Bpl Intero

Descrizione dei simboli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Abbreviazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

1 Stato della tecnica per la realizzazione di impianti di protezione contro i fulmini . . . . . . . . . .11

1.1 Norme per l’installazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

1.2 Contratti d’opera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

1.3 Norme di prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2 Caratteristiche della corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.1 Scariche atmosferiche e propagazione della corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.2 Valore di cresta della corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2.3 Ripidità della corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.4 Carica della corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

2.5 Energia specifica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

2.6 Assegnazione di parametri della corrente da fulmine ai livelli di pericolosità . . . . . . . . . . . . . .23

3 Progettazione di un impianto di protezione contro i fulmini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.1 Necessità dell’impianto LPS - situazione normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.2 Valutazione del rischio e scelta dei componenti di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.2.1 Valutazione del rischio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.2.2 Basi per la valutazione del rischio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.2.3 Frequenza delle fulminazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.2.4 Probabilità di danno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.2.5 Tipi di danno e perdita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.2.6 Fattore di perdita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.2.7 Componenti di rischio rilevanti dovute a fulminazioni diverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

3.2.8 Rischio accettabile per danni da fulminazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

3.2.9 Scelta delle misure di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

3.2.10 Perdite economiche / redditività delle misure di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

3.2.11 Differenze fondamentali della CEI EN 62305-2:2006 (CEI 81-10/2) alla CEI 81-4:1996 . . . . . . . . .41

3.2.12 Riassunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

3.2.13 Supporti per la progettazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

3.3 Ispezione e manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

3.3.1 Tipi di ispezioni e qualifiche degli ispettori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

3.3.2 Procedura dell’ispezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

3.3.3 Documentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

3.3.4 Manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

4 Sistema di protezione contro i fulmini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

5 Protezione contro i fulmini esterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.1 Dispositivi di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.1.1 Metodi di calcolo e tipi di dispositivi di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.1.2 Dispositivi di captazione per edifici con tetto a doppia falda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60

5.1.3 Dispositivi di captazione per edifici con tetto piano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

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Indice

5.1.4 Dispositivi di captazione su coperture metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

5.1.5 Principio di dispositivo di captazione per edifici con copertura morbida . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

5.1.6 Tetti carrabili e calpestabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

5.1.7 Impianto di captazione per tetti verdi e tetti piani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71

5.1.8 Impianti di captazione isolati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72

5.1.9 Impianto di captazione per campanili e chiese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75

5.1.10 Dispositivi di captazione per impianti a energia eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76

5.1.11 Sollecitazioni dovute alle azioni del vento sulle aste di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77

5.2 Calate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83

5.2.1 Determinazione del numero di calate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83

5.2.2 Calate in caso di sistema di protezione contro i fulmini non isolato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84

5.2.2.1 Realizzazione delle calate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84

5.2.2.2 Elementi naturali della calata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85

5.2.2.3 Punti di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

5.2.2.4 Calate interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

5.2.2.5 Cortili interni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88

5.2.3 Calate di un sistema di protezione contro i fulmini esterno isolato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88

5.2.4 Condutture isolante resistente all’alta tensione - conduttura HVI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88

5.2.4.1 Installazione e funzionamento della calata isolata HVI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90

5.2.4.2 Esempi di installazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91

5.2.4.3 Esempio di progetto per un edificio a uso residenziale e di formazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .94

5.2.4.4 Distanza di sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96

5.3 Materiali e dimensioni minime per organi di captazione e calate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96

5.4 Misure di montaggio per organi di captazione e di discesa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98

5.4.1 Dilatazione dei fili in metallo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

5.4.2 Protezione contro i fulmini esterna per una struttura industriale ed edificio residenziale . . .100

5.4.3 Indicazioni per il montaggio di staffe portafilo per tetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102

5.5 Impianti di messa a terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

5.5.1 Impianti di messa a terra secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10/3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116

5.5.2 Impianti di messa a terra, dispersori di fondazione e dispersori di fondazione per sistemi costruttivi particolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118

5.5.3 Dispersori ad anello – Dispersore di tipo B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124

5.5.4 Dispersori verticali – Dispersore di tipo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125

5.5.5 Dispersori in terreni rocciosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126

5.5.6 Interconnessione di impianti di messa a terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126

5.5.7 Corrosione dei dispersori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127

5.5.7.1 Impianti di messa a terra con particolare attenzione alla corrosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127

5.5.7.2 Formazione di elementi galvanici, corrosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129

5.5.7.3 Scelta dei materiali per i dispersori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133

5.5.7.4 Interconnessione di dispersori costituiti da materiali diversi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133

5.5.7.5 Altre misure per la protezione da corrosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134

5.5.8 Materiali e dimensioni minime per dispersori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134

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5.6 Isolamento elettrico della protezione contro i fulmini esterna – Distanza di sicurezza . . . . . .134

5.7 Tensione di contatto e di passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141

5.7.1 Controllo delle tensioni di contatto delle calate per impianti di protezione contro i fulmini .144

6 Protezione contro i fulmini interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148

6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148

6.2 Collegamento equipotenziale per impianti elettrici a bassa tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152

6.3 Collegamento equipotenziale per sistemi informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152

7 Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro gli effetti elettromagnetici del fulmine LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156

7.1 Concetto di zone di protezione da fulmine LPZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156

7.2 Gestione di protezione contro i rischi di LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157

7.3 Calcolo dell’attenuazione del campo magnetico della schermatura per edifici/locali . . . . . . .159

7.3.1 Schermature di cavi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163

7.4 Rete equipotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166

7.5 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A e LPZ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168

7.5.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168

7.5.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica . . . . . . . . . . . . . . . . .168

7.5.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171

7.6 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A a LPZ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172




7.7 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174




7.8 Coordinamento delle misure di protezione sui diversi confini LPZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176

7.8.1 Impianti di alimentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176

7.8.2 Impianti informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177

7.9 Verifica e manutenzione della protezione LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180

8 Scelta, installazione e montaggio dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD) . . .181

8.1 Impianti di alimentazione (nell’ambito del concetto di zone di protezione secondo CEI EN 62305-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181

8.1.1 Caratteristiche tecniche degli SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182

8.1.2 Utilizzo di SPD in diversi sistemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183

8.1.3 Utilizzo di SPD nel sistema TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185

8.1.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191

8.1.5 Utilizzo di SPD nel sistema IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196

8.1.6 Calcolo delle lunghezze dei conduttori di collegamento per SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198

8.1.7 Dimensionamento delle sezioni di collegamento e della protezione back-upper limitatori di sovratensioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202


8.2 Sistemi informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207

8.2.1 Impianti di controllo, misurazione e regolazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216

8.2.2 Tecnologia di gestione di un edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216

8.2.3 Sistemi di cablaggio generico (reti informatiche EDP, impianti di telecomunicazione) . . . . . .218

8.2.4 Circuiti di misura a sicurezza intrinseca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220

8.2.5 Particolarità nell’installazione di SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224

9 Proposte di applicazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228

9.1 Protezione da sovratensione per convertitori di frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228

9.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per illuminazione esterna . . . . . . . . . . . . . . . . .231

9.3 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234

9.4 Aggiornamento delle misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di depurazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245

9.5 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di distribuzione dei segnali televisivi, sonori e servizi interattivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251

9.6 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per l'agricoltura moderna . . . . . . . . . . . . . . . . .256

9.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di videosorveglianza . . . . . . . . . .260

9.8 Protezione da sovratensione per impianti a diffusione sonora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263

9.9 Protezione da sovratensione per impianti d’allarme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .265

9.10 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per sistemi KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269

9.11 Protezione da sovratensione per reti ETHERNET e Fast Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272

9.12 Protezione da sovratensione per M-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274

9.13 Protezione da sovratensione per PROFIBUS FMS, PROFIBUS DP e PROFIBUS PA . . . . . . . . . . . .279

9.14 Protezione da sovratensione per utenze di telecomunicazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283

9.15 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per circuiti a sicurezza intrinseca . . . . . . . . . . .286

9.16 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni di generatori eolici Multi-Megawatt . . . . . . . .292

9.17 Protezione da sovratensione per sistemi di trasmissione/ricezione radio (radiomobile) . . . . . .296

9.17.1 Alimentazione 230/400 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296

9.17.2 Allacciamento alla rete fissa (se disponibile!) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298

9.17.3 Tecnica trasmissione radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298

9.17.4 Protezione contro i fulmini, messa a terra, sistema equipotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298

9.18 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti PV e centrali solari . . . . . . . . . . . .299

9.18.1 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti fotovoltaici (PV) . . . . . . . . . . . . . .299

9.18.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni centrali solari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .305

Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .310

Indice analitico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315

Indice delle illustrazioni e delle tabelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321



Descrizione dei simboli

ϑ

Simbolo* Descrizione Simbolo* Descrizione Simbolo* Descrizione

Conduttore PEN

Semiconduttore

Equipotenziale antifulmineScaricatore per corrente di fulmineConduttore N

Conduttore PE

Conduttore flessibile,p. es. elemento di dilatazione

Ponticello di dilatazione(su giunture del calcestruzzo)

Resistenzavariabile

Resistenza termicavariabile

Boccola (di una presa a spinao connettore)

Diodo soppressorebipolare

Terra generico

Spia di segnalazione

Fusibile generico

Equipotenziale antifulmineScaricatore per corrente di fulmineYellow/Line TYPE 1

Scaricatore a gas(semplice)

Resistenza, elemento didisaccoppiamento generico

Trasformatore

Diodo Zener, unipolare

Spinterometro di sezionamento

Condensatore

Induttanza

Dispositivo di protezione dasovratensioni combinato persistemi energetici e informatici

Interfaccia

Limitatore di sovratensioneper ambienti Ex

MorsettoLPS esterno

Varistore

Equipotenziale localeLimitatore di sovratensione

Barra equipotenziale

* secondo CEI CLC/TR 50469:2005-11 (classificazione CEI 81-11)

Trasduttore fibra ottica /KNX

Lightning Protection Zone– Zona di proetzione da fulminazione

Zona a rischio di esplosione

Lightning Electromagnetic Pulse– Impulso elettromagnetico di fulmineSwitching Electromagnetic Pulse– Impulso elettromagnetico da commutazione

Capacità di scarica(secondo le categorie EN 61643-21)

Efficacia di protezione dello scaricatore(Limitazione inferiore ai livelli di immunitàsecondo EN 61000-4-5)

Coordinamento energetico(verso un altro scaricatoredella Yellow/Line)

Caratteristica Simbolo Descrizione

A

B

C

D

M

L

K

K

k

Q

Impulso D1 (10/350 μs), corrente impulsiva di fulmine ≥ 2,5 kA/ filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di B – D

Impulso C2 (8/20 μs), sollecitazione ad impulso elevato ≥ 2,5 kA/filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di C – D

Impulso C1 (8/20 μs), sollecitazione ad impulso ≥ 0,25 kA/ filo risp. ≥ 0,5 kA/ totale• supera la capacità di scarica di D

Sollecitazione < C

Livello di immunità richiesto per l’utenza finale: 1 o superiore



Livello di immunità richiesto per l’utenza finale: 4

Scaricatore con impedenza di disaccoppiamento integratae adatto al coordinamento con uno scaricatore marcato con Q

Scaricatore adatto al coordinamento con uno scaricatorea impedenza di disaccoppiamento inegrata k

Il simbolo della classe di scaricatori Yellow/Line

Involucrocon morsetti

Prova scaricatori LifeCheck

Equipotenziale antifulmineScaricatore per corrente di fulmine(SPD tipo 1)Equipotenziale localeLimitatore di sovratensione(SPD tipo 2, SPD tipo 3)

Equipotenziale localeLimitatore di sovratensioneYellow/Line TYPE 2 - 4

AC Alternating Current - corrente alternata

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AP Access point - punto di consegna

BA Building Automation - domotica

BD Building Distribution - distributore di edificio

BT Bassa tensione

CD Distribuzione di comprensorio

CEI Comitato Elettrotecnico Italiano

CMR Tecnica di Controllo, Misura e Regolazione

DC Direct Current - corrente continua

DDC Direct Digital Control

EBB Equipotential Bonding Bar -Barra equipo-tenziale

MEBB Main Equipotential Bonding Bar -Barraequipotenziale principale

EMC Compatibilità elettromagnetica

ERP Punto di riferimento terra(earthing reference point)

FD Distributore di piano

FEM Finite Elements Methode

GPS Global Positioning System

ISDN Integrated Services Digital Network

LEMP Lightning Electromagnetic Pulse - impulsoelettromagnetico

LPL Lightning Protection Level - livello di pro-tezione

LPMS LEMP Protection Measures System - siste-ma di protezione LEMP

LPS Lightning Protection System - sistema diprotezione contro i fulmini

LPZ Lightning Protection Zone - zona di pro-tezione da fulminazione

NT Network Terminator - terminazione direte

NTBA Network Terminator Basic Access- termi-nazione di rete per l’accesso base

PE Conduttore di protezione

PEN Conduttore di protezione e neutro

PSU Power Supply Unit - alimentazione

PV Fotovoltaico

QCR Quadro di connessione in rete

RBS Radio Base Station

RCD Residual Currentprotective Device - dispo-sitivo di protezione a corrente differen-ziale

SEMP Switching Electromagnetic Pulse - impulsoelettromagnetico da commutazione

SPD Surge Protective Device - dispositivo diprotezione da sovratensione

TC Telecomunicazione

TO Terminale /presa di telecomunicazione

TOV Temporary Overvoltage - sovratensionetemporanea

UPS Uninterruptible Power Supply - alimenta-zione continua

VDE Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V.

