5 Protezione contro i fulmini esterna · 2013-03-05 · modello architettonico dell'edificio in...

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5.1 Dispositivi di captazione

I dispositivi di captazione di un sistema di protezio-ne dai fulmini hanno il compito di preservare ilvolume da proteggere dalle fulminazioni dirette.Devono quindi essere impostati in modo da poterevitare fulminazioni incontrollate sull'edificio/struttura. Attraverso un dispositivo di captazione ben dimen-sionato potranno essere ridotti gli effetti dei ful-mini su una struttura.

I dispositivi di captazione possono essere compostida diversi elementi, che sono liberamente combi-nabili tra di loro:

⇒ aste;

⇒ fili e funi tese;

⇒ conduttori amagliati

Quando si determina la posizione dei dispositivi dicaptazione del sistema di protezione contro i ful-mini, è necessario prestare particolare attenzionealla protezione degli angoli e bordi della strutturada proteggere. Ciò vale soprattutto per dispositividi captazione sui tetti e sulle parti superiori dellefacciate. I dispositivi di captazione devono esseredisposti principalmente negli angoli e sui bordi.

Per stabilire la disposizione e le posizioni dei dispo-sitivi di captazione, possono essere utilizzati tremetodi:

⇒ metodo della sfera rotolante;

⇒ metodo della maglia;

⇒ metodo dell'angolo di protezione.

Il metodo della sfera rotolante è il metodo di pro-gettazione più universale, raccomandabile soprat-tutto per i casi più complicati dal punto di vista del-la geometria.

In seguito vengono descritti i tre diversi metodi.

5.1.1 Metodi di calcolo e tipi di dispositividi captazione

Metodo della sfera rotolante - "modello elettrico-geometrico"

Nel caso di fulmini nube-terra, un canale discen-dente avanza con passi tortuosi verso terra. Quan-do il canale discendente è vicino alla terra, da alcu-ne centinaia a poche decine di metri, viene supera-ta la rigidità dielettrica dell'aria vicina alla terra. Aquesto punto parte dalla terra un'altra scarica"leader" simile al canale discendente in direzionedella punta del canale discendente: cioè una con-

5 Protezione contro i fulmini esternah 1

h 2

Asta di captazione

α

Angolo di protezione

Larghezza maglia M

Calata

r

Sfera rotolante

Dispersore

I 20 m 5 x 5 mII 30 m 10 x 10 mIII 45 m 15 x 15 mIV 60 m 20 x 20 m

Classedell’LPS

Raggio dellasfera (r)

Larghezza dellamaglia (M)

Altezza massima struttura

Figura 5.1.1 Metodo per la disposizione dei dispositivi di captazione su edifici alti

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troscarica verso l'alto. Così viene stabilito il puntodi abbattimento di un fulmine (Figura 5.1.1.1). Il punto di partenza della controscarica verso l'altoe quindi il futuro punto di abbattimento del fulmi-ne viene determinato soprattutto dalla punta dalcanale discendente. La punta del canale discen-dente può avvicinarsi a terra solo fino ad unadeterminata distanza. Questa distanza viene stabi-lita attraverso l'intensità di campo del terrenodurante l'avvicinamento della punta del canalediscendente. La minima distanza tra punta delcanale discendente e punto di partenza della con-troscarica verso l'alto viene chiamato distanza del-la scarica finale hB (corrisponde al raggio della sfe-ra rotolante).Appena dopo il superamento della rigidità dielet-trica in un punto, si forma la controscarica versol'alto, che, superando la distanza di scarica disrup-tiva finale, causa la scarica disruptiva finale. Sullabase di osservazioni dell'effetto di protezione difuni di guardia e pali dell'alta tensione, è stato ela-borato il cosiddetto "modello elettrico-geometri-co".Si basa sull'ipotesi che la punta del canale discen-dente si avvicina agli oggetti sulla terra in modoarbitrario e non influenzato fino alla distanza del-la scarica disruptiva finale. Il punto di abbattimento viene in seguito determi-nato dall'oggetto che presenta la distanza più bre-ve dal canale discendente. La controscarica cheparte da lì si "impone" (Figura 5.1.1.2).

Suddivisione in classi di LPS e raggio della sferarotolanteIn prima approssimazione, esiste una proporziona-lità tra il valore di cresta della corrente da fulminee la carica elettrica accumulata nel canale discen-dente. Inoltre, l'intensità di campo della terra incaso di un crescente canale discendente, in primaapprossimazione è dipendente in modo linearedalla carica accumulata nel canale discendente.Esiste quindi una proporzionalità tra il valore dicresta I della corrente di fulmine e la distanza del-la scarica disruptiva finale hB (= raggio della sferarotolante):

r in m

I in kA

La protezione contro i fulmini di edifici vienedescritta nella norma CEI EN 62305-1. Questa nor-ma definisce tra l'altro la classificazione in diverseclassi di LPS e stabilisce le misure di protezione con-tro i fulmini da esse derivanti. Sono definite quattro classi di LPS, basate sui corri-spondenti LPL. La classe I offre la protezione piùalta, mentre la classe IV offre, nel confronto, laprotezione più bassa. Oltre alla classe di LPS è defi-nita anche l'efficacia di intercettazione dei disposi-tivi di captazione, cioè quale percentuale delleprobabili fulminazioni può essere controllata sicu-

r I= ⋅10 0 65 ,

Punto distantedalla punta delcanale discendente

Controscaricaascendente

Canalediscendente

Punta delcanale discendente

Controscaricaascendente

Punto più vicinoalla punta delcanale discendente

Sfera rotolante

Distanza

scarica finale hB

Figura 5.1.1.1 Controscarica in partenza, che determina il punto di abattimento del fulmine Figura 5.1.1.2 Modello della sfera rotolanteFonte: Prof. Dr. A. Kern,Aquisgrana, Germania

Una sfera rotolante può, come dimostratocon questo modello, non solo toccare lapunta della torre, ma anche la navata dellachiesa in più punti. In tutti i punti di con-tatto sono possibili delle fulminazioni.


ramente tramite i dispositivi di captazione. Da quisi ricava il tratto della scarica disruptiva finale equindi il raggio della sfera rotolante. Le relazionitra livello di protezione, efficienza dei dispositivi dicaptazione, distanza della scarica disruptiva finale/raggio della sfera rotolante e valore di cresta dellacorrente sono raffigurati nella tabella 5.1.1.1.

Considerando come base l'ipotesi del "modelloelettrico-geometrico", secondo il quale la puntadel canale discendente si avvicina agli oggetti sullaterra in modo arbitrario e non influenzato fino alladistanza della scarica finale, è possibile dedurre unprocedimento generale, che permette di controlla-re lo spazio da proteggere. Per eseguire questoprocedimento della sfera rotolante è necessario unmodello in scala dell'oggetto da proteggere (adesempio in scala 1:100), sul quale siano riprodotti ibordi esterni e, all'occorrenza, i dispositivi di cap-tazione. A seconda della posizione dell'oggetto inesame, è anche necessario includere gli edifici eoggetti circostanti, dal momento che questipotrebbero risultare efficaci come "misure di pro-tezione naturali" per gli oggetti in esame. E' necessario, inoltre, utilizzare una sfera rotolantein scala corrispondente al livello di protezionedesiderato con il raggio corrispondente alla distan-za della scarica finale (il raggio r della sfera roto-lante deve a seconda del livello di protezione cor-rispondere in scala al raggio di 20, 30, 45 o 60 m). Ilcentro della sfera rotolante utilizzata corrispondealla punta del canale discendente, verso la quale siformano le rispettive controscariche. La sfera rotolante viene quindi fatta rotolareattorno all'oggetto in esame, e tutti i punti di con-tatto - che corrispondono ai possibili punti diabbattimento del fulmine - vengono segnati. Inseguito la sfera rotolante viene fatta rotolare in

tutte le direzioni sopra l'oggetto in esame. Di nuo-vo vengono segnati tutti i punti di contatto. Si rile-veranno così sul modello tutti i punti di un even-tuale abbattimento del fulmine; possono ancheessere rilevate zone di abbattimenti laterali. Sipotranno individuare chiaramente anche le zoneprotette che derivano dalla geometria dell'ogget-to da proteggere e dal suo ambiente circostante.In questi punti non è necessario installare undispositivo di captazione (Figura 5.1.1.3).

Occorre tuttavia osservare che in cima a torri sonogià state rilevate tracce di fulminazione su alcuneparti che non erano state toccate direttamentedalla sfera rotolante. Questo si può spiegare con ilfatto che in caso di fulmini multipli, la base del ful-mine si è spostata a seconda delle condizioni delvento. Può, perciò, accadere, che intorno ai puntidi abbattimento rilevati si crei una zona di circa unmetro, anch'essa soggetta a possibili abbattimentidi fulmini.

Livello di protezioneLPL

Probabilità per i valori limitedei parametri da fulmine

Raggio della sfera rotolante(distanza scarica finale hB)

r in m

Minimo valore di crestadella corrente

I in kA

IV

III

II

I

0,84

0,91

0,97

0,99

60

45

30

20

16

10

5

3

< valori massimi secondotabella 5 CEI EN 62305-1

> valori minimi secondotabella 6 CEI EN 62305-1

0,97

0,97

0,98

0,99

Tabella 5.1.1.1 Relazioni tra livello di protezione, criterio di intercettazione Ei, distanza della scarica finale hB e il minimo valore di cresta della cor-rente I. Fonte: Tabella 5,6 e 7 della CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1)

r

r

r

r

rr

Struttura

Sfera rotolante

Figura 5.1.1.3 Utilizzo schematico del metodo della sfera rotolantesu un edificio con una superficie complessa


Esempio 1: nuova costruzione di un edificio ammi-nistrativo a MonacoNella fase di progettazione del nuovo edificioamministrativo è stato deciso - a causa della geo-metria complessa - di utilizzare il metodo della sfe-ra rotolante per identificare le zone a rischio di ful-minazione. Questo è stato possibile perché era disponibile unmodello architettonico dell'edificio in scala 1:100.Come requisito per il sistema di protezione controi fulmini è stato stabilito il livello di protezione I,cioè, il raggio della sfera rotolante nel modello eradi 20 cm (Figura 5.1.1.4). Nei punti in cui la sfera rotolante tocca le parti del-l'edificio, si può verificare una fulminazione conrelativo valore di cresta di corrente minima di 3 kA(Figura 5.1.1.5). In tali punti erano quindi necessa-ri dei dispositivi di captazione adeguati. Se oltre aquesto, in quei punti oppure nelle immediate vici-nanze venivano localizzati degli impianti elettrici(ad esempio sul tetto dell'edificio), dovevano esse-re adottate delle misure di captazione ampliate.Attraverso l'utilizzo del metodo della sfera roto-lante è stata così evitata l'installazione di impiantidi captazione laddove dal punto di vista della tec-nica di protezione non erano strettamente neces-sari. D'altro canto è stato possibile migliorare laprotezione da fulminazioni dirette, ove necessario(Figura 5.1.1.5).

Esempio 2: Duomo di AquisgranaIl duomo si trova nel centro storico di Aquisgranaed è circondato da diversi edifici alti.Direttamente vicino al duomo si trova un modelloin scala 1:100, che serve a far capire meglio ai visi-tatori la geometria del duomo. Gli edifici circostanti offrono al duomo di Aqui-sgrana, in parte, una protezione naturale contro lefulminazioni. A questo scopo, e anche per dimostrare l'efficaciadelle misure di protezione contro i fulmini, sonostati riprodotti gli edifici circostanti in scala-model-lo (1:100) (Figura 5.1.1.6). La figura 5.1.1.6 mostra inoltre le sfere rotolantidei livelli di protezione II e III (cioè con raggi di 30cm e 45 cm) sul modello. Lo scopo era quello di dimostrare l'aumento deirequisiti richiesti ai dispositivi di captazione con lariduzione del raggio della sfera rotolante, cioèquali zone del duomo di Aquisgrana con un livellodo protezione II più elevata possono essere

Figura 5.1.1.6 Duomo di Aquisgrana: modello con ambiente circo-stante e sfere rotolanti per i livelli di protezione II e IIIFonte: Prof. Dr. A. Kern, Aquisgrana, Germania

Figura 5.1.1.4 Nuovo edificio amministrativo: modello con sferarotolante del livello di protezione IFonte: WBG Wiesinger

Figura 5.1.1.5 Nuovo edificio della sede amministrativa dell'assicura-zione DAS: zone a rischio di fulminazione per il livellodi protezione I nella vista dall'alto (estratto)Fonte: WBG Wiesinger


aggiuntivamente considerate come esposte alpericolo di abbattimento del fulmine. La sfera rotolante con raggio minore (corrispon-dente al livello di protezione superiore) tocca

naturalmente il modello in tutte le parti toccatianche dalla sfera più grande. E' quindi necessariorilevare solo le parti di contatto supplementari. Per il dimensionamento dell'impianto di captazio-ne per una struttura oppure una costruzione mon-tata sul tetto, è - come dimostrato - determinantela profondità di penetrazione della sfera rotolan-te.

Con la seguente formula è possibile calcolare laprofondità di penetrazione p della sfera rotolante,quando questa viene fatta rotolare, ad esempio, su"rotaie". Questo si può ottenere ad esempio condue funi tese.

r raggio della sfera rotolante

d distanza tra le due aste o tra i due conduttoridi captazione paralleli

La figura 5.1.1.7 illustra questo approccio.Se la superficie del tetto o delle strutture poste aldi sopra del tetto stesso deve essere protetta dafulminazione diretta, questo viene spesso realizza-to con l'utilizzo di aste di captazione. Attraverso ilposizionamento a quadrato delle aste, che di soli-to non vengono collegate, la sfera non rotola "surotaie", ma penetra più in profondità, e così siaumenta la profondità di penetrazione della sfera(Figura 5.1.1.8).

L'altezza delle aste di captazione Δh dovrebbesempre essere tenuta più alta del valore individua-to della profondità di penetrazione p e quindi dal-la flessione della sfera. Attraverso questo aumentodi altezza dell'asta viene garantito che la sferarotolante non tocchi l'oggetto da proteggere. Un'altra possibilità per individuare l'altezza delleaste di captazione, è ricavabile dalla tabella5.1.1.2. Determinante per la profondità di pene-trazione della sfera rotolante è la maggiore distan-za delle aste tra di esse. Attraverso la maggioredistanza può essere trovata sulla tabella la profon-dità di penetrazione p (flessione). Le aste di capta-zione devono essere dimensionate in base all'al-tezza della costruzione sul tetto (relativa alla posi-zione dell'asta di captazione) e in base alla profon-dità di penetrazione (Figura 5.1.1.9).

p r r d= − − /( )⎡⎣

⎤⎦

2 21

2 2

Δh

d

r Conduttoredi captazione

Pene

traz

ione

p

Figura 5.1.1.7 Profondità di penetrazione p della sfera rotolante

d

Δh

r

p

Classe dell'LPSI II III IV

r 20 30 45 60

Zona protetta quadrangolaretra quattro aste di captazione

Figura 5.1.1.8 Impianto di captazione per strutture sul tetto

Struttura sul tettoLucernario

d Diagonale

Δ h

Figura 5.1.1.9 Calcolo Δh con diverse aste di captazione secondo ilmetodo della sfera rotolante


Se, ad esempio, viene individuata tramite calcolooppure tramite tabella un'altezza dell'asta di cap-tazione di 1,15m, di solito viene utilizzata unamisura commerciale di 1,5 m.

Metodo delle maglie

L'impianto di captazione a maglie può essereapplicato universalmente e indipendentementedall'altezza dell'edificio e dalla forma del tetto.Sulla copertura del tetto viene posta una rete dicaptazione con una larghezza delle maglie corri-spondente al livello di protezione (Tabella 5.1.1.3).

Per l'impianto di captazione a maglie, la flessionedella sfera rotolante viene semplificata e presuntacome zero. La posizione delle singole maglie può essere sceltaliberamente utilizzando il punto più alto e gli spi-goli esterni dell'edificio, così come le componentidi costruzione in metallo, utilizzabili come impian-to di captazione naturale. I conduttori di captazione sugli spigoli perimetralidelle strutture devono essere installate il più vicinopossibile agli spigoli stessi. Una scossalina in metallo può essere utilizzatacome dispositivo di captazione e/o di calata, se lemisure minime necessarie per gli elementi naturalidell'impianto di captazione vengono soddisfatti (Figura 5.1.1.10).

Metodo dell'angolo di protezione

Il metodo dell'angolo di protezione è dedotto dalmodello di fulmine geometrico-elettrico. L'angolodi protezione viene determinato dal raggio dellasfera rotolante. L'angolo di protezione paragona-bile con il raggio della sfera rotolante si ottiene,quando una linea obliqua taglia la sfera rotolantein modo che le superfici così create siano di misurauguale (Figura 5.1.1.11).Questa procedura è da utilizzare per edifici dimisure simmetriche (ad esempio tetti a punta)oppure per strutture sul tetto (ad esempio anten-ne, tubi di sfiato).L'angolo di protezione dipende dal livello di prote-zione e dall'altezza dell'impianto di captazionesopra il piano di riferimento (Figura 5.1.1.12).

I conduttori di captazione, aste di captazione, pali efuni dovrebbero essere posizionati in modo da farrientrare tutte le parti della struttura da proteggereall'interno del volume protetto dall'impianto dicaptazione. Il volume protetto può essere "a forma conica"oppure "a forma di tenda" ottenibile ad esempiocon l'utilizzo di una fune tesa (Figure da 5.1.1.13 a5.1.1.15).Se vengono posizionate le aste di captazione per laprotezione di strutture installate sulla superficiedel tetto, l'angolo di protezione α può variare.

p. es. grondaia

Figura 5.1.1.10 Dispositivo di captazione a maglie

Classe dell'LPS

I

II

III

IV

Lato di magliatura

5 x 5 m

10 x 10 m

15 x 15 m

20 x 20 m

Tabella 5.1.1.3 Lato di magliatura

I (20 m) II (30 m) III (45 m) IV (60 m)

Classe dell'LPS con raggio della sfera rotolantein metri

Penetrazione della sfera rotolante [m] (arrotondato)d

Distanza trale aste di

captazione[m]

2 0,03 0,02 0,01 0,014 0,10 0,07 0,04 0,036 0,23 0,15 0,10 0,088 0,40 0,27 0,18 0,1310 0,64 0,42 0,28 0,2112 0,92 0,61 0,40 0,3014 1,27 0,83 0,55 0,4116 1,67 1,09 0,72 0,5418 2,14 1,38 0,91 0,6820 2,68 1,72 1,13 0,8423 3,64 2,29 1,49 1,1126 4,80 2,96 1,92 1,4329 6,23 3,74 2,40 1,7832 8,00 4,62 2,94 2,1735 10,32 5,63 3,54 2,61

Tabella 5.1.1.2 Flessione della sfera rotolante con due aste oppuredue conduttori di captazione paralleli


Base

Angolo diprotezione

Sfera rotolante

Identico contenutodi superficiedAsta di

captazione

r

α°

Figura 5.1.1.11 Angolo di protezione e raggio della sfera rotolanteconfrontabile

Metodo dell'angolo di protezione

h (m)

α°

I II III

80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 10 20 30 40 50 60

IV

Figura 5.1.1.12 Angolo di protezione α come funzione dell'altezza hin base al livello di protezione

h 1

α° α°

Figura 5.1.1.13 Volume protetto a forma di cono

Angolo α

Angolo α

Figura 5.1.1.14 Esempio per impianto di captazione con angolo diprotezione α

α° h1

Fune di captazione

L'angolo α è dipendente dal livello di protezione e dall'altezza dalsuolo del conduttore di captazione

Figura 5.1.1.15 Area protetta da una fune di captazione

α1

α 2

h 2

Hh 1h 1

Nota:L'angolo di protezione α1 si riferisce all'altezza del dispositivo dicaptazione h1 sopra la superficie del tetto da proteggere (livello diriferimento);L'angolo di protezione α2 si riferisce all'altezza h2 = h1 + H, doveil livello di riferimento è a livello del suolo.

h1: Altezza fisica dell'asta di captazione

Figura 5.1.1.16 Volume protetto da un'asta di captazione verticale


123456789

101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

7171666259565350484543403836343230272523

2,905,816,747,528,328,909,299,5310,0010,0010,2610,0710,1610,1710,1210,009,819,178,868,49

747471686562605856545250494745444240393736353632302927262523

3,496,978,719,9010,7211,2812,1212,8013,3413,7614,0814,3014,9515,0115,0015,4515,3115,1015,3915,0715,2615,4016,7115,0014,4314,4113,7613,6613,5212,73

777774727068666462615958575554535150494847464744434140393837363535343332313029282726252423

4,338,6610,4612,3113,7414,8515,7216,4016,9318,0418,3119,2020,0219,9920,6521,2320,9921,4521,8622,2122,5222,7824,6623,1823,3122,6022,6622,6722,6622,6122,5222,4123,1122,9322,7322,5022,2321,9421,6221,2720,8920,4820,0519,5919,10

797976747271696866656462616059585756555453525350494948474645444443424140403938373736353534333232313030292827272625252423

5,1410,2912,0313,9515,3917,4318,2419,8020,2121,4522,5522,5723,4524,2524,9625,6126,1826,6927,1327,5327,8728,1630,5228,6028,7629,9129,9930,0330,0330,0029,9430,9030,7730,6130,4330,2131,0530,7730,4730,1430,9030,5130,1130,8130,3529,8729,3729,9929,4428,8729,4428,8228,1827,5128,0227,3126,5827,0526,2725,47

Altezza asta dicaptazione

h in m

LPL IAngolo Distanza

α a in m

LPL IIAngolo Distanza

α a in m

LPL IIIAngolo Distanza

α a in m

LPL IVAngolo Distanza

α a in m

αAngolo

Altezza hdell'asta di captazione

Distanza a

Tabella 5.1.1.4 Angolo di protezione α dipendente dal livello di protezione contro i fulmini


Nella figura 5.1.1.16 il piano di riferimento perl'angolo di protezione α1 è la superficie del tetto.L'angolo di protezione α2 ha come piano di riferi-mento il suolo, e quindi l'angolo α2 secondo lafigura 5.1.1.12 e la tabella 5.1.1.4 è minore rispet-to a α1.Nella tabella 5.1.1.4 il rispettivo angolo di prote-zione può essere individuato secondo il livello diprotezione e la distanza corrispondente (zona diprotezione).

Metodo dell'angolo di protezione per dispositivi dicaptazione isolati di costruzioni sul tetto

Particolari problemi si verificano quando dellestrutture sul tetto - che spesso vengono installatein un secondo momento - fuoriescono dalle zoneprotette, ad esempio fuori dalle maglie. Se questestrutture sul tetto contengono in più anche degliimpianti elettrici o elettronici, come ad esempioaeratori, antenne, sistemi di misurazione oppuretelecamere, allora sono necessarie delle misure diprotezione complementari.

Quando questi dispositivi sono direttamente colle-gati al sistema di protezione contro i fulmini ester-no, in caso di fulminazione verranno introdottenella struttura delle correnti parziali, che possonocausare la distruzione di impianti sensibili allesovratensioni. Attraverso l'installazione di disposi-tivi di captazione isolati possono essere evitate lefulminazioni su queste strutture poste al di sopradel tetto. Per proteggere le strutture sul tetto più piccole(comprendenti impianti elettrici) sono adatte leaste di captazione come illustrato in figura5.1.1.17.Queste formano una zona di protezione a formaconica e impediscono una fulminazione diretta sul-le strutture poste sul tetto.

Durante il dimensionamento dell'altezza dell'astadi captazione (vedere anche capitolo 5.6) deveessere presa in considerazione la distanza di sicu-rezza s.

Dispositivi di captazione isolati e non isolati

Si distinguono due tipi di dispositivi di captazioneper l'esecuzione di un sistema di protezione controi fulmini esterno:

⇒ isolato

⇒ non isolato

Le due esecuzioni sono combinabili tra loro.

Gli organi di captazione di un sistema di protezio-ne contro i fulmini esterno non isolati per la prote-zione di una struttura possono essere realizzati neiseguenti modi: Se il tetto è fatto in materiale non infiammabile, iconduttori di captazione possono essere dispostesulla superficie della struttura (ad esempio tetto a

Figura 5.1.1.17 Protezione di piccole strutture sul tetto da fulmina-zione diretta con aste di captazione

Figura 5.1.1.18 Tetto a falda con staffa portafilo

Figura 5.1.1.19 Tetto piano con aste di captazione e staffe portafilo:protezione per lucernari


falda oppure tetto piano). Di solito vengono utiliz-zati materiali da costruzione non infiammabili. Inquesto modo le componenti del sistema di prote-zione contro i fulmini esterno possono essere mon-tate direttamente sulla struttura (Figure 5.1.1.18 e5.1.1.19).

Se il tetto è composto da materiali facilmenteinfiammabili, come ad esempio nel caso di tettimorbidi fatti p.es. di paglia, la distanza tra le partiinfiammabili del tetto e l'impianto di captazionecostituito da aste, funi o maglie non deve essereinferiore a 0,4 m.

Le parti facilmente infiammabili della struttura daproteggere non devono trovarsi a contatto direttocon le parti del sistema di protezione dai fulminiesterno. Non possono nemmeno trovarsi sotto lacopertura del tetto, la quale in caso di fulminazio-

ne potrebbe venire perforata (vedere anche capi-tolo 5.1.5 sugli edifici con copertura morbida). In caso di dispositivi di captazione isolati, l'interastruttura viene protetta dalla fulminazione direttaattraverso aste di captazione, pali di captazioneoppure con funi tese su pali di captazione. Gliorgani di captazione devono essere installati inmodo da rispettare la distanza di sicurezza s dallastruttura. Le figure 5.1.1.20 e 5.1.1.21 illustrano un tipo distruttura con dispositivi di captazione isolati.

La distanza di sicurezza s tra gli organi di captazio-ne e la struttura deve essere rispettata.

Questi impianti isolati dalla struttura vengonospesso utilizzati quando sono presenti sul tetto deimateriali infiammabili, come ad esempio la cannapalustre, oppure anche in caso di ambienti arischio d'esplosione, quali distributori di benzina.

Si rimanda anche al capitolo 5.1.5 "Impianto dicaptazione per edifici con copertura morbida".

Un'altra possibilità di realizzare degli impianti dicaptazione isolati consiste nel fissare i dispositivi dicaptazione (aste, conduttori oppure funi) all'og-getto da proteggere con materiali isolanti come adesempio resina in poliestere rinforzato. Questa forma di isolamento può essere limitata aduna zona oppure essere utilizzata per tutte le par-ti dell'impianto. Spesso viene utilizzata per struttu-re sul tetto come impianti di aerazione o di raf-freddamento, e parti elettricamente continue ver-so l'interno dell'edificio (vedere anche capitolo5.1.8).

Elementi naturali di impianti di captazione

Possono essere impiegati come elementi naturalidi un impianto di captazione parti di costruzionemetalliche come ad esempio attici, grondaie, rin-ghiere oppure rivestimenti.

In un edificio con struttura portante in acciaio, tet-to e facciata in metallo, queste parti sono - indeterminate condizioni - utilizzabili per il sistemadi protezione contro i fulmini esterno.

Rivestimenti in lamiera metallica, ai lati o sull'edifi-cio da proteggere, possono essere utilizzati, se ilcollegamento elettrico tra le diverse parti è esegui-to in modo duraturo. Per collegamento elettricoduraturo si intende ad esempio un collegamentorealizzato tramite saldatura, a pressione, avvitatu-ra oppure rivettatura.

s s

α α

Piano di riferimento

Strutturaprotetta

Palo dicaptazione

Palo dicaptazione

s Distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3α Angolo di protezione secondo tabella 5.1.1.4

Figura 5.1.1.20 Sistema di protezione contro i fulmini isolato condue pali isolati secondo il metodo dell'angolo diprotezione: proiezione su una superficie verticale

s2

s 1

s2

Piano di riferimento

Strutturaprotetta

Palo dicaptazione

Palo dicaptazione

s1, s2 Distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3

Fune di captazioneorizzontale

Figura 5.1.1.21 Sistema di protezione contro i fulmini isolato, com-posto da due pali di captazione isolati, collegati tramite una fune di captazione: proiezione su unasuperficie verticale attraverso due pali


Se il collegamento elettrico continuo non è assicu-rato, questi elementi devono essere ulteriormentecollegati ad esempio tramite bandelle o cavi diponticellamento.Se lo spessore della lamiera metallica non è inferio-re al valore t indicato nella tabella 5.1.1.5 e se nonè rilevante la perforazione della copertura sul pun-to di abbattimento del fulmine nè l'accensione deimateriali combustibili sottostanti, questo tipo dilamiera può essere utilizzato come dispositivo dicaptazione.

Non è prevista alcuna differenziazione degli spes-sori per livello di protezione.

Se, tuttavia, fosse necessario prendere provvedi-menti contro il rischio di perforazione o riscalda-mento inammissibile sul punto di abbattimentodel fulmine, lo spessore della lamiera metallicanon dovrà essere inferiore al valore t indicato nel-la tabella 5.1.1.5.

Questi spessori t dei materiali richiesti, in genere,ad esempio per coperture metalliche, non possonoessere rispettati. Per tubi o serbatoi esiste tuttavia la possibilità dirispettare questi spessori minimi (spessore di pare-te). Tuttavia, se l'aumento di temperatura (riscal-damento) sui lati interni del tubo oppure del ser-batoio risultasse pericoloso per il fluido contenuto(pericolo di incendio o di esplosione), questi nondovranno essere utilizzati come organo di capta-zione (vedere anche capitolo 5.1.4). Se i requisiti relativi allo spessore minimo non ven-

gono rispettati, le parti quali tubazioni o serbatoi,devono essere poste in una zona protetta da fulmi-ni. Queste parti naturali possono essere tuttavia ingrado di condurre corrente da fulmine e possonoquindi essere utilizzate come conduttore o calata.Un sottile rivestimento di vernice, 1 mm di bitumeoppure 0,5 mm di PVC non sono da considerarecome isolamento in caso di fulminazione diretta.Per la grande quantità di energia che viene gene-rata durante la fulminazione diretta, questo tipodi rivestimento viene perforato. Le parti naturali degli organi di calata non devonopresentare dei rivestimenti sulle superficie di con-tatto.

In presenza di corpi metallici sulla superficie deltetto, queste possono essere utilizzate comeimpianti naturali di captazione, quando non esisteun collegamento conduttivo con l'interno dell'edi-ficio. Attraverso il collegamento di tubi o conduttureelettriche all'interno della struttura, le correntiparziali da fulmine possono entrare all'interno del-l'edificio e influenzare o addirittura distruggere gliimpianti elettrici/elettronici sensibili. Per evitare tali correnti parziali da fulmine devonoessere previsti, per le costruzioni sul tetto sopracci-tate, dei dispositivi di captazione isolati.La disposizione del dispositivo di captazione isola-to può avvenire secondo il metodo della sferarotolante o dell'angolo di protezione. Un dispositi-vo di captazione con una larghezza di maglie cor-rispondente al relativo livello di protezione puòessere realizzato, se per il sistema (isolato) comple-to può essere mantenuta la distanza di sicurezza s.

Un sistema di elementi di costruzione universaleper la realizzazione di impianti di captazione sepa-rati viene descritto nel capitolo 5.1.8.

5.1.2 Dispositivi di captazione per edificicon tetto a doppio spiovente

Per dispositivi di captazione sui tetti si intendonotutti gli elementi metallici, ad esempio funi, aste,punte di captazione. I punti di abbattimento preferiti dai fulmini, comepunte di cuspidi, camini, colmi e displuvi, spigoli dicuspidi e di grondaie, parapetti, antenne e altrestrutture emergenti dal tetto, devono essere dota-ti di impianti di captazione. Di regola, su tetti a doppia falda viene installatasulla superficie del tetto una rete di captazione a

Materiale

-

4

4

5

7

-

2,0

0,5

0,5

0,5

0,65

0,7

piombo

acciaio (inox,zincato)

titanio

rame

alluminio

zinco

Spessorea

t mmSpessore b

t` mmClasse

dell'LPS

I a IV

a t impedisce perforazione, surriscaldamento e incendiob t` solo per lamiere dove non devono essere impediti

la perforazione, il surriscaladamento e l'incendio

Tabella 5.1.1.5 Spessore minimo delle lamiere metalliche


maglie con una larghezza di maglia realizzatasecondo il livello di protezione (ad esempio 15 m x15 m per il livello di protezione III) (Figura 5.1.2.1).La posizione delle singole maglie può essere sceltaconsiderando l'utilizzo del colmo e degli spigoliperimetrali e gli elementi metallici utilizzati comedispositivo di captazione. I conduttori di captazio-ne perimetrali degli edifici devono essere posati ilpiù direttamente possibile sugli spigoli.

Per la chiusura perimetrale dell’impianto di capta-zione a maglie sulla copertura del tetto, di solitoviene utilizzata la grondaia metallica. A condizio-ne che la grondaia sia essa stessa collegata inmodo elettricamente continuo, sul punto di incro-cio tra il dispositivo di captazione e la grondaia deltetto verrà montato un morsetto per grondaia.

Le costruzioni sul tetto in materiale non condutti-vo (metallico) (p. es. tubi di sfiato in PVC) vengono

considerate sufficientemente protette, quandonon escono più di h = 0,5 m dal piano delle maglie(Figura 5.1.2.2).

Se la misura è h > 0,5 m, la costruzione sporgentedeve essere provvista di dispositivo di captazione(p. es. punta di captazione) e collegata al condut-tore di captazione più vicino. Possono essere utiliz-zati per questo anche ad esempio un tondino inacciaio con un diametro di 8 mm fino ad un'altez-za libera massima di 0,5 m, come illustrato nellafigura 5.1.2.3.

I corpi metallici sul tetto senza collegamenti con-duttivi verso l'interno della struttura non hannonecessità di essere collegati al dispositivo di capta-zione, se rispondono a tutti i seguenti requisiti:

⇒ le costruzioni sul tetto non devono sporgeredal piano delle maglie più di 0,3 m;

⇒ le costruzioni sul tetto possono racchiudereuna superficie massima di 1 m2 (ad esempio unlucernario);

⇒ le costruzioni sul tetto possono avere una lun-ghezza massima di 2 m (ad esempio coperturein lamiera).

