Dispensa Fu Lm

5/10/2018 Dispensa Fu Lm - slidepdf.com

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1.Stato della tecnica per la costruzione di impianti diprotezione contro i fulmini

1.1 Norme per l'installazioneFino al 31.01.2007 erano valide in Italia le norme CEI 81-1 e 81-4, e la guida 81-8. Queste normerispecchiavano come contenuto a quanto era stato pubblicato dall'IEC, Comitato Tecnico 81 nel2001. Dopo tale anno i vari Comitati Nazionali hanno discusso, aggiunto e completato le suddettenorme, presentando nuove bozze internazionali classificate IEC 62305. La norma è stata suddivisain parti a seconda dei contenuti degli argomenti trattati.

• CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1): Principi generali Questa parte contiene le informazionirelative al pericolo da fulmine, alle caratteristiche del fulmine e ai parametri significativiper la simulazione degli effetti prodotti dai fulmini.

• CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2): Valutazione del rischio La valutazione del rischiosecondo CEI EN 62305-2 si basa su un'analisi dei rischi stessi al fine di stabilire per prima cosa la necessità di una protezione contro i fulmini. Dopodiché viene stabilita la

misura di protezione ottimale dal punto di vista tecnico ed economico. Infine vienedeterminato il rischio residuo rimanente.• CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3): Danno materiale alle strutture e pericolo per le

persone Tratta la protezione di edifici e persone dai danni materiali e dal pericolo dimorte, che potrebbero essere causati dall'effetto della corrente da fulmine oppure dascariche pericolose.

• CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4): Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture Tratta laprotezione di edifici contenenti sistemi elettrici ed elettronici dagli effetti dei disturbielettromagnetici (LEMP) prodotti dai fulmini.

1.2 Norme di prodottoI materiali, i componenti ed elementi dei sistemi di protezione contro i fulmini devono essereprogettati e testati per resistere alle probabili sollecitazioni elettriche, meccaniche e chimiche chepotranno subire durante il loro utilizzo. Questo riguarda sia i componenti della protezione contro ifulmini esterna che i componenti della protezione contro i fulmini interna.

• CEI EN 50164-1 (CEI 81-5): Prescrizioni per i componenti di connessione• EN 50164-2: Prescrizioni per i conduttori e i dispersori• EN 50164-3: Prescrizioni per gli spinterometri• CEI EN 61643-11 (CEI 37-8): Limitatori di sovratensione connessi a sistemi di bassa

tensione – Prescrizione e prove• CEI EN 61643-21 (CEI 37-6): Dispositivi di protezione dagli impulsi collegati alle reti di

telecomunicazione e di trasmissione dei segnali - Prescrizioni di prestazione e metodi diprova

2 Parametri della corrente da fulmine

2.1 Scariche atmosferiche e propagazione della corrente da fulmineOgni anno l'area della Repubblica Italiana è mediamente colpita da oltre un milione di fulmini.L'effettiva densità dei fulmini dipende tuttavia in gran parte dalla conformazione geografica delterreno. Oggi in Italia è possibile determinare il punto di impatto di un fulmine con una precisionedell'ordine di ca. 500 m grazie al sistema di rilevamento dei fulmini SIRF. Sul territorio italiano sonodistribuite sedici stazioni di misurazione. Tali stazioni sono sincronizzate e registrano l'istante in cuil'onda elettromagnetica della scarica del fulmine giunge in corrispondenza del rispettivo ricevitore.

Il punto di impatto del fulmine viene calcolato in base alla differenza dei diversi tempi dirilevamento dell'onda. Il moto ascensionale delle masse d'aria calda con un'umiditàsufficientemente elevata causano la formazione dei fenomeni temporaleschi. Per via dei processidi separazione delle cariche elettrostatiche, come attrito e nebulizzazione, le gocce d'acqua e le



particelle di ghiaccio contenute nelle nubi si caricano elettricamente. Nella parte alta della nubetemporalesca si accumulano le particelle con carica positiva, nella parte bassa quelle con caricanegativa. Alla base della nube si forma inoltre una piccola sacca di cariche positive che deve lasua origine all'effetto corona. Per via della densità di carica spaziale si vengono a creare intensitàdi campo locali dell'ordine di numerose centinaia di kV/m, si producono delle scariche guida cheprecedono la scarica del fulmine vero e proprio. I fulmini nube-nube provocano un pericolo per isistemi elettrici ed elettronici a causa dei campi elettromagnetici impulsivi (LEMP).I fulmini che colpiscono il terreno producono una compensazione della differenza di potenziale trale cariche elettriche delle nubi e le cariche al suolo. In particolare, si possono creare due tipi difulmini:

• fulmini discendenti (fulmini nube-terra)

• fulmini ascendenti (fulmini terra nube)

Per quanto riguarda gli oggetti colpiti da un fulmine, i fulmini discendenti (nube-terra) comportanouna sollecitazione maggiore rispetto ai fulmini ascendenti (terra-nube). Alla base dei calcoli dellemisure di protezione contro i fulmini vengono pertanto considerati i parametri dei fulmini

discendenti. A seconda del tipo, ogni fulmine è composto da uno o più fulmini parziali. Sidistinguono correnti impulsive di durata inferiore a 2 ms e correnti di lunga durata superiori a 2 ms.Altre caratteristiche distintive dei fulmini parziali sono la polarità (negativa o positiva) e la posizionetemporale nell'ambito della scarica del fulmine.



2.2 Ampiezza della corrente da fulmineUna scarica del fulmine può essere considerata come una fonte di corrente pressoché ideale. Seuna corrente elettrica di questo tipo scorre attraverso parti conduttrici si avrà una caduta ditensione descritta con la legge di Ohm. Se una corrente si forma in un unico punto su unasuperficie conduttrice omogenea, si crea il cosiddetto gradiente di potenziale. Se si trovano degliesseri viventi (persone o animali) all'interno del gradiente di potenziale, si forma una tensione dipasso, che può avere come conseguenza una scossa elettrica pericolosa. Più la conduttività delterreno è alta, più piatto risulterà il gradiente di potenziale. Il rischio di pericolose tensioni di passodiminuisce conseguentemente. Se il fulmine colpisce un edificio, che è già provvisto di impianto diprotezione contro i fulmini, la corrente da fulmine che si scarica attraverso l'impianto di messa aterra dell'edificio non esiste alcuna possibilità di pericolo per persone all'interno dell'edificio. Perciòè necessario eseguire l'equipotenzializzazione di tutte le parti conduttrici che si possono toccare,presenti all'interno dell'edificio. Se questo viene trascurato, esiste il rischio di pericolose tensioni dicontatto in caso di fulminazione.

2.3 Pendenza della corrente da fulmine

La pendenza dell'aumento di corrente da fulmine Δi/ Δt determina l'altezza delle tensioni indotteelettromagneticamente. Tali tensioni vengono indotte in tutti i circuiti di conduttori aperti o chiusi,che si trovano nelle vicinanze di conduttori attraversati dalla corrente da fulmine. Per la stima dellamassima tensione indotta in circuiti di conduttori viene perciò utilizzata la pendenza di salita dellacorrente da fulmine del fulmine susseguente.

2.4 Carica della corrente da fulmineLa carica Qfulmine della corrente di fulminazione è composta dalla carica prodotta dalla correnteimpulsiva Qimp e dalla carica prodotta dalla corrente di lunga durata Qlungo.

∫ ⋅= dt iQ

La carica della corrente da fulmine provoca delle fusioni sui componenti del sistema di protezionecontro i fulmini che vengono colpiti direttamente dal fulmine. Recenti ricerche hanno dimostratoche soprattutto la carica prolungata Qlungo della corrente di lunga durata è in grado di fondere o fareevaporare grossi volumi di materiale.

2.5 Energia specificaL'energia specifica W/R di una corrente impulsiva è l'energia che la corrente impulsiva produce suuna resistenza di 1Ω. Questa conversione di energia è data da

∫ ⋅= dt i RW 2 /

spesso chiamata “impulso quadrato di corrente”. Tale energia è determinante per il riscaldamentodei conduttori attraversati dalla corrente impulsiva da fulmine, così come per l'effetto della forzaesercitata sui conduttori. Per il calcolo del riscaldamento di conduttori si parte dal presupposto chel'energia termica totale viene creata dalla resistenza ohmica dei componenti del sistema diprotezione contro i fulmini. Inoltre si presuppone che, a causa della brevità del processo, non saràpossibile alcuno scambio di calore con l'ambiente circostante. L'energia specifica della corrente



impulsiva determina così la sollecitazione che causa una deformazione reversibile o irreversibiledei componenti e del sistema di protezione.

3 Progettazione di un impianto di protezione contro i fulmini

3.1 Necessità dell'impianto LPS - situazione normativaL'impianto di protezione contro i fulmini LPS ha il compito di proteggere edifici dalle fulminazionidirette e di conseguenza da un eventuale incendio o dalle conseguenze della corrente da fulmineimpressa. Quando queste prescrizioni non contengono alcuna specificazione sui dettagli dellemisure di protezione contro i fulmini, si consiglia di installare almeno un LPS di classe III secondoCEI EN 62305-3 (CEI 81-10 parte 3). Altrimenti la necessità della protezione e la scelta dellerispettive misure di protezione dovrebbero essere calcolate tramite una valutazione del rischio. Gliimpianti LPS sono sempre necessari nei seguenti ambienti: luoghi di pubblico spettacolo, strutturecommerciali, centri di esposizione, alberghi, grattacieli, ospedali, etc.

3.2 Valutazione del rischio e scelta dei componenti di protezione

3.2.1 Valutazione del rischioUna valutazione del rischio previdente implica il calcolo dei rischi per l'azienda. Fornisce deglielementi che permettono di prendere le decisioni opportune al fine di limitare tali rischi e rendetrasparente quali rischi devono essere coperti da assicurazioni. Per le aziende che lavorano congrandi impianti elettronici oppure forniscono servizi, deve essere considerato in particolare anche ilrischio derivante da fulminazione. Le analisi dei rischi hanno come obiettivo l'oggettivazione e laquantificazione del pericolo al quale sono esposti gli edifici e i loro contenuti in caso di unafulminazione diretta e indiretta. L'analisi del rischio definita nella CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2)garantisce un progetto di protezione contro i fulmini comprensibile per tutte le parti coinvolte che

sia ottimale dal punto di vista tecnico ed economico.

3.2.2 Basi per la valutazione del rischioIl rischio R per un danno da fulminazione risulta in generale, secondo la norma CEI EN 62305-2(CEI 81-10/2), dalla relazione:

LP N R ⋅⋅=

dove N è il numero di eventi pericolosi, P è la probabilità di danno ed L è la perdita in seguito aldanno.Il compito della valutazione del rischio comprende la determinazione dei tre parametri N, P e L per

tutte le componenti di rischio rilevanti. Tramite un confronto tra il rischio R individuato in questomodo e il rischio accettabile RT, possono in seguito essere espresse delle affermazioni sui requisitie il dimensionamento delle misure di protezione contro i fulmini.