VDS Verband der Schadenversicherer e.V.Associazione degli Assicuratori

MSC Mobile Switching Centre


Abbreviazioni


La differenza alle norme sostituite si trova soprattut-to anche nelle definizioni e nei termini diversi. Que-sto è da osservare nell'applicazione della norma.

Con la nuova norma viene riportato il nuovo “statodella tecnica” nel campo della protezione contro ifulmini su base attuale europea. Le parti 3 e 4 dellaCEI EN 62305 sono le parti di norma che indicano ilmetodo di protezione con la scelta dei metodi e l'ap-plicazione delle protezioni. Le parti CEI EN 62305-1 e-2 invece sono le due norme che servono a definirese un impianto di protezione serva o meno, soprat-tutto con la seconda parte che descrive il metodoadatto per la valutazione del rischio.

CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1): Principi generaliQuesta parte contiene le informazioni relative alpericolo da fulmine, alle caratteristiche del fulmi-ne e ai parametri significativi per la simulazionedegli effetti prodotti dai fulmini. Inoltre viene for-nita una visione d'insieme sulla serie di norme CEIEN 62305. Vengono altresì illustrati i procedimentie i principi di protezione che costituiscono la baseper le parti successive.

CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2): Valutazione del rischioLa valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2si basa su un'analisi dei rischi stessi al fine di stabi-lire per prima cosa la necessità di una protezionecontro i fulmini. Dopodiché viene stabilita la misu-ra di protezione ottimale dal punto di vista tecnicoed economico. Infine viene determinato il rischioresiduo rimanente. Partendo dallo stato senza pro-

tezione dell'oggetto, il rischiorimanente viene continuamen-te ridotto finché non risultainferiore al rischio accettabile.

Questa procedura può essereapplicata per la determinazio-ne semplice della classe di pro-tezione di un sistema di prote-zione contro i fulmini secondoCEI EN 62305-3, oppure per ladeterminazione di un sistemadi protezione complesso con-tro i campi elettromagneticiimpulsivi (LEMP) secondo CEIEN 62305-4.

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

1.1 Norme per l'installazioneFino al 31.01.2007 erano valide in Italia le norme CEI81-1 e 81-4, e la guida 81-8. Queste norme rispec-chiavano come contenuto a quanto era stato pubbli-cato dall'IEC, Comitato Tecnico 81 nel 2001. Dopotale anno i vari Comitati Nazionali hanno discusso,aggiunto e completato le suddette norme, presen-tando nuove bozze internazionali classificate IEC62305. All'inizio del 2006 le norme IEC sull'argomen-to “Protezione contro i fulmini” hanno pubblicato lanorma costituita dalle parti 1 fino a 4 della serie IEC62305. Quasi contemporaneamente sono state pub-blicate anche le norme europee EN 62305, parte 1fino a 4. Con data di pubblicazione 04-2006 il Comi-tato Tecnico del CEI, il CT 81 ha pubblicato la tradu-zione della norma con la dicitura CEI EN 62305, par-te 1 fino a 4 con classificazione CEI 81-10/1 fino 4.Queste nuove norme sono entrate in vigore con il06-2006.

Strutture in progettazione o in costruzione fino al31.01.2007 potevano ancora seguire la vecchia nor-ma, escluso strutture ospedaliere e quelle con peri-colo di esplosione, le quali dovevano fin dall'inizioseguire la progettazione secondo la nuova norma.

La classificazione come norma CEI EN 62305, CEI 81-10 con le parti 1 fino a 4 ha dimostrato che essa èdivisa nel suo contenuto in modo notevolmentediverso di quello delle norme vecchie. Con la suddivi-sione della norma in parti è stata data una suddiviso-ne molto chiara sui contenuti degli argomenti trat-tati.

Classificazione Titolo

CEI EN 62305-1 Protezione contro i fulmini(CEI 81-10 Parte 1): 2006-06 Parte 1: Principi generali

CEI EN 62305-2 Protezione contro i fulmini(CEI 81-10 Parte 2): 2006-06 Parte 2: Valutazione del rischio

CEI EN 62305-3 Protezione contro i fulmini(CEI 81-10 Parte 3): 2006-06 Parte 3: Danno materiale alle strutture

e pericolo per le persone

CEI EN 62305-4 Protezione contro i fulmini(CEI 81-10 Parte 4): 2006-06 Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici

nelle strutture

Tabella 1.1.1 Norme per la protezione contro i fulmini dal 01.06.2006


CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3): Danno materiale allestrutture e pericolo per le personeQuesta parte tratta la protezione di edifici e perso-ne dai danni materiali e dal pericolo di morte, chepotrebbero essere causati dall'effetto della corren-te da fulmine oppure da scariche pericolose, inparticolare in caso di fulminazione diretta. Come misura di protezione viene usato un sistemaprotettivo composto da protezione esterna (capta-tore, dispositivo di discesa e impianto di messa aterra) e protezione interna (equipotenzializzazio-ne antifulmine e distanza di sicurezza). Il sistema diprotezione contro i fulmini viene definito attraver-so la sua classe di LPS, considerando che dalla clas-se di LPS I alla classe IV l'efficacia diminuisce. Laclasse di LPS necessaria viene stabilita mediantel'analisi del rischio secondo CEI EN 62305-2, sempreche non venga già stabilita da un regolamentospecifico (ad esempio prescrizioni per l'edilizia).

CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4): Impianti elettrici edelettronici nelle struttureQuesta parte tratta la protezione di edifici conte-nenti sistemi elettrici ed elettronici dagli effetti deidisturbi elettromagnetici (LEMP) prodotti dai ful-mini. Prendendo come base le misure di protezio-ne secondo CEI EN 62305-3, attraverso queste nor-me vengono considerati anche gli effetti dei cam-pi elettrici ed elettromagnetici, di tensioni e cor-renti indotte, che possono essere provocati da ful-minazioni dirette o indirette.Il significato e la necessità di queste norme derivadall'utilizzo crescente di molteplici sistemi elettricied elettronici, raggruppabili genericamente sottoil termine di sistemi di comunicazione. Per la prote-zione dei sistemi di comunicazione, l'edificio vienesuddiviso in zone di protezione da fulmine (LPZ). Inquesto modo, le differenze da un luogo all'altro aseconda del numero, del tipo e della sensibilitàdegli apparecchi elettrici ed elettronici potrannoessere presi in considerazione nella scelta dellemisure di protezione. Per ogni zona di protezioneda fulmine e con l'aiuto della valutazione delrischio secondo CEI EN 62305-2, vengono scelte lemisure di protezione in grado di offrire una prote-zione ottimale al minimo costo.Le norme CEI, CEI EN 62305 parti da 1 a 4, possonoessere applicate per la progettazione, installazio-ne, ispezione e manutenzione dei sistemi di prote-zione contro i fulmini per strutture, inclusi gliimpianti, gli oggetti e le persone che si trovanoall'interno delle strutture stesse.

1.2 Contratti d'opera Fondamentalmente l'imprenditore è responsabileche la sua opera sia esente da difetti. Il punto decisi-vo della definizione che un'opera sia senza difetti, èquella che essa sia stata prodotta in ottemperanzadelle riconosciute regole della tecnica. Le norme delcampo, come per esempio EN, CEI, DIN, VDE sonoutilizzate per dare vita alle “riconosciute regole del-la tecnica”. Se le norme sono rispettate, si può ipo-tizzare che le opere siano esenti da difetti. Il signifi-cato pratico di una prova apparente sta nel fattoche, in caso di un'azione legale di un committente, ilquale si rivale di un'opera imperfetta o difettosa(per esempio nella messa in opera di un impiantoparafulmine) trova poche possibilità di avere ragio-ne, se il produttore può provare che ha rispettato lenorme e le bozze di norma. In riferimento a questoeffetto le norme e le bozze di norma hanno lo stes-so valore. Queste supposizioni in merito alle normevalgono fino a quando la norma non viene abrogatao che venga dimostrato che concretamente essa nonsia più allo stato dell'arte. Le norme CEI ed UNI nonpossono prescrivere in modo statico le riconosciuteregole della tecnica, perché le presupposizioni e lepossibilità delle tecniche cambiano continuamente.Nel momento in cui le norme vengono abrogate esostituite da nuove norme o bozze di norma, le stes-se sono loro quelle che rappresentano il nuovo statodell'arte.

Imprenditori e committenti di un'opera concordanoregolarmente, senza precisa indicazione, che l'operacorrisponda ai principi generali dello stato dell'arte.Se l'opera diverge in modo negativo dallo stato del-l'arte, allora è imperfetta. Questo può avere comeconseguenza che l'imprenditore, secondo le regoledella responsabilità della qualità di prodotto, possaessere chiamato in causa. Una responsabilità per undifetto di prodotto può però solo essere attivata, sel'opera risultava difettosa già al momento della con-segna. Circostanze sopraggiunte successivamente -come lo sviluppo dello stato dell'arte – non possonofar diventare un prodotto in fase della consegna pri-vo di difetto, difettoso successivamente. Per la domanda di difettosità di una direzione lavoriè unicamente decisivo, lo stato dell'arte al momentodel collaudo.Visto che in futuro, per la fine dei lavori ed il collau-do di un impianto parafulmine, è unicamente validala nuova norma per la protezione dalle scaricheatmosferiche, questi impianti andranno realizzati


secondo quest'ultima. Non è sufficiente che la pre-stazione sia stata data in corrispondenza allo statodell'arte al momento della sua messa in opera, se trail contratto, la messa in opera ed il collaudo sono sta-te raggiunte nuove conoscenze tecniche e di conse-guenza è cambiato lo stato dell'arte.Opere che sono state eseguite, quando erano validele vecchie norme e che sono già state collaudate,non diventano difettose, anche se con le nuove nor-me attualizzate venisse richiesto “uno standardmigliore”.Impianti di protezione contro le scariche atmosferi-che, escluso gli impianti nucleari, sono sempre daadattare allo stato attuale dell'arte.Impianti già esistenti che sono da verificare nell'am-bito dei controlli periodici, sono da verificare secon-do la norma in base alla quale sono stati eretti.