Solo se vengono rispettati tutti e tre i requisiti, è pos-sibile rinunciare ad un collegamento. Inoltre, deve essere rispettata, nell'ambito di questecondizioni, la distanza di sicurezza verso gli organi dicaptazione e di discesa (Figura 5.1.2.4).Sui camini, le aste di captazione dovranno essereinstallate in modo da fare rientrare l'intero caminonel volume protetto. Per il dimensionamento delleaste di captazione viene adottato il metodo dell'an-golo di protezione.

Figura 5.1.2.1 Dispositivo di captazione sutetto a doppio spiovente

h

Figura 5.1.2.2 Altezza della struttura sul tettodi materiale non conduttivo (ad es. PVC), h ≤ 0,5 m

Figura 5.1.2.3 Dispositivo di captazione sup-plementare per tubi di sfiato

Figura 5.1.2.4 Edificio con impianto fotovoltaicoFonte: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld, Germania


Se il camino è in muratura oppure in mattoni, l'asta dicaptazione potrà essere montata direttamente sulcamino stesso. Se all'interno del camino si trova un tubo metallico,ad esempio in edifici vecchi ristrutturati, allora dovràessere rispettata la distanza di sicurezza verso questaparte conduttiva. In questo caso vengono utilizzatidei dispositivi di captazione isolati, e le aste di capta-zione devono essere posizionate utilizzando deidistanziatori. Il tubo interno metallico è da collegareal sistema equipotenziale.L'impianto per la protezione di antenne parabolichedeve essere realizzato in modo simile a quello utilizza-

to per la protezione di camini con tubo in acciaio inos-sidabile all'interno. In caso di fulminazione diretta su antenne, possonoentrare delle correnti parziali da fulmine all'internodell'edificio da proteggere attraverso gli schermi deicavi coassiali e causare i già descritti disturbi e danneg-giamenti. Per evitare questo, le antenne vengono equipaggiatecon dispositivi di captazione isolati (p. es. aste di cap-tazione) (Figura 5.1.2.5).I dispositivi di captazione sul colmo del tetto possiedo-no un volume protetto a forma di tenda (secondo ilmetodo dell'angolo di protezione). L'angolo dipendedall'altezza rispetto al piano di riferimento (ad esem-pio livello del suolo) e dal livello di protezione scelto.

5.1.3 Dispositivi di captazione per edificicon tetto piano

Per la realizzazione del dispositivo di captazione sustrutture con tetti piani (Figure 5.1.3.1 e 5.1.3.2)viene utilizzato il metodo della maglia. Sullacopertura del tetto viene installata una rete di cap-tazione a forma di maglia con la larghezza dellamaglia in corrispondenza al livello di protezioneadattato (Tabella 5.1.1.3).

La figura 5.1.3.3 illustra l'applicazione pratica delsistema di captazione a maglia, con aste di capta-zione integrate per la protezione di costruzioni sultetto come lucernari, moduli fotovoltaici oppure

Elementodi dilatazione

Distanza dellestaffe ca. 1m

Collegamentoflessibile

Treccia di ponticellamentoart. 377 015

Staffa portafiloper tetto tipo FB2Art. 253 050

Staffa portafiloper tetto tipo FBArt. 253 015

Figura 5.1.3.1 Dispositivo di captazione

Figura 5.1.2.5 Antenna con asta di captazione isolata:Fonte: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz, Austria


impianti di aerazione. Il modo in cui queste strut-ture devono essere trattate, verrà spiegato nelcapitolo 5.1.8.

Le staffe portafilo su tetti piani vengono posate acirca un metro di distanza l'una dall'altra. I condut-tori di captazione vengono collegati con la scossa-lina, in quanto parte naturale dell'impianto di cap-tazione. A causa della dilatazione termica deimateriali utilizzati per le scossaline, i singoli seg-menti sono provvisti di "lamiere scorrevoli". Se la scossalina viene utilizzata come organo dicaptazione, questi singoli segmenti devono essereintercollegati in modo duraturo ed elettricamentecontinuo, senza limitare la capacità di dilatazione.Questo può essere realizzato con bandelle di pon-ticellamento, ganasce o corde (Figura 5.1.3.4).

Anche per i sistemi di captatori e di calate devonoessere considerate le dilatazioni termiche causateda sbalzi di temperatura (vedere capitolo 5.4).

In caso di fulminazione sulla scossalina possono veri-ficarsi delle perforazioni dei materiali utilizzati. Sequesto non può essere accettato, è necessario unulteriore organo di captazione, ad esempio utilizzan-do delle punte di captazione, posizionate secondo ilmetodo della sfera rotolante (Figura 5.1.3.5).

Staffe portafilo per coperture piane saldate inmodo omogeneo

Sotto l'effetto aspirante del vento, le guaine, sefissate solo in modo meccanico, possono muoversiin orizzontale rispetto alla superficie del piano dicopertura. Per impedire che le staffe portafilo peril tondino di captazione sulla superficie liscia nonvengano spostati, è necessario effettuare un ulte-riore fissaggio di sicurezza del tondino di captazio-ne. Le staffe portafilo tradizionali non possonoessere incollate in modo duraturo sulle guaine, dalmomento che di solito non esiste una compatibili-tà della colla con la stessa. Una possibilità di fissaggio semplice e sicura èquella con le staffe portafilo del tipo KF in combi-nazione con ganasce (tagliando delle strisce sumisura) dello stesso materiale della guaina. La stri-scia viene incastrata nella staffa di plastica e salda-ta da tutti e due i lati sulla guaina. Staffe e ganascesono da posizionare immediatamente accanto alsormonto saldato della guaina, distanziati tra lorodi ca. 1 m. La striscia di guaina viene saldata con lacopertura secondo le indicazione del costruttore

Figura 5.1.3.2 Dispositivo di captazione su un tetto piano

Figura 5.1.3.3 Applicazione di aste di captazione

Figura 5.1.3.4 Ponticellamento dell'attico

Punta di captazione

Ponticello

Sfera rotolante

Parapetto

Scossalina metallica

Figura 5.1.3.5 Esempio per la protezione di un attico metallico quan-do non è ammessa la perforazione (vista frontale)


della guaina. In questo modo viene evitato lo slit-tamento del tondino di captazione sulle coperturepiane.

Con una pendenza del tetto superiore al 5%, ognistaffa portafilo deve essere provvista di fissaggio.Le staffe portafilo, con guaine impermeabilizzantifissate meccanicamente, devono essere posiziona-te immediatamente accanto al fissaggio dellaguaina.

Durante questi lavori occorre osservare, che i lavo-ri di saldatura e incollatura sulla copertura imper-meabile possono avere delle conseguenze sullagaranzia per l'impermeabilizzazione.

I lavori devono quindi essere eseguiti solo dopoaver consultato la ditta esecutrice della copertura,oppure devono essere eseguiti direttamente daquest'ultima (Figura 5.1.3.6).

5.1.4 Dispositivi di captazione su coperturemetallicheI moderni edifici industriali e commerciali hannospesso dei tetti e delle facciate in metallo. Lelamiere e lastre hanno di solito uno spessore da 0,7a 1,2 mm.

La figura 5.1.4.1 illustra un esempio di costruzionedi una copertura metallica. Quando il fulmine si abbatte direttamente su diessa, nel punto d'impatto si può verificare una per-forazione a causa della fusione e dell'evaporazio-ne. La dimensione della perforazione dipende dal-l'energia del fulmine, oltre che dalle proprietà delmateriale (ad esempio lo spessore). Il problemamaggiore è il danno conseguente, ad esempiol'entrata di acqua nel punto interessato. Prima chevenga notato il danno, possono passare giorni o

Figura 5.1.4.1 Copertura metallica, esecuzio-ne con ribordatura tonda

Figura 5.1.4.2 Esempio di danno su copertura in lamiera

Elaborazione: BLIDS – SIEMENSI = 20400 A Abitazione

Dettaglio B

Dettaglio A

Distanzadelle staffe ca. 1 m

Collegamentoflessibile

~300~ 300

~90

~70

Figura 5.1.3.6 Guaina impermeabilizzante → staffa portafilo per tetto piano tipo KF / KF2


settimane. L'impermeabilizzazione del tetto vienecompromessa e/o il soffitto inizia a evidenziaretracce di umidità.La protezione contro la pioggia non è più garanti-ta.

Un esempio di danno, che è stato valutato con ilsistema di rilevamento dei fulmini Siemens (BLIDS),evidenzia questa problematica (Figura 5.1.4.2).Una corrente di ca. 20.000 A ha colpito una coper-tura in lamiera causando la sua perforazione (Figu-ra 5.1.4.2: Dettaglio A). Poiché la copertura inlamiera non era messa a terra con un dispositivo dicalata, si sono verificate, sugli spigoli perimetrali,delle scariche verso elementi metallici naturali nelmuro (Figura 5.1.4.2: Dettaglio B), che hannoanch'esse causato delle perforazioni. Per evitare questo tipo di danni, deve essere instal-lato anche su un tetto in metallo "sottile" un siste-ma di protezione contro i fulmini esterno adegua-to, con conduttori e morsetti a prova di corrente difulmine. La norma di protezione dai fulmini CEI EN62305, indica chiaramente il pericolo di danneg-giamenti su tetti in metallo. Se risulta necessarioun sistema di protezione contro i fulmini esterno,le lamiere metalliche devono presentare i valoriminimi indicati nella tabella 5.1.1.5. Gli spessori t non sono rilevanti per la copertura diun tetto. Le lamiere metalliche con spessore t' pos-sono essere utilizzate come dispositivo di captazio-ne naturale solo se ne è ammessa la loro perfora-zione, il surriscaldamento e la fusione. Questo tipodi danno al tetto - poiché non è più garantita la

Distanza deiconduttori orizzontali

3 m

4 m

5 m

6 m

Altezza dellapunta di captazione*)

0,15 m

0,25 m

0,35 m

0,45 m

Adatto a tutte le classi LPS

*) valori consigliati

Tabelle 5.1.4.1 Protezione contro i fulmini per coperture in metallo-Altezza delle punte di captazione

Raggio della sfera rotolantesecondo la classe dell'LPSPunta di

captazione

Figura 5.1.4.3 Impianto di captazione per coperture in metallo - Pro-tezione contro la perforazione

2

1 3

Connettore paralleloFe/tZn Art. 307 000

Staffa portafiloper coperture metallicheguida libera,staffa portafilo DEHNgripINOX Art. 223 011Al Art. 223 041

Staffa portafiloper coperture metallicheguida fissa,con cavallottoINOX Art. 223 010Al Art. 223 040

1

2

3

Figura 5.1.4.4a Staffa portafilo per tetto in metallo - Lamiera con ribordatura tonda Figura 5.1.4.4b Staffa portafilo per tetto in metallo -Ribordatura tonda

Connessionealla copertura

Treccia diponticellamento

Staffa portafiloa guida libera

Ponticello

Connettore KS

Punta dicaptazione


protezione anti-pioggia del tetto stesso - deveessere discussa con il proprietario del fabbricato.Anche nelle norme viene consigliato l'accordo conil committente.

Se il committente non accetta un danneggiamentodel tetto in caso di impatto di un fulmine, allora ènecessario installare un impianto di captazioneseparato. L'impianto di captazione deve essereinstallato in modo che la sfera rotolante (raggio r aseconda della classe di protezione scelta) non toc-chi il tetto in metallo (Figura 5.1.4.3).

E' raccomandabile installare, per il montaggio deidispositivi di captazione, un cosiddetto "tetto aporcospino" con conduttori longitudinali e puntedi captazione.

Indipendentemente dal livello di protezione, nellapratica si sono affermate le altezze delle punte dicaptazione indicate nella tabella 5.1.4.1. Per il fissaggio dei conduttori e delle punte di cap-tazione la copertura non deve essere forata. Per ivari tipi di tetti metallici (ribordato, ondulato, gre-cato) sono disponibili diversi tipi di staffe portafilo.Nella figura 5.1.4.4a viene rappresentata una for-ma possibile di esecuzione per una coperturametallica con ribordatura tonda.

Occorre osservare che, nel percorso del condutto-re, la staffa portafilo che si trova nel punto più altodel tetto deve essere con blocco fisso del tondino,mentre tutte le altre staffe portafilo, a causa delladilatazione termica dovuta alla variazione di tem-peratura, devono essere a guida libera (Figura5.1.4.4b).

La staffa portafilo con blocco fisso è raffiguratanella figura 5.1.4.5 con l'esempio di un tetto inlamiera grecata. Nella figura 5.1.4.5 è rappresentata, vicino allastaffa portafilo, anche una punta di captazione. Lastaffa portafilo deve essere agganciata alla vite difissaggio sopra la guarnizione del foro, per evitarein modo sicuro la possibile entrata di acqua.

Nella figura 5.1.4.6 la staffa portafilo a guida libe-ra viene raffigurata nell'esempio di una coperturacon ribordo.Nella figura 5.1.4.6 è raffigurato altresì il collega-mento alla copertura metallica in corrispondenzadel bordo del tetto. Impianti non protetti, sporgenti dal tetto, come adesempio lucernari e coperture delle canne fumarie,sono dei punti d'impatto esposti alle fulminazioni.Per evitare una fulminazione diretta su questiimpianti, devono essere installate delle aste di cap-tazione vicino a queste sporgenze. L'altezza delleaste di captazione dipende dall'angolo di prote-zione α (Figura 5.1.4.7).

5.1.5 Principio di dispositivo di captazioneper edifici con copertura morbida

La disposizione secondo il livello di protezione IIIrisponde in generale ai requisiti per un edificio diquesto tipo. In casi singoli particolari, può essereeseguita una valutazione dei rischi secondo la nor-ma CEI EN 62305-2. Edifici con coperture morbide (tetti morbidi)richiedono una particolare posa dell'impianto dicaptazione.

Figura 5.1.4.5 Installazione-tipo di una coper-tura in lamiera grecata, staffaportafilo con cavallotto

Figura 5.1.4.6 Installazione-tipo per unacopertura con ribordatura

Figura 5.1.4.7 Asta di captazione per lucerna-ri su copertura con ribordaturatonda


Così, i captatori a fune su tali tetti (in canna palu-stre, paglia o stiancia) devono essere stesi su soste-gni isolanti. Anche nella zona della gronda devonoessere rispettate determinate distanze.

Per il montaggio successivo di un sistema di prote-zione contro i fulmini su un tetto, le distanze devo-no essere mantenute maggiori, in modo che anchedopo una nuova copertura del tetto le misureminime vengano in ogni caso rispettate.

Il valore tipico per la distanza dellecalate è di 15 m per il livello di pro-tezione III.La distanza esatta tra le calaterisulta dal calcolo della distanza disicurezza s secondo la norma CEIEN 62305-3.

Il calcolo della distanza di sicurezzaè riportato nel capitolo 5.6.

I conduttori installati sul colmodovrebbero avere preferibilmenteuna campata massima fino a 15 m,mentre le calate fino a 10 m, senzasupporti supplementari. I sostegniper il conduttore di captazionedevono essere fissati alla strutturadel tetto (travetti e guide) tramitebulloni passanti e rondelle (Figureda 5.1.5.1 a 5.1.5.3).

Se si trovano delle parti metalliche sulla coperturadel tetto (come banderuole, impianti di irrigazio-ne, scale), queste devono essere mantenute com-pletamente entro il volume protetto di dispositividi captazione isolati.

Se ciò non fosse possibile, è da realizzare un effi-ciente sistema di protezione contro i fulmini trami-te impianto LPS esterno isolato con aste di capta-zione vicino all'edificio, oppure con funi o reti dicaptazione tese tra dei pali di fianco alla struttura.

Legendaconduttore di captazionepunto di connessionepunto di sezionamentoconduttore di terracalata

Distanze importanti (misure minime)a 0,6 m captatore / colmob 0,4 m captatore / coperturac 0,15 m gronda / staffa per grondad 2,0 m conduttore di captazione /

rami degli alberi

Figura 5.1.5.1 Impianto di captazione per edifici con copertura morbida

1

2

6

3

4

5

Pos Descrizione sec. DIN Art.1 cappello con asta 48811 A 145 3092 palo di legno 48812 145 2413 staffa portafilo per tetto − 240 0004 staffa per gronda 48827 239 0005 tirante 48827 B 241 0026 captatore p. es. corda Al − 840 050

Figura 5.1.5.2 Componenti per copertura morbida

4 5

31 2

6


Se un tetto morbidoconfina con unacopertura metallicae l'edificio deveessere protetto conun impianto LPSesterno, tra il tettomorbido ed il restodel tetto dovrà esse-re inserita unacopertura non con-duttiva elettrica-mente, p. es. mate-riale plastico, dialmeno 1 m di lar-ghezza.

I rami degli alberi devono essere tenuti ad unadistanza di almeno 2 m dal tetto morbido. Se glialberi si trovano molto vicini ad un edificio e losuperano in altezza, sul bordo del tetto di fronteagli alberi (spigolo della grondaia, colmo) dovràessere installata una fune di captazione, che deveessere collegata all'impianto di protezione dai ful-mini. Le distanze necessarie devono essere mante-nute.

Un'altra possibilità per proteggere gli edifici contetto morbido dalla fulminazione, è l'installazionedi un palo di captazione, che pone l'intero edificioall'interno del volume protetto. Questo è descritto nel capitolo 5.1.8 "Impianti dicaptazione isolati" (palo di captazione componibi-le in acciaio per la protezione contro i fulmini).Una nuova possibilità della protezione contro i ful-mini, architettonicamente gradevole, è l'impiegodi calate isolate.

Esempio per l’installazione di calate isolate: ristrut-turazione del tetto di una fattoria storica (Figura5.1.5.4).

In riguardo ai sempre maggiori danni nel settorefulmini e sovratensioni dalla parte di alcuni assicu-ratori, esiste la richiesta di adottare misure di pro-tezione contro i fulmini e sovratensioni nella stipu-lazione o nella modifica di contratti esistenti. Labase per l'estimazione del rischio è la valutazionedel rischio secondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2)Per la fattoria storica venne eseguito un sistema diprotezione contro i fulmini con livello di protezio-ne III.

Per la progettazione del sistema di captazionesono in prima parte da determinare, con l'aiutodella sfera rotolante, le rispettive zone protette.Secondo le definizioni normative, per il livello diprotezione III il raggio della sfera rotolante è di 45m. Così per il sistema di captazione venne calcola-ta un'altezza di 2,30 m, che mette in zona protettai due camini sul colmo e i tre nuovi lucernari su unlato del tetto (Figura 5.1.5.5)

Per un sostegno sufficientemente elevato del siste-ma di captazione e il collocamento delle calate iso-late venne scelto un tubo portante in vetroresina.Per dare sufficiente stabilità meccanica, nella parteinferiore il tubo portante è realizzato in alluminio.Da quest'area per effetti induttivi possono formar-si delle scariche pericolose verso parti metallichenelle vicinanze. Per evitare questo, nel raggio di1 m dall'organo di captazione non si trovano delleparti collegati a terra o delle apparecchiature elet-triche. L'isolamento elettrico tra dispositivo di captazionee di calata da una parte e tra i corpi metallici e icomponenti dell'impianto elettrico e del sistemainformatico all'interno della struttura da proteg-gere dall’altra, può essere raggiunto rispettando ladistanza di sicurezza s tra queste parti non isolate.La distanza di sicurezza deve essere calcolatasecondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). La calata iso-lata HVI corrisponde a una distanza di sicurezzaequivalente in aria di s = 0,75 m oppure in caso dimuratura s = 1,50 m. La sistemazione della calata èraffigurata in figura 5.1.5.6.

La conduttura HVI, viene installata all'interno deltubo portante. L'equipotenzializzazione, dovuta

Figura 5.1.5.3 Tetto in canna palustre

Figura 5.1.5.4 Fattoria storica con impianto di protezione esterno (Fonte foto: Hans Thormählen GmbH & Co.KG.)


al sistema costruttivo della condut-tura HVI viene effettuata su unabarra collettrice principale. Le misu-re equipotenziali vengono eseguitecon corda flessibile H07V-K 1 x 16mm2. Per l'ancoraggio del tubo por-tante viene costruito un supportospeciale (trave di legno), e le calatevengono posate di seguito lungo lecapriate esistenti del tetto (Figura5.1.5.6).

In prossimità della gronda le con-dutture HVI attraversano il cornicio-ne (Figura 5.1.5.7).

Per scopi architettonici, di seguitovengono installate delle calate inalluminio. Il passaggio dalla condut-tura HVI alla calata nuda non isolatain prossimità dall'impianto di terraviene eseguito secondo le istruzionidi montaggio del sistemaDEHNconductor. In questo caso nonera necessario adottare l'elementofinale.

Sostegno conconduttura HVI®I interna

Colmo di canna

Travetto Conduttura HVI®I posatasotto il tetto fino alla gronda

Pellicolaimpermeabile

Passaggio delcornicione

EBB

E-EBB

Legenda:

calata

conduttura HVI®(sotto tetto)

conduttore di terra

punto di sezionamento

copertura in canna

Sfera rotolante con r= 45m

2 m

10 m

1,5

m1

m

13 m

Sostegno invetroresina-AL ∅ 50 mm

Legenda:

calata

condttura HVI®(sotto tetto)

conduttore di terra

punto di sezionamento

copertura in canna

Figura 5.1.5.5 Sezione dell'edificio principale

Figura 5.1.5.6 Descrizione di principio e illustrazione della posa della calata lungo le capriate

Conduttura HVI®

interna


5.1.6 Tetti carrabili e calpestabiliSu tetti calpestabili non possono essere installatidei conduttori di captazione (ad esempio con deiblocchi in calcestruzzo). Una possibile soluzioneconsiste nel posare i conduttori di captazione nelcalcestruzzo oppure nelle giunture dei pannelli delpiano calpestabile. Se il conduttore di captazioneviene posato in tali giunture, negli incroci dellemaglie devono essere installati, come punto diabbattimento definito, dei funghi di captazione.La larghezza delle maglie non può superare il valore corrispondente al livello di protezione

(vedere capitolo 5.1.1, tabella 5.1.1.3)

Se è garantito che durante un temporale non sitrovano delle persone su tale superficie, le misuresopra indicate sono sufficienti. Le persone che possono accedere al tetto ad uso par-cheggio, devono essere avvertite con appositi cartel-li, che l'accesso al tetto ad uso parcheggio in caso ditemporale e vietato e deve essere liberato immedia-tamente fino al termine del temporale (Figura5.1.6.1).

Se anche durante il temporale deve essere ammes-sa la presenza di persone sulla superficie del tetto,l'impianto di captazione dovrà essere progettatoin modo che le persone con altezza presupposta di2,5 m (con braccio alzato) risultino protette controle fulminazioni dirette.L'impianto di captazione può essere dimensionatoattraverso il metodo della sfera rotolante o ilmetodo dell'angolo di protezione, a seconda dellivello di protezione implementato (Figura 5.1.6.2).

Questi impianti di captazione possono essere ese-guiti con funi tese oppure con aste di captazione.Queste ultime possono essere fissate ad esempiosu elementi di costruzione come parapetti o simili. Inoltre, anche i pali di illuminazione, ad esempio,possono fungere da asta di captazione per la pro-tezione delle persone. In questo caso devono tut-tavia essere considerate anche le correnti parziali

Figura 5.1.5.7 Conduttura HVI® attraverso il cornicione

Discesa tramite armatura

Conduttori nel calcestruzzoo nelle fughe del pavimento

Attenzione:Vietato l'accesso al parcheg-gio durante i temporali!

Figura 5.1.6.1 Protezione contro i fulmini per tetti ad uso parcheggio- Protezione dell'edificio

Fungo di captazioneArt. 108 001

Fungo di captazionedopo l'asfaltatura

hh

r

Dimensionamento altezza delle astesecondo il volume protetto occorrente

Fune dicaptazionesupplementare

h = 2,5 m + s

Figura 5.1.6.2 Protezione contro i fulmini per tetti ad uso parcheggio- Protezione dell'edificio e delle persone

Conduttura HVI®

Passaggio del cornicione


da fulmine, che possono essere condotte all'inter-no dell'edificio attraverso i conduttori di alimenta-zione. L'equipotenzialità antifulmini per tali con-duttori è assolutamente necessaria.

5.1.7 Impianto di captazione per tetti verdi etetti piani

Dal punto di vista economico ed ecologico, uninverdimento del tetto può essere ragionevole. Leragioni di questa scelta sono: insonorizzazione,protezione del manto di copertura, abbattimentodella polvere presente nell'ambiente, isolamentotermico supplementare, filtraggio e trattenimentodell'acqua pluviale e miglioramento naturale delclima di abitazione e di lavoro. Va aggiunto che uninverdimento del tetto in molte regioni viene inco-raggiato dalle amministrazioni. Occorre tuttaviadistinguere tra i cosiddetti inverdimenti estensivi equelli intensivi. L'inverdimento estensivo richiedeminore manutenzione rispetto all'inverdimentointensivo, che richiede lavori di cura come fertiliz-zazione, irrigazione e taglio. Per entrambi i tipi diinverdimento deve essere posato sul tetto un sub-strato di terra o granulato. Questo risulta alquanto dispendioso, quando ilgranulato o substrato deve essere asportato diseguito a una fulminazione diretta. Se il sistema di protezione contro i fulmini esternonon esiste, si può verificare un danneggiamentodell'impermeabilizzazione del tetto nel puntod'impatto del fulmine.

La pratica ha dimostrato che indipendentementedal tipo di manutenzione, anche sulla superficie diun tetto verde può e deve essere installato unsistema di captazione per un impianto di protezio-ne contro i fulmini esterno.La norma per la protezione contro i fulmini CEI EN62305-3 prescrive, in caso di impianto di captazio-

ne a maglie, una larghezza delle maglie dipenden-te dal livello di protezione scelto (vedere capitolo5.1.1, tabella 5.1.1.3). Un dispositivo di captazioneinstallato nello strato di copertura dopo alcunianni è difficilmente da controllare, dal momentoche le punte o i funghi di captazione, a causa dellacrescita della vegetazione, non sono più visibili epossono essere danneggiati durante i lavori dimanutenzione. A questo si aggiunge il pericolo dicorrosione per i conduttori di captazione inseritinel manto di copertura.

I conduttori delle maglie di captazione distribuitein modo regolare sopra il manto di copertura sono,malgrado la crescita della vegetazione, controlla-bili, e è possibile in qualsiasi momento, attraversole punte e le aste di captazione, alzare il livello del-l'impianto di captazione e farlo "crescere insiemealla vegetazione". Per la creazione di impianti dicaptazione esistono diverse possibilità. Di solitoviene installata sulla superficie del tetto, indipen-dentemente dall'altezza dell'edificio, una rete dicaptazione con una larghezza di maglie di 5 x 5 m(classe di LPS I) fino ad una larghezza massima del-le maglie di 15 x 15 m (classe di LPS III). La posizio-ne delle maglie deve essere determinata soprattut-to favorendo gli spigoli esterni del tetto ed even-tualmente le costruzioni metalliche utilizzatecome impianto di captazione.

Come materiale per impianti di captazione su tettiverdi si è affermato il tondino in acciaio inossidabi-le (INOX) AISI 316.

Per l'installazione del tondino nel manto di coper-tura (nel substrato di terra o granulato) non deveessere utilizzato tondino in alluminio (Figure da5.1.7.1 a 5.1.7.3).

Figura 5.1.7.1 Tetto verde Figura 5.1.7.2 Impianto di captazione su tettoverde

Figura 5.1.7.3 Posa del conduttore sopra ilmanto di copertura


5.1.8 Impianti di captazione isolatiLe costruzioni sul tetto, come impianti di condizio-namento e di raffreddamento, ad esempio per unelaboratore dati centrale, si trovano oggi solita-mente su grandi edifici ad uso ufficio e industriali.Devono essere trattati in modo simile anche leantenne, i lucernari azionati elettricamente, leinsegne pubblicitarie con illuminazione integratae tutte le altre costruzioni emergenti sul tetto, chepossiedono un collegamento conduttivo ad esem-pio tramite linee elettriche o canali verso l'internodell'edificio. Secondo lo stato attuale della tecnica di protezio-ne contro i fulmini, queste costruzioni sul tettovengono protette da fulminazione diretta con unimpianto di captazione isolato. In questo modo sievita che le correnti parziali da fulmine possanoentrare all'interno dell'edificio, dove potrebberocompromettere o addirittura distruggere gliimpianti elettrici/elettronici sensibili. In passato, queste strutture sul tetto venivano col-legate direttamente. Attraverso il collegamento diretto, correnti parzia-li da fulmine venivano condotte all'interno del-l'edificio. Successiva-mente è stato intro-dotto il "collegamen-to indiretto" tramitespinterometro. Così,le fulminazioni diret-te sulle struttureinstallate sul tettopotevano scaricarsiparzialmente attra-verso il "conduttoreinterno", mentre incaso di fulminazionedistante dall'edificiolo spinterometro nondoveva raggiungerela tensione di inne-sco. Questa tensionedi circa 4 kV venivaquasi sempre rag-giunta, e quindi siinfiltrava all'internodell'edificio una cor-rente parziale da ful-minazione, ad esem-pio tramite un cavodi alimentazione

elettrica. Così gli impianti elettrici o elettroniciall'interno dell'edificio potevano essere disturbatio persino distrutti. L'unico rimedio per evitare queste correnti "infil-trate", sono degli impianti di captazione isolatiche rispettano la distanza di sicurezza s.La figura 5.1.8.1 illustra l'entrata di una correnteparziale da fulmine all'interno di una struttura. Le più svariate costruzioni sul tetto possono essereprotette così con diverse esecuzioni di impianti dicaptazione isolati.

Aste di captazionePer le costruzioni sul tetto più piccole (ad esempiopiccoli ventilatori) la protezione può essere otte-nuta attraverso singole aste di captazione oppureattraverso la combinazione di diverse aste di cap-tazione. Le aste di captazione di un'altezza fino a2,0 m possono essere fissate indipendentementecon una o due basi in calcestruzzo (ad esempioarticolo 102 010) (Figura 5.1.8.2).

A partire da un'altezza di 2,5 m fino a 3,0 m, le astedi captazione devono essere fissate agli oggetti daproteggere con distanziatori in materiale isolante

TETTO

I° piano

Pianoterra

Scantinato

Collegamento tramitespinterometro di sezionamentoCollegamento diretto

EBB

Linee dati

Figura 5.1.8.1 Rischio derivante dal collegamento diretto delle costruzioni sul tetto


(ad esempio distanziatore DEHNiso) (Figura5.1.8.3).

Se le aste devono essere fissate anche contro leinfluenze laterali del vento, allora il sostegnoangolare è una soluzione praticabile (Figure5.1.8.4 e 5.1.8.5).

Se sono necessarie delle aste di captazione di altez-za superiore, ad esempio per costruzioni di grandidimensioni sul tetto, alle quali non può essere fis-sato niente, queste aste di captazione possonoessere posate utilizzando un dispositivo di posizio-namento speciale. Con l'ausilio di un treppiede le aste di captazionepossono essere posizionate senza ancoraggi fino araggiungere un'altezza di 8,5 m. Questi telai ven-gono fissati al suolo con comuni basamenti in cal-cestruzzo sovrapposti. A partire da un'altezza libe-

ra di 6 m, sono necessari ulteriori sostegni, perpoter resistere alle sollecitazioni del vento. Le aste di captazione indipendenti possono essereutilizzate per varie applicazioni (ad esempioantenne, impianti fotovoltaici). Questo tipo didispositivo di captazione si distingue per la rapidi-tà di montaggio, dal momento che non devonoessere eseguiti fori o molti avvitamenti (Figure da5.1.8.6 a 5.1.8.7). Se tutta la struttura o l'impianto (ad esempioimpianto fotovoltaico, deposito di esplosivi) deveessere protetto con aste di captazione, devonoessere utilizzati dei pali di captazione. Questi palivengono erretti su un plinto in calcestruzzo. Conquesti pali possono essere raggiunte altezze daterra fino a 19 m, oppure, per esecuzioni speciali,anche più alte. E' possibile anche tendere dellefuni tra i pali, se questi sono predisposti. La lun-ghezza standard dei pali in acciaio componibili per

Figura 5.1.8.2 Impianto di captazione isolato - Protezione medianteasta di captazione

Figura 5.1.8.3 Asta di captazione con distanziatore

Figura 5.1.8.4 Sostegno angolare dell'asta dicaptazione

Figura 5.1.8.5 Fissaggio dell'asta di captazio-ne

Figura 5.1.8.6 Sistema di captazione isolatoper l'impianto fotovoltaico


la protezione contro i fulmini viene fornita in sin-goli elementi componibili, particolarmente como-di per il trasporto. Ulteriori informazioni (ad esempio montaggio,costruzione) su questi pali telescopici in acciaio perla protezione contro i fulmini sono reperibili nelleistruzioni di montaggio n° 1574 (Figure 5.1.8.8 e5.1.8.9).

Funi o conduttori tesi sopra l'edificioSecondo CEI EN 62305-3 possono essere stese dellefuni di captazione sopra l'edificio da proteggere. Le funi di captazione generano ai lati un volumeprotetto a forma di tenda, e alle estremità un volu-me protetto a forma di cono. L'angolo di protezio-ne α dipende dal livello di protezione e dall'altez-za degli impianti di captazione sopra il piano diriferimento.

Il metodo della sfera rotolante con il corrisponden-

te raggio (a seconda della classe di protezione)può anche essere utilizzato per il dimensionamen-to dei conduttori o delle funi.

L'impianto di captazione a maglia può essereanch'esso utilizzato, mantenendo la distanza disicurezza s, che deve essere rispettata tra le partidell'impianto e il dispositivo di captazione. In que-sto caso vengono posizionati p. es. i distanziatoriisolanti verticalmente su blocchi di calcestruzzo in

Figura 5.1.8.7 Impianto di captazione isolatoper strutture sul tetto

Figura 5.1.8.8 Protezione contro la corrosionenella zona di passaggio tramiteun nastro anticorrosione perl'applicazione sotto terra

Figura 5.1.8.9 Posizionamento di un palocomponibile in acciaio per laprotezione contro i fulmini

Figura 5.1.8.10 Impianto di captazione sospeso fonte: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld, Germania

Figura 5.1.8.11 Treppiede per aste indipendenti


modo che la maglia viene stesa ad un'altezza supe-riore (Figura 5.1.8.10).DEHNiso-CombiUna possibilità facile da usare per installare con-duttori o funi in conformità ai tre metodi di pro-gettazione per impianti di captazione (sfera roto-lante, angolo di protezione, maglia) viene offertadalla linea di prodotti DEHNiso-Combi.

