Impianti di Protezione dalle Scariche Atmosferiche · Impianti di Protezione dalle Scariche...

UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI ROMA “TOR VERGATA”

FACOLTÁ DI INGEGNERIA

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Prof. Roberto Mugaverotel/fax 06-72597320

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Scariche AtmosfericheScariche AtmosfericheScariche AtmosfericheScariche Atmosferiche

Consideriamo due corpi conduttori vicini e con cariche di segno opposto.

Se tra i due corpi è presente materiale isolante, le cariche, pur attraendosi, non possono incontrarsi.

Ma ogni materiale isolante possiede un limite.

Se le cariche aumentano, aumenta anche il loro effetto, ovvero la differenza di potenziale tra i due corpi, ed esse

finiscono col perforare l'isolante.

Questo meccanismo si verifica, durante i temporali, tra nuvole (normalmente nembi o cumuli distanti tra i 300 e i 1000 metri dal suolo) e terra, con l'aria come materiale

isolante interposto.


Prima di tutto bisogna analizzare la genesi delle cariche all'interno delle nuvole le differenze di carica si formano per lo scontro, dentro il cumulonembo temporalesco, tra cristalli di ghiaccio che salgono e chicchi di grandine che

precipitano verso il basso.

I chicchi strappano ai cristalli elettroni (che hanno carica negativa) e si caricano negativamente.

I cristalli acquistano, invece, carica positiva.


In circa l'85% dei casi sono le cariche negative a portarsi nella parte inferiore delle nuvole e a richiamare quelle

positive sulla superficie terrestre per induzione elettrostatica.

Se la differenza di potenziale tra nuvola e terra supera Se la differenza di potenziale tra nuvola e terra supera un valore compreso tra gli 80 milioni e il miliardo di

volt, l'aria viene perforata dalle cariche elettriche e si ha il fulmine, con una corrente che ha un valore medio di

10000 ampere e un valore limite pari a 200000 ampere.


La perforazione dell'aria non è istantanea; dalla nuvola parte una scarica iniziale (detta "scarica pilota" o

"scarica leader“) non visibile, che procede a scatti con una velocità di 100 chilometri al secondo, dalla terra

parte una scarica di segno opposto, detta di richiamo.

Al momento dell'incontro tra le due scariche si ha il fulmine, una scarica finale chiamata scarica di ritorno.fulmine, una scarica finale chiamata scarica di ritorno.

Al suo interno il fulmine può sviluppare una temperatura di 15000 gradi centigradi.

La corrente raggiunge il picco massimo in un tempo brevissimo pari a qualche microsecondo, mentre

globalmente il fenomeno può durare tra qualche decina e qualche centinaia di microsecondi.


Esistono quattro tipi di fulmine: negativo discendentequando la scarica leader ha carica negativa e parte dalla nube verso terra, positivo discendente quando la scarica

leader ha carica positiva, positivo (o negativo) ascendente quando ha carica positiva (o negativa) va

dalla terra alla nube.

La propagazione del fulmine può essere tra nube e terra, La propagazione del fulmine può essere tra nube e terra, tra terra e nube, all’interno della stessa nube, tra due

nubi distanti o tra nube ed aria.

II colore del fulmine è indice dell'umidità dell'aria più è rossastro e più umidità vi è nell'aria.

Se il fulmine appare di colore bianco vuole dire che l'aria è particolarmente secca e si corre pericolo di

incendi.

NormativaNormativaNormativaNormativa

L'obbligo di proteggere una struttura contro le scariche atmosferiche è stabilito dal Corpo Nazionale dei Vigili

del Fuoco, il quale per decidere sulla necessità di effettuare tale protezione si basa su due criteri

fondamentali:

D.P.R. n. 689 del 26.5.1959 ;

Norma CEI EN 62305 .

D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959

Il primo criterio è quello di esaminare se la struttura rientra tra quelle elencate nelle seguenti tabelle

contenute nel riferimento normativo D.P.R.:

Tabella AAziende e lavorazioni nelle quali si producono, si Aziende e lavorazioni nelle quali si producono, si impiegano, si sviluppano e si detengono prodotti

infiammabili, incendiabili o esplodenti.