1.3 Norme di prodottoI materiali, componenti ed elementi dei sistemi diprotezione contro i fulmini devono essere proget-tati e testati per resistere alle probabili sollecita-zioni elettriche, meccaniche e chimiche chepotranno subire durante il loro utilizzo. Questoriguarda sia i componenti della protezione controi fulmini esterna che i componenti della protezio-ne contro i fulmini interna.

CEI EN 50164-1 (CEI 81-5): Prescrizioni per i compo-nenti di connessione

Questa norma descrive i metodi di prova per i com-ponenti di connessione utilizzati per i sistemi diprotezione contro i fulmini. Gli elementi che rien-trano in tale categoria sono:

⇒ morsetti

⇒ connettori

⇒ elementi di collegamento

⇒ elementi di ponticellamento

⇒ elementi di dilatazione

⇒ punti di misuraTutti i nostri morsetti e connet-tori soddisfano i requisiti di tale norma di pro-va.

EN 50164-2: Prescrizioni per i conduttori e i disperso-ri

Questa norma specifica i requisiti per conduttori,aste di captazione, aste di adduzione e dispersori.

EN 50164-3: Prescrizioni per gli spinterometri

Questa norma specifica le prescrizioni e le proveper gli spinterometri adatti ai sistemi di protezionecontro i fulmini. Gli spinterometri oggetto di que-sta norma sono adatti per il collegamento aldispersore dell'impianto di terra, sia per sistemielettrici sia per sistemi di telecomunicazione e perle installazioni di protezione catodica

CEI EN 61643-11 (CEI 37-8): Limitatori di sovratensio-ne connessi a sistemi di bassa tensione - Prescrizionee prove

In riferimento agli scaricatori e ai limitatori in Italianon esisteva alcuna norma. In passato, qualchedunosi riferiva in Italia alle IEC 99-1 e 99-4 (adesso CEI EN60099-1 e -4) che erano le vecchie norme per gli sca-ricatori MT ed AT. Gran parte degli utenti italiani edei fornitori, se volevano un prodotto “a norma”, siriferivano alle norme tedesche E DIN VDE 0675-6 ealle loro appendici. In queste norme gli scaricatorierano suddivisi nelle classi A, B, C e D, dove A era laclasse che definiva lo scaricatore per linea aerea.

Il 05-2002 è stata pubblicata la prima norma euro-pea di prodotto EN 61643-11 per quanto riguardai requisiti e le prove dei dispositivi per protezioneda sovratensioni in impianti a bassa tensione. Dal01.04.2004 è entrata in vigore la norma italiana CEIEN 61643-11 (CEI 37-8). Questa norma di prodottoè il risultato di una standardizzazione internazio-nale nell'ambito delle organizzazioni IEC e CENE-LEC. I metodi di prova descritti al loro interno cor-rispondono in molti casi ai requisiti ed alle provedelle bozze di norma autorizzate E DIN VDE 0675parte 6, E DIN VDE 0675 parte 6/A1 e E DIN VDE0675 parte 6/A2; tuttavia, la norma CEI EN 61643-11 (CEI 37-8) introduce alcune novità anche perl'utente. Per il termine "dispositivo di protezioneda sovratensioni" in futuro verrà anche nella lin-gua italiana utilizzata la sigla "SPD" (Surge Protec-tive Device). La caratteristica di classificazione per idispositivi SPD in futuro sarà la classe di prova. Idispositivi destinati alla protezione da sovratensio-ni vengono ora differenziati in SPD-Tipo 1, SPD-Tipo 2 e SPD-Tipo 3. Nella tabella 1.1.3 vengonoelencate le correlazioni tra la vecchia classificazio-ne tedesca e la nuova classificazione europea/ita-liana secondo le norme di prodotto per i dispositi-vi destinati alla protezione da sovratensioni.


CEI EN 61643-21 (CEI 37-6): Dispositivi di protezionedagli impulsi collegati alle reti di telecomunicazio-ne e di trasmissione dei segnali - Prescrizioni diprestazione e metodi di prova

Questa norma descrive le prescrizioni di tipo pre-stazionale ed i metodi di prova per i dispositivi diprotezione dalle sovratensioni che vengono impie-gati per la protezione delle reti di telecomunica-zione e delle reti di trasmissione segnali, come adesempio:

⇒ reti dati

⇒ reti di trasmissione sonora

⇒ impianti di rivelazione pericoli

⇒ sistemi di automazione

CLC/TS 61643-22 (CEI 37-10): 2006-04Limitatori di sovratensioni di bassa tensione,Parte 22:La Specifica Tecnica europea tratta i limitatori disovratensioni (SPD) connessi alle reti di telecomuni-cazione e trasmissione dei segnali.La Specifica Tecnica ha lo scopo di fornire i principi sucui basarne la scelta, l'applicazione in esercizio, lacollocazione negli impianti e il coordinamento.

CEI EN 61663-1 (CEI 81-6)Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee ditelecomunicazioneInstallazioni in fibra ottica

CEI EN 61663-2 (CEI 81-9)Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee ditelecomunicazioneLinee in conduttori metallici

PRIME NORME ATTUALETEDESCHE (valido da 04.12.2004)

E DIN VDE 0675-6 CEI EN 61643-11E DIN VDE 0675-6/A1 (CEI 37-8)E DIN VDE 0675-6/A2

Scaricatoredi classe di prova B SPD-Tipo 1

Scaricatoredi classe di prova C SPD-Tipo 2

Scaricatoredi classe di prova D SPD-Tipo 3

Tabella 1.1.3 Classificazione dei dispositivi di protezione dallesovratensioni (SPD)

2.1 Scariche atmosferiche e propagazio-ne della corrente da fulmine

Ogni anno l'area della Repubblica Italiana èmediamente colpita da oltre un milione di fulmini.Per una superficie di 301.336 km2, questo significauna densità media di fulmini al suolo di ca. tre sca-riche per km2 ogni anno. L'effettiva densità dei ful-mini dipende tuttavia in gran parte dalla confor-mazione geografica del terreno e può esseredesunta, come primo orientamento, dai valorimedi dei fulmini a terra contenuti nella norma CEI81-3. Oggi in Italia è possibile determinare il puntodi impatto di un fulmine con una precisione del-l'ordine di ca. 500 m grazie al sistema di rilevamen-to dei fulmini SIRF. A questo scopo, sul territorioitaliano sono distribuite sedici stazioni di misura-zione, sincronizzate una con l'altra attraverso ilsegnale orario ad alta precisione del Global Posi-tioning System (GPS). Queste stazioni di misurazio-ne registrano l'istante in cui l'onda elettromagne-tica della scarica del fulmine giunge in corrispon-denza del rispettivo ricevitore, e il punto di impat-to del fulmine viene calcolato in base alla differen-za dei diversi tempi di rilevamento dell'ondamagnetica registrati dai vari ricevitori ed alle con-seguenti differenze di durata dell'onda magneticaa partire dal punto di scarica del fulmine in corri-spondenza dei vari ricevitori. I dati così rilevati ven-gono archiviati centralmente e messi a disposizio-ne dell'utente organizzati in diversi pacchetti.Ulteriori informazioni su questo servizio possonoessere reperite consultando il sito web www.fulmini.it. Presupposto per la formazione dei fenomeni tem-poraleschi è il moto ascensionale delle masse d'ariacalda con un'umidità sufficientemente elevata.Questo moto può avvenire con modalità diverse.Nei cosiddetti temporali di calore, il terreno si sur-riscalda localmente per via di un intenso irraggia-mento solare, così gli strati d'aria più vicini al suo-lo si scaldano e salgono verso l'alto. Nel caso ditemporali frontali, in seguito all'arrivo di un fron-te freddo, una massa di aria fredda si incunea sot-to l'aria calda e la obbliga a salire verso l'alto. Neitemporali orografici, invece, l'aria calda vicina alsuolo viene sollevata verso l'alto dalle correnticostrette ad innalzarsi quando incontrano un rilie-vo. Altri fattori fisici intensificano ulteriormente laspinta verso l'alto delle masse d'aria, formandocanali di correnti ascensionali con velocità verticalifino a 100 km/h che danno origine ai cumuli, densi

ammassi di nubi tipicamente di 5-12 km di altezzae 5-10 km di diametro. Per via dei processi di sepa-razione delle cariche elettrostatiche, come attritoe nebulizzazione, le gocce d'acqua e le particelle dighiaccio contenute nelle nubi si caricano elettrica-mente. Nella parte alta della nube temporalesca siaccumulano le particelle con carica positiva, nellaparte bassa quelle con carica negativa. Alla basedella nube si forma inoltre una piccola sacca dicariche positive che deve la sua origine all'effettocorona, un fenomeno per cui attorno ai corpiappuntiti situati a terra al di sotto della nube(piante, per esempio) si accumulano delle carichepositive che vengono poi trasportate verso l'altodal vento. Se, per via della densità di carica spaziale presente,in una cella temporalesca si vengono a creareintensità di campo locali dell'ordine di numerosecentinaia di kV/m, si producono delle scariche gui-da che precedono la scarica del fulmine vero e pro-prio. I fulmini nube-nube provocano una compen-sazione della differenza di potenziale tra i centridelle cariche positive e quelli delle cariche negati-ve all'interno delle nubi e non colpiscono diretta-mente alcun oggetto al suolo. Questi rappresenta-no tuttavia un pericolo per i sistemi elettrici edelettronici a causa dei campi elettromagneticiimpulsivi (LEMP) che essi irradiano e devono quin-di essere ugualmente presi in considerazione.

2 Parametri della corrente da fulmine


Figura 2.1.1 Fulmine discendente (nube-terra)

I fulmini che colpiscono il terreno producono unacompensazione della differenza di potenziale trale cariche elettriche delle nubi e le cariche al suolo.In particolare, si possono creare due tipi di fulmini:

⇒ fulmini discendenti (fulmini nube-terra)

⇒ fulmini ascendenti (fulmini terra-nube)

Nel caso dei fulmini discendenti, la scarica elettricaviene preceduta da scariche guida dirette verso ilbasso, cioè da nube a terra: questo tipo di fulminesi verifica per lo più su aree pianeggianti e in corri-spondenza di costruzioni basse. I fulmini nube-ter-ra sono riconoscibili dalle ramificazioni dirette ver-so terra (Figura. 2.1.1). Più frequentemente, si veri-ficano fulmini discendenti negativi, nei quali dallanube temporalesca si spinge verso terra un canaledi cariche negative (scarica guida o leader) (Figura2.1.2) che aumenta con una velocità di circa 300km/h a "passi" di 10 m per volta intervallati dapause di alcune decine di µs. Quando la scarica gui-da è vicina al terreno (da qualche centinaio apoche decine di metri), il campo elettrico attornoalle parti del suolo che più si trovano vicine allascarica guida (come alberi, colmi dei tetti) aumen-ta in modo tale da superare la rigidità dielettricadell'aria, per cui in questi punti parte una scaricaverso l'alto che incontra la scarica guida e dà origi-ne alla scarica principale.

