Fulmini: facciamo chiarezza?
I fulmini sono tra gli eventi meteorologici più frequenti ed affascinanti, scariche atmosferiche capaci di stupire e generare allo stesso tempo timore reverenziale per la potenziale pericolosità. Il rischio che rappresentano ci fa sentire piccoli e indifesi, timorosi, ma il timore personale si somma a quello per i danni alle proprie abitazioni e naturalmente alle apparecchiature elettriche ed elettroniche.
Ultimamente sentiamo spesso parlare di temporali con fulmini e saette e ne seguono spesso commenti sui potenziali danni, ecco perché diventa importante interrogarsi e fare una scelta mirata delle migliori misure di protezione da scariche atmosferiche, per ridurre i rischi.
Nascono spesso leggende metropolitane sull’argomento, alimentate dalla poca documentazione capace di spiegare in modo semplice questo fenomeno.
Questa piccola guida vuole far luce sulle misure di protezione più consone per salvaguardare i Vostri impianti elettronici, fermo restando che la valutazione, il montaggio e la consulenza per la scelta dei prodotti va affidata ad un tecnico preparato e abilitato all’installazione di impianti di protezione per scariche atmosferiche.
Ecco alcune nozioni stratte dal manuale “IL FULMINE” redatto dal costruttore di prodotti per la protezione da scariche atmosferiche Dehn.
Il fulmine L’ABC
Nel 1752 Franklin scoprì, durante un esperimento molto pericoloso con un aquilone, che il fulmine è una scarica elettrica.
Oggi sappiamo che il fulmine può scaricarsi tra una nuvola ed il terreno (fulmine a terra, fulmine discendente), tra terreno e nuvola (fulmine ascendente) oppure tra nuvola e nuvola.
La maggior parte delle scariche atmosferiche rilevate sono i cosiddetti “fulmini discendenti negativi“: questo tipo di scarica viene causata dalla differenza fra la polarità negativa della nuvola e la polarità positiva del terreno.
Con questa scarica il flusso della corrente avviene dal terreno verso la nube.
I fulmini ascendenti (negativi o positivi), possono verificarsi normalmente solo da strutture alte oltre i 60 metri.
Fisiologia del fulmine
Il Sistema Italiano di Rilevamento dei Fulmini (SIRF) presso il CESI di Milano, rileva come ogni anno il territorio italiano, venga colpito da ca. 1.500.000 fulmini.
Altre prove sulle scariche atmosferiche hanno dimostrato che la temperatura massima di un fulmine può arrivare a valori di circa 30.000°C per una durata di circa un milionesimo di secondo. Questa temperatura supera più di quattro volte quella della superficie del sole.
Il diametro della scarica visibile del fulmine è dell‘ordine di 30-40 cm; valutazione approssimativa in quanto rilevata solo per mezzo di fotografie.
La lunghezza di una scarica verticale è normalmente tra i 5 e i 7 km, mentre le scariche orizzontali possono avere delle lunghezze da 8 a 16 km.
In confronto alla velocità della luce di 300.000 km/s , la velocità del fulmine può variare da un decimo fino ad un terzo di questo valore.
Anche i parametri elettrici sono enormi: il valore di picco della corrente, più alto rilevato, è di 350.000 A, mentre la tensione tra nuvola e terra, prima dell‘innesco della scarica, può arrivare a valori di qualche centinaio di milioni di Volt.
Misure di protezione
Come evidenziato, la natura aleatoria del fulmine, definita solamente da valori statistici, ci costringe a progettare e dimensionare l‘impianto di protezione da scariche atmosferiche in modo tecnicamente corretto, altrimenti il rischio di incorrere in danni si può addirittura aggravare.
La soluzione efficace contro gli effetti delle fulminazioni consiste sia nella protezione esterna mediante parafulmine (LPS esterno),sia in quella interna (LPS interno), secondo la Norma CEI EN 62305 (class. CEI 81-10).
Scopo ed esecuzione dell‘LPS interno
Lo scopo dell‘LPS interno è di evitare differenze di potenziale tra i vari punti dell‘impianto, mediante l’equi potenzialità sistematica di tutti i corpi metallici e dei conduttori attivi tramite scaricatori.
L‘inserzione di SPD (Surge Protector Device) nei diversi sistemi di distribuzione deve tenere però conto delle misure adottate per la protezione dai contatti indiretti delle persone e delle esigenze di garantire, per quanto possibile, la continuità d’esercizio.
Sappiamo che nelle reti TT, per raggiungere un‘adeguata sicurezza è comunemente diffuso il relè differenziale, ma con l‘inserzione di SPD spesso si verificano aperture intempestive che non garantiscono più la continuità d‘esercizio.
