse tre sono le i-


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potesi di calcolo per la verifica delle sollecitazioni mecca-

niche dei conduttori e delle corde di guardia, e precisamente:

a) per le zone A 1a ipotesi: conduttore e corde di guardia scarichi a +15°C;

in tal caso non vi sono variazioni di peso, ma solo di tempe-

ratura;

2a ipotesi: conduttori e corde di guardia scarichi alla tem-

peratura di –5°C e vento orizzontale perpendicolare alla su-

perficie dei conduttori alla velocità di 130 km/h;

3a ipotesi: conduttori e corde di guardia scarichi alla tem-

peratura di +55°C;

b) per le zone B 1a ipotesi: come quella A;

2a ipotesi: conduttori e corde di guardia alla temperatura

di –20°C coperti da un manicotto di ghiaccio dello spessore di

12 mm e del peso specifico di 0,92 kg/dm e vento alla velocità

di 65 km/h;

3a ipotesi: conduttori e corde di guardia carichi alla tem-

peratura di +40°C.


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Posa in opera delle linee.

La messa in opera dei sostegni e la tesatura delle linee

viene di solito affidata a ditte specializzate in tal genere

di lavori.

I blocchi di fondazione dei sostegni si fanno con un impasto

di calcestruzzo costituito nelle seguenti proporzioni:

- 1 m3 Ghiaia di fiume o di cava, lavata

- 0.5 m3 Sabbia lavata

- 2 qli Cemento

La parte esterna del blocco viene poi lisciata con malta di

cemento.

I sostegni a traliccio molto alti e pesanti, arrivano nor-

malmente sul posto in due o più tronchi che vengono riuniti

con bulloni: il sollevamento del sostegno si fa quindi median-

te corde e carrucole fissate a incastellature in legno predi-

sposte in posizione opportuna. In seguito si montano le tra-

verse ed i pernotti porta isolatori.

Tutti i sostegni in ferro devono essere messi in buona comu-

nicazione con la terra.

Non è prudente fidarsi del contatto offerto dal blocco di

fondazione, ma conviene mettere direttamente mettere a terra

ogni sostegno mediante un grosso conduttore saldato in diversi

punti del sostegno stesso e connesso con una piastra di terra

affondata nel suolo con l’interposizione di uno strato di car-

bonella.

Per maggior sicurezza si preferisce talvolta collegare fra

loro tutti i sostegni con un grosso filo di terra teso e sal-

dato sulla sommità dei sostegni stessi e connesso lungo la li-

nea con numerose piastre di terra disposte in posizione oppor-

tuna: resta cosi escluso il pericolo derivante da una cattiva

terra in prossimità di qualche sostegno ed il filo di terra

serve inoltre quale filo di guardia per la protezione della

linea.


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Il montaggio degli isolatori riesce facile e rapido quando

essi sono muniti di capsula metallica cementata nella cavità

interna, ed applicabile direttamente a vite al pernotto porta

isolatori. Se gli isolatori non sono muniti di questa disposi-

zione il collegamento ai pernotti va fatto con mastice di li-

targirio e glicerina: è questo, infatti, il mastice che dà i

migliori risultati per fatto che esso possiede un coefficiente

di dilatazione sensibilmente eguale a quello della porcellana.

Si capovolge l’isolatore riempiendo la cavità interna di ma-

stice ed immergendo in questa verticalmente e perfettamente in

centro, il pernotto: l’isolatore è quindi lasciato in questa

posizione, fino a perfetta presa del mastice.

Per il montaggio dei conduttori, si svolgono prima le matas-

se, stendendo il filo ai piedi dei sostegni: è buona norma u-

sare per quest’operazione dei tamburi girevoli di legno, allo

scopo di evitare la formazione di occhielli nel filo, i quali,

causando screpolature, ne riducono la resistenza, anzi, qualo-

ra in un punto del conduttore si formasse un nodo

all’occhiello, è consigliabile tagliare il filo e fare una

giuntura.

Dopo aver steso il filo sul suolo lungo la palificazione es-

so viene sollevato sulle traverse degli isolatori e quindi

montato su questi. Prima di procedere alla legatura del filo è

necessario tenderlo in modo da fargli assumere esattamente la

tensione e la freccia stabilita dai calcoli in corrispondenza

della temperatura del filo stesso all’alto della tesatura. Le

considerazioni della temperatura è della massima importanza ed

i suoi effetti sul filo devono essere esattamente valutati,

onde evitare che in seguito ad abbassamenti di temperatura si

producano nel filo delle contrazioni di lunghezza tali da dar

luogo a sforzi di tensione pericolosi.