Attraverso dei tubi di sostegno in alluminio con"tratto di isolamento" (poliestere rinforzato), chevengono fissati all'oggetto da proteggere, si ottie-ne una posa isolata delle funi. Per mezzo di distan-ziatori in poliestere rinforzato viene realizzato unulteriore percorso isolato verso le calate o gli altridispositivi di captazione (ad esempio maglia).

Ulteriori informazioni sull'utilizzo sono reperibilinegli opuscoli DS 123, DS 111 e nelle istruzioni dimontaggio n° 1475.Le esecuzioni descritte possono essere combinateliberamente tra di loro, per adattare il dispositivodi captazione alle condizioni del luogo (Figura5.1.8.11 fino a 5.1.8.14).

5.1.9 Impianto di captazione per campanilie chiese

Protezione contro i fulmini esternaNei maggiori casi, un sistema di protezione controi fulmini con livello di protezione III soddisfa i nor-mali requisiti richiesti per chiese e campanili. In casisingoli particolari, ad esempio per edifici di grandevalore culturale, deve essere eseguita un'analisiaccurata dei rischi secondo CEI EN 62305-2.

Navata La navata dovrebbe avere una protezione contro ifulmini propria, che, in caso di campanile annesso,deve essere collegata attraverso la via più breve adalmeno una calata del campanile. In caso di navata trasversale, il conduttore di cap-tazione lungo il colmo trasversale deve avere unacalata su ogni estremità.

Figura 5.1.8.12 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi Figura 5.1.8.13 Dettaglio DEHNiso-Combi

Figura 5.1.8.14 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi


CampanileI campanili con un'altezza fino a 20 m devono esse-re provvisti di una calata. Se il campanile e la nava-ta fanno parte della stessa costruzione, la calatadeve essere collegata attraverso la via più brevecon il sistema di protezione dai fulmini esternodella navata (Figura 5.1.9.1). Se la calata del cam-panile coincide con la calata della navata, puòessere utilizzata una calata comune. Campanili piùalti di 20 m dovrebbero avere almeno due calate.Almeno una di queste calate deve essere collegatacon la protezione contro i fulmini esterna dellanavata attraverso la via più breve.

Le calate dei campanili generalmente devono esse-re posate sull'esterno dei campanili stessi. La posaall'interno del campanile non è consigliata. Anchela distanza di sicurezza s verso parti metalliche eimpianti elettrici del campanile (ad esempio orolo-gi, campane) e sotto il tetto (ad esempio impiantodi condizionamento, aerazione e riscaldamento)deve essere rispettata attraverso una disposizionedella protezione contro i fulmini esterna adegua-ta. La distanza di sicurezza richiesta può - in parti-colare per quanto riguarda l'orologio del campani-le - costituire un problema. In questo caso, per evi-tare scariche pericolose in alcune parti del sistemadi protezione contro i fulmini esterno, la parteconduttiva verso l'interno può essere sostituita con

un elemento isolante (ad esempio con un tubo inpoliestere rinforzato).

Per chiese di costruzione più recente, edificate incemento armato, può essere utilizzata come calatal'armatura in acciaio del calcestruzzo purché siagarantita la sua continuità elettrica. Se vengonoutilizzati degli elementi prefabbricati in cementoarmato, l'armatura può essere utilizzata comecalata solo se sugli elementi prefabbricati incemento sono previste delle giunzioni per il colle-gamento continuo dell'armatura.

L'equipotenzialità antifulmini con i sistemi elettri-ci (impianto elettrico, telefono e diffusione sono-ra) viene eseguita all'ingresso nell'edificio e per ilcomando delle campane in alto nel campanile eall'impianto di comando.

5.1.10 Dispositivi di captazione per impiantia energia eolica

Richiesta per la protezione contro i fulminiLa IEC 61400-24 descrive le necessarie misure diprotezione contro i fulmini per gli impianti a ener-gia eolica. Nelle prescrizioni di certificazione dellaLloyd Germania, viene richiesto, per impianti eolicicon un'altezza del mozzo fino a 60 m, un sistemadi protezione contro i fulmini della classe di LPS III,e con altezza del mozzo oltre 60 m della classe diLPS II. Per impianti offshore la richiesta aumenta aclasse I. Così possono essere controllati i fulminicon correnti fino a 200.000 A. Queste richiestesono basate sulle esperienze degli impianti a ener-gia eolica in esercizio e sulla valutazione del rischioper le strutture secondo CEI EN 62305-2.

Principio della protezione contro i fulmini esternaper impianti a energia eolicaLa protezione contro i fulmini esterna è costituitada dispositivi di captazione e di discesa, e da unimpianto di messa a terra, e protegge dai dannimeccanici e dall'incendio. Le fulminazioni suimpianti a energia eolica si verificano maggior-mente sulle pale dei rotori. Per questo motivodevono essere integrati dei ricettori in grado dipredefinire determinati punti di impatto (Figura5.1.10.1).

Per condurre le correnti da fulmine accoppiate ver-so terra in modo controllato, i ricettori nelle pale

Calata

Figura 5.1.9.1 Disposizione della calata su un campanile


vengono collegati attraverso un conduttore metal-lico (conduttore piatto Fe/tZn 30 x 3,5mm oppurecorda in rame 50 mm2) con il mozzo. Spazzole dicarbonio oppure spinterometri ponticellano poi aloro volta i cuscinetti a sfera nella testa della navi-cella, per evitare saldature degli elementi costrut-tivi rotanti.

Per proteggere in caso di fulminazione le costru-zioni sulla navicella, come ad esempio l'anemome-tro, vengono montate delle aste di captazione o"gabbie di captazione" (Figura 5.1.10.2).

Come calata viene utilizzata la torre metallicaoppure, per esecuzioni in calcestruzzo precom-presso, una calata annegata nel calcestruzzo (filo

tondo Fe/tZn Ø8….10 mm oppure conduttore piat-to Fe/tZn 30 x 3,5 mm). La messa a terra dell'im-pianto a energia eolica viene realizzata con undispersore di fondazione nel basamento della tor-re e con un collegamento alla maglia di terra del-l'edificio operativo. In questo modo viene creatoun "piano equipotenziale", per evitare delle diffe-renze di potenziale in caso di fulminazione.

5.1.11 Sollecitazioni dovute alle azioni delvento sulle aste di captazioneI tetti vengono sempre più frequentemente utiliz-zati come piano per installazioni tecniche. In parti-colare per ampliamenti dell'attrezzatura tecnica diun edificio, impianti voluminosi vengono installatiproprio sulle superfici del tetto di grandi edifici aduso ufficio e industriale. Di conseguenza è necessa-rio proteggere le strutture sul tetto, come gliimpianti di condizionamento, di raffreddamento,antenne di impianti di telefonia mobile su edificiospitanti, lampioni, sfiati dei fumi e altri impianticollegati all'impianto elettrico in bassa tensione(Figura 5.1.11.1).

In base alle norme di protezione contro i fulminivigenti della serie CEI EN 62305, queste costruzionisul tetto possono essere protette dalla fulminazio-ne diretta con l'installazione di un sistema di cap-tazione isolato. In tale contesto vengono isolati sia

Figura 5.1.10.2 Protezione contro i fulmini per anemometro Figura 5.1.11.1 Protezione dalle scariche dirette con aste indipen-denti

Ricettore

Reticolato

Figura 5.1.10.1 Impianto eolico con ricettori integrati nelle pale


dispositivi di captazione come aste, punte omaglie, sia calate, cioè vengono installate rispet-tando una distanza di sicurezza sufficiente dallecostruzioni sul tetto nel volume protetto. Attraver-so la costruzione di un impianto di protezione con-tro i fulmini isolato si crea un volume protettoentro quale non si presumono delle fulminazionidirette. Inoltre, viene evitata l'infiltrazione di cor-renti parziali da fulmine nell'impianto in bassatensione e quindi all'interno dell'edificio. Questo èimportante, dal momento che attraverso l'infiltra-zione di correnti parziali da fulmine gli impiantielettrici/elettronici sensibili sono a rischio o posso-no essere distrutti. Per strutture sul tetto di notevoli dimensioni vieneinoltre installato un sistema di dispositivi di capta-zione isolati. Questi sono collegati sia tra loro siacon l'impianto di messa a terra. Le dimensioni delvolume protetto corrispondente dipendono, tra l'altro, dalla quantità e dall'altezza dei dispositividi captazione installati. La protezione per le costruzioni sul tetto di dimen-sioni più piccole viene ottenuta attraverso una solaasta di captazione. In questo caso viene utilizzato il

metodo della sfera rotolante secondo norma CEIEN 62305-3 (Figura 5.1.11.2). Con il metodo della sfera rotolante, una sfera conraggio secondo il livello di protezione scelto, vienefatta rotolare in tutte le direzioni possibili sui lati esopra la struttura. La sfera rotolante può toccaresolamente il suolo (superficie di riferimento) e/ol'impianto di captazione.

Con questo metodo si ottiene un volume protetto,all'interno del quale le fulminazioni dirette sonoescluse.

Per ottenere un volume protetto il più vasto possi-bile, oppure per poter proteggere da fulminazionidirette delle costruzioni sul tetto di notevolidimensioni, l'obiettivo è quello di installare delleaste di captazione con altezza adeguata. Per que-sto le aste di captazione indipendenti, attraversouna disposizione della base adeguata e dei soste-gni supplementari, vengono protette contro ilribaltamento e la rottura (Figura 5.1.11.3). Alla necessità di avere un'altezza più grande possi-bile dell'asta di captazione indipendente si con-

h 1

h 2

Asta di captazione

α


Lato di magliatura M

Calata

r

Sferarotolante

Dispersore

I 20 m 5 x 5 mII 30 m 10 x 10 mIII 45 m 15 x 15 mIV 60 m 20 x 20 m

Classe dell'LPS Raggio dellasfera (r)

Lato dimagliatura (M)

Altezza massima della struttura

Figura 5.1.11.2 Metodo per la disposizione degli organi di captazione su edifici secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)

Asta di captazionecon punta

Controventatura

Treppiedevariabile

Figura 5.1.11.3 Asta di captazione indipen-dente con treppiede


trappone tuttavia una maggiore sollecitazionedell'asta dall'esposizione ai carichi del vento. Adesempio, un aumento di velocità del vento di 40%comporta una coppia di rovesciamento raddoppia-ta sull'asta. Allo stesso tempo, dal punto di vistadell'utilizzo, per la facilitazione del trasporto e delmontaggio, è necessaria una costruzione leggeradel sistema "asta di captazione indipendente". Perl'utilizzo sicuro delle aste di captazione sui tettideve perciò essere dimostrata la loro stabilità.

Sollecitazioni prodotte dal ventoPoiché l'utilizzo di aste di captazione indipendentiavviene in luoghi esposti (ad esempio sui tetti),risultano delle sollecitazioni meccaniche, che in

base al luogo di utilizzo e alla velocità del vento,equivalgono alle sollecitazioni a cui vengono nor-malmente sottoposte le strutture portanti delleantenne. Per quanto riguarda la resistenza mecca-nica delle aste di captazione indipendenti, valgonoprincipalmente gli stessi requisiti imposti alle strut-ture portanti di antenne.

In base al D.M. n. 19 del 16/01/96 l'Italia è divisa innove zone, con velocità del vento dipendenti dallezone (Figura 5.1.11.4).

Nel calcolo delle effettive sollecitazioni dovute alleazioni del vento da prevedere, oltre al caricodipendente dalla zona del vento, si aggiungeanche l'altezza dell'edificio e le condizioni locali

(coefficiente di esposizio-ne, altitudine sul livellodel mare). Nella figura 5.1.11.4 èvisibile la suddivisione inzone per l'italia. Per que-sto la disposizione delleaste di captazione vienecalcolata per una velocitàdel vento media di 145km/h e quindi adattabilealle maggiori situazioninelle zone 1, 2 e 3, chenell’insieme copronoall'incirca 80% del terri-torio italiano. Per l'instal-lazione di aste di capta-zione indipendenti devo-no essere rispettati iseguenti requisiti dalpunto di vista della solle-citazione prodotta daicarichi di vento:

⇒ sicurezza delleaste di captazione controil ribaltamento;

⇒ sicurezza con-tro la rottura delle aste;

⇒ rispetto delledistanze di sicurezzanecessarie verso l'ogget-to da proteggere, anchesotto l'effetto del caricodi vento (evitare flessioniinammissibili).

Pressionedel ventoq [kN/m2]

1,05

1,4

2,3

2,4

1,7

2,4

1,4

1,1

1,7

Velocità delvento

v [km/h]

94,9

108,5

139,5

143,4

120,1

143,4

109,5

98,8

119,8

Forzadel

vento

10 - 17

Zona

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Figura 5.1.11.4 Mappa italiana con le zone di ventosità e i relativi valori per la pressione del vento e lamassima velocità del vento


Determinazione della resistenza al ribaltamento

Attraverso la pressione del vento presente (dipen-dente dalla velocità del vento), il coefficiente diattrito cw e la superficie esposta al vento dell'astadi captazione, si crea sulla superficie un'azionetangente pf, che causa sull'asta di captazione unacoppia di rovesciamento MK corrispondente. Perpoter garantire una posizione sicura dell'asta dicaptazione indipendente, contro la coppia di rove-sciamento MK dovrà agire una controcoppia MG,prodotta dal basamento. La grandezza della con-trocoppia MG dipende dal peso e dal raggio delbasamento. Se la coppia di rovesciamento è mag-giore della controcoppia, l'asta di captazionecadrà a causa del carico dovuto al vento.

La prova di stabilità delle aste di captazione indi-pendenti viene effettuata attraverso calcoli statici.Nel calcolo, oltre ai valori di riferimento meccanicidei materiali utilizzati, vengono integrate anche leseguenti indicazioni:

⇒ Superficie esposta al vento dell'asta di capta-zione: determinata dalla lunghezza e dal dia-metro delle singole parti dell'asta di captazio-ne.

⇒ Superficie esposta al vento dell'ancoraggio: leaste di captazione indipendenti di altezza ele-vata vengono supportate da 3 sostegni, fissatiin modo uniforme attorno alla circonferenza.La superficie esposta al vento dei sostegni cor-risponde alla superficie di queste sostegni pro-iettata su un piano ortogonale rispetto alladirezione del vento, cioè la lunghezza deisostegni utilizzata nel calcolo risulta relativa-mente accorciata.

⇒ Peso dell'asta di captazione del sostegno: ilpeso proprio dell'asta di captazione e deisostegni deve essere preso in considerazioneper il calcolo della controcoppia.

⇒ Peso del basamento: Il basamento è unacostruzione a forma di treppiede, zavorrata dablocchi in calcestruzzo. Il peso del basamento ècomposto dal peso proprio del treppiede e dal-le masse singole dei blocchi in calcestruzzosovrapposti.

⇒ Leva di ribaltamento del basamento: la leva diribaltamento costituisce la distanza più cortatra il centro del treppiede e la linea/il puntointorno al quale il sistema si ribalterebbe.

La prova di stabilità risulta dal confronto delleseguenti coppie:

⇒ Coppia di ribaltamento, formata dalla forzadipendente dal carico dovuto al vento sull'astae sui sostegni e dalla leva dell'asta di captazio-ne.

⇒ Controcoppia, costituita dal peso del basa-mento, dal peso dell'asta di captazione e deisostegni e della lunghezza della leva di ribalta-mento del treppiede.

La stabilità è raggiunta quando il rapporto tra con-trocoppia e coppia di ribaltamento presenta unvalore >1. Fondamentalmente si avrà che: maggio-re è il rapporto tra controcoppia e coppia di ribal-tamento, più grande sarà la stabilità. Esistono le seguenti possibilità per ottenere la sta-bilità necessaria:

⇒ Per mantenere piccola la superficie esposta alvento dell'asta di captazione vengono utilizza-te delle sezioni più piccole possibili. La solleci-tazione sull'asta di captazione viene ridotta,per contro, tuttavia, la resistenza meccanicadell'asta di captazione diminuisce (pericolo dirottura dell'asta). E' decisivo, perciò, un com-promesso tra una sezione più piccola possibileper una riduzione del carico dovuto al vento euna sezione più grande possibile per ottenerela resistenza necessaria.

⇒ La stabilità può essere aumentata, se vengonoutilizzati dei pesi più grandi e/o dei raggi delbasamento maggiori. Questo entra spesso incontraddizione con le limitate superfici di posi-zionamento e il requisito generale di pesominimo e trasporto facilitato.

Realizzazione:Per poter offrire una superficie esposta al ventopiù ridotta possibile, le sezioni delle aste di capta-zione sono state ottimizzate in base ai risultati deicalcoli. Per facilitare il trasporto e il montaggio,l'asta di captazione è costituita da un tubo in allu-minio (su richiesta componibile) e un'asta di capta-zione in alluminio. Il basamento è ripiegabile e vie-ne fornito in due varianti. Inclinazioni del tettofino a 10° possono essere corretti.

Determinazione della resistenza alla rotturaOltre alla stabilità deve essere eseguita anche unaprova di resistenza alla rottura dell'asta di capta-zione, poiché a causa del carico dovuto al vento siverificano delle sollecitazioni di flessione sull'asta


di captazione indipendente. La flessione non devetuttavia superare la flessione massima consentita.La sollecitazione di flessione aumenta con la lun-ghezza delle aste di captazione. Le aste di capta-zione devono essere installate in modo che, in casodi carico dovuto al vento, non si verifichino delledeformazioni sulle aste.Poiché devono essere presi in considerazione lageometria esatta dell'asta di captazione e il com-portamento non lineare dei materiali, la prova diresistenza alla rottura delle aste di captazione indi-pendenti viene effettuata attraverso un modellodi calcolo FEM (Finite Elements Methode). Il meto-do FEM è un procedimento di calcolo numerico,con il quale possono essere calcolate le flessioni edeformazioni di strutture geometriche complesse.La struttura da analizzare viene suddivisa tramitesuperfici e linee immaginarie in cosiddetti "ele-menti finiti", che vengono collegati tra loro trami-te nodi.Per il calcolo sono necessarie le seguenti indicazio-ni:

⇒ Modello di calcolo FEM:

Il modello di calcolo FEM corrisponde in formasemplificata alla geometria dell'asta di capta-zione indipendente.

⇒ Caratteristiche dei materiali:

Il comportamento del materiale viene predefi-nito tramite i valori di sezione, modulo di ela-sticità, compattezza e contrazione trasversale.

⇒ Sollecitazioni:

Il carico dovuto al vento viene inserito nelmodello geometrico come carico di pressione.

La resistenza alla rottura viene definita attraversoil confronto della sollecitazione di flessioneammessa (valore di riferimento del materiale) e lasollecitazione di flessione massima (calcolata sulmomento flettente e sulla sezione effettiva nelpunto di massima sollecitazione). La resistenza alla rottura si ottiene quando il rap-porto tra i suddetti due valori è >1. Fondamental-mente vale anche in questo caso la seguente rego-la: più è grande il rapporto tra la sollecitazione diflessione ammessa e quella effettiva, più sarà gran-de la resistenza alla rottura. Con il modello di calcolo FEM sono stati calcolati imomenti flettenti per due aste di captazione (lun-ghezza = 8,5 m) con sostegno e senza sostegno infunzione dell'altezza delle aste di captazione(Figura 5.1.11.5). In tale contesto si può notare l'in-

Asta di captazionesenza sostegno(Lunghezza = 8,5 m)

Altezza asta di captazione (m)

Momentoflettente(Nm)

Figura 5.1.11.5 Confronto del momento flettente su aste di captazione indipendenti senza e con sostegno (lunghezza = 8,5 m)

Asta di captazionecon sostegno(Lunghezza = 8,5 m)

Altezza asta di captazione (m)

Momentoflettente(Nm)


fluenza di un eventuale sostegno sulla curva deimomenti. Mentre il momento flettente massimocon asta di captazione senza sostegno nel punto diserraggio è di ca. 1270 Nm, il momento flettente siriduce grazie al sostegno a circa 460 Nm. Attraver-so questo sostegno è possibile ridurre le sollecita-zioni nell'asta fino al punto in cui con un caricodovuto al vento massimo presunto non vengasuperata la resistenza dei materiali utilizzati equindi le aste di captazione non vengano distrutte.

Realizzazione:I sostegni creano un "punto di posizionamento"supplementare attraverso il quale le sollecitazionidi flessione presenti nell'asta di captazione vengo-no ridotte considerevolmente. Senza sostegnosupplementare le aste di captazione non resiste-rebbero alle sollecitazioni con velocità del vento a145 km/h. Per questo motivo le aste di captazionea partire da un'altezza di 6 m sono dotate di soste-gni. Oltre ai momenti flettenti, il calcolo FEM fornisceanche le forze di trazione che si verificano neisostegni e per le quali deve pure essere garantitala resistenza.

Determinazione della flessione dell'asta di capta-zione causata dal carico dovuto al vento Un altro risultato di calcolo importante del model-lo FEM è la flessione della punta dell'asta di capta-

zione. I carichi dovuti al vento provocano la flessio-ne delle aste di captazione. La flessione dell'asta hacome conseguenza una variazione del volume daproteggere. Gli oggetti da proteggere non si trova-no più nel volume protetto e/o le distanze di sicu-rezza non vengono più rispettate.L'utilizzo del modello di calcolo su un'asta di capta-zione indipendente senza e con sostegno conduceai risultati seguenti (Figure 5.1.11.6 e 5.1.11.7).Dal calcolo risulta, per l'esempio selezionato, unospostamento di ca. 1150 mm della punta dell'astadi captazione con sostegno. Senza sostegno si veri-ficherebbe uno scostamento di ca. 3740 mm, unvalore teorico, che supera il limite di rottura del-l'asta di captazione in esame.

Realizzazione: Sostegni supplementari al di sopra di una determi-nata altezza dell'asta portano a una notevole ridu-zione di tali deviazioni. Inoltre, si riduce anche ilcarico di flessione sull'asta.

Conclusione La resistenza al ribaltamento, alla rottura e allaflessione sono fattori decisivi per la progettazionedelle aste di captazione. Basamento e asta di cap-tazione devono essere coordinati, in modo che lesollecitazioni che si verificano a causa della veloci-tà del vento corrispondente alla zona di installa-

Figura 5.1.11.6 Modello FEM dell'asta di captazione indipendentesenza sostegno (Lunghezza = 8,5 m)

Figura 5.1.11.7 Modello FEM dell'asta di captazione indipendentecon sostegno (Lunghezza = 8,5 m)

zione non provochino un ribaltamento e/o un dan-neggiamento dell'asta. Occorre inoltre considerare che notevoli flessionidell'asta di captazione riducono la distanza di sicu-rezza e quindi potrebbero crearsi degli avvicina-menti non ammessi. Un sostegno supplementareper le aste di captazione di altezza considerevole,diventa a questo punto necessario per poter evita-re queste flessioni non ammesse delle punte dicaptazione delle aste. Le misure descritte garanti-scono che le aste di captazione indipendenti, uti-lizzate in modo corretto, resistono ad una velocitàdel vento fino a 145 kmh.

5.2 CalatePer calata si intende il collegamento elettrico tra ildispositivo di captazione e l'impianto di messa aterra. Le calate devono condurre la corrente da ful-mine captata verso l'impianto di messa a terra,senza creare danni all'edificio, ad esempio a causadi un eccessivo riscaldamento. Per ridurre il rischio di danni durante la scarica del-la corrente da fulmine verso l'impianto di terra, lecalate devono essere posate in modo tale, che dalpunto d'impatto del fulmine verso terra

⇒ esistano diversi percorsi paralleli della corrente,

⇒ la lunghezza dei percorsi della corrente sia lapiù corta possibile (diritta, verticale, senza spi-re),

⇒ i collegamenti verso i corpi metallici dellastruttura siano realizzati in tutti i punti neces-sari (distanza < s; s = distanza di sicurezza).

5.2.1 Determinazione del numero di calateIl numero di calate dipende dalla dimensione peri-metrale del tetto.

La disposizione delle calate deve essere eseguita inmodo che, partendo dagli angoli della struttura, lecalate siano il più uniformemente possibile distri-buite su tutto il perimetro.

A seconda della struttura (ad esempio portoni,prefabbricati in calcestruzzo) le distanze tra levarie calate possono variare. Queste distanze, adesempio da 12 m a 18 m per il livello di protezioneIII (valore tipico 15 m), vengono prese in considera-zione anche per il calcolo della distanza di sicurez-

za. In ogni caso deve essere rispettato il numerominimo delle calate necessarie, a seconda del livel-lo di protezione.Nella norma CEI EN 62305-3 vengono elencate ledistanze tipiche tra calate e conduttori ad anello, aseconda del livello di protezione (Tabella 5.2.1.1). Il numero esatto di calate può essere individuatosolamente tramite calcolo della distanza di sicurez-za s. Se la distanza di sicurezza calcolata non puòessere rispettata per il numero di calate pianifica-te, è possibile aumentare il numero di calate perraggiungere l'obiettivo. Attraverso percorsi di cor-rente paralleli viene migliorato il coefficiente didistribuzione della corrente kc. Con questo la cor-rente nelle due calate si riduce e quindi è possibilemantenere la distanza di sicurezza richiesta. Gli elementi naturali della struttura (ad esempiocolonne portanti in acciaio-calcestruzzo, strutturaportante in acciaio) possono essere utilizzatianch'essi come calate supplementari, purché siagarantita la loro continuità elettrica. Attraverso collegamenti trasversali delle calate allivello del suolo (collegamento alla base) e attra-verso degli anelli per gli edifici più alti, viene rag-giunto un bilanciamento della distribuzione dellacorrente da fulmine, che riduce anch'esso ladistanza di sicurezza s.

Nell'ultima fascicolo di norme CEI EN 62305, vienedata grande importanza alla distanza di sicurezza.Attraverso le misure elencate, la distanza di sicu-rezza può essere modificata in modo positivo, equindi la corrente da fulmine può essere scaricatain modo sicuro.

Se queste misure non sono sufficienti per mante-nere la distanza di sicurezza richiesta, possonoessere utilizzate anche delle condutture di nuovagenerazione isolate resistenti all'alta tensione(HVI). Queste vengono descritte nel capitolo 5.2.4.


Classe LPS

I

II

III

IV

Distanza tipica

10 m

10 m

15 m

20 m

Tabella 5.2.1.1 Valori tipici della distanza tra le calate secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)


L'individuazione esatta della distanza di sicurezzaviene descritta nel capitolo 5.6.

5.2.2 Calate in un sistema di protezionecontro i fulmini non isolato

In primo luogo le calate vengono ancorate diretta-mente sull'edificio (senza alcuna distanza). Un cri-terio per la posa direttamente sull'edificio è l'au-mento di temperatura che si verifica in caso di ful-minazione sul sistema di protezione controi fulmi-ni. Se la parete è composta da materiale difficilmenteo moderatamente infiammabile, le calate possonoessere installate direttamente sul muro o al suointerno. In base alle indicazioni contenute nei regolamentiedilizi dei vari paesi, solitamente non vengono uti-lizzati materiali di costruzione facilmente infiam-mabili. Perciò le calate possono essere montatedirettamente sugli edifici. Il legno con una massa specifica di oltre 400 kg/m2e uno spessore di oltre 2 mm viene consideratocome moderatamente infiammabile. Per questo, lacalata può essere applicata anche su pali in legno.Se la parete è costituita da materiale facilmenteinfiammabile, le calate possono essere installatedirettamente sulla superficie della parete, a condi-zione che l'aumento di temperatura prodotto dalpassaggio di corrente non sia pericoloso.

L'aumento di temperatura massimo Δ T in K deidiversi conduttori, a seconda del livello di prote-zione, è riportato nella tabella 5.2.2.1. In base aquesti valori è di solito permesso posare le calateanche dietro ad un isolamento termico, dalmomento che questi aumenti di temperatura noncostituiscono pericolo di incendio per l'isolamento.L'utilizzo di un rivestimento in PVC supplementa-re, in caso di calata posata dentro o dietro un iso-

lamento termico, permette di ridurre l'aumento ditemperatura (sulla superficie). Può essere utilizza-to anche un filo di alluminio rivestito in PVC. Se la parete è costituita da materiale facilmenteinfiammabile e l'aumento della temperatura dellecalate può essere pericoloso, le calate dovrannoessere posate in modo che la distanza tra le calatee la parete sia maggiore di 0,1 m. Gli elementi difissaggio possono toccare la parete. E' compito delcostruttore dell'edificio indicare se la parete sullaquale viene posata la calata è composta di mate-riale infiammabile.

La definizione esatta dei termini "difficilmente","normalmente" e "moderatamente" infiammabi-le si trova nel capitolo 5 della CEI EN 62305-3.

5.2.2.1 Realizzazione delle calateLe calate devono essere posizionate in modo dacostituire la continuazione diretta dei conduttoridi captazione. Devono essere posate in modo retti-lineo e in verticale, in modo da realizzare il colle-gamento diretto più breve possibile verso terra. La formazione di cappi, ad esempio attorno agronde sporgenti oppure avancorpi, deve essereevitata. Se questo non è possibile, la distanza,misurata sul punto di ravvicinamento di due puntidi una calata, e la lunghezza I della calata tra que-

l 2

l1

l3

s

Figura 5.2.2.1.1 Cappio in una calata

16

50

78

8 mm

10 mm

qmm2

III + IV II IIII + IV II IIII + IV II IIII + IV II I

* * *

190 460 940

78 174 310

56 143 309

5 12 22

3 5 9

1120 * *

37 96 211

15 34 66

146 454 *

12 28 52

4 9 17

INOXRameFerroAlluminio

Classe LPS

* fusione / evaporazione

Tabella 5.2.2.1Aumento massimo della temperatura ΔT in K di diversi materiali per calate


sti due punti, devono soddisfare i requisiti delladistanza di sicurezza s (Figura 5.2.2.1.1).La distanza di sicurezza s viene calcolata utilizzan-do la lunghezza complessiva: I = l1 + l2 + l3.

Le calate non possono essere posate all'interno digrondaie e pluviali, anche se questi sono rivestiti dimateriale isolante. L'umidità presente nei pluvialipotrebbe causare una corrosione eccessiva dellecalate. Se viene utilizzato come calata l'alluminio, questonon deve essere posato direttamente (senzadistanza) sopra, dentro o sotto intonaco, malta,calcestruzzo, e neppure essere interrato. Con unrivestimento in PVC la posa di alluminio in malta,intonaco o calcestruzzo è possibile, se viene garan-tito che il rivestimento non venga danneggiatomeccanicamente e che non si verifichi una rotturadell'isolamento alle basse temperature. Viene altresì consigliato di posare le calate inmodo che verso tutte le porte e le finestre vengamantenuta la distanza di sicurezza s necessaria(Figura 5.2.2.1.2). Nei punti di incrocio con le calate, i pluviali inmetallo devono essere collegati con le calate (Figu-ra 5.2.2.1.3). I pluviali in metallo, anche se non utilizzati comecalate, sono da collegare alla base con il sistemaequipotenziale oppure con l'impianto di terra.

Attraverso il collegamento con la gronda del tetto,nella quale scorre la corrente da fulmine, il pluvia-le conduce anch'esso una parte della corrente dafulmine, che deve essere condotta verso l'impiantodi terra. Un esempio di esecuzione è illustrato nel-la figura 5.2.2.1.4.

5.2.2.2 Elementi naturali della calataQuando vengono utilizzati come calata degli el-menti naturali della struttura, il numero di calateda installare in aggiunta può essere ridotto e indeterminati casi le calate possono essere eliminatedel tutto.

Come "parti naturali" dell'impianto di calata pos-sono essere utilizzate le parti seguenti di una strut-tura:

⇒ Installazioni metalliche, a condizione che esi-sta un collegamento continuo e duraturo tra idiversi elementi, e le loro dimensioni corri-spondano ai requisiti minimi per le calate.Queste installazioni metalliche possono ancheessere ricoperte di materiale isolante. L'utiliz-zo di tubazioni con contenuto infiammabile oesplosivo come calata non è permesso, se leguarnizioni nelle flangie/giunti non sono inmetallo oppure le flangie/giunti delle tubazio-ni non sono collegate elettricamente.

Pluviali possonoessere utilizzaticome calate sol-tanto se saldatio rivettati

I collegamentidevono essereeffettuati il piùcorto possibile,rettilinei e inverticale

Figura 5.2.2.1.2 Calate

Figura 5.2.2.1.3 Organo di captazione concollegamento alla grondaia

Figura 5.2.2.1.4 Messa a terra pluviale

Tondino INOXØ10 mm


⇒ La struttura portante metallica della struttura

Se come calata si utilizza la struttura portantein acciaio di una costruzione oppure l'armatu-ra elettricamente continua della struttura, nonsono necessari degli anelli aggiuntivi, dalmomento che questi non offrirebbero alcunmiglioramento nella distribuzione della cor-rente.

⇒ L'armatura della struttura collegata in modoelettricamente continua

In una struttura esistente l'armatura non puòessere utilizzata come parte naturale dellacalata, se non è garantito che l'armatura stessasia collegata in modo elettricamente continuo.Devono essere posate delle calate esterneseparate.

⇒ Elementi prefabbricati in calcestruzzo

Negli elementi prefabbricati in calcestruzzodevono essere previsti dei punti di connessionesull'armatura. Gli elementi prefabbricati in cal-cestruzzo devono avere un collegamento elet-tricamente continuo tra tutti i punti di connes-sione. Le singole parti devono essere collegatetra loro durante il montaggio in cantiere (Figu-ra 5.2.2.2.1).

Nota: In caso di calcestruzzo precompresso, deve essereconsiderato il particolare rischio di eventualiinfluenze meccaniche inammissibili, dovute allacorrente da fulminazione e derivanti dalla connes-sione al sistema di protezione contro i fulmini. In caso di calcestruzzo precompresso il collega-mento tramite tiranti o funi può essere effettuatosolo se si trova al di fuori della zona di tenditura.Prima dell'utilizzo di tiranti o funi tenditrici comecalate, deve essere richiesta l'approvazione delcostruttore della struttura. Se l'armatura delle strutture esistenti non è colle-gata in modo elettricamente continuo, essa nonpuò essere utilizzata come calata. In questo casodovranno essere posate delle calate esterne.