I fulmini discendenti positivi possono invece avereorigine da un accumulo di cariche positive allabase della nube temporalesca (Figura 2.1.3). Perquanto riguarda la polarità, si ha un 90% circa difulmini negativi contro un 10% di fulmini positivi:questa ripartizione dipende dalla conformazionegeografica del terreno.In corrispondenza di oggetti al suolo esposti e dialtezza considerevole (come pali di antenne radio,torri per telecomunicazioni, campanili di chiese) oin corrispondenza delle vette di montagne, si pos-sono verificare fulmini ascendenti (fulmini terra-nube), riconoscibili dalle ramificazioni della scaricaprincipale rivolte verso l'alto (Figura 2.1.4). Nelcaso di un fulmine ascendente l'elevata intensità di


Leader

Figura 2.1.2 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente negativo (fulmine nube-terra)

Leader

Figura 2.1.3 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente positivo (fulmine nube-terra)

Figura 2.1.4 Fulmine ascendente (terra-nube)

campo necessaria per dare origine ad una scaricaguida o leader non viene raggiunta all'interno del-la nube, ma è determinata dalla distorsione delcampo elettrico in corrispondenza dell'oggettoesposto e del conseguente aumento di intensità dicampo. A partire da questo punto al suolo, la scari-ca guida si spinge verso la nube portando con sé ilsuo accumulo di cariche elettriche. I fulmini ascendenti si verificano sia con polaritànegativa (Figura 2.1.5), sia con polarità positiva(Figura 2.1.6). Poiché nei fulmini ascendenti le sca-riche guida si instaurano a partire da oggetti alsuolo molto isolati verso le nubi, gli oggetti dinotevole altezza possono essere interessati più vol-te dalla scarica di un fulmine nel corso di un tem-porale.Per quanto riguarda gli oggetti colpiti da un fulmi-ne, i fulmini discendenti (nube-terra) comportanouna sollecitazione maggiore rispetto ai fulminiascendenti (terra-nube). Alla base dei calcoli dellemisure di protezione contro i fulmini vengono per-tanto considerati i parametri dei fulmini discen-denti.A seconda del tipo, ogni fulmine è composto dauno o più fulmini parziali. Si distinguono correntiimpulsive di durata inferiore a 2 ms e correnti dilunga durata superiori a 2 ms. Altre caratteristichedistintive dei fulmini parziali sono la polarità(negativa o positiva) e la posizione temporale nel-

l'ambito della scarica del fulmine (primo fulmineparziale, fulmine parziale susseguente o sovrappo-sto). Le combinazioni possibili di fulmini parzialisono illustrate nella figura 2.1.7 per quanto riguar-da i fulmini discendenti e nella figura 2.1.8 per ifulmini ascendenti.

Le correnti da fulmine composte da correnti impul-sive e da correnti di lunga durata sono correntiimpresse, cioè gli oggetti colpiti non esercitanoalcun effetto di ritorno sulle correnti da fulmine.Nei percorsi delle correnti da fulmine indicati nellefigure 2.1.7 e 2.1.8 vengono indicati quattro para-metri di effetto significativi per la tecnica dellaprotezione contro i fulmini:

⇒ ampiezza della corrente da fulmine I;

⇒ carica della corrente da fulmine Qfulmine, compo-sta dalla carica della corrente impulsiva Qimp edalla carica della corrente di lunga durata Qlungo;

⇒ energia specifica W/R della corrente da fulmine;

⇒ ripidità di/dt del fronte d'onda della correnteda fulmine.

Nei capitoli seguenti verranno descritti gli effettidei singoli parametri e il modo in cui tali parametriinfluenzano il dimensionamento degli impianti diprotezione contro i fulmini.


Leader

Figura 2.1.5 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente negativo (fulmine terra-nube)

Leader

Figura 2.1.6 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente positivo (fulmine terra-nube)


±I

Primo colpo breve

Positivo o negativo t

-I

Colpi brevi susseguenti

Negativo t

±I

Colpo lungo


−I

Negativo t

Figura 2.1.7 Possibili componenti di un fulmine discendente

±I

Colpo lungo


±I

Colpo breve


Primo colpo lungo

Colpi brevisovrapposti

±I


Colpo lungo singolo

−I

Negativo t

−I

Colpi brevi susseguenti

Negativo t

Figura 2.1.8 Possibili componenti di un fulmine ascendente

2.2 Ampiezza della corrente da fulmine

Le correnti da fulmine sono correnti indipendentidal carico, cioè una scarica del fulmine può essereconsiderata come una fonte di corrente pressochéideale. Se una corrente elettrica di questo tiposcorre attraverso parti conduttrici, in base all'in-tensità della corrente e all'impedenza della parteconduttrice attraversata dalla corrente, si avrà unacaduta di tensione sulla parte conduttrice stessa.Nel caso più semplice questa condizione può esse-re descritta con la legge di Ohm:

Se una corrente si forma in un unico punto su unasuperficie conduttrice omogenea, si crea il cosid-detto gradiente di potenziale. Questo effetto siverifica anche in caso di fulmine in una zona di ter-ra omogenea (Figura 2.2.1). Se si trovano degliesseri viventi (persone o animali) all'interno delgradiente di potenziale, si forma una tensione dipasso, che può avere come conseguenza una scos-sa elettrica pericolosa (Figura 2.2.2). Più la condut-tività del terreno è alta, più piatto risulterà il gra-diente di potenziale. Il rischio di pericolose tensio-ni di passo diminuisce conseguentemente.Se il fulmine colpisce un edificio, che è già provvi-sto di impianto di protezione contro i fulmini, lacorrente da fulmine che si scarica attraverso l'im-pianto di messa a terra dell'edificio provoca unacaduta di tensione sulla resistenza RE dell'impiantodi messa a terra dell'edificio (Figura 2.2.3). Finchétutti gli elementi conduttori all'interno dell'edifi-cio che si possono toccare così come tutti gli ele-menti conduttori introdotti dall'esterno nell'edifi-cio vengono mantenuti allo stesso potenziale, nonesiste alcuna possibilità di pericolo per personeall'interno dell'edificio. Perciò è necessario esegui-re l'equipotenzializzazione di tutte le parti con-


Potenziale relativo alpunto di riferimento

r Distanza dalpunto d’impatto

Figura 2.2.1 Distribuzione di potenziale in caso di abbattimento delfulmine su un terreno omogeneo

Figura 2.2.2 Animali morti in seguito a folgorazione da tensione dipasso

Î

Û

ÎCaptatore

Calata

Impianto di terra conresistenza di terra RE

Dispersoredistante

Corrente impulsiva da fulmine

Tempo

Corr

ente

Figura 2.2.3 Aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra diun edificio rispetto al potenziale di riferimento di terraattraverso il valore di cresta della corrente di fulmina-zione

U I R= ⋅

duttrici che si possono toccare, presenti all'internodell'edificio. Se questo viene trascurato, esiste ilrischio di pericolose tensioni di contatto in caso difulminazione. L'aumento di potenziale dell'impianto di messa aterra causato dalla corrente da fulmine può rap-presentare un pericolo per gli impianti elettrici(Figura 2.2.4). Nell'esempio illustrato, la terrad'esercizio della rete di alimentazione a bassa ten-sione si trova fuori dal gradiente di potenziale cau-sato dalla corrente da fulmine. In questo modo ilpotenziale della terra d'esercizio, in caso di fulmi-nazione dell'edificio non è identico al potenzialedi terra dell'impianto utilizzatore all'interno del-l'edificio. Nell'esempio raffigurato, la differenza èdi 1000 kV. Questo rappresenta un pericolo perl'isolamento dell'impianto elettrico e degli appa-recchi elettrici ad esso collegati.

2.3 Pendenza della corrente da fulmine

La pendenza dell'aumento di corrente da fulmineΔi/Δt, che diventa effettiva durante l'intervallo dt,determina l'altezza delle tensioni indotte elettro-magneticamente. Tali tensioni vengono indotte intutti i circuiti di conduttori aperti o chiusi, che si

trovano nelle vicinanze di conduttori attraversatidalla corrente da fulmine. La figura 2.3.1 mostradelle possibili configurazioni di circuiti di condut-tori, all'interno dei quali possono essere indottedelle tensioni attraverso le correnti da fulmine. Latensione rettangolare U indotta durante l'interval-lo Δt in un circuito di conduttore è:

M mutua induttanza del circuito

Δi/Δt pendenza dell'aumento di corrente da ful-mine

Come già descritto, le scariche dei fulmini sonocomposte da un certo numero di colpi. A secondadel momento in cui si verificano, all'interno di unascarica del fulmine si distinguono la prima corren-te impulsiva e le correnti impulsive susseguenti. Ladifferenza principale tra i due tipi di correnteimpulsiva è che nel fulmine guida, poiché è neces-saria la creazione di un canale del fulmine, è pre-sente una pendenza della corrente da fulminemeno ripida che nel colpo susseguente, che invecetrova un canale già completamente conduttore.


Distanza r

1000 kV

UE

L1 L2 L3 PEN

RE = 10Ω UE

I = 100 kAStazione di trasformazione

RB

Figura 2.2.4 Messa in pericolo di impianti elettrici attraverso l'au-mento di potenziale dell'impianto di messa a terra

100% Corrente da fulmine90%

10%

Fronte d'onda T1

U

T1

Tensione rettangolare indotta

t

t

Corr

ente

Tens

ione

Î

s 3

s2

s 1Î / T1

1

2

3

Struttura Calata

1 Cappio nella calatacon possibile distanzadi innesco s1

2 Spira formata da cala-ta e conduttorenell'installazione conpossibile distanza diinnesco s2

3 Spira di installazionecon possibile distanzadi innesco s3

Figura 2.3.1 Tensione rettangolare indotta in circuiti attraverso laripidità Δi/Δt della corrente da fulminazione

U M i t= ⋅ / Δ Δ


Per la stima della massima tensione indotta in cir-cuiti di conduttori viene perciò utilizzata la pen-denza di salita della corrente da fulmine del fulmi-ne susseguente. Un esempio di stima della tensione indotta in uncircuito di conduttore è raffigurato in figura 2.3.2.

2.4 Carica della corrente da fulmine

La carica Qfulmine della corrente di fulminazione ècomposta dalla carica prodotta dalla correnteimpulsiva Qimp e dalla carica prodotta dalla corren-te di lunga durata Qlungo. La carica

della corrente di fulminazione è determinante perla conversione di energia direttamente sul puntodi abbattimento di un fulmine e in tutti gli altri

punti in cui la corrente da fulmine sotto forma diarco elettrico prosegue oltre un tratto di isolamen-to. L'energia W trasformata alla base dell'arcoelettrico risulta essere il prodotto della carica Q edella caduta di tensione anodica/catodica UA,K, convalori micrometrici (Figura 2.4.1). Il valore UA,K in media è di alcune decine di V ed èinfluenzato dal flusso e dalla forma della corrente:

Q carica della corrente di fulminazione

UA,K caduta di tensione anodica/catodica

La carica della corrente da fulmine provoca dellefusioni sui componenti del sistema di protezionecontro i fulmini che vengono colpiti direttamentedal fulmine. Ma anche per la sollecitazione deglispinterometri di sezionamento e di dispositivi diprotezione da sovratensioni basati su tecnologiaspinterometrica la carica è determinante. Recenti ricerche hanno dimostrato che soprattuttola carica prolungata Qlungo della corrente di lungadurata a causa dell'azione prolungata dell'arcoelettrico è in grado di fondere o fare evaporaregrossi volumi di materiale. Un confronto deglieffetti prodotti dalla carica impulsiva Qimp e dallacarica di lunga durata Qlungo è raffigurato nellefigure 2.4.2 e 2.4.3.

W Q UA K= ⋅ ,

Q idt= ∫

10

1

0.1

0.01

0.001

0.1 · 10-3

0.01 · 10-3

0.1 0.3 1 3 10 30

Δ iΔ t

1

1

a

a

U

s

s (m)

a = 10 m

a = 3 m

a = 1 m

a = 0,1 m

a = 0,3 ma = 0,03 ma = 0,01 m

Esempio di calcolocon una spira d’installazione (p. es. impianto d’allarme)

Dal diagramma risulta per M2 ≈ 4,8 μH

U = 4,8 · 150 = 720 kV

M2 (μH)

a

s

10 m

ΔiΔt

kAμs

3 m

150

(richiesta elevata)

Figura 2.3.2 Esempio di calcolo per tensioni quadrate indotte in spire a forma quadrata

Metallo fuso

Corrente dafulmine

Punta di captazione

Colpo lungo

tempo

tempo

Corr

ente

Corr

ente

Figura 2.4.1 Conversione di energia nel punto di abbattimento del ful-mine attraverso la carica della corrente di fulminazione

2.5 Energia specificaL'energia specifica W/R di una corrente impulsiva èl'energia che la corrente impulsiva produce su unaresistenza di 1Ω. Questa conversione di energia èdata dall'integrale del quadrato della correnteimpulsiva sul tempo per la durata della correnteimpulsiva:

L'energia specifica viene perciò spesso chiamata“impulso quadrato di corrente”. Tale energia èdeterminante per il riscaldamento dei conduttoriattraversati dalla corrente impulsiva da fulmine,così come per l'effetto della forza esercitata suiconduttori attraversati dalla corrente impulsiva dafulmine (Figura 2.5.1).