Tabella BAziende e lavorazioni che per dimensioni, ubicazione ed

altre ragioni presentano, in caso di incendio, gravi pericoli per la incolumità dei lavoratori

D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959Tabella A

D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959

D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959D.P.R. n. 689 del 26.5.1959Tabella B

Norma CEI EN 62305Norma CEI EN 62305Norma CEI EN 62305Norma CEI EN 62305

Norma CEI EN 62305 : DefinizioniNorma CEI EN 62305 : DefinizioniNorma CEI EN 62305 : DefinizioniNorma CEI EN 62305 : Definizioni

Un L.P.S. (Lightning Protection System) è l'intero sistema usato per proteggere una struttura contro gli

effetti del fulmine.Esso è costituito da impianti di protezione sia esterni che

interni.

La norma è applicabile esclusivamente a:

� strutture (inclusi gli impianti) , il contenuto e le persone;

� servizi entranti nella struttura, come linee di telecomunicazione;

� alimentazione elettrica e tubazioni metalliche.


Il fulmine, considerato sorgente di danno, può interagire con la struttura in quattro diverse modalità:

• S1 : scariche da fulmine dirette sulla struttura da proteggere

• S2: scariche indirette (scariche nel terreno adiacente • S2: scariche indirette (scariche nel terreno adiacente alla struttura da proteggere)

• S3: scariche dirette su linee entranti in vicinanza

• S4: scariche in prossimità di linee entranti


Una volta interagito, il fulmine può causare tre diverse tipologie di danno:

LEMP : Lightning – ElettroMagnetic - Pulse


Ciascun tipo di danno, solo o in combinazione con altri, può produrre differenti perdite nell’oggetto da

proteggere. Il tipo di perdita che può verificarsi dipende dalle

caratteristiche dell’oggetto stesso.


Danni e perdite in una struttura in funzione dei diversi punti d'impatto del fulmine


A questo punto possono essere definiti i quattro diversi Rischi da analizzare per la progettazione del L.P.S.

Tipi di perdite �� Tipi di rischio

� L1 : Perdita di vite umane �� Rischio 1

�L2 : Perdita di servizio pubblico �� Rischio 2

� L3 : Perdita di patrimonio culturale �� Rischio 3

� L4 : Perdita economica �� Rischio 4

La presente norma prevede quattro livelli di protezione (da I a IV). Per ciascun LPL è fissato un insieme di valori

massimi di alcuni parametri della corrente di fulmine



L.P.Z. �� Lightning Protection Zone

Zone esterne alla struttura

� LPZ 0 : zona esposta ai campi elettromagnetici di un fulmine senza attenuazione e sottoposta alla corrente

impulsiva di scarica piena o parziale. impulsiva di scarica piena o parziale. È suddivisa in:

-LPZ 0A zona esposta a scariche dirette. Il pericolo è costituito da impulsi di scarica diretta e dall'interno del

campo elettromagnetico del fulmine.

-LPZ 0B zona protetta contro la scarica diretta. Esposta al pericolo di impulsi di scariche parziali da fulmine ed al

campo elettromagnetico non attenuato del fulmine.

Zone interne alla struttura (protette da scarica diretta)

� LPZ 1 : correnti impulsive ridotte per la ripartizione della corrente e da SPD ai confini della zona stessa. Il

campo elettromagnetico può essere ridotto con schermi


L.P.Z. �� Lightning Protection Zone

campo elettromagnetico può essere ridotto con schermi

� LPZ 2..n : correnti impulsive ulteriormente ridotte per suddivisione della corrente e da SPD ai confini delle zone. Il campo del fulmine è normalmente ridotto da

schermatura

Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della protezioneprotezioneprotezioneprotezione

Il L.P.S. dovrà essere predisposto:

• In presenza di Rischio R1, R2 o R3 �� disposizione obbligatoria

• In presenza di Rischio R4 �� disposizione facoltativa

Tuttavia il L.P.S. è sempre consigliabile in quanto:

-il committente in caso di danno può contestare il progetto;

-si può scegliere l'impianto di protezione più conveniente.

Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della Norma CEI EN 62305 : Obbligo della protezioneprotezioneprotezioneprotezione

Comunque la protezione contro i fulmini è necessaria se il rischio R (R1, R2 ed R3) risulta superiore al livello di

rischio tollerabile Rt

In questo caso devono essere adottate misure di protezione al fine di ridurre il Rischio R (R1,R2 ed R3) al

valore di rischio tollerabile Rvalore di rischio tollerabile Rt

Norma CEI EN 62305 : RischioNorma CEI EN 62305 : RischioNorma CEI EN 62305 : RischioNorma CEI EN 62305 : Rischio


La struttura da considerare comprende:

� la struttura stessa;

� gli impianti nella struttura;

� il contenuto della struttura;� il contenuto della struttura;

� le persone nella struttura e quelle nella fascia fino a 3m all’esterno della struttura;

� l’ambiente circostante interessato da un danno alla struttura.

La protezione non comprende i servizi esterni connessi alla struttura

I valori tipici di Rischio tollerabile per ciascun tipo di danno sono i seguenti riportati in tabella:



Le componenti Rx per ciascuna “perdita” possono essere riassunte di seguito


Ra �� componente relativa ai danni ad esseri viventi dovuti a tensioni di contatto e di passo in zone fino a 3m

all’esterno della struttura.

Rb �� componente relativa ai danni materiali causati da scariche pericolose all’interno della struttura che

innescano l’incendio e l’esplosione e che possono anche innescano l’incendio e l’esplosione e che possono anche essere pericolose per l’ambiente.

Rc �� componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP.

Rm �� componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP.

Ru �� componente relativa ai danni ad esseri viventi dovuti a tensioni di contatto all’interno della struttura

dovute alla corrente di fulmine iniettata nella linea entrante nella struttura.

Rv �� componente relativa ai danni materiali (incendio o esplosione innescati da scariche pericolose fra


esplosione innescati da scariche pericolose fra installazioni esterne e parti metalliche, generalmente nel punto d’ingresso della linea nella struttura) dovuti

alla corrente di fulmine trasmessa attraverso il servizio entrante.

Rw �� componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e

trasmesse alla struttura.


Rz �� componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse

alla struttura.


Il valore del Rischio totale, che deve essere confrontato con i valori standard “tolleranti”, si ottiene dalla somma delle componenti Rx. A secondo del tipo di perdita che si

vuole studiare si prendono in esame solo alcune componenti Rx.

Ciascuna componente di rischio Rx può essere calcolata mediante la seguente equazione generale:

Rx = Nx x Px x Lx


� NX é il numero di eventi pericolosi;

�NDa è il numero di eventi pericolosi sulla struttura adiacente;

� PX é la probabilità di danno alla struttura;


� LX é la perdita conseguente;

� rx è il fattore di riduzione dell perdita;

� hx è il fattore di incremento della perdita.

Il calcolo del numero di eventi pericolosi è illustrato nell’Appendice A della norma. La frequenza media ND di

fulmini che colpiscono direttamente la struttura è espressa con la seguente formula:

ND = Nt • C • Ad • 10-6 [fulmini/anno]


-Nt è la densità annuale di fulmini (fulmini/Km2 anno) al suolo relativa alla zona ove è situata la struttura;

I principali valori di Nt per le città italiane sono:



Ad è l’area di raccolta della struttura isolata

L'area di raccolta Ad di una struttura isolata è l'area della superficie ottenuta dall'intersezione fra il piano di terra

e la retta con pendenza 1/3 che passa per le parti più elevate della struttura (toccandole) e ruota attorno ad

essa. essa. Ad viene calcolata seguendo le formule illustrate

nell’Allegato A.


Area di Raccolta Ad

Per una superficie parallelepipeda avremo pertanto:

Ad = L · W + 6 · H (L + W) + 9 · π · H2

dove L, W ed H sono rispettivamente la lunghezza L, la


dove L, W ed H sono rispettivamente la lunghezza L, la larghezza W, e l'altezza H dell'edificio.

La determinazione del coefficiente ambientale C è funzione delle strutture che circondano l'edificio in

questione.

C = 0,25 se l'edificio è situato in un'area con presenza prevalente di strutture di altezza uguale o maggiore


C = 0,5 se l'edificio è situato in un'area con presenza prevalente di strutture più basse

C = 1 se l'edificio è isolato e non esistono altre strutture o oggetti entro una distanza pari a tre volte l'altezza della

struttura

C = 2 se la struttura è isolata sulla cima di una collina o di una montagna.