Inoltre, gli elementi delle facciate, i profilati e lesottostrutture metalliche delle facciate possonoessere utilizzate come calata naturale, a condizio-ne che:

⇒ le loro dimensioni corrispondano ai requisitiminimi delle calate. Per lamiere metalliche lospessore non deve essere inferiore a 0,5 mm.La loro continuità elettrica verticale deve esse-re garantita. Se come calata vengono utilizza-te le facciate metalliche, queste devono esserecollegate in modo tale che i singoli pannelli inlamiera siano collegati tra loro in modo sicuro

Fuga didilatazione

Fuga didilatazione

Figura 5.2.2.2.1 Utilizzo di elementi naturali - Nuove strutture in ele-menti prefabbricati in calcestruzzo

PonticelloArt. 377 115

Punto fisso di terraArt. 478 200

Profilato verticale

Ancoraggio da parete

Supporti orizzontali

Figura 5.2.2.2.2 Sottostruttura metallica con giunzioni per la conti-nuità elettrica

PonticelloArt. 377 015


tramite viti, rivetti o cavallotti. Deve essereprevisto un collegamento verso l'impianto dicaptazione e l'impianto di messa a terra in gra-do di sopportare la corrente di fulmine.

⇒ Se i pannelli in lamiera non sono collegati traloro secondo i requisiti di cui sopra, ma lo sonole sottostrutture, in modo tale che dalla con-nessione al dispositivo di captazione fino allaconnessione all'impianto di terra sia garantitauna conduzione continua, queste possonoessere utilizzati come calata (Figure 5.2.2.2.2 e5.2.2.2.3).

I pluviali metallici possono essere utilizzati comecalata naturale, purché siano intercollegati (i giun-ti saldati o rivettati) e lo spessore minimo del tubosia di almeno 0,5 mm. Se un pluviale non è collegato in modo elettrica-mente continuo, può essere utilizzato come sup-porto per il conduttore di calata supplementare.Questo tipo di utilizzo è raffigurato nella figura5.2.2.2.4. Il collegamento in grado di condurre lecorrenti da fulmine del pluviale all'impianto di ter-ra è necessario dal momento che il pluviale fungesolo da sostegno per l'organo di calata.

5.2.2.3 Punti di misuraPresso ogni collegamento della calata con l'im-pianto di terra deve essere previsto un punto dimisura (possibilmente sopra il collegamentoall'asta di adduzione).

I punti di misura sono necessari per permettere dicontrollare le seguenti caratteristiche del sistemadi protezione contro i fulmini:

⇒ connessioni delle calate attraverso il dispositi-vo di captazione con la calata successiva;

⇒ interconnessioni degli elementi di connessioneattraverso l'impianto di terra, ad esempio perdispersori ad anello o dispersori di fondazione(dispersore di tipo B);

⇒ resistenza di terra dei singoli dispersori(dispersore di tipo A).

I punti di misura non sono necessari, se il tipo dicostruzione (ad esempio costruzione in cementoarmato o costruzione con struttura portante inacciaio) non permette una separazione "galvani-ca" della calata "naturale" dall'impianto di messaa terra (ad esempio dispersore di fondazione). Il punto di misura può essere aperto solo con l'au-silio di un attrezzo a scopo di misurazione, altri-menti deve rimanere chiuso. Ogni punto di misurazione deve poter essere iden-tificato chiaramente nel disegno del sistema diprotezione contro i fulmini. Di solito tutti i punti dimisura vengono contrassegnati con un numero diidentificazione (Figura 5.2.2.3.1).

5.2.2.4 Calate interne

Se i lati degli edifici (lunghezza e larghezza) sonoquattro volte maggiori della distanza di calatasecondo la classe di LPS scelta, dovrebbero essereinstallate delle calate interne (Figura 5.2.2.4.1).La dimensione modulare per le calate interne è dica. 40 x 40 m.Spesso le calate interne risultano necessarie pergrandi strutture a tetto piano, come ad esempiograndi capannoni industriali oppure centri didistribuzione. In questi casi i condotti attraverso lacopertura del tetto dovrebbero essere installati daun conciatetti, dal momento che l'impermeabilitàdella copertura rientra nei suoi doveri di garanzia.

Figura 5.2.2.2.3 Collegamento a terra dellafacciata metallica

Figura 5.2.2.2.4 Calata lungo il pluviale Figura 5.2.2.3.1 Punto di misura con numerodi identificazione


Inoltre devono essere considerati gli effetti dellecorrenti parziali da fulmine attraverso calate inter-ne dell'edificio. Il campo elettromagnetico risul-tante vicino alle calate deve essere consideratonella progettazione della protezione contro i ful-mini interna (occorre considerare gli accoppiamen-ti su sistemi elettrici/elettronici).

5.2.2.5 Cortili interniPer strutture con cortili interni chiusi con un peri-metro di oltre 30 m, le calate devono essere instal-late con le distanze corrispondenti alla tabella5.2.1.1. Devono essere posate almeno 2 calate(Figura 5.2.2.5.1).

5.2.3 Calate di un sistema di protezionecontro i fulmini esterno isolato

Se il dispositivo di captazione è costituito da aste dicaptazione montate su pali indipendenti (o un uni-co palo), quest'ultimo funge sia da dispositivo dicaptazione sia da calata (Figura 5.2.3.1). Per ognuno di questi pali è necessaria almeno unacalata. I pali in acciaio o in cemento con armaturaelettricamente continua non necessitano di unacalata supplementare. Per ragioni estetiche è possibile ad esempio utiliz-zare come dispositivo di captazione anche un paloper bandiere. La distanza di sicurezza s tra gli organi di captazio-ne, le calate e l'edificio deve essere rispettata inogni caso.

Se il dispositivo di captazione è costituito da uno opiù corde o funi tese, per ogni ancoraggio delleestremità, è necessaria almeno una calata (Figura5.2.3.2). Se l'impianto di captazione è ammagliato, cioè lesingole corde o funi sospese formano tra di lorodelle maglie (collegate trasversalmente), è neces-sario almeno una calata per ogni ancoraggio alleestremità dei conduttori (Figura 5.2.3.3).

5.2.4 Condutture isolate resistenti all'altatensione - conduttura HVI®

Negli impianti di telefonia mobile, per la copertu-ra di un'intera area, vengono utilizzati molti edifi-ci ospitanti. Parte di questi edifici dispongono, diimpianti di protezione contro i fulmini. Per unaprogettazione e un’esecuzione a norma dell'infra-struttura di radiotrasmissione è necessario conside-rare la situazione iniziale durante la progettazio-ne.

Per i gestori di telefonia mobile esistono tipica-mente tre situazioni:

⇒ l'edificio non è dotato di impianto di protezio-ne contro i fulmini;

⇒ l'edificio è dotato di impianto di protezionecontro i fulmini non più funzionante;

⇒ l'edificio è dotato di impianto di protezionecontro i fulmini funzionante.

Edificio senza impianto di protezione contro i ful-mini (LPS esterno)

CoperturaIsolamento termico

Rivestimento in legno

Struttura metallica

Calata interna

Passaggio/collegamento

Se la distanza di sicurezza risulta troppo corta, tutte le parti metallichedella struttura devono essere collegate con il sistema di captazione.Sono da osservare gli effetti delle correnti.

Distanza disicurezza s

Figura 5.2.2.4.1 Dispositivo di captazione per tetti di grandi dimensioni - Calate interne

Cortili interni con un perimetro di oltre30 m. Distanze tipiche secondo laclasse dell'LPS.

CortilePerimetro > 30m

15 m

7,5

m

30m

45 m

Scossalinametallica

Figura 5.2.2.5.1 Dispositivi di discesaper cortili interni


L'impianto di radiotrasmissione viene collegatoall'impianto di terra. Si tratta della messa a terradell'impianto di radiotrasmissione. Secondo il con-cetto di protezione da sovratensione dei gestoridella rete radiomobile, nel vano contatore verràinserita una protezione da sovratensioni supple-mentare.

Edificio dotato di impianto di protezione contro ifulmini (LPS esterno) non più funzionanteL'impianto di radiotrasmissione viene collegatoalla protezione contro i fulmini esterna secondo illivello di protezione stabilito. I percorsi della cor-rente necessari per l'impianto di radiotrasmissionevengono analizzati e valutati. Le parti necessarieper la scarica della corrente da fulmine non piùfunzionanti dell'impianto esistente, come il con-duttore di captazione, la calata e il collegamentoall'impianto di messa a terra, vengono sostituite. Idifetti riscontrati a vista su parti dell'impianto nonutilizzate vengono comunicati per iscritto al pro-prietario dell'edificio.

Edificio dotato di impianto di protezione contro ifulmini (LPS esterno) funzionanteL'esperienza ha dimostrato che gli impianti di pro-tezione contro i fulmini vengono generalmentecostruiti secondo il livello di protezione III. Perdeterminati edifici sono prescritti dei controlliperiodici. L'inserimento dell'impianto radiomobilesecondo il livello di protezione scelto deve essereprogettato. Per gli impianti appartenenti al livellodi protezione I e II, l'ambiente circostante dell'im-pianto viene fotografato, così che per futuri pro-blemi di prossimità possa essere dimostrata lasituazione al momento dell'installazione dell'im-pianto. Se un impianto di trasmissione viene instal-lato su un edificio con LPS esterno funzionante,per l'installazione dell'impianto vale la norma diprotezione dai fulmini attuale (CEI EN 62305). Ledistanze di sicurezza devono essere calcolate in

base al livello di protezione. Tutte le parti meccani-che utilizzate devono poter resistere alla correnteparziale da fulmine prevista. Per molti gestori delradiomobile tutte le strutture in acciaio e di soste-gno dell'antenna devono essere eseguite perragioni di standardizzazione secondo la classe diprotezione I. Il collegamento deve essere effettua-to sulla via più breve: questo, tuttavia, non rappre-senta un problema, dal momento che sui tetti pia-ni, i conduttori di captazione sono di solito dispo-sti a maglia. Se sull'edificio ospitante è installatoun LPS esterno funzionante, questo possiede unapriorità più alta rispetto all'impianto di messa aterra per l'antenna. In base al modello di progettazione in una riunio-ne di cantiere sarà da stabilire il tipo di LPS esternoda realizzare:

⇒ Se anche le apparecchiature del sistema (shel-ter) si trovano sul tetto, è da preferire la posadel cavo di alimentazione all'esterno del fab-bricato.

⇒ Se le apparecchiature del sistema si trovano sultetto ed è prevista una costruzione con palo(unico) centrale, l'impianto verrà dotato di LPSisolato.

⇒ Se le apparecchiature del sistema si trovanoall'interno dell'fabbricato, è preferibile la rea-lizzazione di un LPS isolato. In questo casooccorrerà prestare attenzione a limitare ledimensioni superficiali dell'impianto per con-tenere i costi per LPS isolato entro un limitecommercialmente accettabile.

L'esperienza ha dimostrato che in molti casi, suimpianti di protezione contro i fulmini esistenti,sono presenti dei vecchi difetti, che comprometto-no l'efficacia dell'impianto. Anche se il "collega-mento" dell'impianto di trasmissione all'LPS ester-no è effettuato correttamente, questi difetti pos-sono causare dei danni all'edificio.

ss

Figura 5.2.3.1 Pali di captazione isolati dallastruttura

s

Figura 5.2.3.2 Pali di captazione con funisospese

Fissaggio meccanico

Calata

Figura 5.2.3.3 Pali di captazione con funi tesecon collegamenti trasversali(maglie)


Per potere installare degli impianti di antenna anorma anche in situazioni difficili, il progettista direti di telefonia mobile aveva a sua disposizione inprecedenza solo il sistema di protezione contri ifulmini isolato con dei distanziatori orizzontali.Non si poteva quindi parlare di un'esecuzione este-tica, dal punto di vista architettonico, dell'impian-to di antenna (Figura 5.2.4.1). In particolare, per la realizzazione di antenne otti-mizzate dal punto di vista ottico, sono da evitare idispositivi di captazione illustrati in figura 5.2.4.1. Con la soluzione innovativa delle condutture isola-te HVI® resistenti all'alta tensione, per l’installato-re di impianti di protezione contro i fulmini esisteoggi un nuovo metodo per rispettare in modosemplice la distanza di sicurezza.

5.2.4.1 Installazione e funzionamento dellacalata isolata HVI®Il concetto di base della calata isolata consiste nell’avvolgere con materiale isolante il conduttore checonduce le correnti da fulmine in modo tale, chepuò essere rispettata la distanza di sicurezza snecessaria verso altri parti conduttori della struttu-ra, verso conduttori elettrici e tubazioni. Avvicina-menti non ammessi sono da evitare. Principalmen-te devono essere soddisfatte le seguenti richiesteper la calata isolata, se vengono utilizzati materia-li isolanti per evitare degli avvicinamenti nonammessi:

⇒ Possibilità del collegamento resistente alla cor-rente da fulmine della calata all'organo di cap-tazione tramite morsetti (astadi captazione, conduttore dicaptazione, punta di captazio-ne ecc.).

⇒ Rispetto della distanza di sicu-rezza s tramite sufficiente rigi-dità dielettrica della calata sianella zona di connessione sialungo il percorso della calata.

⇒ Sufficiente portata della cor-rente e adatta sezione dellacalata.

⇒ Possibilità della connessioneall'impianto di terra o al siste-ma equipotenziale.

Avvolgendo la calata con materialiisolanti di alta rigidità dielettrica,principalmente può essere ridotta

la distanza di sicurezza s. Devono però essereosservati alcuni criteri particolari per l'alta tensio-ne. Questo è indispensabile perchè la rigidità die-lettrica della calata isolata viene determinata siadalla sistemazione stessa che dal fenomeno dellescariche superficiali.

Per essere indipendenti dalla sistemazione e quin-di dal percorso della calata, l'utilizzo di calate iso-late non schermate è principalmente immaginabi-le. Il problema, però, non è risolvibile con un con-duttore che è soltanto ricoperto da una guaina iso-

Conduttoreinterno

Isolante

Prossimità

Figura 5.2.4.1.1 Sviluppo teorico di una scarica in superficie su una calata isolata senza rive-stimento speciale

Figura 5.2.4.1 Dispositivo di captazione isolato con distanziatoriFigura 5.2.4.2 Dispositivo di captazione isolato per radiomobile -

Applicazione sistema DEHNconductor

5.2.4.25.2.4.1


lante. Già con tensioni impulsive indotte relativa-mente piccole, si innescono delle scariche superfi-ciali sugli avvicinamenti (p. es. tra staffe portafilimetalliche collegate a terra e il punto di connessio-ne), che possono portare a una scarica totale lungola superficie per grandi distanze del conduttore.Critiche, riguardante l'innesco di scariche superfi-ciali sono zone, nelle quali si incontrano materialeisolante, metalli (a potenziale di alta tensione omessi a terra) e aria. Questo ambiente, visto sottol'aspetto dell'alta tensione, è fortemente sollecita-to perchè può essere il punto di partenza per scari-che superficiali e causare una ridotta rigidità die-lettrica. Scariche in superfice possono istaurarsiogni qual volta, quando componenti normali(diretti in verticale sulla superficie isolante) delcampo elettrico superano la tensione d'innesco perla scarica superficiale e componenti di campo chetangenzialmente (in parallelo alla superfice isolan-te) propagano l'estensione della scarica superficia-le (Figura 5.2.4.1.1).

La tensione di innesco della scarica in superficiedetermina la tenuta del sistema isolante e ha valo-ri intorno ai 250 - 300 kV di tensione impulsiva dafulmine.Con il cavo unipolare di esecuzione coassiale raffi-gurato in figura 5.2.4.1.2 - conduttura HVI® - sipossono evitare le scariche in superficie e condurrea terra in sicurezza le correnti da fulmine.

Calate isolate con controllo del campo e guainasemiconducente, tramite condizionamento miratodel campo elettrico nella zona del punto di colle-gamento, evitano le scariche in superficie. Permet-tono di condurre la corrente da fulmine nel cavospeciale e assicurano di scaricare in sicurezza la cor-rente da fulmine, rispettando la distanza di sicu-rezza s necessaria. Lo schermo semiconduttore del

cavo coassiale scherma il campo elettrico. E' peròimportante, che non venga influenzato il campomagnetico che circonda il conduttore interno per-corso dalla corrente.Tramite ottimizzazione del controllo del campo siè creato un determinato terminale di cavo con unalunghezza di 1,50 m, con il quale è possibile otte-nere una distanza di sicurezza in aria di s = 0,75 moppure s = 1,50 m per muratura (Figura 5.2.4.1.3).

Questo particolare terminale del cavo viene realiz-zato tramite un collegamento specifico al sistemadi captazione (punto di connessione) e il collega-mento equipotenziale effettuato a una determi-nata distanza. L'intera guaina semiconduttore delcavo, in confronto a un cavo con schermo metalli-co, possiede una resistenza sensibilmente superio-re. Così, anche con molteplici collegamenti dellaguaina all'sistema equipotenziale, non vengonotrasferite alcune correnti parziali da fulmine signi-ficanti nell'edificio.

Partendo dalla distanza di sicurezza s necessaria,con

può essere calcolata la lunghezza massima Lmax diquesta calata isolata.

5.2.4.2 Esempi di installazioneApplicazione per telefonia mobileGli impianti di telefonia mobile vengono spessoeretti su edifici ospitanti. Tra il gestore dell'impian-to di telefonia mobile e il proprietario dell'edificio

Lk s

k km

i cmax =

⋅

⋅

Accoppiamentodella correnteda fulmine

Collegamento alsistema di captazione

Conduttore

Isolamento di tenutaall'alta tensione Collegamento al

sistema equipotenziale

Guainasemiconduttore

Terminale

Figura 5.2.4.1.2 Componenti del conduttore HVI® Figura 5.2.4.1.3 Conduttore HVI® I e componenti dal sistema DEHNconductor


esiste di solito un accordo, per cui la struttura nondeve essere esposta a ulteriori pericoli per effettodell'installazione dell'impianto di telefonia mobi-le. Per quanto riguarda la protezione contro i ful-mini questo significa in particolare, che in caso difulminazione sulla costruzione portante non deveentrare alcuna corrente parziale da fulminazioneall'interno dell'edificio. Una cor-rente parziale da fulminazioneall'interno dell'edificio mette-rebbe in pericolo soprattutto gliimpianti elettrici ed elettronici. Nella figura 5.2.4.2.1 è raffigura-ta una possibile soluzione per il"dispositivo di captazione isola-to" su una costruzione portanteper antenne. La punta di captazione deveessere isolata attraverso un tubodi sostegno in materiale nonconduttivo e fissata sulla struttu-ra portante dell'antenna. L’al-tezza della punta di captazionedeve essere stabilita tenendoconto del fatto che la strutturaportante e gli eventuali dispositivi

elettronici facenti parte dell'impianto di telefoniamobile (BTS) devono essere disposti all'interno delvolume protetto fornito dalle punta di captazione.Per edifici con più sistemi di antenne multipledevono essere installati diversi "dispositivi di cap-tazione isolati". Nelle figure 5.2.4.2.2a e b viene raffigurato il mon-

Punta di captazione

Punto di connessione

Conduttura HVI®

SostegnoCollegamentoequipotenziale

Figura 5.2.4.2.2b Tubo di sostegno nella zonadell’antenna

Punto diconnessionea terra

HVI®Conduttura

Sostegno

Morsetto diterra

Figura 5.2.4.2.2a Connessione alla strutturadell'antenna per il controllodel potenziale

Messa a terra cavo antenna

Coduttura HVI® II

Sostegno in vetroresina/Al

Punta di captazione

Zonaterminale

BTS

Alimentazione BT

Conduttori equipotenziali

Terminale

Conduttore nudo

LPS isolato

Nota: Rilevare situazione esistente

α α

Dispositivo di captazione

Figura 5.2.4.2.1 Integrazione di una nuova antenna 2G/3G nell'esistente impianto di protezione contro i fulmini, tramite uso del conduttore HVI®

taggio su un palo per antenne.

Costruzioni sul tettoLe strutture elettriche e metalliche installate sultetto superano il livello del tetto stesso e sonoquindi esposte alle fulminazioni. A causa dei colle-gamenti conduttivi con tubazioni e conduttorielettrici portati all'interno dell'edificio, esisteanche in questo caso il pericolo di correnti parzialida fulmine infiltrati all'interno dell'edificio. Perevitare ciò e per creare la distanza di sicurezzanecessaria per l'intero edificio in modo semplice, ènecessaria l'installazione di un dispositivo di capta-zione isolato con collegamento alla calata isolata(Figure 5.2.4.2.3a e 5.2.4.3b).Così la completa struttura elettrica/metallica sovra-stante il tetto si trova in zona protetta dalle scari-che da fulmine dirette. La corrente da fulmine vie-ne “deviata” dalla struttura da proteggere, edistribuita nell'impianto di terra.Se sul tetto sono installate diverse costruzioni,secondo le illustrazioni di principio nella figura5.2.4.2.4 devono essere installati diversi dispositividi captazione. Questo deve avvenire in modo chetutte le costruzioni sporgenti dal tetto si trovino inuna zona protetta da fulminazione (zona di prote-zione LPZ 0B).

CalataL’integrazione ottica di una calata, in riguardo alladistanza di sicurezza s necessaria, a volte è proble-matica.La conduttura HVI® può essere posata sulla faccia-ta oppure anche in essa integrata (Figura5.2.4.2.5). Con questa innovativa calata isolata sihanno così diverse possibilità per la composizionearchitettonica. Funzionalità e design possono


αCopertura metallica nel volume protettodel captatore isolato

Captatoreisolato

Armatura

Canaletta

Canaletta

Dispersore di fondazione

Struttura metallicacollegata a terra

Collegamento equipotenziale

Distanza disicurezza s

Conduttura HVI I®

Terminale

Figura 5.2.4.2.4 Rispetto della distanza di sicurezza necessaria conla calata isolata a potenziale regolato (HVI®)

Figura 5.2.4.2.3b Asta di captazione, conduttore ad anello isolato sudistanziatori con collegamento alla discesa isolata

Figura 5.2.4.2.5 Dispositivo di captazione con fune sospesa e calataisolata

Figura 5.2.4.2.3a Macchina di ventilazione con asta di captazione efune sospesa

Conduttore ad anello

Discesa conconduttura HVI®


essere uniti e così, questa tecnologia innovativacostituisce un punto fondamentale nell'ediliziamoderna.

5.2.4.3 Esempio di progetto per edificio auso residenziale e di formazione

Strutturazione dell'edificioL'edificio illustrato nella figura 5.2.4.3.1 è statoedificato dal piano terra fino al 6° piano in unmodo di costruzione convenzionale. In seguito è stato aggiunto il 7° piano sul tetto esi-stente. La facciata esterna del 7° piano è costituitada lastre metalliche. Al 3° piano si trova il centro multimediale, il pianoterra viene utilizzato per gli uffici amministrativi.Tutti gli altri piani fino al 7° piano sono destinati auso abitativo. La superficie del tetto del 6° e 7° piano viene cir-condata da un attico con copertura metallica, dovei singoli elementi non sono intercollegati in modoconduttivo. L'edificio ha un'altezza di 25,80 m fino al piano deltetto del 7° piano (senza parapetto). In superficie del tetto del 7° piano sono stateaggiunte in seguito cinque strutture per antennedestinate alla telefonia mobile e ponti radio didiversi gestori di telefonia mobile. Le antennesono state installate negli angoli e al centro deltetto.

La posa dei cavi (cavi coassiali) delle quattro anten-ne agli angoli della superficie del tetto è stataeffettuata in prossimità dell'attico fino all'angoloa sud-ovest. Da qui i cavi sono stati condotti attra-verso una canalina metallica, che è collegata conl'attico del tetto del 7° e 6° piano, al locale BTS al6° piano. La discesa dei cavi dall'antenna centrale è statarealizzata anch'essa per mezzo di una canalinametallica direttamente al 2° locale BTS sul lato nor-dest dell'edificio fino al 6° piano. Anche questacanalina è collegata con gli attici perimetrali. L'edificio era equipaggiato con un impianto diprotezione contro i fulmini. La nuova installazionedell'LPS esterno per la protezione dell'edificio edelle persone è stata progettata secondo la normadi protezione contro i fulmini CEI EN 62305-3.

Durante la realizzazione degli impianti di antennesono stati presi degli provvedimenti di equipoten-zialità e di messa a terra dell'impianto secondo CEIEN 60728-11. La messa a terra dei sistemi però non è stata effet-tuata al dispersore a livello del suolo separata dalLPS esterno esistente, ma direttamente al sistemadi captazione. Di conseguenza, in caso di scarica di un fulmine, lecorrenti parziali da fulmine vengono condotteall'interno dell'edificio attraverso gli schermi deicavi coassiali. Queste correnti parziali da fulminenon solo mettono in pericolo le persone, ma anche

54

3 Canale per cavi1 2

Antenne per radiomobile (1 - 5)

Figura 5.2.4.3.1 Vista totale

Anello isolato

Canale per cavi

Conduttura HVI®

Figura 5.2.4.3.2 Dispositivo di captazione isolato eanello perimetrale isolatoFonte: H. Bartels GmbH, Oldenburg,Germania


le attrezzature tecniche contenute nell'edificiostesso.

Nuova concezioneE' stato richiesto un impianto di protezione controi fulmini che eviti l'ingresso delle correnti parzialida fulmine nell'edificio attraverso le componentidell'antenna (struttura portante, schermatura deicavi e sistemi di posa). Allo stesso tempo deve esse-re realizzata la necessaria distanza di sicurezza stra le strutture portanti delle antenne e l'impiantodi captazione sul piano del tetto del 7° piano.Con un impianto di protezione contro i fulmini ditipo convenzionale questo non può essere realiz-zato. Utilizzando quindi un conduttore HVI® è statocostruito un impianto di protezione contro i fulmi-ni con impianto di captazione separato. Questo haimposto l'utilizzo dei seguenti componenti:

⇒ punte di captazione su tubi di sostegno isolatiin poliestere rinforzato, fissate direttamente alpalo d'antenna (Figura 5.2.4.2.2a);

⇒ calata dalla punta di captazione per mezzo diun conduttore HVI® con collegamento all'anel-lo perimetrale isolato (Figura 5.2.4.3.2).

⇒ chiusura finale del terminale di connessioneper impedire la scarica in superficie al termina-le di connessione LPS (Figura 5.2.4.2.2a e5.2.4.2.2b);

⇒ anello perimetrale isolato eseguito separata-mente su sostegni isolati in poliestere rinforza-to, altezza dei sostegni secondo il calcolo delladistanza di sicurezza necessaria;

⇒ calate provenienti dall'anello perimetrale iso-lato che passano attraverso i rispettivi attici inmetallo e la facciata metallica, condotte versole calate al 6° piano con la necessaria distanzadi sicurezza rispetto all'attico inferiore (Figura5.2.4.3.3)

⇒ anello perimetrale supplementare, intercon-nessione di tutte le calate, all'altezza di ca. 15m dell'edificio, per ridurre la necessaria distan-za di sicurezza s del dispositivo di captazione edi calata (Figure 5.2.4.3.4 e 5.2.4.4.1).

I diversi passi di implementazione, descritti nel det-taglio, sono riassunti nella figura 5.2.4.3.4. E'importante anche sottolineare, che il concetto direalizzazione è stato discusso nel dettaglio conl'installatore dell'impianto, per evitare errori infase di esecuzione.

Durante la progettazione della protezione contro ifulmini esterna si è fatta attenzione a mantenereall'interno del volume protetto/angolo di prote-zione dell'impianto di captazione anche il terrazzosul tetto al 6° piano (Figura 5.2.4.3.1) e le strutturepiù basse (Figura 5.2.4.3.4).

Punta di captazione

Conduttura HVI®

Anello perimetrale isolato

Calata non isolataCanalina per cavi

Scossalina

Anello perimetrale

Calata non isolata

Figura 5.2.4.3.4 Vista totale - Nuovo impianto di protezione da fulmini esterno

Conduttoread anelloisolato

Conduttura HVI®Collegamentoequipotenziale

Figura 5.2.4.3.3 Calata dell'anello perimetraleisolato


5.2.4.4 Distanza di sicurezza Per calcolare la distanza di sicurezza s necessarianon doveva essere solo considerata l'altezza del-l'edificio, ma anche le altezze delle singole anten-ne con il dispositivo di captazione isolato. Le quattro antenne negli angoli superano il pianodel tetto di 3,6 m. L'antenna centrale supera il pia-no del tetto di 6,6 m.

Così, considerando l'altezza dell'edificio, risultanole seguenti altezze complessive, che devono essereconsiderate per il calcolo dell'impianto:

⇒ 4 antenne negli angoli fino alla base dellapunta di captazione + 29,40 m;

⇒ 1 antenna al centro del tetto fino alla base del-la punta di captazione + 32,40 m;

⇒ tre altre aste di captazione indipendenti isola-te, sul lato ovest del tetto, e due pali di capta-zione sul terrazzo al 6° piano, sul lato sud, rea-lizzano il volume protetto complessivo del pia-no del tetto.

Come calata isolata è stato utilizzato un cavo spe-ciale, DEHNconductor, di tipo HVI, con il quale èstato possibile mantenere la distanza di sicurezza s= 0,75 (aria) / 1,5 m (muratura).

Il calcolo delle necessarie distanze di sicurezza èstato eseguito suddiviso per tre segmenti, comeillustrato in figura 5.2.4.4.1:

1) Segmento dell'altezza + 32,4 m e dell’altezza +29,4 m (antenne) fino a + 27,3 m (anello peri-metrale isolato) sul piano del tetto.

2) Segmento da + 27,3 m fino a + 15,0 m (anelloperimetrale isolato sul tetto fino all’anellosupplementare inferiore).

3) Segmento da + 15,0 m fino ± 0 m (anello infe-riore fino al livello del suolo).

Il sistema di calata è composto da sei calate dal-l'anello, ad altezza +27,3 m, fino all'anello supple-mentare, a livello + 15,0 m. L'anello a livello + 15,0m è collegato al dispersore ad anello tramite le seicalate della struttura residenziale e quattro ulte-riori calate sulle parti dell'edificio annesso. Questo produce una distribuzione della correntediversificata nelle singole zone, che doveva essereconsiderata durante la progettazione dell'impian-to di protezione contro i fulmini. L'equipotenzialità necessaria e la messa a terradelle componenti dell'antenna sulla superficie deltetto (considerando le canaline, le facciate metalli-che e gli attici sulle due superfici del tetto) sonostate ottenute attraverso due ulteriori cavi di mes-sa a terra H07V-R 1 x 25mm2, collegati al sistemaequipotenziale delle singole stazioni BTS.Con la realizzazione di questo impianto di capta-zione isolato sul piano del tetto e sulle strutturedell'antenna, nonché con le calate isolate nellezone con parti metalliche dell'edificio, viene evita-ta l'infiltrazione di correnti parziali da fulmineall'interno dell'edificio.

5.3 Materiali e dimensioni minimeper organi di captazione e dicalata

Nella tabella 5.3.1 sono indicati le sezioni minime,la forma e il materiale impiegati per gli impianti dicaptazione.

Questi requisiti risultano dalla conduttività elettri-ca dei materiali utilizzati per condurre la correnteda fulmine (aumento di temperatura) e le solleci-tazioni meccaniche durante l'utilizzo.

Conduttore ad anello Cond

utto

re e

quip

oten

zial

e

Cala

ta

kc1

kc2

kc3

L 1L 2

L 3 1 piano

2 piano

3 piano

4 piano

5 piano

7 piano

PT

6 piano

Figura 5.2.4.4.1 Calcolo della distanza di sicurezza necessaria


Commento10)Sezioneminima mm2

Materiale Configurazione

Rame nastro massicciotondo massiccio7)

cordatotondo massiccio3), 4)

508)

508)

508)

2008)

2 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementaredi diametro 16 mm

Ramestagnato1)

nastro massiciotondo massiccio7)

cordato

508)

508)

508)

2 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare

Alluminio nastro massicciotondo massicciocordato

70508)

508)

3 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare

Lega dialluminio

nastro massicciotondo massiciocordatotondo massicio3)

508)

50508)

2008)

2,5 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare16 mm di diametro

Acciaiozincato acaldo2)

nastro massicciotondo massiccio9)

cordatotondo massiccio3), 4), 9)

508)

50508)

2008)

2,5 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare16 mm di diametro

Acciaioinox5)

nastro massiccio6)

tondo massiccio6)

cordatotondo massiccio3), 4)

508)

50708)

2008)

2 mm di spessore minimo8 mm di diametro1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare16 mm di diametro

1) Stagnatura a caldo o galvanica, spessore minimo del rivestimento 1 μm.2) Il rivestimento dovrebbe essere liscio, continuo e privo di fondente con uno spessore minimo di 50 μm.3) Utilizzabile solo per aste di captazione. Per applicazioni dove le sollecitazioni meccaniche come l'azione del

vento non sono critiche, può essere utilizzata un'asta di max. 1 m di lunghezza con diametro 10 mm conancoraggio addizionale.

4) Utilizzabile solo per aste di adduzione.5) Cromo 16%, nichel 8%, carbonio 0,03%6) Per l'acciaio innossidabile immerso nel calcestruzzo e/o in contatto diretto con materiali infiammabili , la

sezione minima dovrebbe essere aumentata a 78 mm2 (10 mm di diametro) per il tondo massiccio e a 75 mm2

(3 mm di spessore) per il nastro massiccio.7) In alcune applicazioni, dove la resistenza meccanica non è essenziale, i 50 mm2 (8 mm di diametro) possono

essere ridotti a 28 mm2 (6 mm di diametro). In questo caso dovrebbe essere considerata la diminuizione delladistanza tra gli elementi di ancoraggio.

8) Se i requisiti termici e meccanici sono importanti, queste dimensioni possono essere aumentate a 60 mm2 peril nastro massiccio e a 78 mm2 per il tondo massiccio.

9) La minima sezione per evitare la fusione, assumendo un'energia specifica di 10.000 kJ/Ω, è pari a 16 mm2

(rame), 25 mm2 (alluminio), 50 mm2 (acciaio) e 50 mm2 (acciaio innossidabile). Per ulteriori informazionivedere Allegato E.

10) La tolleranza per spessore, larghezza e diametro è definita con ± 10%.

Tabella 5.3.1 Materiale, forma e sezioni minime di conduttori di captazione, aste di captazione e conduttori di discesa


Quando si utilizza un tondino Ø 8 mm come puntadi captazione, è ammessa un'altezza libera massi-ma di 0,5 m. La limitazione dell'altezza per il ton-dino Ø 10 mm è di 1 m di lunghezza libera.

Nota: Secondo CEI EN 62305-3, capitolo 6.2.2, tabella 8,la sezione minima richiesta per un conduttore dicollegamento tra barre equipotenziali è 14 mm2

(16 mm2) Cu. Dai test eseguiti con conduttori in rame isolati inPVC e con corrente impulsiva di 100 kA (10/350 μs)è stato rilevato un aumento della temperatura dicirca 56 K. Sarebbe quindi possibile utilizzare uncavo H07V-R 1 x 16 mm2 Cu come calata oppurecome conduttore di interconnessione.