3.2.3 Frequenza delle fulminazioneVengono distinte le seguenti frequenze di fulminazione che possono interessare una struttura:

• ND numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta della struttura;• NM numero di eventi pericolosi per fulminazione in prossimità della struttura con

effetto magnetico;• NL numero di eventi pericolosi per fulminazione sul servizio entrante dall'esterno;• NI numero di eventi pericolosi per fulminazione in prossimità del servizio.



Il calcolo del numero annuo di eventi pericolosi è descritto nella CEI EN 62305-2. Per prima cosasi parte dalla densità di fulmini al suolo Ng della zona in cui è ubicato l'oggetto da proteggere. Per la frequenza di fulmini diretti ND sulla struttura, viene utilizzata la seguente relazione:

610

−⋅⋅⋅= d d g D C A N N

dove Ad è l'area di raccolta di una struttura isolata in terreno pianeggiante (Figura 3.2.3.2), Cd è ilcoefficiente di posizione dell'ambiente (Tabella 3.2.3.1).

E’ possibile calcolare la frequenza delle fulminazioni nelle vicinanze NM:

610

−⋅⋅= mg M A N N

dove Am è l'area di raccolta che si ottiene tracciando intorno alla struttura una linea ad unadistanza di 250 m. La frequenza di fulminazioni dirette su un servizio di alimentazione entrante NL risulta da:

610

−⋅⋅⋅⋅= t elg L C C A N N

L'area di raccolta dei fulmini su un servizio A l (Figura 3.2.3.3) dipende dal tipo di linea e dallalunghezza LC del conduttore, in caso di cavi interrati dalla resistività del terreno ρ, mentre per lelinee aeree dipende dall'altezza da terra del conduttore HC (Tabella 3.2.3.2).



La frequenza NL non comprende quindi le sovratensioni pure con conseguenti disturbi o guasti suisistemi elettrici ed elettronici, ma piuttosto effetti meccanici e termici in caso di fulminazione. Lesovratensioni sui servizi entranti vengono determinati dal numero di fulminazione in prossimità diun servizio entrante NI:

6

10

−

⋅⋅⋅⋅= t eigl C C A N N

L'area Ai (Figura 3.2.3.3) dipende anche in questo caso dal tipo di conduttore (linea aerea, cavointerrato), dalla lunghezza LC della linea. La frequenza Nl è da verificare singolarmente per ilservizio entrante nella struttura.

3.2.4 Probabilità di dannoIl parametro "probabilità di danno" indica con quale probabilità una possibile fulminazione puòcausare un determinato danno. Il valore della probabilità di danno potrà in tal caso essere almassimo 1. Vengono distinti i seguenti 8 tipi di probabilità di danno:

• PA scossa elettrica su esseri viventi attraverso fulminazione diretta sulla struttura;• PB incendio, esplosione, effetto meccanico e chimico attraverso fulminazione diretta sulla

struttura;• PC guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione diretta sulla struttura;• PM guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione al suolo in prossimità della struttura;• PU scossa elettrica su esseri viventi per fulminazione diretta su un servizio connesso;• PV incendio, esplosione, effetto meccanico e chimico attraverso fulminazione diretta su un

servizio connesso;• PW guasti a sistemi elettrici/elettronici attraverso fulminazione diretta su un servizio

entrante;• PZ guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione in prossimità del servizio entrante.

3.2.5 Tipi di danno e perditaA seconda della costruzione, dell'utilizzo e del tipo di struttura, i tipi di danno rilevanti possonoessere molto diversi. La norma CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) distingue i quattro seguenti tipi diperdite:

• L1 perdita di vite umane (lesione oppure morte di persone);• L2 perdita di servizio pubblico;• L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile;• L4 perdita economica (struttura e suo contenuto, servizio e perdita attività).

3.2.6 Fattore di perdita

Se un determinato danno si è verificato in una struttura, allora deve essere determinato il suoeffetto. Per la valutazione degli effetti dei danni viene utilizzato il fattore di perdita L. Il fattore diperdita viene principalmente suddiviso in:

• Lt perdita per danni ad esseri viventi di seguito a tensioni di contatto e di passo;• Lf perdita per danni materiali in una struttura;• Lo perdita per guasto di impianti elettrici ed elettronici interni.

A seconda del tipo di perdita rilevante, verranno valutati l'entità del danno, l'importo del danno o leconseguenze.

3.2.7 Componenti di rischio rilevanti dovute a fulminazioni diverse

Tra il tipo del danno, il tipo di perdita e le componenti di rischio rilevanti risultanti esiste una strettarelazione. Se il fulmine si abbatte direttamente su una struttura, si verificano le seguenticomponenti di rischio (Tabella 3.2.7.1).



3.2.8 Rischio accettabile per danni da fulminazionePer la decisione sulla scelta delle misure di protezione contro i fulmini occorre verificare se ilrischio R supera il valore di rischio ammissibile RT o no. Questo vale però soltanto per i tre tipi diperdita L1 - L3 dove per una struttura sufficientemente protetta contro i fulmini vale:

T R R ≤

3.2.9 Scelta delle misure di protezione contro i fulminiAttraverso il calcolo dettagliato dei rischi rilevanti per un determinato tipo di struttura, la scelta dellemisure di protezione contro i fulmini può essere eseguita in modo estremamente preciso. Ildiagramma di flusso indica la procedura secondo CEI EN 62305-2 (Figura 3.2.9.1).



3.2.10 Perdite economiche / redditività delle misure di protezionePer alcune strutture è rilevante il tipo di perdita L4: perdite economiche. In questi casi non si puòcalcolare con il rischio tollerabile RT. È invece da valutare se le misure di protezione sonogiustificabili dal punto di vista economico. Valori assoluti come un definito rischio tollerabile RT, nonsono dei criteri di paragone, bensì valori relativi: diverse varianti di misure di protezione dellastruttura vengono paragonate fra di loro e la variante ottimale verrà realizzata, cioè quella con i piùbassi costi delle perdite per il pericolo da fulminazione rimanenti.

3.2.11 Supporti per la progettazioneL'applicazione della procedura per la valutazione del rischio per le strutture non sempre risultafacile e può essere migliorata significativamente attraverso una soluzione ottenuta con il supportodel computer. Sono disponibili i seguenti supporti per la progettazione:

• Valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2• Calcolo della distanza di sicurezza• Calcolo della lunghezza dei dispersori• Calcolo dell'altezza delle aste di captazione

3.3 Ispezione e manutenzione

3.3.1 Tipi di ispezioni e qualifiche degli ispettoriPer assicurare una protezione duratura serve un programma di ispezione e di manutenzione delsistema di protezione contro i fulmini. Se durante l'ispezione di un sistema di protezione contro ifulmini vengono rilevati dei difetti, la responsabilità di eliminare immediatamente tali difetti ècompito del gestore/proprietario della struttura. La prova del sistema di protezione contro i fulminideve essere eseguita da personale specializzato nella protezione contro i fulmini. Attraverso leispezioni deve essere garantita la funzionalità del sistema di protezione contro i fulmini e deveessere messo a disposizione del verificatore la documentazione di progettazione del sistema diprotezione contro i fulmini contenente i criteri della progettazione, la descrizione dellaprogettazione e i disegni tecnici.

3.3.2 DocumentazionePer ogni ispezione deve essere redatto un rapporto. Dovrà essere conservato presso ilcommittente della struttura/sistema oppure presso l'ufficio amministrativo competente.

3.3.3 ManutenzioneLa manutenzione e le verifiche dei sistemi di protezione contro i fulmini devono essere coordinate.Dovrebbero essere fissate oltre alle ispezioni, anche delle manutenzioni periodiche. La frequenzadei lavori di manutenzione dipende dai seguenti fattori:

• perdita di qualità causata da agenti atmosferici o ambientali;• effetto di fulminazioni dirette e dei possibili danni causati da queste ultime;• livello di protezione della struttura in esame.

4 Sistema di protezione contro i fulmini

I sistemi di protezione contro i fulmini hanno il compito di proteggere le strutture da incendi o dadistruzione meccanica e anche le persone dentro agli edifici da danni o persino da morte.Un sistema di protezione contro i fulmini è costituito da una protezione esterna e una interna.Le funzioni della protezione contro i fulmini esterna sono:

• intercettare le fulminazioni dirette con un sistema di captatori;• condurre la corrente da fulmine in modo sicuro verso terra con un sistema di calate;• distribuire la corrente di fulmine nella terra attraverso l'impianto di messa a terra.



La funzione della protezione contro i fulmini interna è evitare la formazione di scariche pericoloseall'interno della struttura.In base ad una serie di regole costruttive sono state fissate le quattro classi di LPS I, II, III e IVcorrispondenti ai livelli di protezione LPL. Ciascuna classe di LPS comprende regole costruttivedipendenti e indipendenti dalla classe di LPS.

5 Protezione contro i fulmini esterna

5.1 Dispositivi di captazioneI dispositivi di captazione di un sistema di protezione dai fulmini hanno il compito di preservare ilvolume da proteggere dalle fulminazioni dirette. Attraverso un dispositivo di captazione bendimensionato potranno essere ridotti gli effetti dei fulmini su una struttura. I dispositivi di captazionepossono essere:

• aste• fili e funi tese

• conduttori ammagliatiI dispositivi di captazione devono essere disposti principalmente negli angoli e sui bordi. Per stabilire la disposizione e le posizioni dei dispositivi di captazione, possono essere utilizzati tremetodi:

• metodo della sfera rotolante;• metodo della maglia;• metodo dell'angolo di protezione.

5.1.1 Metodi di calcolo e tipi di dispositivi di captazioneMetodo della sfera rotolante - "modello elettrico - geometrico"Nel caso di fulmini nube-terra, un canale discendente avanza con passi tortuosi verso terra.Quando il canale discendente e vicino alla terra, da alcune centinaia a poche decine di metri, vienesuperata la rigidità dielettrica dell'aria vicina alla terra. A questo punto parte dalla terra un'altrascarica "leader" simile al canale discendente in direzione della punta del canale discendente: essaè una contro scarica verso l’alto. Cosi viene stabilito il punto di abbattimento di un fulmine.

Tale metodo si basa sull'ipotesi che la punta del canale discendente si avvicina agli oggetti sulla

terra in modo arbitrario e non viene influenzato fino alla distanza della scarica disruptiva finale. Ilpunto di abbattimento viene in seguito determinato dall'oggetto. Esiste quindi una proporzionalitàtra il valore di cresta I della corrente di fulmine e la distanza della scarica disruptiva finale hB.