Per l'energia W convertita in un conduttore conuna resistenza R vale:

R resistenza in corrente continua del condutto-re (dipendente dalla temperatura)

W/R energia specifica

Il calcolo del riscaldamento di conduttori attraver-sati da corrente di fulmine può diventare necessa-rio quando durante la progettazione e l'installa-zione di sistemi di protezione contro i fulminidevono essere considerati i rischi relativi alla prote-zione delle persone, al pericolo di incendio e diesplosione. Nel calcolo si parte dal presuppostoche l'energia termica totale viene creata dalla resi-stenza ohmica dei componenti del sistema di pro-


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Acciaio zincato100 kA (10/350 µs)

Rame100 kA (10/350 µs)

Figura 2.4.2 Effetti dell'arco elettrico della corrente impulsiva da ful-mine su superficie metallica

Figura 2.4.3 Perforazione di lamiere prodotte dall'azione di archielettrici di corrente a lunga durata

10,00 mm

Alluminiod = 0,5 mm; 200 A, 350 ms

10,00 mm

Ramed = 0,5 mm; 200 A, 180 ms

10,00 mm

Acciaiod = 0,5 mm; 200 A, 100 ms

10,00 mm

Acciaio inossidabiled = 0,5 mm; 200 A, 90 ms

10,00 mm

Acciaio zincatod = 0,5 mm; 200 A, 100 ms

Energiaspecifica W/R

Forza suiconduttoriparalleli

Riscaldamento Corrente di fulmine

Tempo

Energiaspecifica

Forza

Figura 2.5.1 Effetti del riscaldamento e della forza prodotti dall’ener-gia specifica della corrente da fulmine

W i dt/ = ∫ R 2

W R i dt R= ⋅ ∫ = ⋅ / W R2


tezione contro i fulmini. Inoltre si presuppone che,a causa della brevità del processo, non sarà possibi-le alcuno scambio di calore con l'ambiente circo-stante. Nella tabella 2.5.1 sono elencati gli aumen-ti di temperatura di diversi materiali impiegati perla protezione contro i fulmini e le loro sezioni infunzione dell'energia specifica.Le forze elettrodinamiche F generate da una cor-rente i in un conduttore con un percorso lungo eparallelo di lunghezza l e distanza d (Figura 2.5.2)si possono approssimativamente calcolare conl'equazione seguente:

F(t) forza elettrodinamica

i corrente

µ0 costante di campo magnetico in aria (4π • 10-7H/m)

l lunghezza del conduttore

d distanza tra i conduttori posizionati in parallelo

L'effetto della forza sui due conduttori è attrattivoin caso di direzione di corrente uguale, mentre incaso di direzione di corrente opposta, è repulsivo.Tale effetto è direttamente proporzionale al pro-dotto delle correnti nei conduttori ed è inversa-mente proporzionale alla distanza tra i conduttori.Ma anche nel caso di un solo conduttore piegato siverifica un effetto di forza sul conduttore stesso. Intale caso la forza sarà proporzionale al quadratodella corrente nel conduttore piegato.L'energia specifica della corrente impulsiva deter-mina così la sollecitazione che causa una deforma-zione reversibile o irreversibile dei componenti edel sistema di protezione contro i fulmini. Questieffetti vengono presi in considerazione durante glisvolgimenti delle prove previste dalle norme diprodotto relative ai requisiti degli elementi di con-nessione per sistemi di protezione contro i fulmini.

2.6 Assegnazione di parametri dellacorrente da fulmine ai livelli diprotezione

Per poter definire il fulmine come una grandezzaperturbatrice, vengono fissati dei livelli di prote-zione da I a IV. Per ogni livello di protezione ènecessario definire una serie di:

⇒ valori massimi (criteri di dimensionamento uti-lizzati per impostare i componenti della prote-zione contro i fulmini in modo che soddisfino irequisiti richiesti) e

⇒ valori minimi (criteri di intercettazione neces-sari per poter determinare le zone protette conuna sufficiente sicurezza in caso di abbattimen-to di un fulmine (raggio della sfera rotolante)

I

d

F

i i

F

i i

Figura 2.5.2 Effetto della forza elettrodinamica tra conduttori paralle-li

Tabella 2.5.1 Aumento della temperatura ΔT in K di diversi mate-riali conduttori

4 10 16 25 50 100Sezione[mm2]

AlluminioW/R [MJ/Ω]

AcciaioW/R [MJ/Ω]

RameW/R [MJ/Ω]

AcciaioinossidabileW/R [MJ/Ω]

Mat

eria

le

2,5 – 564 146 52 12 3

5,6 – – 454 132 28 7

10 – – – 283 52 12

2,5 – – 1120 211 37 9

5,6 – – – 913 96 20

10 – – – – 211 37

2,5 – 169 56 22 5 1

5,6 – 542 143 51 12 3

10 – – 309 98 22 5

2,5 – – – 940 190 45

5,6 – – – – 460 100

10 – – – – 940 190

F t µ i t( ) ( )= / ⋅ ⋅ / l d022π

Le tabelle 2.6.1 e 2.6.2 indicano l'assegnazione deilivelli di protezione ai valori massimi e minimi deiparametri di protezione contro i fulmini.


Tabella 2.6.1 Valori limite dei parametri di protezione contro i ful-mini e rispettive probabilità

Livello diprotezione

Massimovalore dellacorrente di

picco

Probabilità che iparametri della

corrente dafulmine effettiva

sianoinferiore

ai valori massimidella corrente

da fulmine

I

II

III

IV

200 kA

150 kA

100 kA

100 kA

99 %

98 %

97 %

97 %

Valori massimi(criteri di dimensionamento)

Tabella 2.6.2 Valori limite dei parametri di protezione contro i ful-mini e rispettive probabilità

Livello diprotezione

Minimovalore dellacorrente di

picco

Probabilità che iparametri della

corrente dafulmine effettiva

sianosuperiori

ai valori minimidella corrente da

fulmine

Raggiodellasfera

rotolante

I

II

III

IV

3 kA

5 kA

10 kA

16 kA

99 %

97 %

91 %

84 %

20 m

30 m

45 m

60 m

Valori minimi(criteri di intercettazione)

3.1 Necessità dell'impianto LPS -situazione normativa

L'impianto di protezione contro i fulmini LPS ha ilcompito di proteggere edifici dalle fulminazionidirette e di conseguenza da un eventuale incendioo dalle conseguenze della corrente da fulmineimpressa (fulmine senza innesco).Quando disposizioni nazionali come leggi, decretiecc. o normative lo richiedono, devono essereinstallate delle misure di protezione contro i fulmi-ni.Quando queste prescrizioni non contengono alcu-na specificazione sui dettagli delle misure di prote-zione contro i fulmini, si consiglia di installarealmeno un LPS di classe III secondo CEI EN 62305-3(CEI 81-10 parte 3).

Altrimenti la necessità della protezione e la sceltadelle rispettive misure di protezione dovrebberoessere calcolate tramite una valutazione delrischio.La valutazione del rischio viene descritta nella nor-ma CEI EN 62305-2 (CEI 81-10 parte 2) (vedi capitolo 3.2.1).

Per la locazione, il tipo di costruzione o la tipologiadella struttura una fulminazione può avere dellegravissime conseguenze.

Impianto LPS sempre necessarioStrutture nelle quali è da prevedere comunque unsistema di protezione contro i fulmini, anche senon esplicitamente richiesto dalle disposizioni legislative, ma consigliato, sono:

1 Luoghi di pubblico spettacolo con palcosce-nico oppure tribune coperte per eventi ospettacoli cinematografici, se le aree appar-tenenti hanno, singolarmente o complessiva-mente, una capacità di oltre 100 persone;

2 Luoghi di pubblico spettacolo dove le areeappartenenti hanno, singolarmente o com-plessivamente, una capacità di oltre 200 per-sone; per scuole, musei e strutture simili que-sta raccomandazione riguarda soltanto i ser-vizi tecnici nelle sale per riunioni con oltre200 persone e le rispettive vie di fuga;

3 Strutture commerciali e una superficie calpe-stabile con più di 2000 m2;

4 Centri commerciali contenenti diversi servizicollegati direttamente o tramite vie di fuga

dove la superficie singola è inferiore ai2000 m2, quella complessiva comunque supe-ra i 2000 m2;

5 Centri di esposizione le quali aree, singolar-mente o complessivamente, hanno unasuperficie oltre i 2000 m2;

6 Alberghi con oltre 400 ospiti oppure più di 60posti letto;

7 Grattacieli;

8 Ospedali oppure altre strutture con analogatipologia;

9 Autorimesse e autosili di medie e grandidimensioni;

10 Strutture:

10.1 contenenti esplosivi, come fabbriche dimunizioni, depositi di munizioni o esplosivi,

10.2 come stabilimenti/officine di produzione conluoghi a rischio di esplosione, come fabbri-che di vernici, impianti chimici, ampi depositicon liquidi infiammabili o serbatoi per gas,

10.3 con elevato rischio d'incendio, come– grandi stabilimenti per la lavorazione del

legno,

– edifici con copertura in materiale facil-mente combustibile, come anche

– depositi o stabilimenti con elevato caricod'incendio,

10.4 per un elevato numero di persone come– scuole,

– case di riposo e collegi per bambini,

– caserme,

– prigioni

– e stazioni ferroviarie,

10.5 patrimonio culturale, come

– edifici di valore storico,

– musei ed archivi,

10.6 le quali sovrastano significamente le struttu-re circostanti, come

– alte ciminiere,

– torri ed

– edifici alti.


3 Progettazione di un impianto di protezione contro i fulmini

Il seguente elenco dà una panoramica dei “princi-pi generali” validi in Italia, che hanno come conte-nuto la necessità, l'esecuzione e la verifica degliimpianti di protezione contro i fulmini.

Norme per gli impianti di protezione contro i ful-mini:

CEI EN 62305-1CEI 81-10/1: 2006-04Protezione contro i fulminiParte 1: Principi generali

Contiene i principi generali per la protezione con-tro i fulmini delle persone e delle strutture con illoro contenuto e gli impianti in essi presenti, non-chè per i loro servizi entranti.

CEI EN 62305-2CEI 81-10/2: 2006-04Protezione contro i fulminiParte 2: Valutazione del rischio

Valutazione del rischio per le strutture.Questa norma è applicabile alla valutazione delrischio dovuto a fulmine a terra in una struttura oin un servizio.

CEI EN 62305-3CEI 81-10/3: 2006-04Protezione contro i fulminiParte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo

per le persone

Contiene informazioni sulla progettazione, realiz-zione, verifica e manutenzione delle misure di pro-tezione contro i fulmini per le strutture.

CEI EN 62305-4CEI 81-10/4: 2006-04Protezione contro i fulminiParte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle

strutture

Contiene informazioni sulla progettazione, realiz-zazione, manutenzione, verifica periodica, manu-tenzione e sulle prove dei sistemi di protezionecontro gli effetti LEMP per strutture contenentiimpianti elettrici e particolarmente sistemi elettro-nici sensibili (concetto di protezione a zone)

CEI 81-3: 1999-05Questa norma riporta il valore medio del numerodi fulmini a terra per anno e per chilometro qua-drato dei comuni d'Italia in ordine alfabetico. Ivalori indicati sono necessari ai fini della valutazio-ne del rischio e della esecuzione della protezionecontro i fulmini di una struttura.

CEI EN 50164-1CEI 81-5: 2000-01Componenti per la protezione contro i fulminiParte 1: Prescrizioni per i componenti di

connessione

Sono definite le prescrizioni per i componenti diconnessione metallici, come connettori, compo-nenti di connessione, ponticellamento e dilatazio-ne, nonchè punti di misura per i sistemi di prote-zione contro i fulmini.