5.4 Misure di montaggio per organidi captazione e di discesa

Le seguenti misure (Figura 5.4.1) si sono affermatenella pratica e vengono dettate soprattutto dalleforze meccaniche che agiscono sull’impianto diprotezione contro i fulmini esterno. Queste forze meccaniche si creano non tanto pereffetto delle forze elettrodinamiche generate dalflusso della corrente da fulmine, quanto a causadelle forze di compressione e trazione, ad esempioin caso di dilatazione termica, dal vento o dal pesodella neve. L'indicazione sulle distanze massime di 1,2 m tra lestaffe portafilo è data principalmente dalla rela-zione Fe/tZn (relativamente rigido). Nella pratica si

1 m

Figura 5.4.3 Applicazione su tetto piano

≥ 0,

5 m

≈ 1 m

Edificio

Figura 5.4.4 Misure per dispersori ad anello

0,3 mProtezionedalla corrosione

0,3 m

Figura 5.4.5 Punti a rischio di corrosione

0,3 m

1,0

m

0,3

m1,

5 m

0,5

m

0,05 m

1,0 m 0,15

m

1,0 m

il piùpossibile vicino

al bordo

Figura 5.4.1 Esempi dettagliati di una protezione contro i fulmini esterna su una struttura contetto a falda e tegole

α

e

e = 0,2 mdistanzaadeguata

Figura 5.4.2 Asta di captazione per camino


sono affermate, per l'utilizzo di alluminio, pure ledistanze di 1 m.

Nella norma CEI EN 62305-3 vengono consigliateper la protezione contro i fulmini esterna, leseguenti misure di montaggio corrispondenti allefigure 5.4.1 e 5.4.2.

La figura 5.4.3 illustra l'utilizzo su un tetto piano. Se possibile, durante la posa delle calate dovrebbeessere rispettata la distanza di sicurezza s versofinestre, porte e altre aperture. Altre misure di montaggio importanti sono raffi-gurate nelle figure 5.4.3 - 5.4.5.

Posa di dispersori orizzontali (ad esempio disperso-re ad anello) intorno all'edificio ad una profonditàdi > 0,5 m e con una distanza di ca. 1 m dall'edifi-cio (Figura 5.4.4).

Per le adduzioni nel terreno o i collegamenti aldispersore di fondazione (dispersore ad anello)deve essere osservata la protezione dalla corrosio-ne. Devono essere prese delle misure come l'appli-cazione di un nastro di protezione da corrosioneoppure l'utilizzo di conduttori con rivestimento inPVC, minimo 0,3 m sopra e sotto allo strato erboso(entrata nel terreno) (Figura 5.4.5).Una possibilità esteticamente accettabile ed esen-te da corrosione viene offerta da un punto fisso dimessa a terra in acciaio inossidabile, annegato nelcalcestruzzo. Inoltre, per il collegamento al sistema equipoten-ziale all'interno dell'edificio in caso di locali umidio bagnati, deve essere prevista una protezionecontro la corrosione. A condizione che non debbano essere presi in con-siderazione effetti ambientali aggressivi particola-

ri, si sono affermate le combinazioni di materiali(per impianti di captazione, calate e parti dellastruttura) indicate nella tabella 5.4.1. Si tratta divalori empirici desunti dall’esperienza .

5.4.1 Dilatazione dei fili in metallo

Nella pratica viene spesso sottovalutata la dilata-zione termica dovuta alle variazioni di temperatu-ra di dispositivi di captazione e di calata.

Nelle norme e direttive più vecchie veniva forfeta-riamente suggerito di inserire circa ogni 20 m unelemento di dilatazione. Questo numero si riferivaall'uso abituale ed esclusivo di conduttori in accia-io utilizzato in passato. I valori più alti dei coeffi-cienti di dilatazione dei materiali quali acciaioinossidabile, rame e soprattutto alluminio nonvenivano considerati.

Sul tetto, durante l'anno deve essere calcolato unosbalzo di temperatura di 100 K. I cambiamenti dilunghezza risultanti, relativi ai diversi materiali deiconduttori metallici, sono rappresentati nellatabella 5.4.1.1. Si può notare che il coefficiente didilatazione dell'alluminio è di circa 2 volte quellodell'acciaio.

Per l'utilizzo degli elementi di dilatazione valgonoquindi le indicazioni riportate nella tabella 5.4.1.2. Quando si utilizzano elementi di dilatazione ènecessario accertarsi che questi garantiscano unacompensazione di lunghezza flessibile. La piegatu-ra a S di conduttori metallici non è sufficiente dalmomento che questi "elementi di dilatazione",spesso creati sul posto a mano, non sono abbastan-za flessibili.

Acciaio (tZn)

Alluminio

Rame

INOX

Titanio

Stagno

Acciaio (tZn)

sì

sì

no

sì

sì

sì

Alluminio

sì

sì

no

sì

sì

sì

Rame

no

no

sì

sì

no

sì

INOX

sì

sì

sì

sì

sì

sì

Titanio

sì

sì

no

sì

sì

sì

Stagno

sì

sì

sì

sì

sì

sì

Tabella 5.4.1 Combinazioni di materiali


Per il collegamento di impianti di captazione, adesempio su attici in metallo attorno ai bordi deltetto, occorre accertarsi di realizzare un collega-mento flessibile con elementi o dispositivi adatti.Se non viene eseguito questo collegamento flessi-bile, esiste il pericolo che la copertura metallicadell'attico venga danneggiata a causa della dilata-zione termica. Per compensare la dilatazione ter-mica dei conduttori di captazione, devono essereutilizzati degli elementi di dilatazione per la com-pensazione della lunghezza (Figura 5.4.1.1).

5.4.2 Protezione contro i fulmini esternaper una struttura industriale e residenziale

La figura 5.4.2.1a mostra l'esecuzione di una pro-tezione dai fulmini esterna per un'abitazione congarage annesso e figura 5.4.2.1b per una strutturaindustriale.

In seguito verranno riportati come esempio gli ele-menti attualmente utilizzati (Figura 5.4.2.1a e b eTabelle 5.4.2.1a e b).

Non sono state prese in considerazione le misure diprotezione contro i fulmini interne, come ad esem-pio l'equipotenzialità antifulmine e la protezioneda sovratensioni (vedere a questo proposito il capi-tolo 6).

In particolare si rimanda ai sistemi di staffe DEHNsnap e DEHNgrip.

La serie di staffe in materiale plastico DEHNsnap(Figura 5.4.2.2) è idonea come componente base(tetto o muro). Con il semplice inserimento delcappuccio il conduttore viene fissato nella staffapur mantenendo una sua completa libertà di movi-mento. La particolare tecnica di innesto non eserci-ta alcun effetto di sollecitazione meccanica sullachiusura.

Materiale Coefficientedi dilatazione α

Cambiamento presunto della temperaturapresunta sul tetto: ΔT = 100 K

Acciaio

Inox

Rame

Alluminio

11,5

16

17

23,5

ΔL = 11,5 10-6 100 cm 100 = 0,115 cm 1,1 mm/m

ΔL = 16 10-6 100 cm 100 = 0,16 cm = 1,6 mm/m

ΔL = 17 10-6 100 cm 100 = 0,17 cm = 1,7 mm/m

ΔL = 23,5 10-6 100 cm 100 = 0,235 cm 2,3 mm/m

1

106

1

K

ΔL

Formula per il calcolo

Tabella 5.4.1.1 Calcolo della dilatazione termica ΔL dei conduttori metallici nella protezionecontri i fulmini

Figura 5.4.1.1 Dispositivo di captazione -Compensazione della dila-tazione con bandella

Materiale Sottofondo per l'ancoraggio dei conduttori di captazione e di calata Distanzaelementi didilatazione

in mmorbido,

p. es. tetto piano con guainedi bitume o plastica

duro,p. es. tegoleo muratura

Acciaio

Acciaioinnossidabile/Rame

Alluminio

15

20

10

15

10

X

X

X

X

X

X

Utilizzo degli elementi di dilatazione, se non esiste altra compensazione della lunghezza.

Tabella 5.4.1.2 Elementi di dilatazione nella protezione contro i fulmini - Applicazione raccomandata


EBB

Figura 5.4.2.1a Protezione contro i fulmini esterna per un'abitazione

163

1412

13

15

210

9

7

8

6

1

4

Pos. Descrizione articolo Art.1 Tondino 8 mm - DEHNALU, semicrudo

oppure ricotto malleabile840 008840 018

2 Bandella in acciaio 30 x 3,5 mm Fe/tZnTondino in acciaio 10 mm INOX AISI 316

810 335860 010

3 Staffe portafilo per colmi e displuvi Fe/tZnINOXINOXINOXINOXINOX

202 020204 109204 249204 269206 109206 239

4 Staffe portafilo per tetto INOXINOX

Fe/tZnFe/tZnFe/tZnINOX

Fe/tZn

204 149204 179202 010202 050202 080206 209206 309

5 DEHNsnapDEHNgripStaffa portafilo con cavallotto e rondella di coperturaStaffa portafilo per isolamento termico

204 006207 009275 160273 740

6 Morsetto per grondaia Fe/tZncon ribordo INOXMorsetto per grondaia Fe/tZna vite unica INOX

339 050339 059339 100339 109

7 Morsetto MV Fe/tZnMorsetto MV INOX

390 050390 059

8 Morsetto per griglia fermaneve Fe/tZn 343 000

9 Collare per grondaia, variabile da 60 - 150 mmConnettore KSConnettore KS INOX

423 020301 000301 009

Pos. Descrizione articolo Art.

10 Morsetto MV 390 05111 Ponticello Alluminio

Ponticello Alluminio377 006377 015

12 Asta di adduzione 16 mmcompleta

480 150

13

14

Connettore parallelo

Morsetto a croceMorsetto SV Fe/tZnMorsetto SV INOX

305 000306 020319 201308 220308 229

15

Staffa portasta con cavallotto e rondella di coperturaStaffa portasta per isolamento termico

275 260273 730

Targhetta di identificazioneper punti di sezionamento

480 006480 005

16 Asta di captazione con attacco per connettore KSAsta di captazione bombata da ambo i latiMorsetto per asta

100 100483 100380 020

Tabella 5.4.2.1a Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di un’abitazione

511


DEHNgrip (Figura 5.4.2.2) è un sistema di fissaggiosenza viti in acciaio INOX, che è stato inserito nelprogramma come complemento al sistema di staf-fe in materiale plastico DEHNsnap.

Questo sistema di staffe senza viti può essere uti-lizzato come staffe portafilo sia sul tetto che sulmuro per conduttori Ø 8 mm.

Una semplice pressione è sufficiente per fissare ilconduttore al DEHNgrip (Figura 5.4.2.2).

5.4.3 Indicazioni per il montaggio di staffeportafilo per tetto

Tegole per colmo e displuvio:

Regolare le staffe portafilo per tetti con la vite diregolazione sulle misure corrispondenti alla tegoladi colmo (Figura 5.4.3.1).

La guida del conduttore può inoltre essere regola-ta attraverso la staffa portafilo dal punto centralesuperiore fino al punto inferiore laterale.

1

2

3

4

5

68

9

7

10

11

Figura 5.4.2.1b Protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale

Tabella 5.4.2.1b Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale

Pos. Descrizione articolo Art.1234567

Tondino in acciaio inossidabile 10 mm INOXAsta di adduzione-Set Fe/tZnMorsetto a croce INOXTondino DEHNALU® AlMgSiStaffa portafilo DEHNsnap®

Treccia di ponticellamento AlAsta di captazione AlMgSicon zoccolo in cemento e base di supporto

860 010480 150319 209840 008204 120377 015104 200120 340

Pos. Descrizione articolo Art.8910

11

Staffa portafilo per tetto pianoDistanziatore DEHNiso ZM-Fe/tZnConduttore ad anello sollevatocon zoccolo in cemento e base di supportoe distanziatori INOXAsta di captazione indipendente

253 050106 100

102 340106 160105 500


(L'allentamento della staffa portafilo è possibileruotando la staffa o aprendo la vite di fissaggio).

⇒ Staffa portafilo per tetti SPANNsnap con staffaportafilo DEHNsnap in materiale plasticooppure staffa portafilo in acciaio inossidabileDEHNgrip (Figura 5.4.3.2).

Forza di tensione permanente attraverso mol-la INOX. Campo di serraggio universale di 180-

280 mm con regolazione laterale del condut-tore per conduttori tondi da 8 mm.

⇒ Staffa portafilo FIRSTsnap con staffa portafiloDEHNsnap in materiale plastico, per il montag-gio su graffe del colmo già esistenti per colminon murati.

Su colmi senza presa a malta, la staffa portafi-lo DEHNsnap (1) (Figura 5.4.3.3) viene innesta-

Figura 5.4.3.1 Staffa portafilo con DEHNsnapper tegola di colmo

Figura 5.4.3.2 SPANNsnap con staffa portafiloin materiale plastico DEHNsnap

Figura 5.4.3.3 FIRSTsnap per il montaggio sustaffa di colmo già esistente

Corpo base

Cappuccio

Staffa portafiloDEHNgrip

Staffa portafiloDEHNsnap

Figura 5.4.2.2 Staffa portfilo DEHNsnap e DEHNgrip


ta sulla graffa di colmo esistente (2) e avvitataa mano (ruotando solo DEHNsnap).

Tegole marsigliesi:Per le coperture dei tetti vengono utilizzate le staf-fe portafilo per tetti con gancio stampato. Dopo lapiegatura a gomito realizzata a mano, la staffaportafilo viene agganciata nel listello del tetto e inaggiunta può essere fissata con chiodi (Figura5.4.3.4).

Tegole liscie (Figura 5.4.3.5.)

Tetti in ardesia:Per l'utilizzo su tetti in ardesia l'aggancio internopuò essere piegato a gomito (Figura 5.4.3.6) oppu-re essere provvisto di elemento di fissaggio supple-mentare (articolo n° 204 089).

Tegole scanalate:

⇒ Staffa portafilo FLEXIsnap per tegole scanala-te, per l'inserimento diretto sulla scanalatura(Figura 5.4.3.7).

La graffa flessibile in INOX viene inserita tra letegole scanalate.

Premendo sulla tegola superiore, la graffa inINOX si deforma e si adatta alla scanalatura.Rimane così fissata sotto la tegola.

Questa applicazione con una graffa in allumi-nio permette un facile adattamento alla sago-ma della scanalatura. E' prevista una rientran-za per l'eventuale gancio di sicurezza esisten-te.

La graffa della staffa può anche essere fissatacon chiodi (graffa forata).

⇒ Staffe portafilo per tetti con graffa preforma-ta, per agganciarle alla scanalatura inferioredella tegola (Figura 5.4.3.8).

Tegole piatte o lastre:La staffa portafilo DEHNsnap (1) (Figura 5.4.3.9)viene inserita con il suo dispositivo di fissaggio (2)tra le tegole piatte (3) (ad esempio embrice) oppu-re su lastre e avvitata a mano (ruotare soltantoDEHNsnap).

Costruzioni sovrapposteLa staffa portafilo DEHNsnap (1) (Figura 5.4.3.10)con morsetto (2) viene in caso di costruzionesovrapposta (3) (ad esempio lastre e ardesia natu-rale) infilata lateralmente e, a staffa aperta, fissatacon un cacciavite. Con delle lastre posate in obliquo, DEHNsnap puòessere girata anche in modo da permettere unaguida di conduttore perpendicolare.

Sagomaturaa mano

Figura 5.4.3.4 Staffa portafilo per tetti congraffa punzonata - Utilizzo sutegole marsigliesi

Figura 5.4.3.5 Staffa portafilo per tetti congraffa punzonata - Utilizzo sutegole piatte (ad esempioembrice)

Piegare il gancio internoper líinstallazione sucoperture in ardesia

Figura 5.4.3.6 Staffa portafilo per tetti congraffa punzonata - Utilizzo sutetti in ardesia


Infilarela staffa

Sollevare la tegola

Premeresulla tegola

Figura 5.4.3.7 Staffa portafilo per l'adattamento diretto alla sagomadelle scanalature

Infilarela staffa

Sollevare la tegola

Premeresulla tegola

Figura 5.4.3.8 Staffa portafilo per tetti per aggancio nella scanalatu-ra inferiore della tegola

DEHNsnap

1

2

1

4

3

Figura 5.4.3.9 ZIEGELsnap, per il fissaggio tra tegole piatte o lastre

DEHNsnap

1

2

3

1

3

Figura 5.4.3.10 Staffa portafilo per tetti PLATTENsnap per costruzionisovrapposte


5.5 Impianti di messa a terraUn'ampia descrizione dei termini usati nella tecno-logia di messa a terra è riportata nella CEI EN62305-3 "Protezione contro i fulmini - Dannomateriale alle strutture e pericolo per le persone",CEI 11-1 "Impianti elettrici con tensioni superiori a1 kV in corrente alternata", CEI 64/8 "Impianti elet-trici utilizzatori a tensione nominale non superiorea 1000 V" (parte 2 e 5) e CEI 64-12 "Guida per l'ese-cuzione dell'impianto di terra negli edifici per usoresidenziale e terziario". Di seguito verranno ripe-tuti solo i termini necessari per comprendere lespiegazioni seguenti.

Definizioni Terra Il terreno come conduttore il cui potenziale elettri-co in ogni punto è convenzionalmente consideratouguale a zero. La parola "terra" è utilizzata ancheper indicare sia la terra come luogo che la terracome materiale, ad esempio il tipo di terreno:humus, argilla, sabbia, ghiaia e roccia.

Terra di riferimento (terra lontana)Parte superficiale della terra, fuori dall'area diinfluenza di un dispersore o di un impianto di ter-ra, nel quale tra due punti qualsiasi non si hannopercettibili differenze di potenziale dovute allacorrente terra (Figura 5.5.1).

DispersoreConduttore in contatto elettrico con il terreno, oconduttore annegato nel calcestruzzo a contattocon il terreno (include anche dispersori di fonda-zione).

Impianto di terraSistema limitato localmente costituito da disperso-ri o parti metalliche in contatto con il terreno diefficacia uguale a quella dei dispersori (ad esempioarmature di fondazioni in calcestruzzo, guainemetalliche di cavi a contatto con il terreno, ecc.).

Conduttore di terraÈ un conduttore che collega una parte dell'impian-to da mettere a terra con un dispersore o che col-lega tra loro più dispersori, posato fuori dal terre-no o interrato nel terreno e da esso isolato.

Messa a terra per la protezione contro i fulminiÈ la messa a terra di un impianto di protezionecontro i fulmini per scaricare verso terra la corren-te da fulmine.

Di seguito vengono descritti i tipi di dispersori e laloro classificazione in base a posizione, forma eprofilo.

Classificazione secondo la posizione

Dispersore orizzontaleÈ un dispersore che in genere viene interrato a unaprofondità di circa 1 m. Può essere costituito datondini o nastri o conduttori cordati e disposto inmodo radiale, ad anello, a maglia, oppure comeuna combinazione di questi.

Dispersore verticaleÈ un dispersore che viene generalmente interratoo infisso per una profondità maggiore di 1 m. Puòad esempio essere costituito da un tubo, da barracilindrica o da altro tipo di profilo.

Dispersore di fondazioneUno o più conduttori, annegati nel calcestruzzo acontatto elettrico con il terreno su un'ampia super-ficie.

Dispersore per il controllo del potenziale di terraÈ un dispersore, che in base alla sua forma e collo-cazione, serve principalmente per ridurre il gra-diente di potenziale sulla superficie del terrenopiuttosto che per ottenere un definito valore diresistenza di terra.

Dispersore ad anelloDispersore, che sotto terra oppure in superficie delterreno, forma un anello chiuso intorno a unastruttura.

Dispersore di fattoParte metallica a contatto con la terra o con acquadirettamente o attraverso calcestruzzo, il cui scopooriginale non è la messa a terra, che però soddisfatutti i requisiti di un dispersore (armature del cal-cestruzzo, tubature, palificazioni metalliche, ecc.).

Classificazione secondo la forma e il profilo

Si possono distinguere:piatto/bandella di terra, dispersore con profilo acroce e dispersore tondo (innestabile).

Tipi di resistenza

Resistività del terrenoρE è la resistenza specifica del terreno. Viene indi-cata in Ωm e rappresenta la resistenza tra due latiopposti di un cubo di terra di 1 m.


Resistenza di terraRA di un dispersore è la resistenza tra il dispersoree la terra di riferimento. RA è praticamente unaresistenza ohmica.

Resistenza di terra impulsivaRimp è la resistenza che si riscontra durante il pas-saggio delle correnti da fulmine tra un punto del-l'impianto di terra e la terra di riferimento.

Tensioni su impianti di terra attraversati dacorrente, controllo del potenziale

Tensione di terraUE è la tensione che si verifica tra un impianto diterra e la terra di riferimento (Figura 5.5.1).

Potenziale di superficie del terrenoϕ è la tensione tra un punto della superficie delterreno e la terra di riferimento (Figura 5.5.1).

Tensione di contatto UT è la parte del potenziale di terra a cui può esse-re sottoposta una persona (Figura 5.5.1), conside-

rando che la corrente può fluire attraverso il corpoumano dalla mano al piede (distanza orizzontaledalla massa toccata circa 1 m) oppure da mano amano.

Tensione di passoUS è la parte del potenziale di terra a cui può esse-re sottoposta una persona con un passo di 1 m,considerando la corrente che scorre attraverso ilcorpo umano da piede a piede (Figura 5.5.1).

Regolazione del potenzialeControllo del gradiente del potenziale di terra,principalmente quello superficiale del terreno, permezzo di dispersori (Figura 5.5.1).

Collegamento equipotenzialePer gli impianti di protezione contro i fulmini è ilcollegamento delle masse metalliche e degliimpianti elettrici con l'impianto di protezione con-tro i fulmini attraverso conduttori, scaricatori dicorrente da fulmine o spinterometri.

1 m

UB2

ϕFE

US

FE

ϕ

UB1

ϕFE + SE

UT

UT Tensione di terraUB Tensione di contattoUB1 Tensione di contatto senza controllo del

potenziale (al dispersore di fondazione)UB2 Tensione di contatto con controllo del

potenziale (dispersore di fondazione +dispersore di controllo)

US Tensione di passoϕ Potenziale di superficieFE Dispersore di fondazioneSE Dispersore di controllo (annello)

Terra di riferimento

SE

Figura 5.5.1 Potenziale di superficie e tensioni su dispersore di fondazione FE e dispersore di controllo SE percorso da corrente


Resistenza di terra / resistività del terreno

Resistenza di terra RAIl passaggio della corrente da fulmine attraverso ildispersore verso terra non avviene in un solo pun-to, ma interessa una determinata zona attorno aldispersore. La forma del dispersore e il tipo di collocazionedevono quindi essere scelti in modo tale, che letensioni che agiscono sulla superficie (tensioni dicontatto o di passo) non assumano valori pericolo-si. La resistenza di terra RA di un dispersore può esse-re spiegata meglio immaginando una sfera dimetallo interrata.

Se la sfera è posizionata a una profondità suffi-ciente, la corrente si distribuisce in modo uniformee radiale sopra la superficie della sfera. Questocaso è raffigurato nella figura 5.5.2a; per confron-to, nella figura 5.5.2b viene raffigurato il caso diuna sfera interrata immediatamente sotto lasuperficie.I cerchi concentrici attorno alla superficie della sfe-ra rappresentano dei livelli di tensione costanti. Laresistenza di terra RA è composta dalle resistenzeparziali dei singoli strati a sfera collegati in serie.La resistenza di un tale strato a sfera si calcola uti-lizzando la formula:

dove ρE corrisponde alla resistività del terreno,supponendo che questo sia omogeneo,

l lo spessore di uno strato a sfera immaginario

e

q la superficie media di questo strato a sfera.

A questo proposito, supponiamo di utilizzare unasfera di metallo di 20 cm di diametro interrata a 3m di profondità, con una resistività di 200 Ωm. Se ora si calcola, per i diversi strati a sfera, l'aumen-to della resistenza di terra, si ottiene, in base alladistanza dal centro della sfera, una curva simile aquella illustrata in figura 5.5.3.

Rl

qE= ⋅ρ

Linee di livello

a) Elettrodo a sferain profondità

b) Elettrodo a sferavicino alla superficie

Figura 5.5.2 Corrente in uscita da un dispersore a sfera

1 2 3 4 5

160

140

120

100

80

60

40

20

RA = 161 Ω

Resi

sten

za d

i ter

ra R

A (Ω

) ca. 90%

Distanza x (m)

Figura 5.5.3 Resistenza di terra RA di undispersore a sfera con Ø 20 cme 3 m di profondità con ρE =200 Ωm in base alla distanza xdal centro della sfera

0,1 1 10 100 1000 10000 ρE

calcestruzzo

palude, torba

agricolo, argilla

sabbioso umido

sabbioso secco

terreno pietrisco

terreno ghiaioso

calce

fiume, lago

acqua marina

in Ωm

Figura 5.5.4 Resistività del terreno ρE con diversi tipi di terreni


La resistenza di terra RA per il dispersore a sfera sicalcola utilizzando la formula:

ρE resistività del terreno in Ωm

t profondità di interramento in cm

rK raggio del dispersore a sfera in cm

Questa formula fornisce per il dispersore a sferauna resistenza di terra RA = 161 Ω.

Dal tracciato della curva riportata nella figura 5.5.3si evince, che la maggior parte della resistenza diterra totale si verifica nelle dirette vicinanze deldispersore. Quindi, ad esempio ad una distanza di5 m dal centro della sfera, è stato raggiunto già il90% della resistenza di terra totale RA.

Resistività del terreno ρELa resistività del terreno ρE, determinante per lagrandezza della resistenza di terra di un disperso-re, dipende dalla composizione del terreno, dal-l'umidità del terreno e dalla temperatura. Puòvariare entro dei limiti molto ampi.

Valori per i diversi tipi di terreniNella figura 5.5.4 sono riportati, per i diversi tipi diterreni, i campi di variazione della resistività delterreno ρE.

Variazioni dipendenti dalla stagioneMolte misurazioni (bibliografia) hanno dimostra-to, che la resistività del terreno può variare note-

volmente a seconda della profondità di interra-mento del dispersore. A causa del coefficiente ditemperatura del terreno negativo (α = 0,02 ...0,004), le resistenze specifiche del terreno raggiun-gono il valore massimo in inverno e il valore mini-mo in estate. Si consiglia, quindi, di convertire ivalori di misura dei dispersori in valori massimi pre-sunti, dal momento che anche in condizioni ditempo sfavorevoli (temperature minime) nondevono essere superati i valori ammessi. Il percorsodella resistività del terreno ρE dipendente dalla sta-gione (temperatura del terreno) può essere rap-presentato con un'approssimazione abbastanzabuona attraverso una curva sinusoidale, che pre-senta il valore massimo circa a metà febbraio e ilvalore minimo circa a metà agosto. Analisi appro-fondite hanno inoltre dimostrato, che per disper-sori interrati a una profondità non superiore a 1,5m, le variazioni massime della resistività del terre-no rispetto al valore medio sono di circa ±30%(Figura 5.5.5).Per dispersori interrati a una maggiore profondità(in particolare i dispersori verticali) le variazioninon superano il ±10%. Sulla base del percorsosinusoidale della resistività del terreno riportatanella figura 5.5.5, la resistenza di terra RA di unimpianto di terra, misurata in un determinato gior-no, può essere convertita facilmente nel valoremassimo prevedibile.

MisuraPer la determinazione della resistività del terrenoρE si utilizza un ponte di misurazione con 4 morset-ti, che lavora secondo il metodo dell’azzeramento.La figura 5.5.6 illustra lo schema di questo metododi misura denominato metodo WENNER. La misura

Rr

r

AE

K

K

=⋅

⋅⋅

+ρπ

t100

2

12

2

e e e

a M a’

Strumentodi misura

Figura 5.5.6 Determinazione della resistività del terreno ρE con unponte di misura a quattro morsetti secondo il metodoWENNER

30

20

10

0

10

20

30

Profondità < 1,5 m+ ρE in %

Profondità > 1,5 m

− ρE in %

Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov.

Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Dic.

Figura 5.5.5 Resistività del terreno ρE in base alla stagione senzal’influenza delle precipitazioni (profondità di interra-mento del dispersore < 1,5m)


viene effettuata da un punto centrale M fisso, cheviene mantenuto per tutte le misure successive. Suun percorso segnato sul terreno a - a' vengonoinserite quattro sonde di misura (paletti di terracon lunghezza 30 … 50 cm). Dalla resistenza Rmisurata viene calcolata la resistività del terrenoρE:

R resistenza misurata in Ω

e distanza della sonda in m

ρE resistività del terreno media in Ωm fino ad unaprofondità che corrisponde alla distanza dellasonda e

Aumentando la distanza della sonda e regolandonuovamente il ponte di misura della messa a terra,è possibile individuare la curva della resistività delterreno ρE in base alla profondità.

Calcolo delle resistenze di terraPer i tipi di dispersore utilizzati frequentemente, leformule per il calcolo delle resistenze di terra sonoindicate nella tabella 5.5.1. In pratica sono suffi-cienti queste formule empiriche. Le formule di cal-colo esatte sono riportate nei seguenti paragrafi.

Dispersore orizzontale rettilineoI dispersori orizzontali vengono di solito interratia 0,5 …1 m di profondità. Poiché lo strato di terre-no sopra il dispersore in estate si secca e in invernogela, si calcola la resistenza di terra RA di questotipo di dispersore, come se si trovasse in superficie:

ρ πE e R= ⋅ ⋅2

Dispersore Formula empirica Grandezza ausiliaria

Dispersore orizzontale (radiale)

Dispersore verticale (tondo)

Dispersore ad anello

Dispersore a maglia

Dispersore a piastra

Dispersore a semisfera / di fondazione

RA Resistenza di terra (Ω)ρE Resistività del terreno (Ωm)l Lunghezza del dispersore (m)d Diametro del dispersore ad anello, dell’area equivalente o di un dispersore a semisfera (m)A Area (m2) circondata da un dispersore ad anello o a magliea Lato (m) di un dispersore a piastra quadrata, con piastra rettangolare per a è da inserire: ,

dove b e c indicano i due lati del rettangoloV Volume (m3) di un singolo dispersore di fondazione

−

−

−

b c⋅

RlA

E=⋅2 ρ

RlA

E= ρ

RAE=

⋅⋅

2

3 d

ρd = ⋅1 13, A2

d = ⋅1 13, A2RAE=⋅

ρ2 d

RAE=⋅

ρ4,5 a

RAE=⋅

ρπ d d = ⋅1 57, V3

Tabella 5.5.1 Formule per il calcolo della resistenza di terra RA per i diversi tipi di dispersori


RA resistenza di terra di un dispersore orizzontalerettilineo in Ω


l lunghezza del dispersore orizzontale in m

r un quarto di larghezza della bandella in accia-io in m o diametro del tondino in m

Dalla figura 5.5.7 è possibile ricavare la resistenzadi terra RA in base alla lunghezza del dispersore.

Nella figura 5.5.8 è raffigurata, per una bandella diterra di 8 m di lunghezza, la tensione di terra UE indirezione longitudinale e trasversale.

Le figure evidenziano l'influenza della profonditàdi interramento sulla tensione di terra.

Nella figura 5.5.9 viene raffigurata la tensione dipasso US in base alla profondità di interramento.

In pratica, il calcolo viene effettuato utilizzando laformula empirica della tabella 5.5.1:

RlA

E=⋅2 ρ

Rl

l

rAE=⋅

⋅ρ

π

ln

50 100

100

50

ρE = 100 Ωm

ρE = 200 Ωm

ρE = 500 Ωm

Resistenza di terra RA (Ω)

Lunghezza l del dispersore orizzontale (m)

Figura 5.5.7 Dipendenza della resistenza di terra RA dalla lunghez-za I del dispersore orizzontale con diversa resistivitàdel terreno ρE

UE

100

80

60

40

20

a

UE

100

80

60

40

20

a

V

a

t

V

V

t

V

100 cm

t = 0 cm50 cm

t = 0 cm

50 cm100 cm

Direzione longitudinale

Direzione laterale

Tens

ione

di t

erra

UE (

%)

Tens

ione

di t

erra

UE (

%)

Distanza a (m) dal dispersore

Distanza a (m) dal dispersore

a

Figura 5.5.8 Tensione di terra UE tra il conduttore di terra e la super-ficie del terreno, in base alla distanza dal dispersore peruna bandella (lunga 8 m) a profondità diverse

10080604020

0,5 1 1,5 2 m

%

Tens

ione

di p

asso

max

. in

%de

lla t

ensi

one

tota

le

Profondità di interramento

Figura 5.5.9 Massima tensione di passo US in base alla profonditàdi interramento per una bandella di terra rettilinea


Dispersore verticaleLa resistenza di terra RA di un dispersore verticalesi calcola utilizzando la formula:

RA resistenza di terra in Ω


l lunghezza del dispersore verticale in m

r raggio del dispersore verticale in m

Approssimativamente, la resistenza di terra RA puòessere calcolata con la formula empirica riportatanella tabella 5.5.1:

La dipendenza della resistenza di terra RA dallalunghezza del picchetto I e della resistività del ter-reno ρE è rappresentata nella figura 5.5.10.

Combinazione di dispersoriQuando vengono posati alcuni dispersori verticaliin vicinanza (condizionato dalla situazione locale),la distanza tra i singoli dispersori dovrebbe corri-spondere almeno alla loro profondità d'inserimen-to. I singoli dispersori sono da collegare tra di loro.

Le resistenze di terra calcolate in base alle formulee i risultati di misura riportati nei diagrammi valgo-no sia per la corrente continua che per la correntealternata a bassa frequenza e a condizione che ildispersore abbia un’estensione relativamente limi-tata (poche centinaia di metri). Per lunghezzemaggiori, ad esempio per dispersori orizzontali, sideve aggiungere l'impedenza per la correntealternata.