Sono definite quattro classi di LPS, basate sui corrispondenti LPL. La classe I offre la protezionepiù alta, mentre la classe IV offre, nel confronto, la protezione più bassa. Oltre alla classe di LPS èdefinita anche l'efficacia di intercettazione dei dispositivi di captazione.Da qui si ricava il tratto della scarica disruptiva finale e quindi il raggio della sfera rotolante. E’possibile dedurre un procedimento generale, che permette di controllare lo spazio da proteggerema è necessario un modello in scala dell'oggetto da proteggere dove è necessario includere ancheedifici e oggetti circostanti. La sfera rotolante viene quindi fatta rotolare attorno all'oggetto inesame, e tutti i punti di contatto - che corrispondono ai possibili punti di abbattimento del fulmine -vengono segnati. Si rileveranno cosi sul modello tutti i punti di un eventuale abbattimento delfulmine. Si potranno individuare chiaramente anche le zone protette che derivano dalla geometriadell'oggetto da proteggere e dal suo ambiente circostante. In questi punti non e necessarioinstallare un dispositivo di captazione (Figura 5.1.1.3).

65,010 I r ⋅=

Metodo delle maglieL'impianto di captazione a maglie può essere applicato 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 corrispondente al livello di protezione (Tabella 5.1.1.3).La posizione delle singole maglie può essere scelta liberamente utilizzando il punto più alto e glispigoli esterni dell'edificio. I conduttori di captazione sugli spigoli perimetrali delle strutture devonoessere installate il più vicino possibile agli spigoli stessi.

Metodo dell'angolo di protezioneIl metodo dell'angolo di protezione e dedotto dal modello di fulmine geometrico - elettrico. L'angolodi protezione viene determinato dal raggio della sfera rotolante. L'angolo di protezione

paragonabile con il raggio della sfera rotolante si ottiene, quando una linea obliqua taglia la sferarotolante in modo che le superfici cosi create siano di misura uguale (Figura 5.1.1.11). I conduttoridi captazione, aste di captazione, pali e funi dovrebbero essere posizionati in modo da far rientraretutte le parti della struttura da proteggere all'interno del volume protetto dall'impianto di captazione.



Sui tetti degli edifici possono essere presenti degli oggetti isolati e quando è necessario proteggerlisi possono installare dei dispositivi di captazione, i quali possono essere o meno isolati. Tra idispositivi di captazione isolati possiamo trovare ad esempio aste, funi o conduttori tesi, etc.

5.1.2 Dispositivi di captazione sui tetti In relazione al tipo di tetto (ad esempio con tetto a doppio spiovente, piano, con coperturemetalliche, tetti carrabili e calpestabili, etc.) vengono installati dei dispositivi di captazione con degliaccorgimenti diversi. Sono presi in considerazione i punti più esposti all’abbattimento di un fulminee vengono maggiormente protetti con degli accorgimenti particolari in relazione alla loro forma eposizione. Viene inoltre considerato se nel tetto sono presenti o meno materiali conduttivi.

5.2 CalatePer calata si intende il collegamento elettrico tra il dispositivo di captazione e l'impianto di messa aterra. Le calate devono condurre la corrente da fulmine captata verso l'impianto di messa a terra,senza creare danni all'edificio. Le calate devono essere posate con le seguenti caratteristiche: dalpunto d'impatto del fulmine verso terra esistano diversi percorsi paralleli della corrente, lalunghezza dei percorsi della corrente sia la più corta possibile e i collegamenti verso i corpimetallici della struttura siano realizzati in tutti i punti necessari.

5.2.1 Determinazione del numero di calate Il numero di calate dipende dalla dimensione perimetrale del tetto. La disposizione delle calatedeve essere il più uniforme possibile. Il numero esatto di calate può essere individuato solamentetramite il calcolo della distanza di sicurezza s. Attraverso percorsi di corrente paralleli vienemigliorato il coefficiente di distribuzione della corrente kc. Con questo la corrente nelle due calate siriduce e quindi e possibile mantenere la distanza di sicurezza richiesta.

5.2.2 Calate di un sistema di protezione contro i fulmini non isolatoIn un primo luogo le calate vengono ancorate direttamente sull’edificio. Se la parete è composta damateriale difficilmente o moderatamente infiammabile le calate possono essere installatedirettamente su di essa. Se la parete è infiammabile bisogna verificare che l’aumento ditemperatura dovuto al passaggio di corrente nel conduttore non provochi un incendio.Le calate devono essere posizionate in modo tale che i conduttori di captazione e i collegamentisiano i più brevi possibili. Possono essere utilizzati degli elementi naturali per le calate quali:installazioni metalliche, struttura portante dell’edificio, elementi prefabbricati in calcestruzzo, etc.

Deve essere però garantito che il collegamento sia continuo e duraturo.



5.2.3 Calate di un sistema di protezione contro i fulmini esterno isolato Se il dispositivo di captazione e costituito da aste di captazione montate su pali indipendenti (o ununico palo), quest'ultimo funge sia da dispositivo di captazione sia da calata. Per ognuno di questipali è necessaria almeno una calata. Se il dispositivo di captazione è costituito da uno o più cordeo funi tese, per ogni ancoraggio delle estremità è necessaria almeno una calata. Se l'impianto dicaptazione è ammagliato allora è necessario almeno una calata per ogni ancoraggio alle estremitàdei conduttori.

5.2.4 Condutture isolate resistenti all’alta tensione – Conduttura HVI ® Negli impianti di telefonia mobile vengono utilizzati molti edifici ospitanti. Per i gestori di telefoniamobile esistono tipicamente tre situazioni:

• l'edificio non è dotato di impianto di protezione contro i fulmini: l’impianto diradiotrasmissione viene collegato a terra e verrà installata una protezione da sovratensionesupplementare.

• l'edificio è dotato di impianto di protezione contro i fulmini non più funzionante: l’impianto diradiotrasmissione viene collegato alla protezione contro i fulmini esterna secondo il livello diprotezione stabilito.

• l'edificio è dotato di impianto di protezione contro i fulmini funzionante: l’impianto deverispettare le distanze di sicurezza calcolate in base al livello di protezione.

Con la soluzione innovativa delle condutture isolate HVI® resistenti all'alta tensione, per l’installatore di impianti di protezione contro i fulmini esiste oggi un nuovo metodo per rispettare inmodo semplice la distanza di sicurezza. Il concetto di base della calata isolata consistenell’avvolgere con materiale isolante il conduttore che conduce le correnti da fulmine.Degli esempi di installazione possono essere: applicazioni per telefono mobile, costruzioni sultetto, calata, etc.

5.3 Materiali e dimensioni minime per organi di captazione e di calata

Nella tabella seguente sono indicate le sezioni minime, la forma e il materiale impiegati per gliimpianti di captazione.



5.4 Misure di montaggio per organi di captazione e di discesa Tali misure vengono definite principalmente dalle forze meccaniche che agiscono sull’impianto diprotezione contro i fulmini esterno. Queste forze si creano a causa delle forze di compressione etrazione dovute dalla dilatazione termica, dal vento, dal peso della neve, etc.Per le adduzioni nel terreno o i collegamenti al dispersore di fondazione deve essere osservata laprotezione dalla corrosione. Nelle norme CEI EN 62305-3 vengono consigliate le misure dicollegamento per la protezione contro i fulmini esterna.

5.5 Impianto di messa a terra In relazione all’impianto di terra bisogna considerare le seguenti definizioni.

• Terra: è il terreno come conduttore il cui potenziale elettrico in ogni punto èconvenzionalmente considerato uguale a zero.

• Terra di riferimento: parte superficiale della terra, fuori dall’area di influenza di undispersore o di un impianto di terra, nel quale tra due punti qualsiasi non si hannopercettibili differenze di potenziale dovute alla corrente terra.

• Dispersore: conduttore in contatto elettrico con il terreno o conduttore annegato nelcalcestruzzo a contatto con il terreno.

• Impianto di terra: sistema limitato localmente costituito da dispersori o parti metalliche incontatto con il terreno di efficacia uguale a quella dei dispersori.

• Conduttore di terra: è un conduttore che collega una parte dell’impianto da mettere a terracon un dispersore o che collega tra loro più dispersori.

• Messa a terra per la protezione contro i fulmini: è la messa a terra di un impianto di

protezione contro i fulmini per scaricare verso terra la corrente da fulmine.

Viene effettuata una classificazione per i dispersori e possiamo trovare:• Dispersore orizzontale: viene interrato ad 1m di profondità e può essere disposto in modo

radiale, ad anello o a maglia. • Dispersore verticale: viene solitamente interrato ad una profondità maggiore di 1m. • Dispersore di fondazione: uno o più conduttori annegati in calcestruzzo a contatto con il

terreno su un ampia superficie. • Dispersore per il controllo del potenziale di terra: serve per ridurre il gradiente di

potenziale sulla superficie del terreno. • Dispersore ad anello: interrato o superficiale e forma un anello chiuso attorno a un edificio

• Dispersore di fatto: parte metallica a contatto con la terra o con l’acqua direttamente oattraverso calcestruzzo, il cui scopo originale non è la messa a terra ma soddisfa tutti irequisiti di un dispersore.



Vengono definiti i seguenti tipi di resistenza:• Resistività del terreno: ρE è la resistenza specifica del terreno.• Resistenza di terra: RA è la resistenza tra il dispersore e la terra di riferimento.• Resistenza di terra impulsiva: Rimp è la resistenza che si ha durante il passaggio di

correnti di fulmine tra un punto di terra dell’impianto e la terra di riferimento.

In relazione al tipo di dispersore vengono utilizzate le seguenti formule empiriche:

Vengono definite inoltre diverse tensioni:

• Tensione di terra: UE è la tensione che si verifica tra l’impianto di terra e la terra diriferimento.

• Potenziale di superficie del terreno: φ è la tensione tra un punto della superficie delterreno e la terra di riferimento.

• Tensione di contatto: UT è la parte del potenziale di terra a cui può essere sottoposta unapersona.

• Tensione di passo: US è la parte del potenziale di terra a cui può essere sottoposta unapersona con un passo di 1m.

• Collegamento equipotenziale: è il collegamento delle masse metalliche e degli impiantielettrici con l’impianto di protezione contro i fulmini attraverso conduttori, scaricatori dicorrente da fulmine o spinterometri.



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 dell'impianto di captazione e di calata per la scaricadella corrente di fulmine a terra. Per i diversi sistemi elettrici è preferibile un impianto di messa aterra comune. La norma CEI EN 62305-3 si basa su una equipotenzialità antifulmine sistematica,non viene richiesto un valore particolare per la resistenza di terra. Generalmente viene tuttaviaconsigliata una resistenza di terra bassa. La norma definisce dispersori di tipo A e di tipo B.

• Dispersori di tipo ASono dispersori ad elementi radiali singoli oppure dispersori verticali. Il loro minimo numeroè 2. Essi hanno il vantaggio di trovarsi in strati di terreno più profondi, la cui resistività ègeneralmente inferiore rispetto agli strati più superficiali. I requisiti di equipotenzialità tra lecalate e il controllo di potenziale non vengono soddisfatti dal dispersore di tipo A. Per ottenere una ripartizione uniforme della corrente, i singoli dispersori di tipo A devono essereconnessi tra loro.

• Dispersori di tipo B Sono dispersori ad anello posti attorno all’oggetto da proteggere oppure dispersori difondazione. Se non è possibile realizzare un anello chiuso all’esterno dell’edificio, devonoessere installati dei conduttori all’interno dell’edificio per chiudere l’anello.