EN 50164-2: 2007-03Componenti per la protezione contro i fulminiParte 2: Prescrizioni per i conduttori e i dispersori

In questa norma sono descritti p. es. le dimensionie le tolleranze per conduttori metallici e dispersorinonchè prescrizioni per le prove dei valori elettricie meccanici dei materiali.

CEI CLC/TR 50469CEI 81-11: 2006-03Impianti di protezione contro i fulminiSegni grafici

Riporta i segni grafici da utilizzare negli schemirelativi alla progettazione degli impianti di prote-zione contro i fulmini.

Norme specifiche per gli impianti di terra:

CEI 64-12: 1998-02Guida per l'esecuzione dell'impianto di terra negliedifici per uso residenziale e terziario

La guida dà indicazioni per la disposizione e esecu-zione dei dispersori di fondazione con alcuni esem-pi pratici. Spiega i metodi per evitare o diminuirela corrosione dei dispersori e con i dispersori di altriimpianti installati.



CEI EN 50162CEI 9-89: 2005-11Protezione contro la corrosione da correnti vagan-ti causate dai sistemi elettrici a corrente continua-Vengono stabiliti i principi generali da adottareper minimizzare gli effetti della corrosione da cor-renti vaganti su strutture interrate o immerse inacqua e la scelta di misure adeguate per la prote-zione.

CEI 11-1: 2000-01Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV incorrente alternata

Nel capitolo 7.5 e nell'allegato H sono descritte lemisure di protezione contro i fulmini e le sovraten-sioni.

CEI 11-37: 2003-07Guida per l'esecuzione degli impianti di terra neisistemi utilizzatori di energia alimentati a tensionemaggiore di 1 kV

Nel capitolo 5 di questa norma sono indicati i van-taggi di un collegamento totale di tutti gli impian-ti di terra della rete che si può assimilare ad unaprestazione di mutuo soccorso non solo per le ful-minazioni dirette dei sostegni, ma anche per le ful-minazioni molto più frequenti delle linee.

Norme speciali per la protezione interna contro ifulmini e le sovratensioni, sistema equipotenziale

Nella serie normativa CEI 64-8 sono da osservare leseguenti parti:

CEI 64-8/1: 2004-06Impianti elettrici utilizzatori a tensione non supe-riore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V incorrente continuaParte 1: Oggetto, scopo e principi fondamentaliCapitolo 131.7: dalla norma viene richiesta la pro-tezione delle persone e delle cose contro le conse-guenze dannose di sovratensioni derivanti p. es. dafenomeni atmosferici (fulmini) e sovratensioni dimanovra.

CEI 64-8/4: 2007-01Impianti elettrici utilizzatori a tensione non supe-riore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V incorrente continuaParte 4: Prescrizioni per la sicurezza

Nel capitolo 410 della norma sono descritte lemisure per la protezione contro i contatti indiretti(collegamento equipotenziale)

CEI 64-8/4: 2007-01Impianti elettrici utilizzatori a tensione non supe-riore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V incorrente continuaParte 4: Prescrizioni per la sicurezzaSezione 443: Protezione contro le sovratensioni di

origine atmosferica o dovute amanovra

In questa sezione è definita la tensione di tenutaall'impulso per le categorie di tenuta all'impulso I a IV. Questi valori sono la base per l'impiego deidispositivi di protezione secondo CEI EN 61643-11:2004-02 Limitatori di sovratensione di bassa tensio-ne.

CEI 64-8/5: 2007-01Impianti elettrici utilizzatori a tensione non supe-riore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V incorrente continuaParte 5: Scelta ed installazione dei componenti

elettrici

Contiene le disposizioni per la realizzazione delsistema di messa a terra nonchè i provvedimentiper il sistema equipotenziale (collegamento equi-potenziale, collegamento equipotenziale supple-mentare).

CEI 64-8/7: 2007-01Impianti elettrici utilizzatori a tensione non supe-riore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V incorrente continuaParte 7: Ambienti ed applicazioni particolariSezione 712: Sistemi fotovoltaici solari di alimen-

tazione Protezione contro le sovratensioni di origine atmo-sferica o dovute a manovra.Indica le misure necessarie per ridurre l'effetto del-le sovratensioni indotte dai fulmini e mostra deglischemi di inserzione per i dispositivi di protezionecontro le sovratensioni.

IEC 60364-5-53: 2002-06 (TC 64)Impianti elettrici utilizzatori in edificiParte 5-53: Scelta ed installazione dei compo-

nenti elettrici - Dispositivi di prote-zione, di sezionamento e di com-mando.

Sezione 534: Dispositivi di protezione contro lesovratensioni.

In questa norma sono descritte le modalità per l'in-stallazione dei dispositivi di protezione dalle sovra-tensioni della classe di prova I, II e III in concordan-za con la protezione contro i contatti indirettinegli impianti elettrici utilizzatori a bassa tensio-ne.

CEI EN 6100-4-5CEI 110-30: 1997-06Compatibilità elettromagnetica (EMC)Parte 4: Tecniche di prova e di impulsoSezione 5: Prova di immunità ad impulso

La norma si riferisce ai requisiti minimi di immuni-tà alle sovratensioni derivanti da transitori di com-mutazioni oppure da fulmini, per apparecchiatureelettriche ed elettroniche.

CEI EN 60664-1CEI 109-1: 2004-01Coordinamento dell'isolamento per le apparec-chiature nei sistemi a bassa tensioneParte 1: Principi, prescrizioni e prove

Definisce le distanze di isolamento e comprende imetodi di prova dielettrici relativi al coordinamen-to dell'isolamento. Questi valori sono la base perl'utilizzo di dispositivi di protezione dalle sovraten-sioni.

Particolarmente per sistemi elettronici come tele-visione, radiofonia, tecnologia dell'informazione(impianti di telecomunicazione)

CEI EN 50310CEI 306-4: 2006-06Applicazione della connessione equipotenziale edella messa a terra in edifici contenenti apparec-chiature per la tecnologia dell'informazioneLa norma tratta la connessione equipotenziale e lamessa a terra negli edifici nei quali sono installateapparecchiature per la tecnica dell’informazione.Fa riferimento alle prestazioni di sicurezza, di fun-

zionalità e di compatibilità elettromagnetica e dàun aiuto all'individuazione del miglior sistema dimessa a terra e di connessione equipotenziale perle esigenze della tecnologia dell'informazione

CEI EN 61643-21CEI 37-6: 2003-01Dispositivi di protezione dagli impulsi a bassa ten-sioneParte 21: Dispositivi di protezione dagli impulsi

collegati alle reti di telecomunicazione edi trasmissione dei segnali - Prescrizioni emetodi di prova

CEI CLC/TS 61643-12CEI 37-11: 2006-11Limitatori di sovratensione di bassa tensioneParte 12: Limitatori di sovratensioni connessi a

sistemi di bassa tensione - Scelta e princi-pi applicativi

La specifica tecnica ha lo scopo di guidare gli utiliz-zatori dei limitatori di sovratensione nella loroscelta e i principi applicativi su cui basarla utiliz-zando anche l'analisi del rischio.

CEI CLC/TS 61643-22CEI 37-10: 2006-06Limitatori di sovratensione di bassa tensioneParte 22: limitatori di sovratensioni connessi alle

reti di telecomunicazione e di trasmissio-ne dei segnali - Scelta e principi applica-tivi

La specifica tecnica tratta i limitatori di sovraten-sione (SPD) connessi alle reti di telecomunicazionee trasmissione dei segnali, con lo scopo di fornire iprincipi su cui basarne la scelta, l'applicazione inesercizio, la collocazione negli impianti e il coordi-namento.

CEI EN 60728-11CEI 100-126: 2005-09Impianti di distribuzione via cavo per segnali tele-visivi, sonori e servizi interattiviParte 11: Sicurezza

Questa parte descrive i requisiti di sicurezza appli-cabili agli impianti di ricezione TV e radio e atte-nenti alla protezione dalle sovratensioni e dallescariche atmosferiche del sistema d'antenna trami-te dispositivo di captazione LPS e della succesivadistribuzione via cavo con SPD.


CEI EN 61663-1CEI 81-6: 2000-05Protezione contro i fulmini delle strutture - Lineedi telecomunicazioneParte 1: Installazioni in fibra ottica

La norma descrive un metodo per calcolare ilnumero dei possibili guasti e per selezionare lemisure di protezione applicabili e indica un affida-bile risultato degli eventi dannosi. Tiene contoperò soltanto dei guasti primari (interruzione delservizio), ma non dei guasti secondari (danneggia-mento della guaina del cavo, perforazione).

CEI EN 61663-2CEI 81-9: 2003-09Protezione delle strutture contro i fulmini - Lineedi telecomunicazioneParte 2: Linee in conduttori metallici

La norma riguarda soltanto la protezione contro ifulmini delle linee di telecomunicazione e trasmis-sione di segnali con conduttori metallici che sonoinstallati all'esterno degli edifici (p. es. reti diaccesso, linee tra edifici).

Impianti particolari

CEI EN 61173CEI 82-4: 1998-04Protezione contro le sovratensioni dei sistemifotovoltaici per la produzione di energia

La norma fornisce una guida sulla protezione con-tro le sovratensioni per sistemi fotovoltaici, sia iso-lati che connessi in rete. Aiuta a identificare le fon-ti di pericolo derivanti da sovratensioni e fulmina-zioni e definisce i tipi di protezione quali sistemi dicaptazione dei fulmini (LPS) e dispositivi di prote-zione (SPD).

CEI EN 60079-14CEI 31-33: 2004-05Costruzionie elettriche per atmosfere esplosiveper la presenza di gasParte 14: Impianti elettrici nei luoghi con pericolo

di esplosione per la presenza di gas(diversi dalle miniere).Nel capitolo 6.5 viene precisato, chedevono essere osservati gli effetti dallescariche di fulmini.

Nel capitolo 12.3 sono definiti dei dettagli diimpianti per le zone con rischio di esplosione 0.Per tutte le zone con rischio di esplosione vienerichiesto un ampio sistema di connessione equipo-tenziale.

CEI EN 50281-1-2CEI 31-36: 1999-09Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive perla presenza di polvere combustibileParte 1-2:Costruzioni elettriche protette da custo-

die - Scelta, installazione e manutenzio-ne.

CEI EN 61400-2CEI 88-2: 1997-08Sistemi di generazione a turbina eolicaParte 2: Sicurezza degli aerogeneratori di piccola

tagliaRiguarda la sicurezza, la garanzia della qualità e l'integrità tecnica relativa ai sistemi che generanocorrente ad una tensione a 1000 V c.a. o 1500 V c.c.

IEC/TR 61400-24: 2002-07Sistemi di generazione a turbina eolicaParte 24: Protezione contro i fulmini

Identifica i problemi generici della protezione con-tro i fulmini dei generatori a turbina eolica. Descri-ve metodi appropriati per la valutazione delrischio e metodi di protezione contro i fulmini peri generatori a turbina eolica.

Informazioni sulle norme sono reperibili al seguen-te indirizzo: www.ceiweb.it


3.2 Valutazione del rischio e sceltadei componenti di protezione

3.2.1 Valutazione del rischioUna valutazione del rischio previdente implica ilcalcolo dei rischi per l'azienda. Fornisce degli ele-menti che permettono di prendere le decisioniopportune al fine di limitare tali rischi e rende tra-sparente quali rischi devono essere coperti da assi-curazioni. Nell'ambito della gestione delle assicu-razioni, tuttavia, deve essere considerato che perraggiungere determinati obiettivi, le assicurazioninon sono sempre appropriate (ad esempio per ilmantenimento della capacità operativa). Le proba-bilità che si avverino determinati rischi non posso-no essere modificate attraverso le assicurazioni. Per le aziende che lavorano con grandi impiantielettronici oppure forniscono servizi (e questeoggigiorno costituiscono la maggioranza), deveessere considerato in particolare anche il rischioderivante da fulminazione. Occorre osservare cheil danno causato dalla non-disponibilità di impian-ti elettronici, della produzione e dei servizi oltrealla perdita di dati, spesso supera di molto il dannomateriale di determinati impianti. Nella protezione contro i fulmini il pensiero inno-vativo relativo ai rischi di danno sta lentamenteguadagnando importanza. Le analisi dei rischihanno come obiettivo l'oggettivazione e la quanti-ficazione del pericolo al quale sono esposti gli edi-fici e i loro contenuti in caso di una fulminazionediretta e indiretta. Le ripercussioni di questa nuovamentaltà di pensiero risultavano dapprima nellanorma sperimentale CEI 81-4.La norma sperimentale è stata sostituita dalla nuo-va norma CEI EN 62305-2 classificazione CEI 81-10/2. La nuova norma è la conversionenazionale dello standard internazionale IEC 62305-2:2006 ovvero la Norma Europea EN 62305-2: 2006.