Inoltre, le resistenze di terra calcolate non valgonoper le correnti da fulmine. Qui prevale la parteinduttiva, che, per una maggiore estensione del-l'impianto di messa a terra, può portare a dei valo-ri più elevati della resistenza di terra impulsiva.Aumentando la lunghezza dei dispersori orizzon-tali o verticali oltre i 30 m, si ottiene solamente una

RlAE=

ρ

Rl

l

rAE=⋅

⋅ρ

π2

ln

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

100

80

60

40

20

ρE = 100 Ωm

Resistenza di terra R (Ω)A

Profondità d’infissione (m) del dispersore di profondità

ρE = 500 Ωm

ρE = 200 Ωm

Figura 5.5.10 Resistenza di terra RA dei dispersori di profondità inbase alla loro lunghezza I, per terreni con diversa resi-stività ρE

Resistenza di terra RA (Ω)

Profondità d’interramento (m)

l = lunghezza lato

ρE = 200 Ωm

l = 10 m

l = 25 m

14

12

10

8

6

4

2

0,5 1 1,5

l

%

Figura 5.5.11 Resistenza di terra RA dei dispersori radiali incrociati(90°) in base alla profondità di interramento

diminuzione insignificante della resistenza di terraimpulsiva. E' più conveniente, quindi, combinarediversi dispersori più corti. In tale contesto occorreconsiderare, che a causa dell'influsso reciproco,l'effettiva resistenza di terra è maggiora rispetto alvalore calcolato ipotizzando di collegare in paral-lelo le singole resistenze.

Dispersore radialeI dispersori radiali disposti sotto forma di raggisono da preferire quando in un terreno a resistivi-tà alta devono essere ottenute delle resistenze diterra relativamente basse a costi sostenibili. La resistenza di terra RA di un dispersore radiale,con dei lati (raggi) aperti a 90°, si calcola utilizzan-do la formula:

RA resistenza di terra del dispersore in Ω


l lunghezza dell'elemento radiale in m

d metà larghezza della bandella in m oppurediametro del tondino in m

In prima approssimazione per elementi radiali digrandi dimensioni (I > 10m) la resistenza di terra RApuò essere calcolata utilizzando la lunghezza com-plessiva del raggio in base alle equazioni riportatein tabella 5.5.1.

La figura 5.5.11 illustra il percorso della resistenzadi terra RA dei dispersori radiali in base alla profon-dità di interramento.

La figura 5.5.12 illustra il percorso della tensione diterra.

Per i dispersori radiali l'angolo tra i singole raggideve essere maggiore di 60°.

Secondo la figura 5.5.12 per la resistenza di terra diun dispersore a maglia vale la formula:

dove d è il diametro del cerchio equivalente, cioècon la stessa superficie del dispersore a maglia, chesi determina come segue: Per misure rettangolari o poligonali del dispersorea maglia:

A superficie del dispersore a maglia

Per misure quadrate (lunghezza del lato b):

La figura 5.5.13 illustra il percorso della resistenzadi terra impulsiva di dispersori orizzontali a uno o

più raggi per tensioni impulsive rettangolari. Da questo diagramma si può intuire che a parità dilunghezza è più conveniente installare un disper-sore radiale piuttosto che un dispersore orizzonta-le a un unico elemento.

d b= ⋅1 1,

dA

=⋅4

π

RdA

E=⋅

ρ2

Rl

l

rAE=⋅

⋅ +ρ

π41 75

ln ,


%

100

80

60

40

20

10 20 30 m

Tensione

Distanza dal centro

Direzione misura II

Direzio

ne m

isura

I

Lunghezza lato 25 m

45°

II

I

Figura 5.5.12 Tensione totale di terra UE tra conduttore di terra e superfi-cie del terreno del dispersore radiale (90°) in base alladistanza dal punto centrale di incrocio (profondità di inter-ramento 0,5 m)


Dispersore di fondazioneLa resistenza di terra di un conduttore metalliconella fondazione in calcestruzzo può essere calco-lata approssimativamente con la formula perdispersori emisferici:

dove d è il diametro della emisfera equivalente,cioè con lo stesso volume della fondazione

V volume della fondazione

Per il calcolo della resistenza di terra occorre osser-vare, che il dispersore di terra può essere efficacesolamente, se il corpo in calcestruzzo presenta unagrande superficie di contatto con il terreno circo-stante. I rivestimenti isolanti e idrorepellentiaumentano notevolmente la resistenza di terraoppure isolano il dispersore di fondazione (Figura 5.5.2).

Dispersori verticali collegati in paralleloPer mantenere entro limiti ragionevoli le influenzereciproche, le distanze tra i singoli dispersori colle-gati in parallelo non dovrebbero essere inferiorialla profondità di infissione.Se i singoli dispersori sono disposti a cerchio, ehanno la stessa lunghezza, la resistenza di terrapuò essere calcolata come segue:

RA è la resistenza di terra media del dispersore sin-golo. Il fattore di riduzione p può essere ricavatodalla figura 5.5.14 in base alla lunghezza deldispersore, la distanza tra i dispersori singoli e ilnumero dei dispersori.

Combinazione di dispersori orizzontali e verticaliSe con i dispersori verticali si ottiene una resisten-za di terra sufficiente, ad esempio per la maggioreumidità del terreno nei strati più profondi, idispersori verticali devono essere infissati il piùvicino possibile agli oggetti da proteggere. Se ènecessario un collegamento lungo, sarà utile posa-

RR

pAA= '

d V= ⋅1 57, 3

RdA

E=⋅

ρπ

0 1 2 3 4 5 6

Ω

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Resi

sten

za im

puls

iva

di te

rra

R im

p

t μs

n = 12

3

4

RA = 10 Ωl

n = 4Z = 150 ΩRA = 10 Ωn = 1 ... 4n · l = 300 m

Z impedenza del conduttore di terraRA resistenza di terran numero di dispersori in parallelol lunghezza media del dispersore

Figura 5.5.13 Resistenza di terra impulsiva Rimp di dispersori oriz-zontali a uno o più elementi radiali di pari lunghezza

al

n = 20

10

5

3

2

p fattore di riduzionen numero dei dispersori in paralleloa distanza media tra i dispersoril lunghezza media del dispersore

0,5 1 2 5 10

20

10

5

3

2

1

p

Figura 5.5.14 Fattore di riduzione p per il calcolo della resistenza diterra totale RA di dispersori verticali collegati in parallelo


re in parallelo un dispersore radiale supplementa-re a più elementi, per abbassare la resistenzadurante la salita della corrente.

La resistenza di terra di un dispersore orizzontalecon dispersore verticale può essere calcolata inmodo approssimativo, come se la bandella deldispersore orizzontale fosse stata prolungata perla profondità di infissione del dispersore verticale.

Dispersore ad anelloPer dispersori ad anello a forma circolare con gran-de diametro (d > 30m), la resistenza di terra vienecalcolata in modo approssimativo con la stessa for-mula utilizzata per il dispersore orizzontale (per lalunghezza del dispersore viene utilizzata la circon-ferenza π • d):

r raggio del tondino oppure un quarto della lar-gezza del dispersore a bandella in m

Per dispersori ad anello non a forma circolare, ilcalcolo della resistenza di terra viene effettuatousando il diametro d di un cerchio equivalente,cioè con stessa superficie:

A superficie racchiusa dal dispersore ad anello

EsecuzioneSecondo le norme in vigore, per ogni impianto daproteggere è necessario un impianto di terra sepa-rato, che deve essere perfettamente funzionanteanche senza l'utilizzo di tubature metalliche o con-duttori dell'impianto elettrico messi a terra.

Il valore della resistenza di terra RA per la protezio-ne contro i fulmini di un edificio o di un impiantoriveste solo un'importanza secondaria. E' inveceimportante, che il collegamento equipotenziale aterra venga effettuato coerentemente e la corren-te da fulmine si distribuisca nel terreno senza crea-re pericolo.

L'oggetto da proteggere viene elevato, rispetto alpotenziale di riferimento di terra, attraverso lacorrente di fulmine i sulla tensione di messa a ter-ra UE

Il potenziale di superficie diminuisce con l'aumen-tare della distanza dal dispersore (Figura 5.5.1). La caduta di tensione induttiva sul dispersore duran-te l'aumento della corrente di fulminee deve essereconsiderata solo per impianti di messa a terra estesi(ad esempio per lunghi dispersori orizzontali, neces-sari in terreni con sottosuolo roccioso ad alta resisti-vità). In generale la resistenza di terra viene solodeterminata dalla parte ohmica.

Rispetto ai conduttori isolati entranti nell'edificio,il potenziale di terra UE presenta il suo valore mas-simo.Per evitare il rischio di scariche disruptive, tali con-duttori vengono collegati con l'impianto di messaa terra attraverso spinterometri o dispositivi diprotezione da sovratensione (vedere catalogoDEHN protezione da sovratensioni) in modo darealizzare un collegamento equipotenziale.

Per ridurre al massimo le tensioni di contatto e dipasso, è necessario limitare i valori della resistenzadi terra.L'impianto di messa a terra può essere realizzatocome dispersore di fondazione, dispersore ad anel-lo e, per edifici con grandi superfici, anche comedispersore a maglie; in casi particolari anche comedispersore unico.I dispersori nelle fondazioni devono essere confor-mi alle prescrizioni della norma CEI EN 62305. Ildispersore di fondazione deve essere realizzatocome anello chiuso e deve essere posto nelle fonda-zioni delle pareti esterne dell'edificio oppure nellepiastre di fondazione secondo CEI EN 62305. Peredifici di più grandi dimensioni, il dispersore di ter-

U i R Ldi

dtE A= ⋅ + ⋅ ⋅ 1

2

dA

=⋅ 4

π

RdA

E=⋅

⋅

2

3

ρ

Rd

d

rAE=⋅

⋅⋅ρ

ππ

2

ln

Rl lA

E

orizzontale verticale

≈+ρ


ra dovrebbe avere dei collegamenti trasversali, inmodo da non superare la grandezza massima dellemaglie di 20 m x 20 m. Il dispersore di fondazione deve essere installato inmodo che venga circondato da tutti i lati dal calce-struzzo. Con bandelle di acciaio in calcestruzzonon armato, il dispersore deve essere posato inverticale.Deve essere eseguito un collegamento tra disper-sore di fondazione e barra equipotenziale nel pun-to di consegna dell'energia elettrica. Il dispersoredi fondazione deve essere provvisto di punti fissi diterra per il collegamento all'impianto di messa aterra delle calate destinate alla protezione contro ifulmini esterna.A causa del pericolo di corrosione sul punto di usci-ta di eventuali conduttori di collegamento dal cal-cestruzzo, dovrebbe essere prevista una protezio-ne aggiuntiva contro la corrosione (con rivestimen-to in PVC o utilizzo di acciaio inossidabile).L'armatura delle fondazioni a piastre o strisce puòessere utilizzata come dispersore di terra, purchévengano utilizzati i tipi di collegamento richiesti ele armature siano ponticellate tra le fughe di dila-tazione. I dispersori orizzontali devono essere posati ad unaprofondità non inferiore a 0,5 m.

La resistenza di terra impulsiva dei dispersoridipende dal valore massimo della corrente da ful-mine e dalla resistività del terreno. Vedere anchela figura 5.5.13. La lunghezza efficace del disperso-re attraversato dalla corrente di fulmine viene cal-colata approssimativamente come segue:

dispersore orizzontale:

dispersore verticale:

Ieff lunghezza efficace del dispersore in m

î ampiezza della corrente da fulmine in kA


La resistenza di terra impulsiva Rimp può essere cal-colata secondo le formule riportate nella tabella

5.5.1, utilizzando come lunghezza I la lunghezzaefficace del dispersore Ieff.Dispersori orizzontali sono sempre vantaggiosi,quando gli strati superiori del terreno presentanouna resistività inferiore a quella del sottosuolo. Per un terreno relativamente omogeneo (quandola resistività del terreno in superficie e in profondi-tà è circa uguale) i costi di realizzazione per disper-sori orizzontali e verticali, con lo stesso valore diresistenza di terra, si equivalgono.

Secondo la figura 5.5.15, per un dispersore vertica-le serve una lunghezza pari a circa la metà di undispersore orizzontale. Se il terreno presenta in profondità una miglioreresistività che in superficie, ad esempio grazie allapresenza di acqua sotterranea, un dispersore verti-cale è di solito in questi casi più conveniente di undispersore orizzontale.In casi specifici, la scelta tra dispersore verticale oorizzontale può essere decisa solo attraverso lamisura della resistività del terreno in base alla pro-fondità. Poiché con dispersori verticali è possibile otteneredei valori di resistenze di terra ottimali e costantisenza dover ricorrere a costosi lavori di scavo, que-sti dispersori sono adatti anche al miglioramentodi impianti di messa a terra già esistenti.

5.5.1 Impianti di messa a terra secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10/3)

L'impianto di messa a terra è la continuazione del-l'impianto di captazione e di calata per la scaricadella corrente di fulmine a terra. Altri compiti del-l'impianto di messa a terra sono la realizzazione diun collegamento equipotenziale tra le calate e laripartizione dei potenziali nelle vicinanze dellepareti della struttura. Deve essere osservato, che per i diversi sistemi elet-trici (protezione contro i fulmini, impianti in bassatensione e impianti di telecomunicazione), è prefe-ribile un impianto di messa a terra comune. Questoimpianto di messa a terra deve essere collegatocon il sistema equipotenziale (MEBB - barra equi-potenziale principale).Poiché la norma CEI EN 62305-3 si basa su unaequipotenzialità antifulmine sistematica, non vie-ne richiesto un valore particolare per la resistenzadi terra. Generalmente viene tuttavia consigliata

l îeff E= ⋅0 2, ρ

l îeff E= ⋅0 28, ρ


una resistenza di terra bassa (inferiore a 10 Ω,misurata a bassa frequenza).La norma classifica i dispersori in tipo A e tipo B.Per tutte e due le disposizioni di tipo A e tipo B lalunghezza minima del dispersore I1 dipende dallivello di protezione LPL (Figura 5.5.1.1). La resistività precisa del terreno può essere indivi-duata solo tramite una misurazione sul posto con il"metodo WENNER" (misurazione a quattro con-duttori).

Dispersore di tipo AI dispersori di tipo A sono dispersori a elementiradiali singoli (dispersore orizzontale), oppuredispersori verticali, che sono da collegare alla rela-tiva calata.

Il numero minimo di dispersori di tipo A è 2.Per i livelli di protezione LPL III e IV è richiesta unalunghezza minima del dispersore di 5 m. Per i livel-li di protezione I e II, la lunghezza del dispersoreviene determinata in base alla resistività del terre-no. La lunghezza minima del dispersore I1 è indica-ta nella figura 5.5.1.1.La lunghezza minima di ogni dispersore è di:

I1 x 0,5 per dispersori verticali o obliqui

I1 per dispersori radiali

Questi valori individuati valgono per ogni singolodispersore.

Per combinazioni di diversi dispersori (verticali eorizzontali) dovrebbe essere considerata la lun-ghezza complessiva equivalente. La lunghezza minima del dispersore può esseretrascurata, se viene raggiunta una resistenza diterra inferiore ai 10 Ω.

I dispersori verticali sono generalmente inseriti inposizione perpendicolare. Vengono infissati nelterreno naturale, che generalmente si può trovaresoltanto sotto le fondazioni. Lunghezze di disper-sori di 9 m si sono rivelate vantaggiose. I dispersoriverticali hanno il vantaggio di trovarsi in strati diterreno più profondi, la cui resistività generalmen-te è inferiore rispetto agli strati più superficiali. In condizioni di gelo, viene raccomandato di consi-derare come inefficace il primo mezzo metro di undispersore verticale.

I requisiti di equipotenzialità tra le calate e il con-trollo del potenziale non vengono soddisfatti daldispersore di tipo A.Per ottenere una ripartizione uniforme della cor-rente, i singoli dispersori del tiop A devono essereconnessi fra di loro. Questo è importante per il cal-colo della distanza di sicurezza. Il collegamento deidispersori del tipo A può essere effettuato in aria osotto terra. Nelle installazioni successive su impian-ti già esistenti, per la connessione dei singoli dis-persori, i relativi collegamenti possono essererealizzati anche all'interno della struttura.

Dispersore di tipo BI dispersori di tipo B sono dispersori ad anello postiattorno all'oggetto da proteggere oppure disper-sori di fondazione. I requisiti richiesti a questidispersori sono elencati nella CEI EN 62305.

0 5 101520 30 40 50 60 70 80 90 100

90

80

70

60

50

40

30

20151050

Lunghezza dispersore l (m)

Dispersore orizzontale

Dispersore verticale

ρE = 400 Ωm

ρE = 100 Ωm

Resi

sten

za d

i ter

ra R

A (Ω

)

80

70

60

50

40

30

20

10

00 500 1000 1500 2000 2500 3000

l1 (m)

ρE (Ωm)

Classe LPS III-IV

Classe LPS I

Classe LPS II

Figura 5.5.1.1 Lunghezze minime dei dispersori

Figura 5.5.15 Resistenza di terra RA dei dispersori orizzontali e verti-cali in base alla lunghezza del dispersore l


Se non è possibile realizzare un anello chiusoall'esterno dell'edificio, devono essere installatidei conduttori all'interno per chiudere l'anello. Aquesto scopo possono essere utilizzate anche delletubazioni o altri elementi metallici, purché elettri-camente continui. Almeno l'80% della lunghezzadel dispersore deve essere a contatto con il terre-no, per poter considerare il dispersore di tipo Bcome base per il calcolo della distanza di sicurezza. La lunghezza minima dei dispersori di tipo Bdipende dal livello di protezione. Per i livelli di pro-tezione LPL I e II la lunghezza minima del disperso-re viene stabilita in base alla resistività del terreno(Figura 5.5.4).

Per dispersori di tipo B il raggio medio r dell'arearacchiusa dal dispersore non deve essere inferiorealla lunghezza minima I1 indicata.Per individuare il raggio medio r, l'area da conside-rare viene trasformata in una superficie circolareequivalente e il raggio viene individuato comeindicato nelle figure 5.5.1.2 e 5.5.1.3. Di seguito viene riportato un esempio di calcolo:

Se il valore richiesto di I1 è maggiore del valore rcorrispondente all'edificio, devono essere aggiuntiulteriori dispersori radiali o verticali (oppuredispersori obliqui), le cui lunghezze relative Ir(radiale/orizzontale) e Iv (verticale) risultano dalleequazioni seguenti:

Il numero di dispersori supplementari non deveessere inferiore al numero di calate, ma deve esse-re almeno uguale a 2. Questi dispersori supple-mentari devono essere distribuiti in modo regolaresul perimetro e collegati con il dispersore ad anello.

Se devono essere collegati dei dispersori supple-mentari al dispersore di fondazione, è necessarioprestare attenzione al materiale dei dispersori eall'allacciamento al dispersore di fondazione.Dovrebbe essere utilizzato preferibilmente acciaioinossidabile, AISI 316 (Figura 5.5.2.1).

Requisiti supplementari per l'impianto di messa aterra possono essere richiesti ad esempio per iseguenti sistemi:

⇒ Impianti elettrici - condizioni di sezionamentoin base al tipo di rete (sistema TN, TT, IT) secon-do CEI 64-8/4

⇒ Collegamento equipotenziale secondo CEI 64-8/5

⇒ Sistemi elettronici - tecnologia di elaborazionee trasmissione dati

⇒ Messa a terra di antenne secondo CEI EN60728-11

⇒ Compatibilità elettromagnetica (EMC)

⇒ Sottostazione MT interna o affiancata allastruttura conforme a CEI 11-1 e CEI 11-37

5.5.2 Impianti di messa a terra, dispersori difondazione e dispersori di fondazioneper costruzioni particolari

Dispersori di fondazione - dispersore di tipo BNella Norma CEI EN 62305-3 e Guida CEI 64-12sono indicate dettagliatamente le modalità di col-legamento dei ferri di armatura per i dispersori difondazione. Molte norme nazionali e internazio-nali specificano il dispersore di fondazione comedispersore preferito, perché con un'installazione aregola d'arte viene immerso nel calcestruzzo ed ècosì resistente alla corrosione. Le caratteristicheigroscopiche del calcestruzzo determinano gene-ralmente una resistenza di terra sufficientementebassa. Il dispersore di fondazione deve essere posatocome un anello chiuso nella fondazione (Figura5.5.2.1) realizzando così in primo luogo anche lafunzione di equipotenzialità. Devono essere consi-derate la divisione in maglie ≤ 20 m x 20 m e inecessari coduttori uscenti per il collegamento allecalate della protezione contro i fulmini esterna everso l'interno per il collegamento equipotenziale(Figura 5.5.2.2). Si ricorda che l'installazione del dispersore di fon-dazione è una misura elettrotecnica, e deve essereeseguita o supervisionata da un esperto di elettro-tecnica abilitato.Il modo in cui deve essere posato il dispersore difondazione deve essere deciso in base alla misuracon la quale sarà possibile garantire che il disperso-re di fondazione venga circondato da tutte le par-ti durante l’immersione nello stesso.

l l rr = −1

ll r

v =−1

2


r

Area daconsiderare

A1

Area cerchio A2raggiomedio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

Il raggio medio r dellíarea racchiusa del dispersore ad anello o di fondazione non deve essere inferiore a l .

1

Figura 5.5.1.2 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio- Calcolo esemplificativo

12 m

12 m

5 m

5 m

7 m

7 m

r

Area daconsiderare

A1

Area cerchio A2raggiomedio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

Esempio abitazione, LPL III, l1 = 5 m

A1 = 109 m2

r =

r = 5,89 m

109 m2

3,14

Non servonoulterioridispersori!

Figura 5.5.1.3 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio

Bandiera di collegamentolunghezza min. 1,5 m, contrassegnato− Bandella 30 x 3,5 mm− Tondino INOX 10 mm− Tondino 10 mm con guaina PVC− Punto fisso di terra

Dispersore di fondazione− Bandella 30 x 3,5 mm− Tondino 10 mm

Figura 5.5.2.1 Dispersore di fondazione con conduttore uscente

20 m

≤ 20

m

Suggerimento:Diversi punti di collegamento p. es. in ogni locale tecnico

Bandiera di collegamento

Collegamento supplementare per la formazione di maglie ≤ 20 m x 20 m

Figura 5.5.2.2 Maglia del dispersore di fondazione

Figura 5.5.2.3 Dispersore di fondazione Figura 5.5.2.4 Utilizzo del dispersore di fondazione


Magrone

Piastra di fondo

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio

Strato impermeabilizzante

Isolamento

Terreno

Coibentazioneperimetrale


Connessione al dispersore

Figura 5.5.2.5 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato isolata)

Magrone

Piastra di fondo

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio


Isolamento

Terreno



Connessione al dispersore

Strato di separazione

Figura 5.5.2.6 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato e piastra di fondazione isolate)

Morsetto MVArt. 390 050

DistanziatoreArt. 290 001

Morsetto a croceArt. 318 201

Punto fisso di terra per EBBArt. 478 800


DistanziatoreArt. 290 001



Posa in calcestruzzo non armatoNelle fondazioni non armate, ad esempio fonda-zioni a strisce di abitazioni (Figura 5.5.2.3), devonoessere utilizzati dei distanziatori. Solo con l'utilizzo di distanziatori ad una distanzadi ca. 2 m verrà garantito che il dispersore di fon-dazione venga "sollevato" e possa così essere rac-chiuso dal calcestruzzo.

Posa in calcestruzzo armatoSe vengono utilizzati reti di acciaio elettrosaldate,gabbie o ferri di armatura nelle fondazioni, ildispersore di fondazione non solo può, ma deveessere collegato con questi componenti naturali diferro. In questo modo la funzione del dispersore difondazione viene ancora più favorita. L'utilizzo didistanziatori non è necessario. Attraverso i metodi moderni di inserimento delcalcestruzzo con susseguente vibrazione/conden-samento viene garantito, che il calcestruzzo "scor-ra" anche sotto al dispersore circondandolo su tut-ti i lati. La figura 5.5.2.4 mostra un esempio di utilizzo perla posa orizzontale di una bandella piatta comedispersore di fondazione. I punti di incrocio deldispersore di fondazione devono essere collegatiin modo da resistere ai carichi di corrente. Comemateriale per il dispersore di fondazione è suffi-ciente l'acciaio zincato. Le bandiere di collegamento verso l'esterno delterreno devono essere protette ulteriormente dal-la corrosione nel punto di uscita. Sono adatti adesempio filo di acciaio con rivestimento in materiaplastica (a causa del pericolo di rottura del rivesti-mento in materia plastica per temperature basse ènecessaria una particolare cautela durante il mon-taggio), acciaio inossidabile altolegato AISI 416 opunti fissi di messa a terra.Dopo un'installazione a regola d'arte il dispersorerisulta circondato su tutti i lati dal calcestruzzo ediventa così resistente alla corrosione. Per l'esecuzione di un dispersore di fondazionedevono essere realizzate delle maglie grandi nonpiù di 20 m x 20 m. Questa larghezza di maglie nonè legata al livello di protezione contro i fulminiesterna. Nella tecnica di costruzione odierna, lediverse fondazioni vengono edificate con differen-ti forme e varianti di isolamento. Anche sulle ese-cuzioni di fondazioni a strisce e piastre di fonda-zione, devono essere tenuti in considerazione leprescrizioni sull'isolamento termico.

Per quanto riguarda i dispersori di fondazione dicostruzioni nuove, l'isolamento termico/imper-meabilizzazione modifica il loro inserimento e laloro disposizione.

Isolamento termico del perimetro/basamentoCon "perimetro" è definita la zona in contatto conil terriccio di pavimenti o mura. L'isolamento peri-metrale è l'isolamento termico che racchiude lastruttura all'esterno. L'isolamento perimetraleposto esternamente sull'impermeabilizzazionepuò racchiudere la struttura senza ponte termico eprotegge ulteriormente l'impermeabilizzazioneda danni meccanici

Un valore decisivo nell'analisi degli effetti dell'iso-lamento perimetrale sulla resistenza di terra deidispersori di fondazione, nella disposizione tradi-zionale nella fondazione (fondazione a striscia,piastra di fondazione), è la resistività dei pannelliper l'isolamento perimetrale.Ad esempio, per l'espanso in poliuretano rigidocon una massa specifica di 30 kg/m2, viene indicatauna resistività di 5,4 •1012 Ωm. In contrapposizionea questo, la resistività del calcestruzzo è compresatra 150 Ωm e 500 Ωm. Da questo è possibile dedur-re, che in caso di isolamento completo del perime-tro, un dispersore disposto in modo tradizionalenella fondazione praticamente non è efficace.L'isolamento termico del perimetro agisce ancheelettricamente come isolatore. Le figure seguenti mostrano le diverse possibilitàdi isolamento delle fondazioni e delle mura distrutture con isolamento del perimetro e del basa-mento (Figure da 5.5.2.5 a 5.5.2.7).

La disposizione del dispersore nella fondazione astrisce con isolamento ai lati esterni della piastra difondo non deve essere giudicato come critica(Figura 5.5.2.5 e 5.5.2.6).Per un isolamento completo della piastra di fonda-zione, il dispersore deve essere inserito sotto lastessa. In questo caso dovrebbe essere utilizzatoacciaio inossidabile AISI 416 (Figura 5.5.2.7).

In particolare, per le costruzioni con armatura èragionevole un'installazione di punti fissi di terra.E' indispensabile eseguire un montaggio a regolad'arte in fase di costruzione edile (Figura 5.5.2.8).

Vasca nera, biancaPer gli edifici che si trovano in zone con alto livellodi falda acquifera o in posizioni, ad esempio in



pendenza, con acqua "pressante", devono essereprese delle misure particolari per gli interrati con-tro la penetrazione di umidità. Le pareti esternecircondate da terreno e le piastre delle fondazionisono protette dalla penetrazione di umidità inmodo che sulle pareti interne non si possa formaredell'umidità dannosa.Nella tecnica edilizia moderna esistono i due meto-di citati per la protezione contro le penetrazionid'acqua. In questo contesto si pone la questione dellagaranzia di funzionalità dei dispersori di terra,affinché garantisca il mantenimento delle misuredi protezione contro i contatti indiretti secondoCEI 64-8/4 e come dispersore di protezione contro ifulmini secondo CEI EN 62305-3.

Dispersore di fondazione per strutture con vascabiancaIl termine "vasca bianca" viene usato in contrap-posizione al termine "vasca nera": la "vasca bian-ca" non possiede alcun trattamento supplementa-

re sul lato rivolto verso terra, ed è quindi definita"bianca". L'aggiunta di additivi nella preparazione del calce-struzzo rende impermeabile il corpo in calcestruzzo.In confronto agli anni addietro, oggi l'umidità nonriesce più a penetrare per alcuni centimetri nellavasca bianca. Perciò è da posare un dispersore ester-no alla vasca bianca.

Figura 5.5.2.8 Punto fisso di messa a terra

Magrone

Calcestruzzo

Pavimentazione


Isolamento

Terreno


Dispersore ad anelloINOX AISI 316

Connessioneal dispersore

Piastra di fondazione

Armatura




Figura 5.5.2.7 Disposizione del dispersore di terra con platea di fondazione chiusa (completamente isolata)


Se per il rispetto delle misure di sicurezza contro icontatti diretti/indiretti, ad esempio sistemi TT(dispositivo di sezionamento, interruttore differen-ziale o fusibile), è richiesto un determinato valoreper la resistenza di terra, questo deve essere dimo-strato attraverso misure adeguate. La figura 5.5.2.8 dimostra l'esecuzione di un colle-gamento a terra tramite punto fisso di terra.La disposizione del dispersore di fondazione in unavasca bianca è illustrata in figura 5.5.2.9.

Dispersore per strutture con vasca neraIl nome "vasca nera" deriva dal tipo dei vari stratidi membrana in bitume applicati alle parti esterne.Il corpo della struttura viene ricoperto di bitume,sul quale poi vengono in genere applicati fino a 3strati di membrana bituminosa.

Un dispersore ad anello inserito sopra all'imper-meabilizzazione nella piastra di fondazione puòservire al controllo del potenziale nell'edificio. Perl'isolamento ad alta impedenza verso l'esterno,tuttavia non è data l'azione del dispersore.

Per il rispetto dei requisiti di messa a terra, secon-do diverse norme è necessaria l'installazione di undispersore, ad esempio un dispersore ad anelloesterno intorno all'edificio oppure sotto l’imper-meabilizzazione nello strato di magrone. Negliedifici con vasca nera il lato della maglia dovrebbeessere di max. 10 m x 10 m.Il collegamento del dispersore esterno al sistemaequipotenziale nell'edificio dovrebbe avvenire sepossibile sopra l'impermeabilizzazione dell'edifi-cio (Figura 5.5.2.10), per garantire anche a lungotermine l'impermeabilità dell'edificio. Un attraver-samento stagno della vasca nera è solo possibilecon apposito dispositivo passante terra-edificiostagno.

Piastre di fondazione in fibrocementoSi tratta di un tipo di calcestruzzo che viene forma-to con l'aggiunta di fibre d'acciaio al calcestruzzoliquido, e che dopo l'asciugatura costituisce unalastra di calcestruzzo con elevata portata.Le fibre di acciaio hanno una lunghezza di ca. 6 cme un diametro di 1-2 mm. Le fibre in acciaio sono

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio

Impermeabilizzazione

Isolamento

Terreno

Collegamentoal dispersore

Pellicola


Magrone

Armatura

Conduttore equipotenziale

Dispersore ad anello resistente alla corrosione (INOX AISI 416)

Barra equipotenzialeprincipale

Figura 5.5.2.9 Disposizione del dispersore di fondazione con platea di fondazione chiusa "vasca bianca"




Morsetto di connessioneArt. 308 025


leggermente ondulate e vengono miscelate al cal-cestruzzo liquido in modo uniforme. La parte difibre di acciaio è di ca. 20-30 kg/m3 di calcestruzzo.

Attraverso questa miscela, la piastra in calcestruz-zo diventa altamente resistente alle sollecitazioni,non solo per quanto riguarda la pressione, maanche la trazione, e offre inoltre - rispetto alla tra-dizionale piastra in calcestruzzo con armatura -una maggiore elasticità.

Il calcestruzzo liquido viene gettato sul posto ed èpossibile formare una superficie estremamenteliscia senza giunture anche per grandi superfici.Viene ad esempio utilizzato per le piastre di fonda-zione in calcestruzzo di grossi capannoni.

Il fibrocemento è senza armatura, quindi per lamessa a terra deve essere installato un dispersoread anello aggiuntivo o una rete a maglie. Il con-duttore di terra può essere inserito nel calcestruz-zo, e - se è costituito da materiale zincato - deveessere circondato su tutti i lati. Questo sarà difficil-mente realizzabile sul posto.

Si raccomanda perciò di installare sotto la successivapiastra di calcestruzzo, dell'acciaio inossidabile alto-legato e resistente alla corrosione, AISI 316. Devonoessere previsti i relativi punti di connessione.

Nota:

L'installazione di dispersori o conduttori di terra ecomponenti di connessione nel calcestruzzo deveessere eseguita da persone qualificate. Se questonon è possibile, l'impresa edile può eseguire que-sto lavoro solamente se è garantita la supervisionedi un esperto.

5.5.3 Dispersori ad anello - Dispersore ditipo B

Su tutte le nuove costruzioni la CEI 64-12 consigliaun dispersore di fondazione. L'impianto di messa aterra per costruzioni esistenti può essere eseguitocome dispersore ad anello (Figura 5.5.3.1).

Questo dispersore deve essere realizzato comeanello chiuso attorno all'edificio oppure, se questo

Calcestruzzo

Terreno


Livello massimodella falda aquifera Impermeabilizzazione

Connessione aldispersore in INOX(AISI 316)

Terreno

Barra equipotenziale principale

MagroneConduttore equipotenziale

Dispersore ad anello resistente alla corrosione (INOX AISI 316)Larghezza delle maglie del dispersore max. 10 m x 10 m

Figura 5.5.2.10 Disposizione del dispersore all'esterno dell’impermeabilizzazione "vasca nera"

Passante per muriArt. 478 320


Morsetto di connessioneArt. 308 025


non è possibile, deve essere effettuato un collega-mento per chiudere l'anello all'interno dell'edificio.L'80% dei conduttori del dispersore deve essere acontatto con il terreno. Se 80% non può essereraggiunto, è necessario verificare se servonodispersori di tipo A supplementari. I requisiti riguardo alla lunghezza minima deidispersori per ogni livello di protezione devonoessere rispettati (vedere capitolo 5.5.1). Durante la posa del dispersore ad anello è necessa-rio accertarsi che questo venga posato ad una pro-fondità di > 0,5 m e a una distanza di 1 m dall'edi-ficio.Se il dispersore viene inserito come descritto inprecedenza, riduce la tensione di passo e serve inquesto modo al controllo del potenziale intornoall'edificio. Il dispersore ad anello dovrebbe essere posato nelsottosuolo preesistente. L'inserimento in terrenodi riporto oppure riempito di calcinacci peggiora laresistenza di terra.Per quanto riguarda la scelta del materiale deldispersore ai fini della corrosione devono essereconsiderate le condizioni locali. E' vantaggiosol'utilizzo dell'acciaio inossidabile. Questo materia-le per dispersori non corrode e non richiede infuturo interventi di risanamento impegnativi ecostose dell'impianto di messa a terra, come larimozione di selciato, coperture di asfalto o anchescale, per posare un nuovo conduttore.