Il numero medio annuo NDa di eventi pericolosi dovuti a fulmini su una struttura nelle vicinanze può essere

valutato come il prodotto:

NDa = Nt × Ad × C × Ct × 10–6

Ct é il coefficiente di correzione per la presenza di un trasformatore AT/BT sulla linea cui la struttura è trasformatore AT/BT sulla linea cui la struttura è

connessa, installato tra il punto d’impatto e la struttura. Questo fattore si applica alle sezioni di linea a monte del

trasformatore rispetto alla struttura.


NM può essere calcolato come il prodotto:

NM = Nt × (Am – Ad x C) × 10–6

Am é l’area di raccolta dei fulmini in prossimità della struttura (m2)

L’area di raccolta Am si estende fino ad una distanza di L’area di raccolta Am si estende fino ad una distanza di 250 m dal perimetro della struttura.

Per un servizio con una sola sezione, NL può essere calcolato con la seguente relazione:

NL = Nt × Al × C × Ct × 10–6

Al é l’area di raccolta dei fulmini che colpiscono il servizio (m2)


Per un servizio con una sola sezione (aereo, interrato, schermato, non schermato, ecc.), il valore di NI può

essere calcolato con la seguente relazione

NI = Nt x Ai × Ce × Ct × 10–6

-Ai é l’area di raccolta dei fulmini al suolo in prossimità del servizio(m2) del servizio(m2)

-Ce é il coefficiente ambientale


I valori di Pa , Pb , Pc , Pm , Pw , ecc… relativi alle probabilità di danno alla struttura, assumono valori

caratteristici in base a valutazioni tecniche ed al livello di protezione del L.P.S che si deve installare.

Queste grandezze sono tutte riportate nell’Allegato B della norma.

L’ammontare delle perdite LX dovrebbe essere valutato e definito dal progettista della protezione contro il fulmine

(o dal proprietario della struttura). Tipici valori medi sono riportati nell’Allegato C della

norma ma sono da considerarsi puramente indicativi.

Differenti valori possono essere stabiliti dai Comitati Nazionali.


Nazionali.


Per quanto riguarda i coefficienti di riduzione (rx) e di incremento (hx) di perdita, possono essere utilizzati i

seguenti riportati nelle tabelle.

Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche

AtmosfericheAtmosfericheAtmosfericheAtmosferiche

Scelta dell’Impianto di Protezione

Per la scelta dell’impianto di protezione si deve tenere in considerazione il livello di protezione (da I a IV) che il

progettista ha optato a seguito della valutazione del rischio R e dell’analisi dei diversi parametri legati alla

corrente di fulmine.

Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche

AtmosfericheAtmosfericheAtmosfericheAtmosferiche

Scelta dell’Impianto di Protezione

L’ Impianto di protezione scelto sarà quindi caratterizzato da appropriati parametri in funzione del

livello di protezione adottato:

�parametri del fulmine;�parametri del fulmine;

� raggio della sfera rotolante, dimensione del lato di maglia e angolo di protezione;

� distanza tipica tra le calate e tra i conduttori ad anello;

� distanza di sicurezza per evitare le scariche pericolose;

�lunghezza minima degli elementi del dispersore.

Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche Impianti di Protezione contro le Scariche AtmosfericheAtmosfericheAtmosfericheAtmosferiche

L’impianto di protezione contro le scariche atmosferiche (LPS - Lightning Protection System) non impedisce

ovviamente la scarica, ma, adeguatamente collegato a un idoneo impianto di terra, capta il fulmine riducendone

gli effetti dannosi.

L'impianto di protezione base è costituito dall'insieme L'impianto di protezione base è costituito dall'insieme degli elementi atti alla captazione, all'adduzione, e alla

dispersione nel terreno della corrente del fulmine quindi l'impianto sarà formato da:

-organi di captazione;

-organi di discesa (calate);

-dispersori.


LPS - Lightning Protection System

L' impianto di protezione contro i fulmini si divide essenzialmente in due categorie:

- LPS esterno

- LPS interno


LPS - Lightning Protection System

Nell'impianto esterno i captatori hanno la funzione di creare un volume protetto ovvero una zona che non

può essere colpita da fulmini.