L'analisi del rischio definita nella CEI EN 62305-2(CEI 81-10/2) garantisce che possa essere elaboratoun progetto di protezione contro i fulmini com-prensibile per tutte le parti coinvolte che sia otti-male dal punto di vista tecnico ed economico.Cioè, che con una spesa il più possibile contenuta,possa essere garantita la protezione necessaria. Lemisure di protezione che scaturiscono dall'analisidel rischio vengono quindi descritte in dettaglionelle altre parti della norma appartenente allanuova serie normativa CEI EN 62305.

3.2.2 Basi per la valutazione del rischioIl rischio R per un danno da fulminazione risulta ingenerale, secondo la norma CEI EN 62305-2 (CEI81-10/2), dalla relazione:

dove:

N numero di eventi pericolosi, significa numerodei fulmini a terra sull'area in questione“quanti fulmini si abbattono all'anno sullasuperficie da valutare?”;

P probabilità di danno: “con quale probabilità unfulmine causa un determinato danno?”;

L la perdita, che significa la valutazione quanti-tativa dei danni: “quali effetti, ammontare,entità, conseguenze ha un determinato dan-no?”.

Il compito della valutazione del rischio comprendequindi la determinazione dei tre parametri N, P e Lper tutte le componenti di rischio rilevanti. Nel con-tempo devono essere individuati e stabiliti numero-si parametri singoli. Tramite un confronto tra ilrischio R individuato in questo modo e il rischioaccettabile RT, possono in seguito essere espressedelle affermazioni sui requisiti e il dimensionamen-to delle misure di protezione contro i fulmini.Un'eccezione costituisce la valutazione delle perdi-te economiche. Per questo tipo di danno l'entitàdelle misure di protezione deve essere giustificataunicamente sotto l'aspetto tecnico economico. Inquesto caso non esiste un rischio accettabile RT mauna procedura per la valutazione della convenien-za economica della protezione.

3.2.3 Frequenza delle fulminazioneVengono distinte le seguenti frequenze di fulmi-nazione che possono interessare una struttura:

ND numero di eventi pericolosi per fulminazionediretta della struttura;

NM numero di eventi pericolosi per fulminazionein prossimità della struttura con effettomagnetico;

NL numero di eventi pericolosi per fulminazionesul servizio entrante dall'esterno;

NI numero di eventi pericolosi per fulminazionein prossimità del servizio.

R N P= ⋅ ⋅ L



Figura 3.2.3.1 Densità di fulmini al suolo in Italia (Guida CEI 81-3:1999)

Fulmini nube-terra per anno e per km2

1,52,54,0


Ubicazione relativa della struttura Cd

Oggetto circondato da oggetti di altezza più elevata o da alberi 0,25

Oggetto circondato da oggetti o alberi di altezza uguale o inferiore 0,5

Oggetto isolato: nessun altro oggetto nelle vicinanze (entro 3H) 1

Oggetto isolato sulla cima di una collina o di una montagna 2

Tabella 3.2.3.1 Coefficiente di posizione Cd

Il calcolo del numero annuo di eventi pericolosi èdescritto dettagliatamente nell'allegato A dellaCEI EN 62305-2. Per prima cosa si parte dalla densi-tà di fulmini al suolo Ng (numero dei fulmini perkm2 per anno) della zona in cui è ubicato l'oggettoda proteggere. I valori locali della densità dei ful-mini sono riportati nella Guida CEI 81-3: 1999-05“Valori medi del numero dei fulmini a terra peranno e per chilometro quadrato dei Comuni d'Ita-lia, in ordine alfabetico”. A causa del periodo diregistrazione relativamente breve e dell'efficienzainizialmente limitata viene consigliato di applicareun fattore di sicurezza del 25 % sui valori indicati.

Per la frequenza di fulmini diretti ND sulla struttu-ra, viene utilizzata la seguente relazione:

Ad è l'area di raccolta di una struttura isolata interreno pianeggiante (Figura 3.2.3.2), Cd è il coeffi-ciente di posizione, con il quale viene consideratol'effetto dell'ambiente (costruzioni, terreno, alberiecc.) (Tabella 3.2.3.1). Il calcolo di ND corrispondealla procedura già nota dalla CEI 81-4.In modo simile è possibile calcolare la frequenzadelle fulminazioni nelle vicinanze NM:

Am è l'area di raccolta che si ottiene tracciandointorno alla struttura una linea ad una distanza di250 m (Figura 3.2.3.3). Dalla superficie così defini-ta, viene di seguito dedotta l'area di raccolta equi-valente valutata con il coefficiente ambientale AdCd. All'interno della struttura, le fulminazioni nel-l'area Am causano quindi esclusivamente sovraten-sioni da induzione magnetica sulle spire di installa-zione.

La frequenza di fulminazioni dirette su un serviziodi alimentazione entrante NL risulta da:

L'area di raccolta dei fulmini su un servizio Al(Figura 3.2.3.3) dipende dal tipo di linea (lineaaerea, cavo interrato) e dalla lunghezza LC del con-duttore, in caso di cavi interrati dalla resistività delterreno ρ, mentre per le linee aeree dipende dal-l'altezza da terra del conduttore HC (Tabella3.2.3.2). Se la lunghezza del conduttore non è notaoppure risulta troppo impegnativo individuarla,può essere inserito il valore worst-case di LC = 1000m.

HC altezza (m) da terra dei conduttori di linea;

ρ resistenza specifica (Ωm) del terreno, nel qualeo sul quale è stato posato la linea, fino ad unvalore massimo di ρ = 500 Ωm;

N N A C CL g l e t= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 10-6

N N AM g m= ⋅ ⋅ 10-6

N N A CD g d d= ⋅ ⋅ ⋅ 10-6

Tabella 3.2.3.2 Area di raccolta Al e Ai in m2

Linea aerea Cavo interrato

Al

Ai

L H H HC a b C− ⋅ +( )⎡⎣ ⎤⎦ ⋅ ⋅3 6

1000 ⋅ LC

L H HC a b− ⋅ +( )⎡⎣ ⎤⎦ ⋅3 ρ

25 ⋅ ⋅LC ρ


LC lunghezza (m) della linea, misurata dalla strut-tura fino al primo nodo di distribuzione / il primo punto nel quale sono installati disposi-tivi di protezione da sovratensione, fino aduna lunghezza massima di 1000 m;

H altezza (m) della struttura;

Hb altezza (m) della struttura;

Ha altezza (m) della struttura connessa all'estre-mità della linea.

Se all'interno dell'area AI non si trova un condutto-re di bassa tensione, bensì una linea di media ten-sione, l'ampiezza delle sovratensioni in ingressoalla struttura sarà ridotta dal presente trasforma-tore MT/BT. In questi casi occorre considerare unfattore di correzione Ct = 0,2. Il fattore di correzio-ne Ce (coefficiente ambientale) infine, dipendedalla densità di costruzione (Tabella 3.2.3.4).

Il numero di eventi pericolosi sul servizio NL deveessere individuato singolarmente per ogni servizioentrante alla struttura. Le fulminazioni sull'area AIsolitamente causano nella struttura in esame una

scarica di elevata energia che può causare unincendio, un'esplosione, una reazione meccanica ochimica. La frequenza NL non comprende quindi lesovratensioni pure con conseguenti disturbi o gua-sti sui sistemi elettrici ed elettronici, ma piuttostoeffetti meccanici e termici in caso di fulminazione.

Le sovratensioni sui servizi entranti vengono deter-minati dal numero di fulminazione in prossimità diun servizio entrante NI:

L'area Ai (Figura 3.2.3.3) dipende anche in questocaso dal tipo di conduttore (linea aerea, cavo inter-rato), dalla lunghezza LC della linea, in caso di caviinterrati dalla resistività del terreno ρ, mentre perlinee aeree dipende dall'altezza da terra del con-duttore HC (Tabella 3.2.3.3). Nel caso estremo(worst-case) valgono le stesse assunzioni. L'area diraccolta Ai di solito è nettamente più grande

N N A C Cl g i t e= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − 10 6

3HW

L

H1:3

250 m

L

W

3Hb

3Ha

L a

WaLinealato “b”

Lc

2 .Di

Linealato “a”

Hb

Am

Ad

Al Ha

Aa

Ai

Figura 3.2.3.2 Area di raccolta Ad dei fulminidiretti su una struttura isolata

Figura 3.2.3.3 Area di raccolta Ad, Am, Al, Ai dei fulmini in prossimità di una struttura

Ambiente Ce

Urbano con edifici alti (altezza maggiore di 20 m) 0

Urbano (altezza degli edifici compresa tra 10 m e 20 m) 0,1

Suburbano (altezza degli edifici minore di 10 m) 0,5

Rurale 1

Tabella 3.2.3.4 Coefficiente ambientale Ce


Caratteristiche della struttura Classe dell’LPS PB

Struttura non protetta con LPS – 1

Struttura protetta con LPS IV 0,2

III 0,1

II 0,05

Struttura con sistema di captazione conforme ad un LPS di Classe I e con uno schermo 0,01metallico continuo o organi di discesa costituiti dai ferri d’armatura del calcestruzzo

I 0,02

Struttura con copertura metallica od organi di captazione, eventualmentecomprendenti componenti naturali, atti a garantire una completa protezione contro 0,001la fulminazione diretta di ogni installazione sulla copertura e con organi di discesacostituiti dai ferri d’armatura del calcestruzzo

Tabella 3.2.4.1 Probabilità di danno PB per la definizione delle misure di protezione contro i danni materiali

rispetto a AI. In questo modo si tiene conto del fat-to che le sovratensioni che causano dei disturbi oguasti ai sistemi elettrici ed elettronici possonoessere provocate anche da fulminazioni distantidalla linea.

I fattori di correzione Ct e Ce corrispondono ai fat-tori già sopra nominati. La frequenza Nl è da veri-ficare singolarmente per il servizio entrante nellastruttura.

3.2.4 Probabilità di dannoIl parametro "probabilità di danno" indica conquale probabilità una possibile fulminazione puòcausare un determinato danno. Si ipotizza quindi l'abbattimento di un fulminenell'area interessata; il valore della probabilità didanno potrà in tal caso essere al massimo 1.Vengono distinti i seguenti 8 tipi di probabilità didanno:

PA scossa elettrica su esseri viventi attraverso ful-minazione diretta sulla struttura;

PB incendio, esplosione, effetto meccanico e chi-mico attraverso fulminazione diretta sullastruttura;

PC guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulmi-nazione diretta sulla struttura;

PM guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulmi-nazione al suolo in prossimità della struttura;

PU scossa elettrica su esseri viventi per fulminazio-ne diretta su un servizio connesso;

PV incendio, esplosione, effetto meccanico e chi-mico attraverso fulminazione diretta su un ser-vizio connesso;

PW guasti a sistemi elettrici/elettronici attraversofulminazione diretta su un servizio entrante;

PZ guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulmi-nazione in prossimità del servizio entrante.

Le probabilità di danno sono descritte dettagliata-mente nell'allegato B della CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2). Possono essere dedotte direttamente dalletabelle oppure risultano dalla funzione di unacombinazione di ulteriori fattori. Non avviene piùla suddivisione in semplici fattori di probabilità e diriduzione, come nella norma sperimentale CEI 81-4.