Inoltre i punti di collegamento devono essere pro-tetti in modo particolare contro la corrosione.

5.5.4 Dispersori verticali - Dispersore di tipo AI dispersori verticali componibili del sistema DEHNvengono prodotti con acciaio speciale e zincati acaldo in bagno oppure sono realizzati in acciaioinossidabile altolegato AISI 316 (il dispersore inacciaio inossidabile altolegato viene utilizzato inzone ad alto rischio di corrosione). Caratteristicaparticolare di questi dispersori di profondità è illoro punto di innesto, che permette la giunzionedei dispersori senza manicotti e incremento di dia-metro. Ogni barra possiede sull'estremità inferiore unaforatura, mentre l'altra estremità presenta il corri-spondente perno (Figura 5.5.4.1).

Per il tipo di dispersore "S", l'inserto in metallomorbido si deforma nella foratura durante l'infis-sione, costituendo così un collegamento elettrico emeccanico eccezionale.

Per il tipo di dispersore "Z", l'alta qualità dell'inne-sto viene raggiunta tramite un perno a zigrinaturamultipla.

Per il tipo di dispersore "AZ", l'alta qualità delgiunto viene raggiunta tramite l’innesto a gradinie a doppia zigrinatura.

EBB

Figura 5.5.3.1 Dispersore ad anello attorno a un'abitazione

Tipo S Tipo Z Tipo AZ

Figura 5.5.4.1 Innesti dei dispersori di profonditàDEHN


I vantaggi del dispersore di profondità DEHN sono:

⇒ la giunzione speciale:

nessun incremento del diametro, quindi pertutta la sua lunghezza il dispersore si trova astretto contatto con il terreno

⇒ si innesta automaticamente durante l’infissio-ne delle barre

⇒ infissione facile con martelli vibratori (Figura5.5.4.2) o manualmente con mazza

⇒ vengono raggiunti valori di resistenza costan-ti, dal momento che i dispersori di profonditàraggiungono strati di terreno non influenzatida variazioni di umidità o temperatura dovutealle stagioni

⇒ alta resistenza alla corrosione tramite zincatu-ra a caldo (spessore dello strato di zinco 70 μm)

⇒ anche gli innesti dei dispersori di profonditàzincati sono zincati a caldo

⇒ semplice immagazzinaggio e possibilità di tra-sporto dovuto alla lunghezza delle singolebarre di 1,5 m o 1 m.

5.5.5 Dispersori in terreni rocciosiPer sottosuoli rocciosi e pietrosi spesso dei disper-sori orizzontali come i dispersori ad anello o radia-li sono l'unica possibilità di realizzare un impiantodi messa a terra. Per l'installazione dei dispersori viene posato delmateriale tondo o piatto sul terreno pietroso oroccioso. Il dispersore dovrebbe essere ricoperto dimagrone, calcestruzzo minerale o simile. Per il dispersore è vantaggioso l'utilizzo di acciaioinossidabile, AISI 316. I punti di collegamentodovrebbero essere eseguiti con particolare cura eprotetti da corrosione (nastro anti corrosione).

5.5.6 Interconnessione di impianti di messaa terra

Un impianto di messa a terra può avere diversicompiti. Il compito di una terra di protezione è quello dicollegare in modo sicuro al potenziale di terra gliimpianti elettrici e le apparecchiature e di proteg-gere persone e materiali in caso di guasto elettrico.L’impianto di terra per sistemi di protezione controi fulmini provvede a condurre la corrente in modosicuro dalle calate nel terreno.La terra funzionale ha il compito di garantire ilfunzionamento sicuro e privo di disturbi degliimpianti elettrici ed elettronici.L'impianto di messa a terra di una struttura deveessere in grado di svolgere tutti questi compiti nel-l'insieme. In caso contrario potrebbero verificarsidelle differenze di potenziale tra i sistemi collega-ti ai diversi impianti di terra. Come terra funzionale delle apparecchiature elet-troniche, un tempo veniva realizzata nella praticauna "terra pulita", separata dalla terra di protezio-ne e dai fulmini. Questo è molto svantaggioso epuò persino essere pericoloso. In caso di fulmina-zione, nell'impianto di terra si verificano altissimedifferenze di potenziale fino ad alcune centinaiadi kV, il che può provocare la distruzione di sistemielettronici e mettere in pericolo delle persone. Perquesto motivo le norme CEI EN 62305-3 e -4 richie-dono un collegamento equipotenziale continuati-vo all'interno della struttura.La messa a terra dei sistemi elettronici all'internodi una struttura può essere costruita a forma radia-le, centrale o a maglie. È da preferire la struttura amaglie. Questo dipende sia dall'ambiente elettro-magnetico che anche dalle caratteristiche dei siste-

Figura 5.5.4.2 Installazione del dispersore di profondità con suppor-to e martello vibratore


mi elettronici. Se una struttura relativamentegrande è composta da più di un edificio e se esisto-no dei conduttori elettrici tra questi edifici, attra-verso il collegamento dei singoli sistemi di terra, laresistenza di terra (totale) può essere ridotta (Figu-ra 5.5.6.1). Inoltre, le differenze di potenziale tragli edifici vengono ridotte notevolmente. Nel con-tempo viene anche ridotta la sollecitazione di ten-sione dei collegamenti elettrici ed elettronici. Dalcollegamento dei singoli sistemi di messa a terradegli edifici dovrebbe risultare una rete a maglie.La rete a maglie di messa a terra dovrebbe essereimpostata in modo da collegarsi agli impianti dimessa a terra negli stessi punti, in cui vengono col-legati i dispositivi di discesa verticali. Quanto piùstretta è la rete di maglie della messa a terra, tan-to più ridotte sono le differenze di potenziale tragli edifici in caso di fulminazione. Questo dipendedalla superficie complessiva della struttura. Si sonoaffermate come convenienti le larghezze di maglie20 m x 20 m fino a 40 m x 40 m. Se, ad esempio,sono presenti camini alti (punti di fulminazionepiù esposti), dovrebbero essere installati, attornoalla relativa parte della struttura, dei collegamentiin modo stretto e, se possibile, a forma radiale concollegamenti trasversali ad anello (controllo deipotenziali). Per la scelta del materiale per i condut-

tori della maglia di terra deve essere consideratol'aspetto corrosione e compatibilità dei materiali.

5.5.7 Corrosione dei dispersori

5.5.7.1 Impianti di messa a terra con partico-lare attenzione alla corrosione

I metalli che si trovano in contatto diretto con ilterreno o l'acqua (elettroliti), possono corrodersi acausa di correnti parassite, terreno aggressivo eformazione di elementi galvanici. Una protezionecontro la corrosione attraverso un rivestimentocontinuo, cioè una separazione dei metalli dal ter-reno, non è possibile con i dispersori, dal momentoche tutti i rivestimenti normalmente utilizzati finoad ora possedevano un'elevata resistenza elettricae perciò l'azione del dispersore veniva neutralizza-ta. I dispersori a materiale uniforme possono essere arischio di corrosione a causa di un terreno aggres-sivo o a causa della formazione di elementi di con-centrazione. Il pericolo di corrosione dipende dalmateriale e da tipo e composizione del terreno.Sempre più spesso si osservano dei danni da corro-sione dovuti alla formazione di elementi galvanici.Questa formazione di elementi tra diversi metallicon potenziali metallo/elettrolito molto diversi è

Officina Deposito Amministrazione

Entrata

Produzione

Produzione

Produzione

Centrale energia

Figura 5.5.6.1 Impianto di messa a terra interconnesso di uno stabilimento industriale


già nota da molti anni. Per molti versi ancora sco-nosciuta è invece la cognizione, che anche armatu-re di fondazioni in calcestruzzo possono diventareil catodo di un elemento e come tali provocare cor-rosioni su altri impianti. Con il metodo di costruzione modificato - struttu-re in cemento armato sempre più grandi e superfi-ci metalliche libere nel terreno sempre più piccole- il rapporto della superficie anodo/catodo diventasempre più sfavorevole, e il pericolo di corrosionedi metalli meno nobili aumenta inevitabilmente.In molti casi sono state sospettate altre cause dicorrosione, ad esempio le correnti alternate. Gra-zie a ripetute misure, tuttavia, è stato provato chele correnti alternate con frequenza 16 2/3 e 50 Hz econ le densità di corrente riscontrate in pratica,non possono essere la causa della corrosione riscon-trata sui materiali nudi usati di solito nel terreno.Una separazione elettrica di impianti con effettoanodico, per evitare questa formazione di elemen-ti, è possibile solo in casi eccezionali. Oggi, l'ob-biettivo che viene perseguito, è l'integrazione ditutti i dispersori, incluse le parti metalliche in con-tatto con il terreno, in modo da ottenere un colle-gamento equipotenziale e quindi la massima sicu-rezza contro tensioni di contatto troppo elevate incaso di guasto e di fulminazione. Negli impianti ad alta tensione, i dispersori dellaterra di protezione ad alta tensione vengono sem-pre più spesso collegati alla terra d'esercizio perl'impianto in bassa tensione. Inoltre la CEI 64-8/4richiede l'integrazione delle tubazioni e degli altriimpianti nelle misure di protezione dal contattodiretto/indiretto. Per evitare o comunque ridurre ipericoli di corrosione, l'unica via potrebbe rimane-re quindi la scelta dei materiali più idonei per idispersori.Esperienza decennale nella tecnica della messa aterra e ampi studi preliminari danno molteplici

risultati interessanti, che sono rilevanti per i disper-sori, anche per quelli utilizzati in impianti di prote-zione contro i fulmini.Di seguito vengono descritti i processi di base chedeterminano l'effetto corrosione.Da questi e dalla grande quantità di materiali perdispersori finora elaborata, verranno dedotte spe-ciali misure di protezione da corrosione special-mente per quanto riguarda i dispersori per la pro-tezione contro i fulmini.

Termini utilizzati nella protezione contro la corro-sione e nelle misurazioni relative alla corrosione

CorrosioneÈ la reazione di un materiale metallico con il suoambiente circostante, che porta ad un peggiora-mento delle caratteristiche del materiale metallicoe/o del suo ambiente circostante. La reazione ènella maggior parte dei casi di carattere elettrochi-mico.

Corrosione elettrochimicaÈ una corrosione, durante la quale si verificano deiprocessi elettrochimici. Si verificano esclusivamen-te in presenza di un elettrolito.

ElettrolitoÈ una materia che conduce ioni (ad esempio terre-no, acqua, sali disciolti).

ElettrodoÈ un materiale in un elettrolito che conduce elet-troni. Il sistema elettrodo-elettrolito forma unasemi-cella.

AnodoÈ un elettrodo dal quale fluisce corrente continuaverso l'elettrolito.

CatodoÈ un elettrodo verso quale fluisce corrente conti-nua dall'elettrolito.

Elettrodo di riferimento È un elettrodo di misura usato per determinare ilpotenziale di un metallo nell'elettrolito.

Solfato di rame/elettrodoÈ un elettrodo di riferimento difficilmente polariz-zabile, costituito da rame in una soluzione di solfa-to di rame saturo. L'elettrodo in solfato di rame è l'elettrodo di riferi-mento più comune per la misura del potenziale dioggetti metallici che si trovano sotto terra (Figura5.5.7.1.1).

12

34

5

6

1 Elettrodo in rame elettrolitico conforo per connettore di misura

2 Tappo di gomma3 Cilindro ceramico con fondo poroso4 Vetrinatura5 Soluzione Cu/CuSO4 satura6 Cristalli Cu/CuSO4

Figura 5.5.7.1.1 Esempio di un elettrodo di misura non polarizzabile(elettrodo rame/solfato di rame) per la presa di unpotenziale nell'elettrolito (disegno in sezione)


Elemento di corrosioneÈ un elemento galvanico con densità di correnteparziale localmente diverse per lo scioglimento deimateriali. Anodi e catodi dell'elemento di corrosio-ne si possono formare:

⇒ sul materiale

a causa di metalli diversi (corrosione di contat-to) o componenti diversi di una materia (corro-sione selettiva o intercristallina)

⇒ sull'elettrolito

a causa di concentrazioni diverse di determina-te sostanze aventi caratteristiche stimolatorieo inibitorie per lo scioglimento dei metalli.

Potenziali

Potenziale di riferimento Potenziale di un elettrodo di riferimento riferitoall'elettrodo di idrogeno standard.

Potenziale elettricoÈ il potenziale elettrico di un metallo o di un corposolido che conduce elettroni in un elettrolito.

5.5.7.2 Formazione di elementi galvanici,corrosione

I processi di corrosione si possono spiegare chiara-mente con l'aiuto di un elemento galvanico.Se ad esempio una barra metallica viene immersain un elettrolito, gli ioni con carica positiva passa-no nell'elettrolito e al contrario vengono ancheassorbiti dal composto metallico gli ioni positividall'elettrolito. Si parla in questo contesto di"pressione di soluzione" del metallo e di "pressio-ne osmotica" della soluzione. A seconda dellagrandezza di queste due pressioni, o è maggiore laquantità di ioni della barra che passano nella solu-zione (la barra diventa negativa rispetto alla solu-zione), oppure è maggiore la quantità di ioni del-l’elettrolito che si depositano sulla barra (la barra

diventa positiva rispetto all'elettrolito). Si creaquindi una tensione tra due barre metalliche nel-l'elettrolito. Nella pratica, i potenziali dei metalli nel terrenovengono misurati con un elettrodo di solfato dirame. L'elettrodo è composto da una barra inrame, immersa in una soluzione di solfato di rame(il potenziale di riferimento di questo elettrodo diriferimento rimane costante). Analizziamo ora il caso, in cui due barre di mate-riali diversi vengono immerse nello stesso elettroli-to. Su ogni barra nell'elettrolito si crea una tensio-ne di una determinata grandezza. Con un voltme-tro si può misurare la tensione tra le due barre(elettrodi); tale tensione rappresenta la differenzatra i potenziali dei singoli elettrodi rispettoall'elettrolito. Come si verifica quindi il flusso di corrente nel-l'elettrolito e con esso il trasporto di sostanza, equindi la corrosione?Se si collega, come indicato in questo esempio,l'elettrodo di rame e l'elettrodo di ferro attraversoun amperometro fuori dall'elettrolito, si constate-rà il seguente fenomeno (Figura 5.5.7.2.1): nel cir-cuito elettrico esterno la corrente i circola da + ver-so -, quindi dall'elettrodo in rame "più nobile"secondo la tabella 5.5.7.2.1 verso l'elettrodo in fer-ro. Nell'elettrolito invece la corrente i dovrà fluire dal-l'elettrodo in ferro "più negativo" verso l'elettro-do in rame, per poter chiudere il circuito elettrico.Questo significa, molto genericamente, che il polonegativo emette ioni positivi verso l'elettrolito ediventa così l'anodo dell'elemento galvanico, cioèviene disciolto. La dissoluzione del metallo si verifi-ca nelle zone di passaggio della corrente nell'elet-trolito. Una corrente di corrosione può crearsi anche attra-verso un elemento di concentrazione (Figura5.5.7.2.2). In questo caso due elettrodi dello stessometallo vengono immersi in elettroliti diversi.

Elettrolita

i

i

Elettrodo IICu

Elettrodo I Fe

Figura 5.5.7.2.1 Elemento galvanico: ferro/rame

Elettrolita I

i

passante per ioni

Elettrodo IIElettrodo I

Elettrolita II

i

Figura 5.5.7.2.2 Elemento di concentrazione


L'elettrodo nell'elettrolito II con maggiore concen-trazione di ioni metallici diventa elettricamentepiù positivo rispetto all'altro. Questo processo vie-ne anche descritto come polarizzazione. Collegan-do i due elettrodi si ottiene un flusso di corrente i,e l'elettrodo elettrochimicamente più negativo sidissolve. Un tale elemento di concentrazione può ad esem-pio essere formato da due elettrodi di ferro, di cuiuno viene annegato nel calcestruzzo, mentre l'al-tro si trova nel terreno (Figura 5.5.7.2.3). Attraverso il collegamento di questi due elettrodi ,il ferro nel calcestruzzo diventa il catodo dell'ele-mento di concentrazione, e quello nel terrenodiventa l'anodo; quest'ultimo viene distrutto, pereffetto della perdita di ioni.

In genere, per la corrosione elettrochimica, vale laregola per cui quanto più grandi sono gli ioni equindi più piccola è la loro carica (cioè i è propor-zionale alla massa degli atomi del metallo), tantopiù grande sarà il trasporto di metallo collegato alflusso di corrente i.

Nella pratica si considerano le correnti che scorro-no in un determinato periodo, ad esempio in unanno. Nella tabella 5.5.7.2.1 sono indicati i valoriche esprimono l'effetto della corrente da corrosio-ne (densità di corrente) attraverso la quantità dimetallo disciolto. Le misure della corrente da cor-rosione rendono quindi possibile il calcolo antici-pato della quantità di grammi che verrà erosa inun determinato periodo.

Km

I t=

Δ

Ws

tlin =Δ

ZincoDenominazione−0,9 a−1,15)

Potenziale di corrosionelibero nel terreno1)

1Ferro−0,5 a−0,83)

Stagno−0,4 a−0,62)

Piombo−0,5 a−0,6

Rame0 a −0,1V

SimboloUM-Cu/CuSO4

−1,25)Potenziale di protezio-ne catodica nel terreno1)

2 −0,854)−0,652)−0,65−0,2VUM-Cu/CuSO4

10,7Equivalenteelettrochimico

3 9,119,433,910,4kg/(A anno)

0,15Tasso di corrosione line-are con J = 1 mA/dm2

4 0,120,270,30,12mm/anno

1) Misurato sull'elettrodo in rame/solfato di rame saturo (Cu/Cu SO4).

2) I valori vengono controllati con le prove eseguite al momento. Il potenziale di rame stagnatodipende dallo spessore del rivestimento di stagno e si colloca - considerando i rivestimenti distagno abituali di pochi μm - tra i valori di stagno e rame nel terreno.

3)Questi valori valgono anche per acciaio a bassa lega. Il potenziale di acciaio nel calcestruzzo (ferriper armatura di fondazione) dipende fortemente dalle influenze esterne. Misurato su un elettrododi rame/solfato di rame saturo ammonta generalmente da -0,1 a -0,4 V. Per un collegamentoconduttivo metallico con impianti di grande superficie sotterranei, realizzati in metallo conpotenziali più negativi, viene polarizzato catodicamente e raggiunge valori fino a circa -0,5 V.

4) In terreni anaerobici il potenziale di protezione dovrebbe essere di -0,95 V.

5) L'acciaio zincato a caldo, con rivestimento in zinco, secondo la tabella sopra illustrata, presentauno strato chiuso esterno di zinco puro. Il potenziale dell'acciaio zincato nel terreno corrispondeperciò circa al valore indicato per lo zinco. In caso di perdita del rivestimento in zinco, il potenzialediventa più positivo e può raggiungere, nell'eventualità di una perdita completa del rivestimento,il valore dell'acciaio. Il potenziale dell'acciaio zincato a caldo nel calcestruzzo presenta circa glistessi valori iniziali. Nel corso del tempo, il potenziale può diventare più positivo, anche se valoripiù positivi di -0,75 V non sono finora stati riscontrati. Il rame zincato a caldo con un rivestimentodi zinco di almeno 70 μm possiede anch'esso un rivestimento esterno chiuso in zinco puro. Ilpotenziale del rame zincato a caldo nel terreno corrisponde perciò al valore indicato per lo zinconel terreno. Per uno strato di zinco più sottile o in caso di corrosione dello strato in zinco, ilpotenziale diventa più positivo, ma valori limite sono al momento ancora incerti.

Unità

Tabella 5.5.7.2.1 Valori potenziali e tassi di asporto dei metalli comunemente usati


Ancora più interessante, in termini pratici, è tutta-via la previsione se e in che lasso di tempo si verifi-chino crateri o buchi in seguito a corrosione sudispersori, contenitori in acciaio, tubi ecc. È quindiimportante sapere se l'attacco della corrente deveessere supposto su tutta la superficie o solo in sin-goli punti.Per l'attacco da corrosione non è solo determinan-te la grandezza della corrente di corrosione, ma inparticolare la sua densità, quindi la corrente perunità di superficie. Questa densità di corrente spesso non può esseredeterminata direttamente. In questi casi vengonoutilizzate come aiuto le misure di potenziale, dallequali si può ricavare l'entità della "polarizzazione"esistente. Verrà ora spiegato brevemente il com-portamento di polarizzazione degli elettrodi. Analizziamo il caso, in cui una bandella di acciaiozincato, che si trova in un terreno sia collegata conl'armatura in acciaio (nera) di una fondazione incalcestruzzo (Figura 5.5.7.2.4). Secondo le nostremisure, si verificano le seguenti differenze dipotenziale rispetto all'elettrodo di solfato di rame:

Acciaio, (nero) nel calcestruzzo: - 200 mV

Acciaio, zincato, nella sabbia: - 800 mV

Tra questi due metalli esiste quindi una differenzadi potenziale di 600 mV. Se ora vengono collegatial di fuori del terreno, scorrerà una corrente i nelcircuito esterno dal tondino nel cemento armatoverso l'acciaio nella sabbia, e nel terreno dall'accia-io nella sabbia verso l'acciaio dell’armatura.L'entità della corrente i dipende ora dalla differen-za di tensione, dalla conducibilità del terreno edalla polarizzazione dei due metalli. Generalmente si constata che la corrente i nel ter-reno viene generata in caso di cambiamenti disostanza.

Un cambiamento di sostanza significa però ancheche si modifica la tensione dei singoli metallirispetto al terreno. Questo spostamento di poten-ziale attraverso la corrente di corrosione i vienedefinito polarizzazione. L’entità della polarizzazio-ne è direttamente proporzionale alla densità dellacorrente. Fenomeni di polarizzazione si verificanosull'elettrodo negativo e positivo. Tuttavia, le den-sità di corrente sui due elettrodi sono per lo piùdiverse.

A titolo esplicativo, consideriamo il seguenteesempio:Una conduttura di gas in acciaio ben isolata einterrata, è collegata a dispersori di rame. Quando la conduttura isolata presenta anche solopiccole imperfezioni, su queste appare una elevatadensità di corrente e la conseguenza è una rapidacorrosione dell'acciaio. Sul lato di ingresso della corrente con una superfi-cie molto più grande dei dispersori in rame, invece,la densità di corrente è minima. Di conseguenza, con una conduttura in acciaio iso-lata più negativa si verificherà una maggiore pola-rizzazione rispetto ai dispersori in rame positivi. Cisarà quindi un trasferimento del potenziale dellaconduttura di acciaio verso valori più positivi. Diconseguenza diminuisce anche la differenza dipotenziale tra i due elettrodi. L'entità della corren-te di corrosione dipende quindi anche dalle carat-teristiche di polarizzazione degli elettrodi. L’intensità della polarizzazione può essere valuta-ta attraverso la misura dei potenziali degli elettro-di con l'interruzione del circuito di corrente. Siinterrompe il circuito, per evitare la caduta di ten-sione nell'elettrolito. Solitamente per questo tipodi misure vengono utilizzati degli strumenti conregistrazione, dal momento che spesso, dopo l'in-terruzione della corrente da corrosione, subentrauna veloce depolarizzazione. Se ora viene misura-

Terreno

i

Elettrodo IIFe

Elettrodo IFe/tZn

i

Cemento

Figura 5.5.7.2.4 Elemento di concentrazione: acciaio zincato nel ter-reno / acciaio (nero) nel calcestruzzo

Terreno

i

Elettrodo IIFe

Elettrodo IFe

i

Cemento

Figura 5.5.7.2.3 Elemento di concentrazione: ferro nel terreno / ferronel calcestruzzo


ta una forte polarizzazione sull'anodo (l'elettrodonegativo) (quindi si nota un chiaro spostamentoverso il potenziale più positivo), significa che esisteun serio pericolo di corrosione per l'anodo.

Torniamo al nostro elemento di corrosione: acciaio(nero) nel calcestruzzo/acciaio zincato nella sabbia(Figura 5.5.7.2.4). Rispetto ad un elettrodo di solfa-to di rame molto distante, è possibile, a secondadel rapporto tra la superficie anodica e catodica edella polarizzabilità degli elettrodi, misurare unpotenziale degli elementi interconnessi tra - 200 e - 800 mV.Se ad esempio la superficie della fondazione in cal-cestruzzo è molto grande rispetto alla superficiedel filo di acciaio zincato, su quest'ultimo si pro-durrà una densità di corrente anodica alta, quindiverrà polarizzato molto vicino al potenziale del-l'acciaio di armatura e verrà distrutto in un temporelativamente breve. Una polarizzazione positiva alta indica quindi sem-pre un alto pericolo di corrosione.Per la pratica è quindi importante conoscere i limi-ti a partire dai quali uno spostamento di potenzia-le positivo indica un pericolo di corrosione elevato.Purtroppo per questo non è possibile indicare unvalore preciso, valevole in ogni caso; già solo leinfluenze delle varie composizioni dei terreni sonotroppo numerose. I campi di spostamento delpotenziale, invece, possono essere fissate per i ter-reni naturali.

RiassuntoUna polarizzazione inferiore a + 20 mV in generenon è pericolosa. Gli spostamenti di potenziale, chevanno oltre i + 100 mV, sono invece sicuramentepericolosi. Tra 20 mV e 100 mV ci saranno sempre

casi, in cui la polarizzazione provocherà fenomeni dicorrosione considerevoli. In sintesi si può quindi affermare che: la condizione per la formazione di elementi di corro-sione (elementi galvanici) è sempre la presenza dianodi e catodi metallici, collegati in modo da con-durre elettroliticamente.

Anodi e catodi si creano per effetto di:

⇒ Materiali:• materiali diversi o caratteristiche diverse della

superficie di un metallo (corrosione da contat-to),

• componenti strutturali diversi (corrosioneselettiva o intercristallina).

⇒ Elettroliti:concentrazione diversa (ad esempio salinità,aerazione).

Con questi elementi di corrosione le zone anodi-che hanno sempre un potenziale metallo/elettroli-to più negativo della zona catodica. I potenziali metallo/elettrolito vengono misuraticon un elettrodo di solfato di rame saturo, che vie-ne posto nelle immediate vicinanze del metallo nelo sul terreno. La differenza di potenziale provocauna corrente continua sul collegamento metallicoconduttivo tra anodo e catodo nell'elettrolito, chepassa dall'anodo, a causa della dissoluzione delmetallo nell'elettrolito, e poi rientra nel catodo.

Per la valutazione della densità di corrente anodi-ca JA viene spesso utilizzata la "regola della super-ficie":

JA densità media di corrente anodicaUA, UK rispettivamente potenziale anodico e

catodico in VϕK resistività della polarizzazione del cato-

do in Ωm2

AA, AK rispettivamente superficie anodica ecatodica in m2

La resistività della polarizzazione è il rapporto trala tensione di polarizzazione e la corrente cumula-tiva di un elettrodo misto (un elettrodo, sul qualesi verifica più di una reazione elettrodica).

JU U A

AAK A

K

K

A

=−

⋅ϕ

in A/m2

Materiali con superficie grandeMateriali con Acciaio Acciaio Acciaio in Ramesuperficie piccola zincato cemento

Acciaio zincato + + − −

Acciaio + + − −

Acciaio in cemento + + + +

Acciaio con riv. Cu + + + +

Rame/INOX + + + ++ può essere collegato − non può essere collegato

asporto zinco

Tabella 5.5.7.4.1 Combinazione di materiali per impianti di messa aterra con diverse condizioni di superficie (AK > 100 x AA)


Nella pratica, per la valutazione della velocità dicorrosione, possono essere individuate approssi-mativamente la tensione di elemento trascinanteUK – UA e la grandezza delle superfici AK e AA men-tre i valori di ϕA (resistività della polarizzazionedel catodo) e ϕK non sono determinabili con esat-tezza sufficiente. Questi dipendono dai materialidell'elettrodo, dagli elettroliti e dalle densità dicorrente, rispettivamente anodica e catodica. Da risultati di analisi effettuate finora può esserededotto, che ϕA è molto più piccola di ϕK.

Per ϕK valgono i seguenti valori:

acciaio nel terreno ca. 1 Ωm2

rame nel terreno ca. 5 Ωm2

acciaio nel calcestruzzo ca. 30 Ωm2

Dalla regola della superficie si può tuttavia rileva-re che sia su condutture e contenitori in acciaiorivestiti, con piccoli difetti nel rivestimento, colle-gati con dispersori in rame, sia su conduttori di ter-ra in acciaio zincato, collegati con impianti di terraestesi in rame o fondazioni in cemento armatomolto grandi, si verificano forti fenomeni di corro-sione. Attraverso la scelta di materiali adatti, questi rischidi corrosione per i dispersori possono essere evita-ti o ridotti. Per raggiungere una durata di vita suf-ficiente, devono essere rispettate le dimensioniminime dei materiali (Tabella 5.5.8.1).

5.5.7.3 Scelta dei materiali per i dispersoriNella tabella 5.5.8.1 sono elencati i materiali oggiusati per i dispersori e le dimensioni minime.

Acciaio zincato a caldoL'acciaio zincato a fuoco è anche adatto all'anne-gamento nel calcestruzzo. I dispersori di fondazio-ne, conduttori di terra e collegamenti equipoten-ziali in acciaio zincato nel calcestruzzo possonoessere collegati con i ferri per armatura.

Acciaio con rivestimento in rameIn caso di acciaio con rivestimento in rame, per ilmateriale del rivestimento valgono le stesse consi-derazioni fatte per il rame nudo. Un danneggiamento del rivestimento in rame cau-sa tuttavia un forte pericolo di corrosione per ilnucleo in acciaio, perciò deve essere sempre pre-sente uno strato di rame completo e continuo.

Rame nudoIl rame nudo è molto resistente per via della suaposizione nella graduatoria dei potenziali elettro-litici. Inoltre, nella interconnessione con dispersorio altre installazioni nel terreno, realizzati in unmateriale "meno nobile" (ad esempio acciaio), vie-ne protetto ulteriormente a livello catodico, tutta-via a scapito dei metalli "meno nobili".

Acciai inossidabiliCerti acciai inossidabili altolegati nel terreno sonopassivi e resistenti alla corrosione. Il potenziale dicorrosione libero di acciai inossidabili altolegatinei terreni solitamente aerati si colloca nella mag-gior parte dei casi nelle vicinanze dei valori delrame. Materiali per dispersori in acciai innosidabi-li, per la passivazione della loro superficie dopoalcune settimane, si comportano neutri verso altri(più e meno nobili) materiali. Acciai inossidabili dovrebbero contenere almeno16% di cromo, 5% di nichel e 2% di molibdeno. In seguito ad ampie misure è risultato che solo unacciaio inossidabile altolegato ad esempio AISI 316è sufficientemente resistente alla corrosione nelterreno.

Altri materialiAltri materiali possono essere utilizzati, se sonoparticolarmente resistenti alla corrosione perdeterminati ambienti, oppure se sono almenoequivalenti ai materiali elencati nella tabella5.5.8.1.

5.5.7.4 Interconnessione di dispersori costi-tuiti da materiali diversi

La densità di corrente degli elementi, che si verifi-ca durante l'interconnessione elettrica di duediversi metalli interrati, provoca la corrosione delmetallo che funge da anodo (Tabella 5.5.7.4.1).Questo dipende principalmente dal rapporto dellagrandezza della superficie catodica AK rispetto allagrandezza della superficie anodica AA. Il progetto di ricerca "Comportamento nei con-fronti della corrosione dei materiali per dispersori"ha portato al seguente risultato per la scelta deimateriali usati per i dispersori, in particolare perquanto riguarda l'interconnessione di materialidiversi:

La corrosione maggiore si verifica solo se il rappor-to tra le superfici è:


In generale, si può partire dal presupposto che ilmateriale con il potenziale più positivo diventi ilcatodo. L'anodo di un elemento di corrosioneeffettivamente presente può essere riconosciutodal fatto che questo, dopo l'apertura del collega-mento conduttivo, presenta il potenziale più nega-tivo.Dopo un'interconnessione con installazioni inacciaio interrate, i seguenti materiali per disperso-ri si comportano, nei terreni (che costituiscono lostrato di copertura), sempre in modo catodico:

– rame nudo,

– rame stagnato,

– acciaio inossidabile altolegato.

Armatura in acciaio di fondazioni in calcestruzzoL'armatura in acciaio di fondazioni in calcestruzzopuò presentare un potenziale molto positivo (simi-le al rame). Il dispersore e i conduttori di terra chevengono collegati con l'armatura di grosse fonda-zioni in cemento armato, dovrebbero perciò essererealizzati in acciaio inossidabile o rame. Questovale soprattutto anche per collegamenti corti nelleimmediate vicinanze delle fondazioni.

Inserimento di spinterometriCome già accennato, è possibile interrompere ilcollegamento conduttivo tra impianti interrati conpotenziali molto diversi, attraverso l'inserimentodi spinterometri. Nel caso normale non potrà piùcircolare una corrente di corrosione. In caso disovratensione, lo spinterometro si innesca, e colle-ga gli impianti per tutta la durata della sovraten-sione. Sui dispersori di protezione o funzionali,tuttavia, non possono essere installati spinterome-tri, poiché questi dispersori devono sempre esserecollegati all'impianto.

5.5.7.5 Altre misure per la protezione dacorrosione

Conduttori in acciaio zincato per il collegamentodai dispersori di fondazione verso le calateI conduttori in acciaio zincato dei dispersori di fon-dazione per il collegamento alle calate devonoessere posati in calcestruzzo o muratura fino sopraal livello del suolo.

Se i conduttori di collegamento vengono posatinel terreno, l'acciaio zincato deve essere dotato dirivestimento in calcestruzzo o materia plastica,oppure devono essere utilizzati dei collegamenticon cavi isolati, acciaio inossidabile o punti fissi dimessa a terra.All'interno della muratura i conduttori di terrapossono essere portati verso l'alto anche senzaprotezione da corrosione.

Aste di adduzione in acciaio zincatoI punti di adduzione nel terreno in acciaio zincatodevono essere protetti da corrosione, partendo dal-la superficie del terreno, 0,3 m verso l'alto e verso ilbasso. Strati di bitume non sono generalmente suf-ficienti. La protezione deve essere garantita da unrivestimento che non assorba umidità, ad esempionastro in butile-caucciù o tubo restringente.