L'impianto può essere di tre tipologie diverse:L'impianto può essere di tre tipologie diverse:

1 Impianto ad aste verticali;

2 Impianto a funi;

3 Impianto a maglia o a gabbia di Faraday.


I componenti del sistema di captatori installati su una struttura devono essere posizionati in corrispondenza

degli spigoli, dei punti esposti e dei bordi (in particolare quelli ai livelli più elevati delle facciate) secondo uno o quelli ai livelli più elevati delle facciate) secondo uno o

più dei seguenti metodi:

�metodo dell’angolo di protezione;

�metodo della sfera rotolante;

�metodo della maglia.

Il metodo dell’angolo di protezione è adatto per edifici di forma semplice, ma comporta limiti nell’altezza del

sistema di captatori come indicato nella Tabella.

Il metodo della maglia è adatto alla protezione di


Il metodo della maglia è adatto alla protezione di superfici piane.

Il metodo della sfera rotolante è adatto in ogni caso.


Valori massimi per ciascun metodo di posizionamento e livello di protezione

Con il metodo della sfera rotolante il posizionamento del captatore è corretto se nessun punto della struttura da

proteggere viene in contatto con una sfera, il cui raggio r

dipende dalla classe dell’LPS, che rotola sul terreno intorno e sulla struttura in tutte le direzioni possibili.

Per la protezione di superfici piane, si assume che una


Per la protezione di superfici piane, si assume che una maglia protegge l’intera superficie se vengono

soddisfatte diverse condizioni, tra le quali si possono citare le seguenti:

- captatori posizionati su linee di gronda del tetto;

- captatori posizionati sulle sporgenze del tetto;

- captatori posizionati sulle linee di colmo del tetto, se l’inclinazione del tetto supera 1/10.


Impianto ad aste verticali e a funi

Questo tipo di impianto è adatto a strutture di piccola superficie, per quanto riguarda il tipo ad aste verticali,

ed a strutture strette e di notevole lunghezza, per il tipo a funi.

Come tutti i tipi di impianti di protezione di base è costituito dall'insieme degli elementi atti alla

captazione, all'adduzione ed alla dispersione nel terreno della corrente del fulmine.

Sulla struttura da proteggere vengono installati degli organi di captazione costituiti da aste verticali o da

funi.



Se si usano più organi di captazione, i volumi protetti vengono determinati inizialmente ponendo in ogni caso Hp=Hc e ritenendo acquisiti tali volumi solo in

quanto risultino dalla sovrapposizione di almeno due p c

quanto risultino dalla sovrapposizione di almeno due volumi elementari.

Per i volumi che non risultino dalla sovrapposizione di almeno due volumi elementari si rideterminano i volumi protetti ponendo Hp secondo le indicazioni

della precedente tabella.



Per quanto riguarda gli organi di discesa o calate per ogni asta deve essere prevista almeno una calata e per

ogni fune almeno una calata per entrambe le estremità.estremità.

Per quanto riguarda i dispersori utilizzati essi sono dello stesso tipo utilizzato per gli impianti a gabbia di

Faraday


Impianto a Gabbia di Faraday

Come negli altri tipi, gli impianti a Gabbia di Faraday, sono costituiti da organi di captazione, organi di

discesa o calate e dispersori.

Per quanto riguarda gli organi di captazione ve ne sono di due tipi:

- normali ovvero quelli installati appositamente;

- naturali .



Organi di captazione normali: sono costituiti da elementi metallici sotto forma di corde, piattine e tondini.

Tali elementi devono essere posati sugli spigoli perimetrali della struttura da proteggere, sugli spigoli perimetrali della struttura da proteggere, sugli spigoli perimetrali delle parti sporgenti dal tetto, sulle linee di

colmo se la pendenza è superiore ad un decimo.

La superficie delimitata dal contorno periferico della struttura deve essere suddivisa in maglie la cui

dimensione è funzione della categoria da proteggere (la dimensione caratteristica diminuisce all'aumentare

della categoria).



Le dimensioni minime degli organi di captazione sono fornite dalla EN 62305 Parte 3 in funzione del

materiale e del tipo di organo di captazione utilizzato (vedere Tabella più avanti)



Questi conduttori costituenti le maglie devono essere sempre saldamente ancorati in modo da evitare

rotture o disancoraggi mediante staffe apposite e senza interposizione di materiale isolante.

rotture o disancoraggi mediante staffe apposite e senza interposizione di materiale isolante.