5.5.2 Impianti di messa a terra, dispersori di fondazione e dispersori per costruzioniparticolari Il dispersore di fondazione deve essere posato come un anello chiuso nella fondazione (Figura5.5.2.1) realizzando così in primo luogo anche la funzione di equipotenzialità.In relazione a dove deve essere effettuata l’installazione dell’impianto di messa a terra abbiamoche per ogni tipo di struttura devono essere prese in considerazione differenti aspetti. Ad esempiola posa in calcestruzzo non armato o in calcestruzzo armato hanno diversi accorgimenti. Un altroesempio può essere quello che i dispersori utilizzati per strutture con vasca bianca non sono glistessi utilizzati per una struttura con vasca nera e cosi via. Con il termine vasca bianca si intendeuna struttura che non presenta alcun trattamento supplementare sul lato rivolto verso terra. Con iltermine vasca nera si intende un edificio nel quale vengono utilizzati degli strati di bitume nelle

parti esterne.



5.5.3 Dispersori ad anello – dispersore di tipo B Su tutte le nuove costruzioni la CEI 64-12 consiglia un dispersore di fondazione. Questodispersore deve essere utilizzato con L'80% dei conduttori del dispersore a contatto con il terrenoad una profondità di > 0,5 m e a una distanza di 1 m dall'edificio. Se il dispersore viene inseritocome descritto in precedenza, riduce la tensione di passo. Il dispersore ad anello dovrebbe essereposato nel sottosuolo preesistente. L'inserimento in terreno di riporto oppure riempito di calcinacci

peggiora la resistenza di terra.

5.5.4 Dispersore verticale – dispersore di tipo A I dispersori componibili del sistema DEHN vengono prodotti con acciaio speciale e zincati a caldoin bagno oppure sono realizzati in acciaio inossidabile altolegato ASI 316. Tali dispersori diprofondità hanno i seguenti principali vantaggi:

• Una giunzione speciale• Si innesta automaticamente durante l’infissione delle barre• Vengono raggiunti valori di resistenza costanti• Alta resistenza alla corrosione

5.5.5 Interconnessioni di impianti di messa a terra Un impianto di messa a terra può avere diversi compiti. Il compito di una terra di protezione equello di collegare in modo sicuro al potenziale di terra gli impianti elettrici e le apparecchiature e diproteggere persone e materiali in caso di guasto elettrico. L’impianto di terra per sistemi diprotezione contro i fulmini provvede a condurre la corrente in modo sicuro dalle calate nel terreno.L’impianto di messa a terra ha il compito di garantire il funzionamento sicuro e privo di disturbidegli impianti elettrici ed elettronici. La sua struttura deve essere in grado di svolgere tutti questicompiti nell'insieme.Se una struttura relativamente grande è composta da più di un edificio e se esistono dei conduttorielettrici tra questi edifici, attraverso il collegamento dei singoli sistemi di terra, la resistenza di terra

(totale) può essere ridotta (Figura 5.5.6.1). Inoltre, le differenze di potenziale tra gli edifici vengonoridotte notevolmente.



5.5.6 Corrosione dei dispersori I metalli che si trovano in contatto diretto con il terreno o l'acqua (elettroliti), possono corrodersi acausa di correnti parassite, terreno aggressivo e formazione di elementi galvanici. Il pericolo dicorrosione dipende dal materiale e da tipo e composizione del terreno. Sempre più spesso siosservano dei danni da corrosione dovuti alla formazione di elementi galvanici. Negli impianti adalta tensione, i dispersori della terra di protezione vengono sempre più spesso collegati alla terrad'esercizio per l'impianto in bassa tensione. In relazione alla corrosione vengono definiti i seguentitermini:

• Corrosione : è la reazione di un materiale metallico con il suo ambiente circostante.• Corrosione elettrochimica : è una corrosione durante la quale si verificano dei processi

elettrochimici. Si verificano solo in presenza di un elettrolito.• Elettrolito : è una materia che conduce ioni.• Elettrodo : è un materiale in un elettrolito che conduce elettroni.• Anodo : è un elettrodo dal quale fluisce corrente continua dall’elettrolito.• Catodo : è un elettrodo verso il quale fluisce corrente continua dall’elettrolito.• Elettrodo di riferimento : è un elettrodo di misura che viene usato per determinare il

potenziale di un metallo nell’elettrolito.• Elemento di corrosione : è un elemento galvanico con densità di corrente parziale

localmente diverse per lo scioglimento del materiale.• Potenziale di riferimento : potenziale di un elettrodo di riferimento riferito all’elettrodo di

idrogeno standard.• Potenziale elettrico : è il potenziale elettrico di un metallo o di un corpo solido che conduce

elettroni in un elettrolito.

I processi di corrosione si possono spiegare chiaramente con l'aiuto di un elemento galvanico. Sead esempio una barra metallica viene immersa in un elettrolito, gli ioni con carica positiva passanonell'elettrolito e al contrario vengono anche assorbiti dal composto metallico gli ioni positividall'elettrolito. Si parla in questo contesto di "pressione di soluzione" del metallo e di "pressioneosmotica" della soluzione. Si crea quindi una tensione tra due barre metalliche nell'elettrolito. Ipotenziali dei metalli nel terreno vengono misurati con un elettrodo di solfato di rame. Se si collega,come indicato in questo esempio, l'elettrodo di rame e l'elettrodo di ferro attraverso unamperometro fuori dall'elettrolito, si constaterà il seguente fenomeno (Figura 5.5.7.2.1): nelcircuito elettrico esterno la corrente I circola da + verso -. Nell'elettrolito invece la corrente I dovrà

fluire dall'elettrodo in ferro "più negativo" verso l'elettrodo in rame. Questo significa che il polonegativo emette ioni positivi verso l'elettrolito e diventa cosi l'anodo dell'elemento galvanico. Ladissoluzione del metallo si verifica nelle zone di passaggio della corrente nell'elettrolito. Una



corrente di corrosione può crearsi anche attraverso un elemento di concentrazione (Figura5.5.7.2.2).

Per la corrosione elettrochimica, vale la regola per cui quanto più grandi sono gli ioni e quindi piùpiccola è la loro carica, tanto più grande sarà il trasporto di metallo collegato al flusso di corrente I.Le misure della corrente da corrosione rendono quindi possibile il calcolo anticipato della quantitàdi grammi che verrà erosa in un determinato periodo.

5.5.6.1 Scelta dei materiali per i dispersori Nella tabella seguente sono riportati i materiali dei dispersori e le loro dimensioni minime utilizzatioggi.



5.5.6.2 Interconnessione di dispersori costituiti da materiali diversi La densità di corrente degli elementi, che si verifica durante l'interconnessione elettrica di duediversi metalli interrati, provoca la corrosione del metallo che funge da anodo. Questo dipendeprincipalmente dal rapporto della grandezza della superficie catodica AK rispetto alla grandezzadella superficie anodica AA. La corrosione maggiore si verifica solo se il rapporto tra le superfici è:

100> A

K

A A

5.6 Isolamento elettrico della protezione contro i fulmini esterna – distanza di sicurezza Esiste il pericolo di scariche incontrollate tra parti della protezione contro i fulmini esterna eimpianti metallici ed elettrici all'interno dell'edificio. Questo accade quando è insufficiente ladistanza tra l'impianto di captazione o discesa da una parte e le installazioni metalliche edelettriche all'interno di una struttura da proteggere dall'altra parte. Le installazioni metallicheproducono delle spire induttive nell'edificio dove possono venire indotte delle tensioni impulsive.Deve quindi essere evitato che attraverso queste tensioni impulsive si verifichi una scaricaincontrollata. La figura 5.6.1 illustra il principio della distanza di sicurezza. La formula per il calcolodella distanza di sicurezza è difficile nell’applicazione a livello pratico. La formula è:

)(mlk

k k s

m

c

i ⋅⋅=

dove:• ki dipende dal livello di protezione scelto per l'impianto di protezione contro i fulmini,• kc dipende dalla disposizione geometrica (coefficiente di distribuzione della corrente),• km dipende dal materiale nel punto di prossimità• l(m) è la lunghezza, lungo l'organo di captazione o della calata, dal punto nel quale deve

essere calcolato la distanza di sicurezza, fino al prossimo nodo equipotenziale.

Ogni struttura con un’equipotenzialità antifulmine ha un livello equipotenziale del dispersore difondazione o di terra. Tale livello rappresenta la quota di riferimento per la determinazione delladistanza l. Il collegamento d’equipotenzialità antifulmine deve essere realizzato con i dispositivi di

protezione da sovratensioni di Tipo 1. In caso contrario come base per la lunghezza l deveessere considerato come riferimento il livello equipotenziale del dispersore di fondazione. Più altisono gli edifici, più diventa difficile rispettare le distanze di sicurezza richiesta. La formula per determinare kc cambia a seconda della struttura dell’edificio.



5.7 Tensione di passo e di contatto In casi particolari all'esterno di un edificio in prossimità delle calate, la tensione di contatto o dipasso può essere mortale, anche se il sistema di protezione contro i fulmini è stato progettato anorma. Casi particolari sono, ad esempio, le zone di ingresso, zone coperte di strutture con altafrequenza di visitatori come teatri, cinema, centri commerciali. Per strutture particolarmenteesposte che sono liberamente accessibili al pubblico, possono pure essere necessarie dellemisure contro le tensioni di passo e di contatto.

La tensione di contatto è quella tensione che agisce su una persona tra la sua posizione a terra e ilpunto di contatto con la calata. Il pericolo di una tensione di contatto troppo elevata non esiste per le costruzioni con struttura portante in acciaio o in cemento armato, a condizione che l'armatura siacollegata in modo permanente e continuativo e le calate siano posate nel calcestruzzo. Il pericoloche una persona subisca un danno a causa del contatto con la calata può essere ridotto adottandole seguenti misure:

• la calata viene rivestita di materiale isolante• la posizione delle calate può essere modificata• la probabilità di raggruppamento di persone può essere ridotta utilizzando dei cartelli

segnaletici o cartelli di divieto• la resistività dello strato superficiale del suolo,entro una distanza di 3 m dalla calata, non e

inferiore a 5000Ωm• addensamento della rete di maglie dell'impianto di terra

La tensione di passo è una parte del potenziale di terra, che può essere bypassata da una personacon un passo di 1 m. La tensione di passo dipende dalla forma del gradiente. Per ridurre latensione di passo possono essere applicate le seguenti misure:

• l'accesso di persone alle zone a rischio può essere impedito• riduzione del lato di maglia nella rete di terra - regolazione del potenziale• la resistività dello strato superficiale del suolo entro 3 m dalla calata non deve risultare

inferiore a 5000Ωm.