Connessioni e collegamenti sotterranei Le superfici di taglio e i punti di collegamento nelterreno devono essere eseguiti in modo da assicu-rare uguale resistenza alla corrosione dello stratodi protezione da corrosione del materiale deldispersore. Perciò i punti di collegamento nel ter-reno devono essere protetti con rivestimento ade-guato, ad esempio avvolti con una striscia di prote-zione da corrosione.

Rifiuti aggressiviDurante il riempimento di buche e fossi, nei qualivengono interrati dei dispersori, scorie e carbonenon devono venire a diretto contatto con il mate-riale del dispersore; la stessa cosa vale per calcinacci.

5.5.8 Materiali e dimensioni minime perdispersori

Nella tabella 5.5.8.1 sono indicate le sezioni mini-me, la forma e il materiale dei dispersori.

5.6 Isolamento elettrico della prote-zione contro i fulmini esterna -Distanza di sicurezza

Esiste il pericolo di scariche incontrollate tra partidella protezione contro i fulmini esterna e impian-ti metallici ed elettrici all'interno dell'edificio,quando è insufficiente la distanza tra l'impianto dicaptazione o discesa da una parte e le installazionimetalliche ed elettriche all'interno di una strutturada proteggere dall'altra parte.

A

AK

A

> 100


CommentoPicchettoØ mm

Materiale Configurazione

Rame Cordato3)

Tondo massiccio3)

Nastro massiccio3)

Tondo massiccio

Tubo

Piastra massiccia

Piastra a graticcio

158)

20

1,7 mm diam. min. di ciascunconduttore elementare

8 mm di diametro

2 mm di spessore minimo

2 mm spessore della parete


Sezione 25 mm x 2 mm,lunghezza min. della confi-gurazione a graticcio: 4,8 m

1) Il rivestimento in zinco deve essere liscio, continuo e privo di residui, valore medio 50 μm

per materiali tondi e 70 μm per materiali piatti.2) La filettatura deve essere eseguita prima della zincatura.3) Può anche essere stagnato.4) Il rame dovrebbe essere legato in modo fisso e permanente all'acciaio.5) Ammesso soltanto se completamente annegato nel calcestruzzo.6) Ammesso soltanto se correttamente connesso almeno ogni 5 m ai ferri d'armatura delle parti esposte

della fondazione.7) Cromo 16 %, nichel 5 %, molibdeno 2 %, carbonio 0,08 %.8) In alcuni paesi è ammesso 12 mm.9) Aste di adduzione sono usati e in alcuni paesi per connettere la calata nel punto in cui essa entra nel terreno.

Conduttore

50 mm2

50 mm2

50 mm2

Piastramm

500 x 500

600 x 600

Acciaio Tondo massicciozincato1), 2)

Tubo zincato1), 2)

Nastro massicciozincato1)

Piastra massiccia zincata1)

Piastra a graticcio zincata1)

Tondo massiccioricoperto di rame4)

Tondo massicciogrezzo5)

Nastro massicciogrezzo o zincato5), 6)

Cordato zincato5), 6)

169)

25

14

2 mm spessore della parete3 mm di spessore minimo

3 mm di spessore minimoSezione 30 mm x 3 mm

250 μm di rivestimentomin. radiale del rame con99,9 % contenuto di rame


1,7 mm diam. min. di ciascunconduttore elementare

Diametro10 mm

90 mm2

Diametro10 mm

75 mm2

70 mm2

500 x 500

600 x 600

Dimensioni minime

Acciaioinossida-bile7)

Tondo massiccio

Nastro massiccio

15


Diametro10 mm

100 mm2

Tabella 5.5.8.1Materiale, forma e sezioni minime dei dispersori


Le installazioni metalliche, ad esempio condottidell’acqua, aria condizionata o elettrici, produco-no delle spire induttive nell'edificio, dentro ai qua-li - a causa del campo magnetico del fulmine checambia rapidamente - possono venire indotte del-le tensioni impulsive. Deve quindi essere evitatoche attraverso queste tensioni impulsive si verifichiuna scarica incontrollata, che potrebbe anche esse-re causa di incendio. Una scarica disruptiva, ad esempio su conduttorielettrici, potrebbe causare grossi danni alle instal-lazioni e alle utenze connesse. La figura 5.6.1 illu-stra il principio della distanza di sicurezza. La formula per il calcolo della distanza di sicurezzaè difficile nell’applicazione a livello pratico. La for-mula è:

considerando che:

ki dipende dal livello di protezione scelto perl'impianto di protezione contro i fulmini,

kc dipende dalla disposizione geometrica (coef-ficiente di distribuzione della corrente),

km dipende dal materiale nel punto di prossimi-tà, e

l (m) lunghezza, lungo l'organo di captazione odella calata, dal punto nel quale deve esserecalcolato la distanza di sicurezza, fino alprossimo nodo equipotenziale.

Il coefficiente ki (fattore di induzione) del relativo livello di protezione indica il pericolo costituitodalla ripidità della corrente. Il fattore kc considera la distribuzione di correntenel sistema di calate dell'impianto di protezionecontro i fulmini esterno. Nella norma sono indica-te diverse formule di calcolo per kc. Per ottenere,soprattutto per le strutture più alte, delle distanzedi sicurezza realizzabili nella pratica, viene racco-mandata l'installazione di anelli perimetrali, cioèuna interconnessione delle calate. Questa inter-connessione permette di raggiungere un bilancia-mento del flusso di corrente, che riduce la distanzadi sicurezza necessaria. Il fattore di materiale km considera le caratteristi-che isolanti dell'ambiente circostante. Per questocalcolo le caratteristiche isolanti dell'aria vengonosupposte con un fattore 1. Tutti gli altri materiali,che vengono utilizzati nella costruzione (ad esem-pio muratura, legno, ecc.) hanno una proprietàisolante dimezzata rispetto a quella dell'aria. Altri fattori di materiale non vengono nominati.Eventuali valori contrastanti devono essere dimo-strati con specifiche prove tecniche. Per il polieste-re rinforzato con fibra di vetro (PRFV), utilizzato

s kk

kl mi

c

m

= ⋅ ( )

l

s

s

Terreno

EBB

QG


Impianto elettrico

Masse metalliche

Calata

QG = Quadro generales = Distanza di sicurezza

Figura 5.6.1 Rappresentazione di principio - Distanza di sicurezza

s

s

Terreno

Calata

Dispersore

Figura 5.6.2 Differenza di potenziale in relazione all'altezza


per i prodotti di impianti di captazione isolati del-la DEHN+SÖHNE (DEHNiso-distanziatore, DEHNi-so-Combi), viene specificato il fattore 0,7. Tale fat-tore può essere impiegato nel calcolo come gli altrifattori di materiale.

La lunghezza l è la distanza reale lungo il dispositi-vo di captazione e di calata, misurata dal punto alquale dovrà essere calcolato la distanza di sicurez-za, fino al prossimo collegamento equipotenziale oal prossimo livello d'equipotenzialità antifulmine.

Ogni struttura con un’equipotenzialità antifulmi-ne ha, in prossimità della superficie del terreno, unlivello equipotenziale del dispersore di fondazioneo di terra. Tale livello rappresenta la quota di rife-rimento per la determinazione della distanza l.

Se per un edificio di altezza elevata deve esserecreato un livello d’equipotenzialità antifulmine,questo deve esser eseguito ad esempio su un'altez-za di 20 m per tutti i conduttori elettrici ed elettro-nici nonché per tutte le installazioni metalliche. Ilcollegamento d’equipotenzialità antifulmine deveessere realizzato con gli dispositivi di protezioneda sovratensioni di Tipo 1. Altrimenti, anche per edifici alti, come base per lalunghezza l deve essere considerato come riferi-mento il livello equipotenziale del dispersore difondazione.

Più alti sono gli edifici, più diventa difficile rispet-tare le distanze di sicurezza richieste.

La differenza di potenziale tra le installazioni del-l'edificio e le calate è uguale a zero vicino al livellodel suolo. Con l'aumento dell'altezza aumentaanche la differenza di potenziale. Questo puòessere rappresentato come un cono rovesciato(Figura 5.6.2).

Da questo si evince che la distanza di sicurezza darispettare in cima a un edificio o sul tetto è massi-ma e diminuisce in direzione dell'impianto di mes-sa a terra. Può, quindi, risultare necessario calcolare più voltela distanza dalle calate, con una diversa distanza l.

Il calcolo del coefficiente di distribuzione della cor-rente kc risulta spesso difficile a causa della diversacostruzione degli edifici. Se viene eretta una singola asta di captazione, adesempio vicino all'edificio, la corrente da fulminescorre tutta in questa unica asta. Il fattore kc èquindi uguale a 1. La corrente da fulmine in questo caso non si puòdistribuire e quindi è spesso difficile mantenere ladistanza di sicurezza. Nella figura 5.6.3 questo puòessere ottenuto posizionando il palo ancora piùlontano dall'edificio.


s

I

Figura 5.6.3 Palo di captazione con kc = 1

s

Terreno

kc = 1

M

Figura 5.6.4 Tetto piano con asta di captazione e ventilatore


Una situazione molto simile si verifica anche per leaste di captazione, ad esempio per le costruzionisul tetto. Fino al prossimo collegamento dell'astaal conduttore di captazione o alla calata, questopercorso definito porta il 100% (kc = 1) della cor-rente da fulmine (Figura 5.6.4).

Se tra due aste o pali di captazione viene tesa unacorda, la corrente da fulmine può distribuirsi sudue percorsi (Figura 5.6.5). La distribuzione avvie-ne tuttavia in base ad impedenze diverse, quindinon al 50% e 50%, dato che il fulmine non semprecolpisce il centro del dispositivo, ma può anche col-pire lungo il percorso del dispositivo di captazione. Per il calcolo del fattore kc, nella formula vieneconsiderato il caso meno favorevole.

Questo calcolo presuppone un impianto di messa aterra di tipo B. Se sono presenti dispersori singolidel tipo A, questi devono essere collegati tra loro.

h lunghezza della calata

c distanza tra le aste o pali di captazione

L'esempio seguente mostra il calcolo del coeffi-ciente per un tetto spiovente con due calate (Figu-

ra 5.6.6). E' presente un impianto di messa a terradi tipo B (dispersore ad anello o di fondazione).

La disposizione delle calate, illustrata nella figura5.6.6, non dovrebbe essere più applicata neppuresu una casa unifamiliare. Utilizzando due ulterioricalate, quindi 4 calate in totale, il coefficiente didistribuzione della corrente viene migliorato note-volmente (Figura 5.6.7). Per il calcolo viene utiliz-zata la seguente formula:

h lunghezza dalla calata fino alla gronda comepunto meno favorevole per l'accoppiamentoda fulminazione

c distanza tra le calate

n numero complessivo delle calate

Risultato: kc ≈ 0,51

kc =⋅

+ +1

2 40 1 0 2

12

43

, ,

kn

c

hc = + +1

20 1 0 2 3, ,

kc =+

⋅ +=

9 12

2 9 120 7

,

kh c

h cc =+

+2

hc

Figura 5.6.5 Determinazione di kc per due pali con fune sospesa edispersore di tipo B

h

c

Figura 5.6.6 Determinazione di kc per un tetto spiovente con 2calate


Per edifici con tetti piani il coefficiente di distribu-zione della corrente viene calcolato come segue.

Viene presupposta una disposizione di dispersoridi tipo B (Figura 5.6.8).

h distanza o altezza tra gli anelli

c distanza tra le calata

n numero complessivo delle calate

Si presume che le distanze tra le calate siano ugua-li. Se la distanza non è uniforme, per c viene consi-derata la distanza più lunga.

Se sul tetto piano si trovano delle costruzioni o deilucernari (Figura 5.6.9), per il calcolo della distanzadi sicurezza devono essere considerati due coeffi-cienti di distribuzione della corrente. Per l'asta dicaptazione vale il coefficiente kc = 1 fino al prossi-mo dispositivo di captazione/calata.

Il calcolo del coefficiente di distribuzione della cor-rente kc per il proseguimento dell'impianto di cap-tazione e di calate avviene come descritto sopra.Per un ulteriore chiarimento viene determinata orala distanza di sicurezza s per un tetto piano construtture sul tetto.

Esempio:

Su un edificio con livello di protezione III sono statimontati dei lucernari ad azionamento elettrico.

Dati dell'edificio:

⇒ lunghezza 40 mlarghezza 30 maltezza 14 m

⇒ impianto di terra , dispersore di fondazione ditipo B

⇒ numero delle calate: 12

⇒ distanza tra le calate:min. 10 mmax. 15 m

⇒ altezza dei lucernari con azionamento elettri-co: 1,5 m

kn

c

hc = + +1

20 1 0 2 3, ,

h

c

Figura 5.6.7 Tetto spiovente con 4 calate

c

h

Figura 5.6.8 Valori del coefficiente kc in caso di una rete di con-duttori di captazione a maglia e un dispersore tipo B

s

km = 0,5

km = 1

Figura 5.6.9 Fattori di materiale con asta di captazione su un tetto piano


Il calcolo del coefficiente di distribuzione della cor-rente kc per l'edificio è:

Risultato: kc ≈ 0,35

Il fattore kc per l'asta di captazione non deve esse-re calcolato, quindi kc = 1.

In riferimento alla ripartizione della corrente vieneconsiderato che l'asta di captazione posizionata èsullo spigolo del tetto e che si trova al di fuori del-la maglia di captazione.

Calcolo della distanza di sicurezza per lo spigolosuperiore del tetto dell'edificio:

Come fattore di materiale km viene scelto quellorelativo alla muratura km = 0,5.

Risultato: s ≈ 0,49m

Calcolo della distanza di sicurezza per l'asta di cap-tazione:

A causa della posizione dell'asta di captazione sultetto piano il fattore di materiale è km = 0,5.

Risultato: s = 0,15 m

Questa distanza di sicurezza calcolata sarebbe cor-retta, se l'asta di captazione fosse posata a livellodel suolo (livello dell'equipotenzialità antifulmi-ne). Per ottenere la distanza di sicurezza completa ecorretta, occorre aggiungere la distanza di sicurez-za dell'edificio:

Stot = sedificio + sasta di captazione

= 0,49 m + 0,15 m

Stot = 0,64 m

Attraverso questo calcolo si ottiene, nel punto piùalto del lucernario, una distanza di sicurezza di0,64 m. Questa distanza di sicurezza è stata deter-minata con il fattore di materiale 0,5 per muratu-ra. Installando l'asta di captazione con un basamentoin cemento su solaio (muratura), al piede dell'astadi captazione non è presente la completa caratte-ristica di isolamento dell'aria (Figura 5.6.9). Allabase in cemento è sufficiente una distanza di sicu-rezza di sedificio = 0,49m (muratura).

Se per fabbricati alti vengono creati dei livelli equi-potenziali antifulmine a diverse altezze includen-do tutte le installazioni metalliche e conduttorielettrici ed elettronici per mezzo di scaricatori dicorrente da fulmine (SPD Tipo I), può essere ese-guito il seguente calcolo. In particolare vengonocalcolate le distanze verso i conduttori installati suun solo livello equipotenziale antifulmine, oppureinstallazioni che si estendono anche su più livelli.Questo presuppone un impianto di terra o sistemaequipotenziale realizzato con un dispersore di fon-dazione o ad anello (tipo B), oppure una rete amaglia (Figura 5.6.10).

Come già accennato, possono essere installati ulte-riori anelli attorno all'edificio (cintura) per il bilan-ciamento della corrente da fulmine, per cui ladistanza di sicurezza viene influenzata positiva-mente. Nella figura 5.6.10 viene rappresentato ilprincipio degli anelli attorno all'edificio, senza cheall'altezza degli anelli stessi venga realizzato unlivello equipotenziale antifulmine con l'utilizzo discaricatori di corrente da fulmine.

Ai singoli segmenti sono stati attribuiti diversicoefficienti di ripartizione della corrente kc. Se sideve determinare la distanza di sicurezza per unacostruzione sul tetto, deve essere utilizzata la lun-ghezza totale dal livello equipotenziale del disper-sore fino alla punta più alta della costruzione sultetto (somma delle lunghezze parziali). Se deveessere individuata la distanza di sicurezza totale sg,si deve calcolare con la seguente formula:

sk

kk l k l k lg

i

ml g c c= ⋅ + ⋅ + ⋅( ) 3 3 4 4

s m= 0 051

0 5,

,( ) 1,5

s m= 0 050 35

0 5,

,

,( ) 14

kc =⋅

+ +1

2 110 1 0 2

15

143, ,


Con questa forma di esecuzione degli anelli supplementari intorno al fabbricato, al suo internonon vengono introdotte alcune correnti parziali dafulmine.

Se la distanza di sicurezza non può essere mante-nuta per l'intero impianto, neanche con diversecalate ed anelli supplementari, esiste la possibilitàdi definire lo spigolo superiore dell'edificio comelivello equipotenziale dai fulmini (+/-0). Questolivello equipotenziale da fulmine sulla coperturadel tetto viene di solito realizzata per palazzi mol-to alti, dove la distanza di sicurezza non può esse-re rispettata per questioni fisiche.

A questo scopo devono essere integrate nel colle-gamento equipotenziale tutte le installazionimetalliche e tutti i conduttori elettrici ed elettroni-ci per mezzo di scaricatori di correnti da fulmine(SPD tipo I). Questo nodo equipotenziale viene col-legato direttamente anche con la protezione con-tro i fulmini esterna. Attraverso le misure descrittein precedenza, le distanze di sicurezza sugli spigoli

superiori dell'edificio vengono poste a 0. Lo svan-taggio di questa forma di esecuzione è dato dalfatto che tutti i conduttori, le installazioni metalli-che, ad esempio le armature, le guide dell'ascenso-re ed anche le calate conducono corrente da fulmi-ne. Gli effetti di queste correnti su sistemi elettricied elettronici devono essere considerati durante laprogettazione del sistema di protezione contro ifulmini interno (protezione da sovratensioni).

E' vantaggioso una distribuzione della corrente dafulmine su una vasta area .

5.7 Tensione di passo e di contatto

Nella norma CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) viene fat-to notare, che in casi particolari all'esterno di unedificio in prossimità delle calate, la tensione dicontatto o di passo può essere mortale, anche se ilsistema di protezione contro i fulmini è stato pro-gettato a norma.

Casi particolari sono, ad esempio, le zone di ingres-so, zone coperte di strutture con alta frequenza divisitatori come teatri, cinema, centri commerciali,nei quali sono presenti le calate nude e i dispersorinelle immediate vicinanze.

Per strutture particolarmente esposte (a rischio ful-minazione) che sono liberamente accessibili alpubblico, possono pure essere necessarie dellemisure contro le tensioni di passo e di contatto.

Queste misure (ad esempio regolazione del poten-ziale) vengono applicate in primo luogo a chiese,torri di osservazione, rifugi, pali di illuminazionenegli impianti sportivi e ponti.

I raggruppamenti di persone possono essere diver-si a seconda del luogo (ad esempio la zona diingresso di centri commerciali o zone di salita del-le torri di osservazione). Sono così necessarie misu-re per ridurre la tensione di passo e di contattosolo nelle zone ad elevato rischio.

Qui viene applicato il controllo del potenziale, iso-lamento del suolo o altre misure descritte piùavanti. Le singole misure di protezione possonoanche essere combinate tra loro.

h 1h 2

h 3h 4

h n

I a

I gI f

I bI c

I d

c c

sa

sb

sc

sd

sf

sg

(A)

Figura 5.6.10 Valori del coefficiente kc in caso di una maglia a funidi captazione, anelli che collegano le calate e ildispersore di tipo B


Definizione della tensione di contattoLa tensione di contatto è quella tensione che agi-sce su una persona tra la sua posizione a terra e ilpunto di contatto con la calata. Il percorso della corrente passa dalla mano attra-verso il corpo verso i piedi (Figura 5.7.1).

Il pericolo di una tensione di contatto troppo ele-vata non esiste per le costruzioni con struttura por-tante in acciaio o in cemento armato, a condizioneche l'armatura sia collegata in modo permanente econtinuativo e le calate siano posate nel calce-struzzo. Inoltre per le facciate metalliche può essere trascu-rata la tensione di contatto, se queste sono stateincluse nel sistema equipotenziale e/o utilizzate come elementi naturali di calata.

Se nelle zone a rischio all'esterno della struttura,esiste (sotto il terreno) del calcestruzzo armato conun collegamento sicuro dell'armatura al dispersoredi fondazione, questa misura migliora il percorsodel gradiente di potenziale e agisce come control-lo del potenziale. La tensione di passo in questocaso può essere trascurata nell'analisi.

Il pericolo che una persona subisca un danno a cau-sa del contatto con la calata può essere ridottoadottando le seguenti misure:

⇒ la calata viene rivestita di materiale isolante(min. 3 mm polietilene reticolato con resisten-za dielettrica di 100kV 1,2/50 μs)

⇒ la posizione delle calate può essere modifica-ta, ad esempio, non utilizzando le zone diingresso di una struttura.

⇒ la probabilità di raggruppamento di personepuò essere ridotta utilizzando dei cartellisegnaletici o cartelli di divieto; possono essereutilizzate anche delle barriere.

⇒ la resistività dello strato superficiale del suolo,entro una distanza di 3 m dalla calata, non èinferiore a 5000 Ωm.

Di solito questo requisito viene soddisfatto uti-lizzando uno strato di asfalto di 5 cm oppureuno strato di ghiaia con spessore di 15 cm.

⇒ Addensamento della rete di maglie dell'im-pianto di terra adottando la regolazione delpotenziale

NotaUn pluviale, anche se non viene definito comecalata, può rappresentare un pericolo per le perso-ne che ne vengono a contatto. In questo caso sipuò ad esempio sostituire il tubo metallico con untubo in PVC (altezza: 3 m).

Definizione della tensione di passoLa tensione di passo è una parte delpotenziale di terra, che può esserebypassata da una persona con un passodi 1 m, considerando che il percorso del-la corrente nel corpo umano passa dapiede a piede (Figura 5.7.1).

La tensione di passo dipende dalla for-ma del gradiente.

Come è visibile dalla raffigurazione, latensione di passo diminuisce con l'allon-tanamento dalla struttura. Quindi ilrischio per le persone diminuisce conl'aumento della distanza dalla struttu-ra.

Per ridurre la tensione di passo possonoessere applicate le seguenti misure:

⇒ l'accesso di persone alle zone arischio può essere impedito (adesempio con barriere o cancelli)

1 m

ϕFE

US

FE

ϕ

UT

Ut

UT Tensione di terraUt Tensione di contattoUS Tensione di passoϕ Potenziale di superficieFE Dispersore di fondazione

Terra di riferimento

Figura 5.7.1 Raffigurazione - Tensioni di contatto e di passo


⇒ riduzione del lato di maglia nella rete di terra- regolazione del potenziale

⇒ la resistività dello strato superficiale del suoloentro 3 m dalla calata non deve risultare infe-riore a 5000 Ωm.

Di solito questo requisito viene soddisfatto dauno strato di asfalto di 5 cm oppure uno stratodi ghiaia con spessore 15 cm..

Se molte persone possono trovarsi frequentemen-te in una zona a rischio vicino alla struttura da pro-teggere, dovrebbe essere prevista la regolazionedel potenziale per la protezione delle persone.

La regolazione del potenziale è sufficiente, se lacaduta della resistenza superficiale nella zona daproteggere non è superiore a 1 Ω/m.

A questo proposito dovrebbe essere installato,oltre al dispersore di fondazione, un dispersore adanello aggiuntivo, ad una distanza di 1 m dallastruttura e ad una profondità di 0,5 m. Se sullastruttura è già presente un impianto di messa aterra sotto forma di dispersore ad anello, questocostituisce già il "primo anello" della regolazionedel potenziale. Ulteriori dispersori ad anello dovrebbero essereinstallati ad una distanza di 3 m dal primo e daglialtri dispersori ad anello. Con l'aumentare delladistanza dalla struttura la profondità deve essereaumentata (con incrementi di 0,5 m) (vedere tabel-la 5.7.1).

Se su una struttura viene realizzata la regolazionedel potenziale, questa deve essere installata nelseguente modo (Figura 5.7.2 e 5.7.3): Le calate devono essere collegate a tutti gli anellidella regolazione del potenziale.

Andamento di principio

Terr

a di

rifer

imen

to

0,5

m

1 m

1,5

m

1 m 3 m 3 m

2 m

3 m

Figura 5.7.2 Regolazione del potenziale – Illustrazione schematica e andamento del gradiente


Tra i singoli anelli devono essere effettuato alme-no due collegamenti (Figura 5.7.4).

Se i dispersori ad anello (dispersori di regolzione)non possono essere realizzati in modo circolare,dovranno essere intercollegati tra tutte le estremi-tà dei dispersori ad anello. Dovrebbero essere rea-lizzati almeno due collegamenti all'interno dei sin-goli anelli (Figura 5.7.5).Per la scelta dei materiali da utilizzare per i disper-sori ad anello deve essere considerata la possibilesollecitazione corrosiva (capitolo 5.5.7). Considerando la formazione di elementi galvanicitra dispersore di terra e dispersore ad anello, si èaffermato il materiale INOX AISI 316. I dispersori ad anello possono essere realizzati contondino Ø 10 mm o a bandella 30 x 3,5 mm.

5.7.1 Controllo delle tensioni di contattodelle calate per impianti di protezio-ne contro i fulmini

L'area pericolosa, per le tensioni di passo di contat-to, per le persone che si soffermano all'esterno diun edificio si estende ad una distanza fino a 3 mdall'edificio e ad un'altezza di 3 m. Questa aria daproteggere in altezza corrisponde alla distanza disicurezza s in aggiunta all'altezza massima rag-giungibile di una persona con braccio teso versol'alto (Figura 5.7.1.1).

Particolari richieste per misure di protezione val-gono per zone di ingresso e parti aggettanti distrutte con elevata frequenza di pubblico cometeatri, cinema, centri commerciali, scuole ed asili,dove nelle immediate vicinanze non siano presentidelle calate isolate e dispersori per la protezionecontro i fulmini. Per strutture particolarmente esposte (pericolo difulmine) dove è possibile il libero accesso al pubbli-co, come per esempio rifugi, possono pure esserenecessari delle misure contro le tensioni di contat-to troppo elevate.Nella valutazione del rischio per una strutturasecondo CEI EN 62305-2 viene considerato il peri-colo per le persone nel parametro L1 (perdita divite umane in una struttura).

Il pericolo da tensioni di contatto può essere ridot-to con le seguenti misure:

Figura 5.7.3 Possibile regola-zione del poten-ziale nella zonadi ingresso

Palo

1m 3m 3m

Punti di connessione

3m

Figura 5.7.4 Esecuzione della regolazione del potenzialeper una torrefaro o palo di radiotelefonia

Palo

1m3m 3m 3m

Colle

gam

ento

alla

p. e

s. es

iste

nte

fond

azio

ne (c

alce

stru

zzo

arm

ato)

Figura 5.7.5 Regolazione del potenziale con col-legamento al dispersore ad anello /dispersore di fondazione

Distanza dallastruttura

Profondità

1 Anello

2 Anello

3 Anello

4 Anello

1 m

4 m

7 m

10 m

0,5 m

1,0 m

1,5 m

2,0 m

Tabella 5.7.1 Distanza degli anelli e profondità della regolazione dipotenziale


⇒ La calata viene ricoperta con materiale isolan-te (min. 3 mm polietilene reticolato; con rigidi-tà dielettrica di 100 kV (1,2/50 μs))

⇒ La posizione delle calate viene modificata (p.es. non posizionare le calate nella zona diingresso di una struttura)

⇒ La resistività dello strato superficiale del terre-no a una distanza fino a 3 m dalla calata non èinferiore a 5 kΩm.

⇒ La probabilità di affollamento di persone puòessere ridotta con cartelli indicatori o ammoni-tori, possono essere installate anche delle bar-riere.

Le misure di protezione contro le tensioni di conta-to non sempre sono sufficienti per una efficaceprotezione delle persone. La richiesta, per esempiodella copertura di isolante a tenuta di alta tensio-ne di una calata esposta, non è sufficiente se non siprendono contemporaneamente delle misure diprotezione dalle scariche in superfice dell'isola-mento. Questo è di particolare importanza, quan-do devono essere considerate anche condizioniatmosferiche come p.es. precipitazioni (umidità).

In una calata isolata, come anche in una calatanuda, in caso di fulminazione, si istaura una tensio-ne molto elevata. Questa tensione viene peròseparata dalla persona tramite l'isolante. Siccomeil corpo umano, in riferimento all'isolante puòessere considerato un buon conduttore, lo stratoisolante viene sollecitato con quasi la totale tensio-

ne di contatto. Se l'isolamento non resiste alla ten-sione, identica alla calata nuda, una parte dellacorrente da fulmine, può circolare verso terraattraverso il corpo umano. Per una affidabile pro-tezione delle persone dalle tensioni di contatto èquindi indispensabile di evitare, sia la scaricadisruptiva dell’Isolamento, che anche una scaricain superficie lungo la distanza isolata. Un sistemacoerente, come il conduttore CUI soddisfa tutti irequisiti della tenuta alla scarica disruptiva nonchèla tenuta alla scarica in superficie per la protezionedalla tensione di contatto.

Costruzione del conduttore CUIIl conduttore CUI è composto dal conduttore inter-no in rame con una sezione di 50 mm2 e ricopertoda una guaina isolante di polietilene reticolatoresistente all'alta tensione con spessore di ca. 6mm (Figura 5.7.1.2).

Per una migliore protezione dagli agenti atmosfe-rici il conduttore è ricoperto da un ulteriore stratosottile di polietilene (PE). La calata isolata vienecollocata sull'intera zona pericolosa, significa che ilconduttore CUI viene installato in verticale per 3 msopra il livello del suolo. Il terminale superiore delconduttore viene collegato alla calata provenientedal sistema di captazione e il terminale inferioreconnesso all'impianto di terra.

Oltre alla tenuta alla scarica disruptiva dell'isola-mento, deve essere osservato anche il pericolo del-le scariche in superficie tra il punto di connessionedella calata nuda e la mano della persona in con-tatto con il conduttore. Questa problematica dellescariche in superficie, già conosciuta nella tecnicadell'alta tensione, viene ulteriormente aggravatadalla presenza di strati estranei come per esempiola pioggia. E' stato dimostrato in esperimenti, che

Figura 5.7.1.1 Zona di protezione per una persona

2,50 m

s

Figura 5.7.1.2 Costruzione del conduttore CUI

Conduttorein rame

Isolante in polietilene reticolato

Guaina in PE


su una calata isolata senza ulteriori provvedimentie in presenza di pioggia, si possono formare delle scariche in superficie per oltre 1 m. Tramite appli-cazione di una adeguata aletta alla calata isolatasul conduttore CUI viene creato una sufficientezona asciutta, che impedisce le scariche in superfi-

cie lungo la guaina isolante. Con le prove di tensio-ne in condizioni di pioggia viene dimostrata lasicurezza di funzionalità del conduttore CUI sia inriferimento alla tenuta alle scariche disruptive cherelativa alla tenuta alle scariche in superficie contensioni impulsive fino a 100 kV (1,2/50μs). Conqueste prove sotto pioggia, una definita quantitàd'acqua, con una stabilita conducibilità elettrica eun raggio del getto d'acqua a ca. 45°, viene spruz-zata sul conduttore (Figura 5.7.1.3).

Il conduttore CUI viene gia preconfezionato conelemento di connessione per il collegamento allacalata (punto di sezionamento) e se necessario puòessere accorciato sul posto per il collegamentoall'impianto di terra. Il prodotto e fornibile ad unalunghezza da 3,5 m e da 5 m e con adatte staffeportafilo di materiale plastico oppure in metallo(Figura 5.7.1.4).

Con il conduttore speciale CUI possono essere con-trollate le tensioni di contatto sulle calate con sem-plici provvedimenti e modesto dispendio per l’in-stallazione. Cos’ il pericolo per le persone, nellezone ad alto riscio, viene ridotto sensibilmente.

Figura 5.7.1.3 Prova in tensione sotto pioggia

Figura 5.7.1.4 Illustrazione conduttore CUI

Bild 5.7.1.5 (a) Spira calata persona (b) Induttanza mutua M e tensione indotta Ui

h

a

∆i/∆t

a)

∆i/∆t

b)

M

Ui

M ha

rconduttore

= ⋅ ⋅⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟0 2, ln

U Mi

ti = ⋅ΔΔ

Elemento diconnessione

Aletta

Staffa per conduttore


Accoppiamento induttivo in caso di impulsi conelevate ripidità

Relativo al pericolo per le persone, deve essereosservato anche il campo magnetico del sistemacon le sue conseguenze all'ambiente in prossimitàdelle calate. Nelle spire d'installazione estese, peresempio in prossimità delle calate, possono rivelar-si tensioni di alcuni 100 kV, che possono causareenormi perdite economiche. Anche il corpo uma-no, a causa delle sue caratteristiche di conduttoriforma, insieme alla calata isolata e il terreno con-duttivo, una spira con una induttanza mutua M,nella quale possono essere indotte delle tensioniUi elevate (Figure 5.7.1.5a e 5.7.1.5b). Il sistemacalata-persona funziona in questo caso come untrasformatore.Questa tensione accoppiata agisce sull'isolamento,perchè il corpo umano e il suolo nel frattempo,possono essere considerati conduttivi. Se la solleci-

tazione della tensione diventa troppo elevata, pro-voca una scarica disruptiva o in superficie dell'iso-lamento. La tensione indotta trascina di seguitoattraverso questa spira una corrente, con grandez-za dipendente dalle resistenze e l'induttanza pro-pria della spira, con possibile pericolo di vita per lapersona soggetta. L'isolamento deve quindi resi-stere a queste sollecitazione di tensione. La prescri-zione normativa di 100 kV con forma dell'impulso1,2/50μs include questi impulsi di tensione elevatima molto brevi, che si manifestano soltanto duran-te la fase di salita della corrente (0,25 μs con impul-so susseguente da fulmine negativo). Aumentandola profondità d'interramento della calata isolata siestende anche la spira e cosi anche l'induttanzamutua. Così aumenta gradualmente la tensioneindotta e la sollecitazione dell'isolamento, chedeve essere considerato nell'osservazione delrispettivo accoppiamento induttivo.

5 Protezione contro i fulmini esterna · 2013-03-05 · modello architettonico dell'edificio in...

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