Se la copertura della struttura è in materiale infiammabile i conduttori devono essere sollevati da terra di almeno 10 cm. , le giunzioni devono essere ridotte al minimo indispensabile e possono essere

realizzate in vari modi purché siano garantiti 20 mm di sovrapposizioni ed almeno 200 mm2 di contatto.



Inoltre le giunzioni devono essere effettuate in modo da evitare l’ allentamento e la corrosione delle stesse

dovuta al contatto tra materiali diversi, usando dovuta al contatto tra materiali diversi, usando morsetti di materiale più nobile di quello dei

conduttori.



Organi di captazione naturali: sono elementi metallici preesistenti nella struttura da proteggere o nelle sue vicinanze, possono essere considerati tali nel caso in

cui le coperture metalliche presentino continuità tra le cui le coperture metalliche presentino continuità tra le varie parti; le parti metalliche quali grondaie,

ornamenti, ringhiere devono avere una sezione almeno pari di quella richiesta per gli elementi

normali.

Si può concludere che gli organi di captazione naturali devono, o per qualità proprie o mediante organi

aggiuntivi, rispondere alle condizioni imposte agli organi normali.


Captatore isolato dalla struttura posizionato con il metodo della sfera rotolante e dell’angolo di protezione


Captatore non isolato dalla struttura posizionato con il metodo della maglia e dell’angolo di protezione



Anche per quanto riguarda gli organi di discesa o calateessi possono essere:

- normali

- naturali



Organi di discesa normali: le calate sono costituite da elementi metallici uguali a quelli degli organi di

captazione, di stesse dimensioni, e posate secondo le seguenti modalità di installazione:

- devono essere disposte lungo la periferia della - devono essere disposte lungo la periferia della struttura e collegati agli organi di captazione in

corrispondenza dei nodi e vicino agli angoli della struttura;

- Il percorso delle calate deve essere possibilmente rettilineo e distante da porte e finestre, qualora per

ragioni estetiche si dovessero rendere invisibili i conduttori di discesa, questi possono essere posati in

tubi di plastica sotto intonaco;



- devono essere interconnesse tra di loro mediante conduttori ad anello preferibilmente chiuso in modo

tale che la distanza tra ogni anello e tra ogni calata non superi i valori riportati in tabella.

Infine su ciascuna calata in prossimità del dispersore deve essere predisposta una giunzione apribile per

consentire misure e verifiche del caso.



Gli elementi metallici della struttura possono essere utilizzati come organi di discesa naturali purché siano

collegati tra loro in modo durevole ed al resto dell'impianto ed abbiano sezione trasversale almenodell'impianto ed abbiano sezione trasversale almeno

pari a quella delle calate normali.

Nelle strutture metalliche o in cemento armato non è in genere necessario installare gli appositi conduttori ad

anello di interconnessione delle calate potendo assolvere a questa funzione le travature orizzontali o i

solai metallici in cemento armato.


Impianto a Gabbia di Faraday:valori per captatori e calate



Dispersori: per la dispersione del fulmine nel terreno possono essere utilizzati dispersori di due tipi :

Dispersore di tipo A;Dispersore di tipo A;

Dispersore di tipo B.


Dispersore di tipo A : Questo tipo di dispersore comprende elementi orizzontali o verticali, installati all’esterno della struttura da proteggere e collegati a

ciascuna calata.Il numero totale degli elementi del dispersore non dovrà

essere inferiore a due.

La lunghezza di ciascun elemento del dispersore alla base della calata non dovrà essere inferiore a:

– l1 per elementi orizzontali;

– 0,5 l1 per elementi verticali (o inclinati);

l1 è la lunghezza minima degli elementi orizzontali del dispersore.


Per dispersori composti da elementi verticali od orizzontali, deve essere considerata la

lunghezza totale.


Dispersore di tipo B: A questo tipo di dispersore appartengono sia il dispersore ad anello esterno alla

struttura in contatto col suolo per almeno l’80 % della sua lunghezza totale, sia il dispersore di

fondazione. fondazione.

Questo tipo di dispersore può anche essere magliato.

Per il dispersore ad anello (o per il dispersore di fondazione), il raggio re del cerchio equivalente all’area

racchiusa dall’anello (o dal dispersore di fondazione) non deve essere inferiore al valore l1, essendo l1

rappresentato in funzione delle classi I, II, III e IV del LPS.