5.7.1 Controllo delle tensioni di contato delle calate per impianti di protezione contro ifulmini L'area pericolosa per le tensioni di passo e di contatto, per le persone che si soffermano all'esternodi un edificio, si estende ad una distanza fino a 3 m dall'edificio e ad un'altezza di 3 m. Questa ariada proteggere in altezza corrisponde alla distanza di sicurezza s in aggiunta all'altezza massimaraggiungibile di una persona con braccio teso verso l'alto. Il pericolo da tensioni di contatto puòessere ridotto con le seguenti misure:

• la calata viene ricoperta con materiale isolante• la posizione delle calate viene modificata• la resistività dello strato superficiale del terreno a una distanza fino a 3 m dalla calata non è

inferiore a 5 kΩm.• la probabilità di affollamento di persone può essere ridotta con cartelli indicatori o

ammonitori, possono essere installate anche delle barriere.

Le misure di protezione contro le tensioni di contato non sempre sono sufficienti per una efficaceprotezione delle persone. In una calata isolata, come anche in una calata nuda, in caso difulminazione, si istaura una tensione molto elevata. Questa tensione viene pero separata dallapersona tramite l'isolante. Siccome il corpo umano, in riferimento all'isolante può essereconsiderato un buon conduttore, lo strato isolante viene sollecitato con quasi la totale tensione dicontatto.



6 Protezione contro i fulmini interna

6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche Il collegamento equipotenziale viene richiesto per tutti gli impianti elettrici utilizzatori di nuovacostruzione. Il sistema equipotenziale elimina le differenze di potenziale, cioè evita le tensioni dicontatto pericolose. Il collegamento equipotenziale è composto da:

• collegamento equipotenziale principale• collegamento equipotenziale supplementare

Nel collegamento equipotenziale principale le seguenti masse estranee devono essere integratedirettamente con il conduttore per il collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-8/4:

• dispersore di fondazione / dispersore per la protezione contro i fulmini• impianto di riscaldamento• tubo metallico dell'acqua

• parti conduttive dell'edificio (ad esempio guide dell'ascensore, struttura portante in acciaio,canali di aerazione e di condizionamento)

• tubo metallico di scarico acqua• tubature del gas interne• conduttore di messa a terra per antenne

Definizione normativa nella CEI 64-8/2 di una massa estranea: parte conduttrice che non fa partedell'impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale elettrico, generalmente il potenziale diterra. I seguenti elementi devono essere integrati indirettamente attraverso spinterometri nelcollegamento equipotenziale principale:

• impianti con protezione da corrosione catodica e di protezione contro correnti vaganti• sistemi di messa a terra per impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV secondo CEI11-1, se possono essere trasferite tensioni di terra troppo elevate, non permesse

• terra della rete ferroviaria a corrente alternata e corrente continua (le rotaie delle ferroviepossono essere collegate solo con permesso scritto dell'ente competente)

• terra di misura per laboratori, se eseguite separatamente dai conduttori di protezione

Nella figura 6.1.1 sono rappresentati i collegamenti e i rispettivi componenti del collegamentoequipotenziale principale.



Se non possono essere rispettate le condizioni di interruzione automatica previste dallo specifico

sistema di alimentazione per un impianto o una parte dell'impianto, è necessario un collegamentoequipotenziale locale supplementare. Il concetto di base è di collegare tutte le parti conduttori, coni quali è possibile entrare contemporaneamente in contatto, e le utenze ad installazione fissa tra diloro, con l’obiettivo di ridurre il più possibile l’eventuale tensione di contatto.

6.2 Collegamento equipotenziale per impianti elettrici di bassa tensione Il sistema equipotenziale per impianti utilizzatori a bassa tensione nell'ambito della protezionecontro i fulmini interna, rappresenta un ampliamento del collegamento equipotenziale principale. Inaggiunta vengono integrati, nel collegamento equipotenziale, oltre a tutti i corpi conduttori anche lelinee di alimentazione dell'impianto utilizzatore in bassa tensione.

6.3 Collegamento equipotenziale per sistemi informatici

I conduttori vengono collegati con l'aiuto di elementi in grado di sopportare correnti da fulmine. Illuogo ideale per l'installazione è il punto di ingresso dei conduttori nella struttura. Sia gli scaricatoriche i componenti per il collegamento della schermatura devono essere scelti in base ai parametridelle correnti da fulmine previste. Per quanto riguarda ad esempio impianti di antenne, impianti infibra ottica, linee di telecomunicazione, ecc., vengono utilizzati dei collegamenti equipotenzialidifferenti che tengono conto del tipo di installazione eseguita per tali impianti e della loroesposizione al rischio.



7 Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro gli effettielettromagnetici del fulmine LEMP

7.1 Concetti di zone di protezione da fulmine LPZ Con un sistema di protezione contri i fulmini secondo CEI EN 62305-3 le persone e i beni materialinegli edifici sono protetti, mentre non lo sono i sistemi elettrici ed elettronici. La protezione disistemi elettrici ed elettronici negli edifici contro le sovratensioni, causate dai campielettromagnetici impulsivi (LEMP), si basa sul principio delle zone di protezione (LPZ - LightningProtection Zones). L'edificio da proteggere deve essere diviso in varie zone di protezione interne(Figura 7.1.1). Con rischi LEMP diversi possono essere adattati i locali di un edificio a secondadella tenuta all’impulso necessaria per il sistema elettronico.

Per zone esterne si ha:

• LPZ 0A – a rischio di impatto diretto da correnti impulsive fino alla completa corrente dafulmine e per l'intero campo elettromagnetico del fulmine

• LPZ 0B – protetta contro l’impatto dirette da fulmine per l'intero campo elettromagnetico delfulmine. Sistemi interni possono essere soggetti a correnti parziali da fulmine.

Per zone interne invece si ha:• LPZ 1 – correnti impulsive limitate dalla ripartizione di corrente e tramite dispositivi di

protezione da sovratensioni (SPD) sui confini delle zone. Il campo elettromagnetico delfulmine può essere attenuato attraverso la schermatura locale.

• LPZ 2 ... n – correnti impulsive limitate ulteriormente dalla ripartizione di corrente e tramitedispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) sui confini delle zone. Il campo

elettromagnetico del fulmine è quasi sempre attenuato attraverso la schermatura locale.Al confine di ogni zona interna deve essere eseguito il collegamento equipotenziale per tutte leparti metalliche e i servizi entranti.



7.2 Gestione di protezione contro i rischi LEMP Per le nuove strutture può essere ottenuta una protezione ottimale dei sistemi elettronici con unminimo di costi, solo se i sistemi elettronici vengono progettati insieme all'edificio e prima dellacostruzione di quest'ultimo. Per edifici esistenti i costi per la protezione LEMP sono solitamentemaggiori.

7.3 Calcolo dell’attenuazione del campo magnetico della schermatura peredifici/locali La fonte di disturbo principale, per gli apparecchi e impianti da proteggere in un edificio, è lacorrente di fulmine e il relativo campo elettromagnetico. Nella figura 7.3.1 è rappresentato il mododi azione delle schermature a maglia. Le basi per il calcolo si fondano su supposizioni eapprossimazioni. Deve essere definita la complessa distribuzione del campo elettromagneticoall'interno delle schermature a maglia. Per il calcolo è stato considerato l'accoppiamento delcampo magnetico di ogni conduttore costituente la schermatura. Per poter osservare se l'effettodel campo elettromagnetico del primo colpo di fulmine o dei colpi seguenti rappresenta l'entità didisturbo più critica per l'impianto elettrico da proteggere, devono essere effettuati dei calcoli con ilvalore massimo della corrente del primo colpo (if/max) e il valore massimo della corrente dei colpi

susseguenti (is/max). L'effetto schermante degli schermi a maglia in caso di fulminazione diretta puòessere calcolato attraverso la formula raffigurata nella figura 7.3.2. I valori calcolati per il campomagnetico sono validi per il volume di sicurezza Vs all'interno degli schermi a maglia.

Il fattore di schermatura SF può essere calcolato secondo la tabella 7.3.1.



Gli schermi di cavi vengono utilizzati per ridurre l'effetto dei disturbi sui fili attivi e l'invio di disturbida parte dei fili attivi verso i sistemi vicini. Dal punto di vista della protezione antifulmini e dasovratensioni, devono essere considerati i seguenti casi di utilizzo per conduttori schermati:

• Nessuna messa a terra dello schermo. Alcuni sistemi di installazione raccomandano uncavo schermato, però vietano la messa a terra della schermatura

• Messa a terra dello schermo su entrambi i lati. Lo schermo dei conduttori deve essereelettricamente continuo, a bassa resistenza, lungo tutto il percorso e deve essere collegato

a terra almeno alle due estremità. Solo uno schermo collegato a terra su entrambi i lati puòridurre gli accoppiamenti induttivi e capacitivi.

• Messa a terra dello schermo da un lato e messa a terra indiretta. Per ragioni difunzionalità è possibile che gli schermi per i conduttori vengono collegati a terra da un sololato. La ragione per la messa a terra della schermatura su un solo lato è il timore di correntidi compensazione a bassa frequenza.

• Messa a terra dello schermo a bassa impedenza. Le correnti impulsive da fulminefluiscono attraverso la schermatura e il morsetto di messa a terra dello schermo versoterra. Attraverso l'impedenza della schermatura del conduttore e il morsetto dicollegamento dello schermo si creano delle differenze di potenziale tra schermatura e terra.

In questo caso possono istaurarsi delle tensioni fino ad alcuni kV che potrebberodistruggere l'isolamento dei conduttori a degli apparecchi collegati.• Lunghezza massima dei conduttori schermati. Gli schermi dei conduttori possiedono

una cosiddetta resistenza di accoppiamento, che corrisponde all'incirca alla resistenza incorrente continua, indicata dal costruttore.

• Estensione della zona LPZ con l'ausilio di conduttori schermati. Secondo CEI EN62305-4 è possibile evitare l’utilizzo di scaricatori, se viene utilizzato un conduttoreschermato tra due zone LPZ uguali. Questa affermazione vale per i disturbi prevedibilinell'ambiente circostante del conduttore schermato e con collegamenti equipotenziali amaglia secondo norma.

7.4 Reti equipotenziali Il compito principale della rete equipotenziale è quello di impedire delle differenze di potenziale traapparecchi/impianti nelle zone LPZ interne e di ridurre il campo magnetico del fulmine. La reteequipotenziale a bassa induttanza necessaria può essere ottenuta tramite l'interconnessione ditutte le componenti metalliche con l'ausilio di conduttori equipotenziali all'interno delle zone LPZdella struttura. In questo modo si crea una rete interconnessa tridimensionale (Figura 7.4.1).



I conduttori di protezione (PE) e gli schermi dei cavi di comunicazione di apparecchi e sistemielettronici devono essere integrati nella rete equipotenziale secondo le istruzioni fornite daicostruttori di sistemi. Il collegamento può avvenire sotto forma di maglia o a stella (Figura 7.4.4).