I valori della freccia e della tensione del conduttore in

corrispondenza delle varie temperature devono essere forniti

in apposite tabelle o diagrammi, dall’ingegnere progettista


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della linea alla ditta costruttrice, la quale deve scrupolosa-

mente attenersi ai dati ricevuti.

L’operazione di tesatura si fa afferrando il filo con morse

speciali, comunemente dette rane, ed esercitando su questi uno

sforzo di trazione mediante un sistema di carrucole assicurato

ad uno dei sostegni. Durante quest’operazione si deve evitare

in modo assoluto che il conduttore venga intaccato alla super-

ficie: le morse, ed altri utensili che servano ad afferrarlo,

devono quindi essere muniti di ganasce di rame o di cuoio.

La freccia e la tensione delle catenarie può essere portata

ai valori richiesti, collocando sui sostegni ad una altezza

opportunamente misurata dei segni ben visibili: traguardando

allora da un segno all’altro si regola la tensione del filo

finché il punto più basso della catenaria risulta allineato

con i segni stessi.

Se l’altezza del filo dal suolo non è molto grande la frec-

cia può essere misurata per mezzo di pertiche graduate. Il si-

stema migliore di tesatura è però quello di misurare diretta-

mente la tensione del filo mediante un dinamometro inserito

fra la morsa che afferra il filo e le carrucole che servono a

tenderlo.

La misura della temperatura del filo va fatta con speciali

accorgimenti perché in generale un metallo esposto al sole as-

sume una temperatura diversa da quella ambiente: per mettersi

nelle condizioni di misurare la vera temperatura del condutto-

re si usa un termometro con il bulbo annegato in un grosso fi-

lo di rame.

Una volta regolata la tensione dei conduttori, questi vengo-

no assicurati agli isolatori mediante legatura: nei tronchi di

linea a tracciato rettilineo vengono appoggiati sulla scanala-

tura superiore mentre negli angoli della linea i conduttori

vengono assicurati al collo degli isolatori. Le legature si

fanno con filo di rame stagnato di 2÷3 mm di diametro e devono


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essere tali da non permettere lo scorrimento longitudinale dei

conduttori.

È stato anche proposto di fare le legature in modo da la-

sciar liberi gli scorrimenti dei fili, affinché le tensioni

delle varie campate possono sempre equilibrarsi: questa dispo-

sizione non è però consigliabile perché lo sfregamento dei fi-

li sugli isolatori può danneggiare gli uni e gli altri.

Nelle linee a campate molto lunghe il fissaggio dei condut-

tori vien fatto sempre mediante morsetti speciali che si ap-

plicano al collo degli isolatori e stringono fortemente il

conduttore.

Le giunzioni del conduttore si facevano una volta con lega-

ture saldate: questo sistema presenta però l’inconveniente di

ridurre assai la resistenza meccanica del giunto per la ricot-

tura che subisce il rame durante la saldatura. Per questa ra-

gione si usano oggi esclusivamente dei giunti meccanici a cu-

neo e a bulloni costruiti in modo che la tensione stessa dei

conduttori tenda a serrare il morsetto e migliorarne il con-

tatto.


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17

Nelle pagine successive sono illustrate “Tabelle & Schemi

relativi alle opere di sostegno”.


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19

Sostegno tipo Tronchi

D1 2+3

D2 2+3+4 D3 2+3+4+5 D4 2+3+4+5+6 D5 2+3+4+5+6+7 D6 2+3+4+5+6+7+8


20

Grandezze caratteristiche dei pali in cemento armato centrifugato


21

Blocchi di fondazione affioranti per pali


22

Blocchi di fondazione interrati per pali


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BIBLIOGRAFIA

- “Tecnica degli impianti elettrici”

(Libreria tecnica – Edizione – Torino 1988)

- “Costruzioni delle linee elettriche aeree”

(Ing. Italo Brunelli)

- “La produzione dell’energia elettrica in Italia”

(Brown - Boveri Tecnomasio)

- “L’energia elettrica”

(G. Solari - A.Manduit Zanichelli)

- “Elementi di impianti”

(Olivieri - Ravelli CEDAM 481)

- “Impianti elettrici”

(G. Biasutti Hoepli)

- “Impianti elettrici”

(G. Sagripanti SANSONI)

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