Quando il valore richiesto di l1 è maggiore del valore di re, devono essere aggiunti ulteriori elementi radiali o

verticali (o inclinati) le cui singole lunghezze lr(orizzontale) e lv (verticale) sono date da:

- lr = l1 – re

- lv = (l1 – re)/2

Il numero degli elementi non deve essere inferiore al numero delle calate con un minimo di

due.

Gli elementi aggiunti dovrebbero essere connessi al dispersore ad anello in corrispondenza delle calate e, per


dispersore ad anello in corrispondenza delle calate e, per quanto possibile, equidistanti.

Quando risulti impossibile l'installazione di tutti o di parte dei conduttori radiali i tratti mancanti devono

essere sostituiti da picchetti con profondità complessiva pari alla metà della lunghezza dei tratti mancanti ed

infissi agli estremi dei tratti installati.

Installazione

Il dispersore ad anello esterno di tipo B dovrebbe preferibilmente essere interrato ad una profondità

di almeno 0,5 m e possibilmente a circa 1 m dai muri.

Gli elementi orizzontali del dispersore di tipo A devono


Gli elementi orizzontali del dispersore di tipo A devono di preferenza essere installati al di fuori della struttura

da proteggere ad una profondità di almeno 0,5 m e distribuiti il più uniformemente possibile e distanziati

tra loro per ridurre al minimo gli effetti dell’accoppiamento elettrico nel suolo.

Gli elementi del dispersore interrati devono essere installati in modo tale da permetterne la verifica durante

la costruzione.


LPS Interno

Quando l'LPS esterno viene colpito da un fulmine, per un brevissimo istante l'impianto parafulmine si porta a un potenziale molto elevato con altrettanto elevate un potenziale molto elevato con altrettanto elevate

correnti in gioco.

Questo crea una considerevole differenza di potenziale tra LPS e struttura protetta, accompagnata da

fenomeni di induzione elettromagnetica (LEMP).


LPS Interno

II fenomeno dell'induzione elettromagnetica si ha quando un circuito, percorso da corrente, genera una tensione su un circuito vicino senza una connessione

fisica, ma solo per via magnetica. fisica, ma solo per via magnetica.

Perché ciò accada dobbiamo trovarci in presenza di due condizioni: la corrente è variabile e, di conseguenza, è

variabile il campo magnetico generato dal primo circuito.

Il flusso magnetico variabile generato dal primo circuito si concatena, almeno in parte, al secondo.


LPS Interno

Come conseguenza si possono avere sovratensioni e scariche elettriche all'interno della struttura protetta,

anche se questa non è stata colpita direttamente dal fulmine. fulmine.

Se nelle sue vicinanze si trovano delle masse metalliche a potenziale zero possono verificarsi delle scariche sulle

medesime.


LPS Interno

Per evitare tale eventualità è necessario rendere l'impianto di protezione base equipotenziale con le

suddette masse.

Quindi devono essere collegati all'impianto di base le Quindi devono essere collegati all'impianto di base le parti metalliche sporgenti dalla struttura quali ad

esempio antenne, gronde e ringhiere.

Oltre alle strutture esterne dell’edificio da proteggere è necessario predisporre un impianto di messa a terra

equipotenziale anche per tutte le apparecchiature interne soggette indirettamente all’azione del LEMP:


LPS interno

interne soggette indirettamente all’azione del LEMP:

� Schermatura degli apparati e/o dei locali con l'uso dei ferri d'armatura, reti elettrosaldate, messa a terra

tramite le terre di fondazione, collegamento a terra dei ferri nelle singole solette, ecc… ;

� Protezione con sistemi di SPD contro gli impulsi trasmessi agli apparati tramite le linee di alimentazione

e di telecomunicazione.


LPS Interno

L'insieme degli elementi atti a realizzare l'equipotenzialità viene detto impianto di protezione

integrativo, il quale è costituito dai seguenti elementi:

- Nodi di equipotenzialità;

- Conduttori di equipotenzialità;

- Limitatori di tensione SPD.


Limitatori di tensione S.P.D.

La protezione contro il LEMP si basa sul concetto di zona di protezione (LPZ):

queste zone sono volumi ideali definiti, in cui la severità


LPS interno

queste zone sono volumi ideali definiti, in cui la severità del LEMP è compatibile con il livello di tenuta degli

impianti interni al volume


LPS interno

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