Una disposizione a stella è limitata all'utilizzo in sistemi di piccole dimensioni e localmente limitati.La disposizione a stella S può essere collegata al sistema equipotenziale solo tramite un unicopunto di riferimento a terra (ERP). In questo modo si ottiene la disposizione S s. L'utilizzo delladisposizione a maglie M non presuppone che tutte le componenti metalliche del sistema elettronicodebbano essere isolate rispetto alla rete equipotenziale. La disposizione Mm risultante vieneutilizzata per sistemi ampi e aperti. In sistemi elettronici complessi possono essere realizzateanche delle combinazioni delle disposizioni a stella e a maglia.

7.5 Collegamento equipotenziale al confine delle zone LPZ 0A e LPZ 1

7.5.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche Nel punto di passaggio tra le zone di protezione antifulmini EMC è necessario realizzare dellemisure per la riduzione del campo elettromagnetico irradiato, integrando nel collegamentoequipotenziale, tutti i conduttori/sistemi che attraversano i passaggi. Oltre al collegamentoequipotenziale principale, deve essere realizzato il collegamento equipotenziale antifulmini ancheper i conduttori elettrici ed elettronici. Per il collegamento equipotenziale devono essere osservatele seguenti sezioni minime. Il collegamento a terra può essere effettuato in modo semplice edesente da corrosione per mezzo di punti fissi di messa a terra.

7.5.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica Come per le installazioni metalliche, anche tutti i conduttori elettrici di energia e dati devono essereintegrati nel sistema equipotenziale all'entrata nell'edificio. Per impianti con alimentazione dalsistema a bassa tensione il confine LPZ 0A/1 si identifica di solito con il confine dell'edificio. Per strutture che vengono alimentati direttamente dalla rete in media tensione, la zona di protezioneLPZ 0A si estende fino al secondario del trasformatore. L'influenza dovuta alla circolazione dicorrenti parziali da fulmine nella zona LPZ 0 su parti di impianti/sistemi nella zona LPZ 1, deveessere evitata con ulteriori misure di schermatura della linea di media tensione entrante. Per evitare correnti di compensazione tra i diversi punti equipotenziali in un impianto elettrico, sisuggerisce di realizzare il collegamento con gli scaricatori da fulmine.

7.5.3 Collegamenti equipotenziali per impianti informatici Le linee dei sistemi informatici devono essere connessi allo scaricatore di corrente da fulmine il piùvicino possibile al punto di entrata. Possono quindi essere utilizzati i seguenti dispositivi diprotezione da sovratensione:



• scaricatori, certificati per una corrente impulsiva di scarica (10/350 μs)• scaricatori, certificati con una corrente impulsiva di scarica (8/20 μs)

7.6 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A a LPZ 2

7.6.1 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energeticaIn base all'esecuzione della struttura spesso è inevitabile realizzare il passaggio da LPZ 0A a LPZ2 su un confine di zona. La realizzazione richiede elevate prestazioni ai dispositivi di protezione dasovratensioni e l'installazione circostante. Deve essere raggiunto un livello di protezione chegarantisca il funzionamento sicuro delle apparecchiature e dei sistemi della zona di protezione LPZ2. Per il passaggio da LPZ 0 a LPZ 2 è assolutamente necessario un elevato grado di schermaturaal confine delle due zone.

7.6.2 Collegamenti equipotenziali per impianti informatici Uno scaricatore di corrente da fulmine spinterometrico dalla LPZ 0 alla LPZ 1 si comporta comeuna specie di frangionde. Spesso tuttavia il livello di disturbo residuo è troppo alto per la protezione

degli apparecchi terminali. Per questo, nel passaggio da LPZ 1 a LPZ 2, vengono installati , idispositivi di protezione da sovratensioni supplementari. Quando viene eseguito il collegamentoequipotenziale dalla zona LPZ 0 alla zona LPZ 2 cambia il requisito dell' SPD da impiegare nelpunto di passaggio della LPZ e il requisito del cablaggio a valle di tale passaggio. Il dispositivo diprotezione deve fungere da scaricatore combinato. L'utilizzo di scaricatori combinati vienesuggerito:

• quando gli apparecchi terminali sono vicini all'entrata dei cavi nell'edificio• quando è possibile realizzare un collegamento equipotenziale a bassa impedenza dal

dispositivo di protezione verso Il dispositivo terminale• quando la linea dal dispositivo di protezione all'apparecchio terminale è completamente

schermata• quando viene richiesta una soluzione particolarmente economica

L'utilizzo separato di uno scaricatore di corrente da fulmine e di un limitatore di sovratensioneviene consigliato:

• quando il cavo di collegamento tra il dispositivo di protezione e il dispositivo terminale èparticolarmente lungo

• quando i dispositivi di protezione delle linee di alimentazione e dei sistemi informatici sonocollegati a terra attraverso barre equipotenziali diverse

• quando vengono utilizzati cavi non schermati• quando possono verificarsi disturbi di elevata intensità all'interno della zona LPZ 1.

7.7 Collegamento equipotenziale tra LPZ 1 e LPZ 2 e oltre

7.7.1 Sistema equipotenziale per installazioni metalliche Questo sistema equipotenziale deve essere realizzato il più vicino possibile al punto di entrata deiconduttori e installazioni metalliche nella zona. Il tracciato dei conduttori deve essere il più cortopossibile (a bassa impedenza). Le seguenti installazioni metalliche devono essere collegate alcollegamento equipotenziale:

• passerelle, canali metallici• cavi e conduttori schermati• armatura dell'edificio• tubazioni idriche metalliche•

tubi di protezione metallici per conduttori• altri sistemi di tubazioni metallici o parti conduttive



7.7.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione Per i passaggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre si può ottenere una limitazione della sovratensione ed unaattenuazione di campo con l'integrazione sistematica. Attraverso la realizzazione di schermature dilocali e apparecchi, si può ottenere l'attenuazione dell'influenza elettromagnetica. I dispositivi diprotezione da sovratensione hanno il compito di minimizzare ulteriormente le grandezze residuedei dispositivi di protezione da sovratensione a monte.

7.7.3 Collegamenti equipotenziali per impianti informatici Nella zona LPZ 2 o oltre generalmente sono installati degli apparecchi terminali, le misure diprotezione devono garantire un livello di disturbo residuo che si trovi sotto ai valori sopportabilidagli apparecchi terminali.

• installazione dei dispositivi di protezione da sovratensione vicino agli apparecchi utilizzatori• integrazione delle schermature dei conduttori nel sistema equipotenziale• sistema equipotenziale a bassa impedenza dell’SPD nel sistema informatico verso

l'utilizzatore e all'SPD del sistema di alimentazione• rispetto del coordinamento energetico dell'SPD verso l'apparecchio utilizzatore

7.8 Coordinamento delle misure di protezione sui diversi confini LPZ

7.8.1 Impianti di alimentazione La funzione di protezione da sovratensioni nelle installazioni circostanti all’apparecchio è divisa indue. Essa rappresenta, da un lato la protezione dell'installazione e dall'altro costituisce l'elementodi protezione tra i parametri di pericolosità del sistema intero e la tenuta delle apparecchiature edei sistemi da proteggere. I parametri di pericolosità del sistema e l'immunità ai disturbidell'apparecchio da proteggere sono quindi dei fattori di dimensionamento per la cascata deidispositivi di protezione da installare. Affinché questa cascata di protezione possa funzionare, deveessere garantito, che i singoli dispositivi di protezione intervengono selettivamente. Questasintonia tra i vari stadi di protezione viene generalmente definita “coordinamento”. Per ladefinizione del coordinamento occorre prestare attenzione affinché venga considerata la formadell'onda impulsiva con la durata di impulso più lunga.

7.8.2 Impianti informatici Nella realizzazione di misure di protezione contro disturbi causati da effetti di fulminazioneravvicinata, remota e diretta all'interno di un edificio è raccomandabile eseguire, per i dispositivi diprotezione, un concetto a cascata. In questo modo l'entità di disturbo ricca di energia viene ridottaa più gradini. Il collegamento in cascata dei dispositivi di protezione deve essere effettuatoconsiderando i criteri di coordinamento.

7.9 Verifica e manutenzione della protezione LEMP Per quanto riguarda l'ispezione e la manutenzione della protezione LEMP valgono le stesse regolee condizioni descritte per l'ispezione e la manutenzione di sistemi di protezione antifulmini. Leispezioni devono essere eseguite:

• durante l'installazione della protezione LEMP• dopo l'installazione della protezione LEMP• ad intervalli periodici• dopo ogni modifica dei componenti, rilevanti per la protezione LEMP• se necessario, dopo una fulminazione diretta della struttura.



8 Scelta, installazione e montaggio dei dispositivi di protezionedalle sovratensioni (SPD)

8.1 Impianti di alimentazioneGli SPD, impiegati nell’ambito delle installazioni fisse degli edifici, vengono divisi in dispositivi diprotezione da sovratensioni di Tipo 1, 2 e 3, secondo i requisiti e le sollecitazioni tipiche dei luoghidi installazione prescelti e provati secondo CEI EN 61643 (CEI 37-8). I requisiti più elevati rispettoalla capacità di scarica vengono posti agli SPD di Tipo 1. Questi vengono impiegati nell'ambito deisistemi di protezione da fulmine e protezione da sovratensioni ai passaggi dalla zona di protezioneda fulminazione 0A alla zona 1 e oltre, secondo la figura 8.1.1.

Il compito di questi dispositivi di protezione, è quello di evitare penetrazioni di correnti parziali dafulmine nell'impianto elettrico di una struttura. L'ultimo anello nel sistema di protezione da fulmini eprotezione da sovratensioni per gli impianti di alimentazione elettrica è rappresentato dallaprotezione degli apparecchi utilizzatori. Il compito principale del dispositivo di protezione del Tipo 3è la protezione dalle sovratensioni, che si verificano tra fase e neutro del sistema elettrico.

8.1.1 Caratteristiche tecniche degli SPDTra le sue principali caratteristiche troviamo:

• Tensione massima continuativa UC: La tensione massima continuativa (prima: tensionenominale) è il massimo valore della tensione efficace che può essere applicata secondo la

pratica industriale al morsetto di collegamento del dispositivi di protezione da sovratensioni.Il valore di UC deve essere scelto in base alla tensione nominale del sistema da proteggere.• Corrente impulsiva da fulmine Iimp: E’ la curva della corrente impulsiva standardizzata con

forma d'onda 10/350 μs che viene anche denominata corrente impulsiva.• Corrente impulsiva di scarica nominale In: La corrente di scarica nominale In è il valore di

cresta della corrente che scorre attraverso il dispositivo di protezione da sovratensione(SPD).

• Livello di protezione Up: Con il livello di protezione di un SPD viene definito il massimovalore istantaneo della tensione ai terminali di un SPD, e allo stesso tempo vienecaratterizzata la loro capacità di limitare le sovratensioni ad un livello residuo.

• Tenuta alla corrente di corto circuito: E' il valore presunto della corrente di corto circuito afrequenza industriale, sopportata dal dispositivo di protezione da sovratensioni con il suo

fusibile di protezione installato a monte.• Capacità di estinzione della corrente susseguente con Uc(If ): Questa capacità, anche

chiamata potere di interruzione, è il valore efficace non influenzato (valore presunto) della



corrente susseguente di rete, che può essere estinto automaticamente dal dispositivo diprotezione da sovratensioni, quando è applicatala tensione UC.