Per ottimizzare queste esigenze, è stato appositamente studiato un nuovo metodo d‘inserzione degli SPD: il 3+1.
Consiste nell‘installazione di tanti SPD quanti sono i conduttori di fase (3 SPD nel sistema trifase), tra i conduttori stessi ed il neutro, il quale poi viene riferito al conduttore di protezione mediante uno specifico scaricatore N-PE (uno scaricatore), che garantisce la separazione galvanica (richiesto dalla norma DIN VDE 0100 parte 537 e la specifica tecnica CEI CLC TS 61643-12) in quanto spinterometrico.
I vantaggi sono evidenti:
• con l‘eventuale fuori servizio di uno SPD, la corrente di guasto si richiude sempre e solo sul neutro, facendo intervenire le protezioni da sovracorrente; per questo motivo è possibile l‘inserzione a monte del relè differenziale con conseguente protezione del relè stesso, e l‘eliminazione delle aperture intempestive;
• l‘inserzione di un solo SPD collegato tra fase e neutro (vedi schemi di principio) offre un livello di protezione migliore nei confronti delle sovratensioni trasversali.
Ecco alcuni schemi di principio sulle protezioni da scariche atmosferiche:
– Protezione cablaggio strutturato
- Rack a 19“
- Pannello di distribuzione/ patch panel
- NET-Protector, limitatore di sovratensione per reti strutturate (classe D), composto da: modulo di protezione tipo NET PRO 4TP e dalla custodia di montaggio EG NET PRO 19″
- HUB
- Presa multipla per quadri dati a rack 19“ con protezione da sovratensioni e filtro di rete tipo SFL PRO 6X 19″
- Alimentazione monofase
- Unità centrale/ CPU (server)
- Cavo di connessione verso gli HUB
- Collegamenti verso i posti di lavoro/ PC
- Limitatore di sovratensione tipo DEHNpatch (per Cat. 6 e/o precedenti)
- Morsetto per conduttore di protezione tipo SLK .
– Protezione impianto d’antenna singolo utente
- Antenna terrestre (segnale analogico-digitale)
- Antenna satellitare (segnale analogico-digitale)
- Centralino TV
- Limitatore di sovratensione tipo DEHNgate® FF TV
- Cavo coassiale verso la TV
- Apparecchio di protezione combinata da sovratensione tipo DPRO 230 TV
- Dal quadro di distribuzione
- Apparecchio TV
- Barra equipotenziale locale
– Protezione impianto d’antenna singolo multi-utente
- Centralino TV
- Limitatore di sovratensione, tipo DEHNgate® GFF TV
- Morsetto per conduttore di protezione tipo SLK
- Limitatore di sovratensione tipo DPRO 230
- Dal quadro di distribuzione
- Cavi coassiali verso le TV
- Dall‘antenna terrestre (segnale analogico – digitale)
- Dall‘antenna satellitare (segnale analogico – digitale)
– Protezione Linea ADSL
- Linea telefonica in entrata
- Punto di consegna linea telefonica (scatola fusibili)
- Custodia di montaggio
- Scaricatore combinato BLITZDUCTOR® XT ML2 BD 180 composto da: elemento base tipo BXT BAS e dal modulo di protezione tipo BXT ML2 BD 180
- Morsetto per conduttore di protezione tipo SLK
- Splitter ADSL
- Linea ADSL verso il router
- Verso la presa telefonica della linea analogica
- Presa telefonica
- Verso la scatola di derivazione più vicina
– Protezione linea router wi-fi
- Linea telefonica in entrata
- Scaricatore combinato DEHNbox U2 KT BD S 0-180
- Splitter ADSL
- Modem/Router WIFI
- Limitatore di sovratensione tipo DPRO 230
- Cavo di alimentazione 230 V
- Verso il modem/router
- Verso il telefono
– Protezione impianto TV-cc
1. Telecamera con alimentazione a 230 V
2. Telecamera 360° con alimentazione a 12/24 V
3. Punto comune di messa a terra
4a.Limitatore di sovratensione per cavo coassiale DEHNgate BNC VCID
4b.Limitatore di sovratensione per cavo coassiale DEHNpatch M CLE RJ45B 48
5. Apparecchio di protezione da sovratensioni DEHNflex A 255
6. Cavo coassiale
7. Cavo dati
8. Alimentazione 230 V
Nelle illustrazioni mancano i nodi equipotenziali e le barre.
Buongiorno Stefano, grazie per il messaggio. Ha ragione ma questo vuole essere uno schema di principio e non funzionale.