• Coordinamento: Per garantire un'azione selettiva dei diversi SPD, è indispensabile uncoordinamento energetico tra i singoli SPD. Il principio di base del coordinamentoenergetico è caratterizzato dal fatto che ogni stadio di protezione scarica solo l’energia didisturbo, per la quale l'SPD è predisposto.

• Tensione TOV: Con il termine TOV (TOV = Temporary Over Voltage) si intendono lesovratensioni temporanee, che possono verificarsi a causa di guasti nella rete in bassa omedia tensione.

8.1.2 utilizzo di SPD in diversi sistemi Misure di protezione atti a garantire la sicurezza delle persone hanno sempre la priorità sullemisure di protezione da sovratensioni. Le correnti elettriche che scorrono attraverso il corpo umanopossono avere effetti pericolosi. Perciò sono necessarie, in ogni impianto elettrico, delle misure diprotezione adeguate per evitare questo rischio. I componenti che si trovano in tensione durante ilnormale funzionamento devono essere isolati, rivestiti, schermati o sistemati in modo da impedire ilcontatto diretto con parti del corpo umano. Queste misure di protezione vengono denominate

"protezione contro i contatti diretti". Inoltre, naturalmente, non deve esistere pericolo per lepersone, quando a seguito di un guasto, ad esempio un isolamento difettoso, la tensione vienetrasferita sull'involucro metallico (corpo dell’apparecchio elettrico). Questa protezione contro ipericoli, che potrebbero derivare dal contatto con corpi metallici o masse estranee in caso diguasto, viene denominata "protezione contro i contatti indiretti". Le tensioni di contatto più elevateche possono verificarsi in caso di guasto, devono essere interrotti in automatico entro 0,4 s. Nelladistribuzione sono ammessi dei tempi di interruzione convenzionali fino a 5 s.Vengono quindi definiti come sistemi di distribuzione tre tipi base: sistema TN, sistema TT esistema IT

La PRIMA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra della sorgente di alimentazioneelettrica:

• T: messa a terra diretta di un punto del generatore elettrico (di solito il centro stelladell'avvolgimento del trasformatore)

• I: isolamento di tutte le parti attive da terra oppure collegamento a terra di un punto dellasorgente elettrica attraverso un'impedenza.

La SECONDA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra degli corpi delle apparecchiaturedell'impianto elettrico:

• T: corpo dell'apparecchiatura messo a terra direttamente, indipendentemente da qualsiasimessa a terra eventualmente già esistente di un punto dell'alimentazione elettrica.

• N: corpo dell'apparecchiatura direttamente collegato alla terra del sistema di alimentazione.

LETTERE SUCCESSIVE descrivono la disposizione del conduttore neutro e del conduttore diprotezione:• S: conduttore neutro e conduttore di protezione separati uno dall'altro• C: conduttore neutro e conduttore di protezione combinati (in un solo conduttore)

8.1.3 Utilizzo di SPD nel sistema TN Per il sistema TN sono ammessi come dispositivi per la "protezione in caso di contatto indiretto" idispositivi di sovracorrente e i dispositivi a corrente differenziale. Questo significa, per l'utilizzo diun SPD, che questi possono essere installati solo a valle dei dispositivi per la "protezione contro icontatti indiretti". Per SPD di Tipo 1 e 2, come misura per la "protezione contro i contatti indiretti" è

possibile solo l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovracorrente. L'utilizzo di SPD è perciòsempre da analizzare nell'interazione con un fusibile come dispositivo di protezione dasovracorrente.



8.1.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT Per il sistema TT, i dispositivi di "protezione contro i contatti indiretti" ammessi sono i dispositivi diprotezione da sovracorrente, dispositivi di protezione a corrente differenziale (RCD) e, in casiparticolari, i dispositivi di protezione da tensione di guasto. Questo significa, per l'utilizzo discaricatori di corrente da fulmine o di sovratensioni nel sistema TT, che possono essere installatisolo a valle dei dispositivi di protezione sopra descritti, per garantire in caso di guasto di undispositivo di protezione da sovratensioni (SPD), la "protezione contro i contatti indiretti". Nelsistema TT la disposizione degli SPD di tipo 1 e tipo 2 deve avvenire a monte del’’interruttoredifferenziale. Con questa disposizione si vuole garantire che, in caso di un dispositivo di protezionedifettoso nel sistema TT, circola una corrente di cortocircuito che provochi l’intervento deldispositivo di protezione contro la sovracorrente a monte.

8.1.5. Utilizzo di SPD nel sistema IT Per il sistema IT si considerano dispositivi di "protezione contro contatti indiretti" i dispositivi disovracorrente, i dispositivi di protezione a corrente differenziale (RCD) e i dispositivi di controllodell'isolamento. Nel sistema IT, dopo il primo guasto avviene soltanto una segnalazione. Unatensione di contatto troppo elevata non può verificarsi, dal momento che al primo guasto nel

sistema IT viene solo creato un riferimento verso terra del sistema. Il sistema IT diventa quindi unsistema TN o TT. Perciò, un sistema IT dopo il primo guasto può continuare ad operare senzarischio, in modo che i lavori o i processi di produzione già iniziati possano essere conclusi. Per sistemi IT senza conduttore neutro gli SPD vengono installati nel cosiddetto circuito "3+0" tra ognifase e il conduttore PE. Per sistemi IT con conduttore neutro può essere utilizzato il circuito "4+0"o "3+1". Con un secondo guasto in un sistema IT deve quindi avvenire l’intervento del dispositivodi protezione.

8.1.6 Calcolo della lunghezza dei conduttori di collegamento per SPD Il calcolo delle lunghezze dei collegamenti per dispositivi di protezione da sovratensione costituisceuna parte importante delle norme di installazione IEC 60364-5-534. Vediamo di seguito diversi tipidi collegamento.

Collegamento passante a V secondo IEC 60364-5-534Decisivo per la protezione di impianti, apparecchiature e utenze, è il valore effettivo della tensioneimpulsiva presente sugli impianti da proteggere. Un effetto di protezione ottimale si ottiene quandoil livello della tensione impulsiva sull'impianto da proteggere corrisponde al livello di protezione deldispositivo di protezione da sovratensioni. Viene proposto per il collegamento dei dispositivi diprotezione da sovratensioni una tecnica di collegamento a V, come illustrato nella figura 8.1.6.1.

Collegamento parallelo secondo IEC 60364-5-534La tecnica di collegamento a V non è utilizzabile in tutte le condizioni dell'impianto. Le correntinominali che nell'ambito di un cablaggio a V vengono condotte attraverso morsetti doppi allimitatore di sovratensione, sono limitate dalla capacità di carico termico dei suddetti morsetti



doppi. Per questa ragione il costruttore prescrive un determinato valore di fusibile di protezionemassimo ammissibile del dispositivo di protezione da sovratensioni, il che a sua volta, per sistemicon carichi nominali maggiori rende talvolta inutilizzabile il cablaggio a V. Attualmente sonodisponibili sul mercato dei cosiddetti "morsetti doppi per il collegamento di due conduttori", con iquali questa "problematica" può essere risolta. Se il cablaggio a V è del tutto escluso, è necessarial'installazione dei dispositivi di protezione dalle sovratensione in una diramazione separata delcircuito. All'innesco del dispositivo di protezione da sovratensioni nella diramazione, altri elementi(conduttori, fusibile) vengono attraversati dalla corrente impulsiva, che provoca sulle relativeimpedenze delle cadute di tensione dinamiche. Si può notare che la componente ohmica rispettoalla componente induttiva è trascurabile. Per mantenere ridotta questa caduta di tensione,l'induttanza del collegamento e quindi la sua lunghezza devono essere tenuti al minimo possibile.

Disposizione del collegamento verso terraIl PEN è stato collegato con la barra equipotenziale e attraverso un conduttore equipotenzialeseparato è stato eseguito il collegamento a terra degli scaricatori. La lunghezza di collegamentoeffettiva (Ia) per i dispositivi di protezione da sovratensioni è perciò la distanza tra il punto di

installazione dei dispositivi di protezione da sovratensioni (ad esempio quadro di allacciamentorete, distribuzione principale) fino alla barra equipotenziale. Con un collegamento di questo tipo siottiene raramente una protezione efficace. Senza grandi sforzi è possibile, diminuire la lunghezzadi collegamento effettiva degli scaricatori (Ib < 0,5 m).

Disposizione del collegamento sul lato faseAnche la lunghezza del collegamento sul lato fase deve essere considerata. Negli impianti didistribuzione estesi deve essere prevista una protezione da sovratensioni per il sistema didistribuzione a sbarre e per i relativi circuiti (da A a D) (Figura 8.1.6.9).



Per l'utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni in questo caso vengono considerati inalternativa i luoghi di installazione 1 e 2. Il luogo di installazione 1 si trova direttamentesull'alimentazione del sistema a barre. Quindi, per tutte le utenze è garantita nella stessa misura,la protezione da sovratensione. La scelta dei collegamenti ha un'influenza determinante

sull'efficacia dei dispositivi di protezione da sovratensioni e deve perciò essere considerata già infase di progettazione dell'impianto!

8.1.7 Dimensionamento delle sezioni di collegamento e della protezione di back-up perdispositivi di protezione da sovratensioni I collegamenti degli scaricatori possono essere soggetti a correnti impulsive, di servizio e dicortocircuito. Se i dispositivi di protezione dalle sovratensioni vengono installati come indicato infigura 8.1.7.1, i collegamenti S2 e S3 devono essere dimensionati solo in base ai criteri dellaprotezione contro il corto circuito secondo CEI 64-8/4 e in base alla capacità di tenuta alle correntida fulmine. Durante l'installazione dei dispositivi, occorre accertarsi, che la corrente di cortocircuito che scorre effettivamente determini l'intervento della protezione di back-up. Ildimensionamento della sezione del conduttore è dato dalla seguente equazione:

t I Sk ⋅=⋅ 222

• t tempo di interruzione ammissibile in caso di cortocircuito, in s• S sezione del conduttore in mm2• I corrente di corto circuito totale in A• k valore del coefficiente k in A • s/mm2



Se la corrente di corto circuito nel luogo d'installazione è maggiore della corrente di cortocircuito

indicata per il dispositivo di protezione, deve essere scelto un fusibile di protezione. Per i dispositividi protezione dalle sovratensioni, installati come indicato in figura 8.1.7.2, la corrente di serviziomassima non deve superare la corrente di carico nominale indicata per il dispositivo di protezione.Per i dispositivi di protezione con possibilità di cablaggio a V, vale la corrente massima indicata per il collegamento passante (Figura 8.1.7.3).

8.2 Sistemi informaticiGli scaricatori servono in primo luogo a proteggere gli apparecchi collegati a valle, inoltre riduconoil rischio di danneggiamento dei conduttori. I dispositivi di protezione per i cavi di antenne sidistinguono secondo la loro idoneità per sistemi coassiali, simmetrici o a guida d’onda, a secondadell'esecuzione fisica del cavo d’antenna.

Procedura per la scelta e l’impiego di scaricatori: esempio BLITZDUCTOR CTPer i sistemi di automazione esistono diversi tipi di segnali da trasmettere per quanto riguardatensione (ad es. 0-10 V), corrente (ad es. 0 - 20 mA, 4 - 20 mA), riferimento del segnale(simmetrico, asimmetrico), frequenza (DC, NF, HF), tipo di segnale (analogico, digitale).Ognuna di queste grandezze elettriche del segnale può contenere l'informazione effettiva datrasmettere. Il segnale non deve essere influenzato negativamente attraverso l'utilizzo discaricatori di corrente da fulmine o di sovratensione negli impianti CMR (controllo, misura eregolazione). Devono essere osservati alcuni punti per la scelta dei dispositivi di protezione per impianti CMR.

Livello di protezione Up Il livello di protezione è un parametro del dispositivo di protezione da sovratensioni, checaratterizza l'efficienza a limitare la tensione ai suoi terminali di connessione. Il valore del livello diprotezione deve essere superiore al valore massimo delle tensioni residue misurate.



Tensione residua con una rapidità di 1kV/μs della tensione di inpulso di provaQuesta prova serve per individuare le caratteristiche di innesco degli scaricatori a gas. Maggiore èil rapporto du/dt maggiore sarà la tensione di innesco dello scaricatore a gas.

Tensione residua con corrente di scarica nominaleQuesta prova serve per l'individuazione del comportamento degli elementi di protezione concaratteristica a limitazione costante.

Corrente di carico nominale IL La corrente di carico nominale del BLITZDUCTOR CT caratterizza la corrente di eserciziopermessa nel circuito di misura da proteggere.

Frequenza limite f G La frequenza limite descrive il comportamento di uno scaricatore in base alla frequenza. Lafrequenza limite è la frequenza, che provoca in determinate condizioni di prova un'attenuazione diinserzione di 3 dB.

Vediamo ora dei criteri di scelta:

1. Quale capacità di scarica è necessaria?Il dimensionamento della capacità di scarica del BLITZDUCTOR CT dipende dal tipo diprotezione che lo scaricatore deve eseguire. Per semplificare la scelta vengono esaminati icasi da a fino a d.

• Caso a: l'apparecchio finale da proteggere si trova in un edificio con impianto diprotezione contro i fulmini esterno oppure l'edificio possiede delle costruzionimetalliche sul tetto, a rischio da fulminazione. Sarà necessario utilizzare unoscaricatore di corrente da fulminazione.

• Caso b: Il caso b è simile al caso a, tuttavia, in questo caso l'edificio nel quale si troval'apparecchio finale da proteggere, non possiede un impianto di protezione contro ifulmini esterno. L'utilizzo di uno scaricatore di corrente da fulmine, Tipo 1, è necessariosolo, se la linea CMR può essere influenzata da un fulmine che si abbatte su unastruttura vicina.



• Caso c: non ci sono linee che si estendono oltre l'edificio. L'edificio disponga di un LPSesterno, nel sistema di telecomunicazione non può essere accoppiata alcuna corrente

da fulmine diretta. Vengono utilizzati dei limitatori da sovratensione.

• Caso d: l’edificio non possiede un LPS esterno e non possiede alcuna linea di CMR /telecomunicazione. Sono solo necessari dei limitatori di sovratensione.

2. Contro quali fenomeni di disturbo è necessario prevedere una protezione?I fenomeni di disturbo si possono classificare principalmente in disturbi di modolongitudinale e disturbi trasversali. I disturbi di modo longitudinale si verificano sempretra il conduttore di segnale e il conduttore di terra , mentre i disturbi trasversali si



verificano esclusivamente tra due conduttori di segnale. Devono essere scelti dei dispositividi protezione che effettuano una limitazione fine della sovratensione tra filo di segnale e terra.

3. Quanto è alta la frequenza del segnale da trasmettere / velocità di trasmissione dati?Il circuito di protezione del BLITZDUCTOR CT presenta una caratteristica di tipo passa basso.

Per mantenere la retroattività sul sistema di trasmissione del BLITZDUCTOR CT entro limitiammissibili, la frequenza di segnale del circuito deve essere inferiore alla frequenza limite delBLITZDUCTOR CT.

4. Quanto è grande la corrente di esercizio del sistema da proteggere?La corrente di esercizio del sistema deve essere inferiore o uguale alla corrente di cariconominale del dispositivo di protezione.

5. Quale tensione di esercizio massima si può verificare nel sistema da proteggere?La tensione di esercizio massima che si verifica nel circuito di segnale deve essere inferiore ouguale alla tensione continuativa del BLITZDUCTOR CT, affinché il dispositivo di protezione incondizioni di servizio normale non presenti alcun effetto di limitazione.

6. Quale riferimento ha la tensione di esercizio massima?Circuiti di segnale diversi hanno riferimenti di segnali diversi (simmetrico/asimmetrico)

7. Gli elementi di disaccoppiamento integrati nel BLITZDUCTOR CT influenzano in modopersistente la trasmissione del segnale?Nel BLITZDUCTOR CT sono integrate delle impedenze di disaccoppiamento per ilcoordinamento degli elementi di protezione. Queste impedenze sono inserite direttamente nelcircuito di segnale e, in determinate occasioni, lo possono quindi influenzare.

8. Quale effetto protettivo è necessario?Fondamentalmente, esiste la possibilità di stabilire il livello di protezione, per un dispositivo di

protezione da sovratensioni, in modo che questo si trovi al di sotto dei livelli di immunitàdell’apparecchio di automazione/telecomunicazione da proteggere.

9. La protezione degli impianti deve essere eseguita a uno o due gradini?In base all'infrastruttura dell'edificio ed ai requisiti di protezione definiti attraverso il concetto diprotezione da fulminazione a zone, può essere necessario installare degli scaricatori dicorrente da fulmine o di sovratensione in locali separati oppure in un unico punto dell'impianto.

8.2.1 Impianti di controllo, misurazione e regolazione I sistemi di controllo, misura, e regolazione (CMR) sono soggetti al possibile accoppiamento disovratensioni. La conseguente distruzione di componenti e i possibili guasti sull'unità diregolazione possono compromettere notevolmente il controllo del processo. Un danno del genere,può avere conseguenze gravi per l'operatore in quanto tutte le componenti intelligenti del bus dicampo incluse nello stesso segmento possono guastarsi contemporaneamente. Questo puòessere rimediato con l'utilizzo dei dispositivi di protezione da fulmini e da sovratensioni (SPD), chedevono essere scelti in base alla specifica dell'interfaccia.Spesso, per isolare galvanicamente il lato campo dal lato processo, vengono utilizzati deglielementi optoelettronici per la trasmissione dei segnali sui sistemi di controllo processo.

8.2.2 Tecnologia di gestione di un edificio A ricercare delle soluzioni per ridurre il costo della gestione dell'edificio. Uno dei metodi con cui icosti possono essere ridotti in modo duraturo, è la gestione tecnica dell'edificio (supervisione). Si

tratta di uno strumento completo, che permette di predisporre, mantenere operative e adattare allenecessità organizzative le attrezzatura tecniche di un edificio, in modo continuativo. In questomodo è possibile un utilizzo ottimale che aumenta la redditività di un immobile.



8.2.3 Sistema di cablaggio generico La norma europea EN 50173 definisce un sistema di cablaggio universale. Esso è composto daiseguenti elementi funzionali:

• Armadio di distribuzione a livello campus (CD)• Dorsale di comprensorio,•

Armadio di distribuzione a livello edificio (BD),• Dorsale di edificio,• Armadio di distribuzione a livello piano (FD),• Cablaggio orizzontale,• Cassetta di distribuzione per cavi (a scelta) (CP),• Terminale utente (TO).

8.2.4 Circuiti di misura a sicurezza intrinseca In tutti i settori dell'industria, nei quali durante la lavorazione o il trasporto di sostanze infiammabilisi possono formare un'atmosfera esplosiva in quantità pericolosa, devono essere prese dellemisure particolari per la protezione contro il rischio di esplosione. I settori dell'impianto vengonosuddivisi in zone – cosiddette zone Ex.

Zone Ex le aree, nelle quali si creano delle miscele esplosive attraverso, ad esempio, gas, vapori o nebbie,vengono suddivise in zone Ex da 0 fino a 2, e nelle zone Ex dove si possono creare delle misceleesplosive causate da polveri, denominate zone 20 fino a 22. A seconda della capacità di innescodelle sostanze infiammabili presenti nel relativo settore di utilizzo, vengono distinti i gruppi diesplosione I, IIA, IIB e IIC, per i quali sono state fissate diverse curve di limite di innesco. La curvadi limite di innesco, dipendente dal comportamento di innesco della sostanza infiammabile inesame, fornisce il valore massimo per la tensione e la corrente di esercizio.

Protezione da innesco a sicurezza intrinsecaIl modo di protezione da innesco a sicurezza intrinseca si basa sul principio della limitazione dicorrente e tensione nel circuito elettrico. L'energia del circuito o di una parte del circuito, che è ingrado di fare innescare un'atmosfera esplosiva, viene mantenuta così bassa, che né attraversouna scintilla né attraverso un riscaldamento di superficie degli elementi elettrici, si possa verificarel'innesco dell'atmosfera esplosiva circostante. Il vantaggio economico per l'utilizzo di circuiti asicurezza intrinseca è basato sul fatto che anche nella zona Ex possono essere utilizzateapparecchiature passive non certificate Ex solitamente richieste nelle zone Ex.

Sovratensioni transienti nella zona ExDurante una fulminazione diretta la caduta di tensione provoca sull'impianto di messa a terra unaumento di potenziale in una misura compresa da 10 fino a 100 kV. Queste differenze dipotenziale sono nettamente maggiori della tenuta all' isolamento delle singole apparecchiature e

possono facilmente provocare una scarica pericolosa.

Classificazione dei mezzi di servizio nella categoria ia o ibSi possono distinguere due categorie per quanto riguarda l'affidabilità. La categoria ib specificache al verificarsi di un guasto in un circuito a sicurezza intrinseca, la sicurezza intrinseca deveessere mantenuta. La categoria ia richiede, che al verificarsi di due guasti indipendenti tra loro, lasicurezza intrinseca venga mantenuta.

Valori massimi della corrente I0, tensione U0, induttanza L0 e capacità C0 Nel passaggio tra una zona Ex e zona non-Ex/zona sicura, per la separazione di queste due zonedistinte vengono utilizzate delle barriere di sicurezza o delle interfacce con circuito di uscita Ex(i). Ivalori di sicurezza massimi di una barriera di sicurezza o di una interfaccia con un circuito di uscita

Ex(i) sono stabiliti da un certificato di prova rilasciato da un ente autorizzato:• tensione di uscita massima U0 • corrente di uscita massima I0



• induttanza esterna massima L0 • capacità esterna massima C0

Dispensa Fu Lm

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