Alcuni fattori di riduzione adesso vengono attri-buiti piuttosto all'allegato C come perdita (prima:componenti di rischio). I valori per entrambi i parametri risultano dalletabelle 3.2.4.1 e 3.2.4.2. Bisogna osservare che pos-sono variare anche altri valori, se si basano su ricer-che o valutazioni dettagliate.

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

L1 perdita di vite umane (lesione oppure morte dipersone);

L2 perdita di servizio pubblico;

L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile;

L4 perdita economica (struttura e suo contenuto,servizio e perdita attività).

I citati tipi di perdita possono essere provocati dadiversi tipi di danno. I tipi di danno, in una relazio-ne causale, costituiscono nel senso vero la “causa”,i tipi di perdita “l'effetto” (Tabella 3.2.5.1). I possi-bili tipi danno per un determinato tipo di perditapossono essere molteplici. Devono quindi esseredefiniti prima i tipi di perdita rilevanti per undeterminato oggetto. Di seguito potranno esserestabiliti i tipi di danno.

3.2.6 Fattore di perditaSe un determinato danno si è verificato in unastruttura, allora deve essere determinato il suoeffetto. Ad esempio, un guasto o un danno ad unimpianto di elaborazione dati (tipo di perdita L4:perdite economiche) può avere conseguenze mol-to diverse. Nel caso in cui non vengano persi datiimportanti per l'azienda, è rivendicabile tutt'al piùil danno hardware che ammonterà ad alcunemigliaia di Euro. Se invece tutta l'attività del-

l'azienda si basa sulla continua disponibilità delsistema di elaborazione dati (Call-Center, banca,automazione industriale), al danno hardware com-plessivo si aggiungerà anche un danno conseguen-te molto più elevato (insoddisfazione dei clienti,perdita di clienti, operazioni commerciali mancate,perdita di produzione, ecc.).Per la valutazione degli effetti dei danni viene uti-lizzato il fattore di perdita L. Il fattore di perdita viene principalmente suddivisoin:

Lt perdita per danni ad esseri viventi di seguito atensioni di contatto e di passo;

Lf perdita per danni materiali in una struttura;

Lo perdita per guasto di impianti elettrici ed elet-tronici interni.

A seconda del tipo di perdita rilevante, verrannovalutati l'entità del danno, l'importo del danno ole conseguenze. Nell'allegato C della CEI EN 62305-2(CEI 81-10/2) sono indicate le basi di calcolo delleperdite per quattro tipi di perdita. Spesso un utiliz-zo di tali equazioni risulta molto impegnativo. Percasi abituali vengono perciò proposti nell'allegatoC anche dei valori medi per il fattore di perdita L infunzione al relativo tipo di danno.Ulteriormente ai fattori di perdita l'allegato C trat-ta anche quattro fattori di riduzione rx e un ”fattore d'incremento” hz.

ra coefficiente di riduzione della perdita di viteumane per gli effetti delle tensioni di contattoe di passo associato al tipo di superficie delsuolo;


LPL PSPD

Sistema di SPD coordinati assente 1

III – IV 0,03

II 0,02

I 0,01

SPD aventi caratteristiche migliori rispetto ai requisiti richiesti per l’LPL I 0,005 - 0,001(attitudine a sopportare correnti più elevate, livello di protezione inferiore, ecc.)

Tabella 3.2.4.2 Probabilità di guasto PSPD per la definizione delle misure di protezione - dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD),subordinato al livello di protezione LPL


Punto d’impatto Sorgentedi danno

Tipo di danno Tipo di perditaEsempio

Fulmine sulla struttura S1 D1

D2

D3

L1, L4b

L1, L2, L3, L4

L1a, L2, L4

Fulmine in prossimitàdella struttura

S2 D3 L1a, L2, L4

Fulmine su un servizioentrante

S3 D1

D2

D3

L1, L4b

L1, L2, L3, L4

L1a, L2, L4

Fulmine in prossimitàdi un servizio entrante

S4 D3 L1a, L2, L4

a Solo nel caso di strutture con rischio di esplosione, di ospedali o altre strutture in cui guasti di impianti interni provocano immediato pericolo per la vita umana.b Nel caso di strutture ad uso agricolo (perdita di animali).

Sorgente di danno in riferimento al punto di impattoS1 fulminazione diretta sulla struttura;S2 fulminazione a terra in prossimità della struttura;S3 fulminazione diretta su un servizio entrante;S4 fulminazione a terra in prossimità di un servizio entrante.

Tipo di dannoD1 danno agli esseri viventi per shock elettrico dovuto alle tensioni di contatto e di passo;D2 fuoco, esplosione, azioni meccaniche e chimiche per effetti fisici della scarica atmosferica;D3 guasti di sistemi elettrici ed elettronici per sovratensioni.

Tipo di perditaL1 danni alle persone o perdite di vite umane;L2 perdita di servizio pubblico;L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile;L4 perdita economica (struttura e suo contenuto, servizio e perdita attività).

Struttura

Tabella 3.2.5.1 Tipi di danno e tipi di perdita subordinati al punto d'impatto del fulmine

ru coefficiente di riduzione della perdita di viteumane per gli effetti delle tensioni di contattoe di passo associato al tipo di pavimentazione;

rp coefficiente di riduzione per la diminuzionedelle perdite correlato alle misure atte a ridur-re le conseguenze di un incendio;

rf coefficiente di riduzione della perdita dovutoal danno materiale dipendente dal rischio d'in-cendio della struttura;

hz coefficiente di incremento del valore della per-dita dovuta a danno materiale in presenza dicondizioni di pericolo particolari (p. es. panico,pericolo per l'ambiente o le strutture circo-stanti).

3.2.7 Componenti di rischio rilevanti dovutea fulminazioni diverse

Tra il tipo del danno, il tipo di perdita e le compo-nenti di rischio rilevanti risultanti esiste una strettarelazione. Per prima cosa verrà illustrata la dipen-

denza dal punto di abbattimento del fulmine e lecomponenti di rischio risultanti.Se il fulmine si abbatte direttamente su una strut-tura, si verificano le seguenti componenti di rischio(Tabella 3.2.7.1):

RA componente relativa ad esseri viventi per ten-sioni di contatto e di passo in caso di fulmina-zione diretta;

RB componente relativa ai danni materiali causatida scariche pericolose all'interno della struttu-ra in caso di fulminazione diretta;

RC componente relativa al guasto di impiantiinterni su sistemi elettrici ed elettronici a causadi sovratensioni dovute a fulminazione diret-ta.

Se il fulmine si abbatte nelle vicinanze della strut-tura al suolo oppure su una costruzione vicina, siverifica la seguente componente di rischio:

RM componente relativa al guasto di impiantiinterni su sistemi elettrici ed elettronici a causa


Sorgente di danno

Tipo di danno

S1

Fulminazionediretta sullastruttura

S2

Fulminazionein prossimitàdella struttura

S3

Fulminazionediretta sul servi-zio entrante

S4

Fulminazionein prossimità delservizio entrante

Diretta Indiretta

Fulminazione (riferita alla struttura)

D1

Shock elettrico diesseri viventi

D2

Incendio, explosione,effetti meccanici echimici

D3

Guasti disistemi elettricied elettronici

RA = ND PA ra LtRU = (NL + NDA)

PU ra Lt

RC = ND PC Lo RM = NM PM Lo

Rs = RA + RU

Rf = RB + RV

Ro = RC + RM

+ RW + RZ

Rd = RA + RB + RC Ri = RM + RU + RV + RW + RZ

RB = ND PB r h rf Lf

RV = (NL + NDA) PV r h rf Lf

RW = (NL + NDA) PW Lo

RZ = (NI – NL) PZ Lo

Tabella 3.2.7.1 Alle componenti di rischio RU, RV e RW oltre al numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta sul servizio NL si aggiungeanche il numero di eventi pericolosi per fulminazioni dirette sulla struttura connessa NDa (vedi Figura 3.2.3.3). Per la compo-nente di rischio RZ il numero di eventi pericolosi per fulminazioni in prossimità del servizio NI deve essere però ridotto per ilnumero di eventi pericolosi per fulminazione diretta sul servizio NL.

di sovratensioni dovute a fulminazione inprossimità della struttura.

Se il fulmine si abbatte direttamente su una lineaconnessa alla struttura, si verificano le seguenticomponenti di rischio:

RU componente relativa ad esseri viventi per ten-sioni di contatto all'interno della strutturadovute alla corrente da fulmine che fluisceattraverso la linea entrante nella struttura;

RV componente relativa ai danni materiali perscariche pericolose nella struttura dovuti allacorrente da fulmine trasmessa attraverso il ser-vizio entrante;

RW componente relativa al guasto di sistemi elet-trici ed elettronici interni causato da sovraten-sioni dovute a fulminazione diretta sul servizioentrante.

Se il fulmine si abbatte infine al suolo in prossimi-tà di una linea entrante nella struttura, si verificala seguente componente di rischio:

RZ componente relativa al guasto di sistemi elet-trici ed elettronici interni a causa di sovraten-sioni indotte sulla linea e trasmesse alla strut-tura.

Le otto componenti di rischio complessive (che inlinea di massima devono essere individuate separa-tamente per ogni tipo di perdita) possono oraessere combinate secondo due diversi criteri:il luogo di abbattimento e il tipo di danno.

Se è di interesse la combinazione relativa al luogodi abbattimento del fulmine, e quindi l'analisi del-la tabella 3.2.7.1 a colonne, risulta il rischio:

⇒ in caso di fulminazione diretta sulla struttura:

⇒ in caso di fulminazione indiretta in prossimitàdella struttura:

Se invece si desidera analizzare il tipo di danno, irischi si possono comporre nel modo seguente:

⇒ per danni ad esseri viventi dovuti a tensionipericolose di contatto e di passo:

⇒ per danni materiali dovuti a incendio, esplo-sione, azione meccanica e chimica per effettomeccanico e termico da fulminazione:

⇒ per guasti di sistemi elettrici ed elettronicidovuti a sovratensioni:

3.2.8 Rischio accettabile per danni da fulmi-nazione

Per la decisione sulla scelta delle misure di prote-zione contro i fulmini occorre verificare se il rischioR, verificato per i tipi di perdita rilevanti, supera ilvalore di rischio ammissibile RT (quindi ancora tol-lerabile) o no. Questo vale però soltanto per i tretipi di perdita L1 - L3, che sono di cosiddetto inte-resse pubblico, dove per una struttura sufficiente-mente protetta contro i fulmini vale:

R rappresenta la somma di tutti i componenti dirischio riferite ad un determinato tipo di perdita L1 - L3:

La CEI EN 62305-2 indica dei valori massimi tollera-bili RT per questi tre tipi di perdita (Tabella 3.2.8.1).

R RV= ∑

R RT≤

R R R R RO C M W Z= + + +

R R Rf B V= +

R R RS A U= +

R R R R R Ri M U V W Z= + + + +

R R R Rd A B C= + +



3.2.9 Scelta delle misure di protezione con-tro i fulmini

Le misure di protezione contro i fulmini devonoportare alla limitazione del rischio R a valori infe-riori al rischio tollerabile RT. Attraverso il calcolodettagliato dei rischi rilevanti per un determinatotipo di struttura, cioè con la suddivisione in singo-

le componenti di rischio RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW eRZ, la scelta delle misure di protezione contro i ful-mini può essere eseguita in modo estremamentepreciso.Il diagramma di flusso indica la procedura secondoCEI EN 62305-2 (Figura 3.2.9.1). Se si presume che ilrischio calcolato R supera il rischio tollerabile RT, è

Tabella 3.2.8.1 Tipici valori di rischio tollerabile RT

Tipi di perdita RT

L1 perdita di vite umane (lesione o morte di persone) 10-5/anno

L2 perdita di servizio pubblico 10-3/anno

L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile 10-3/anno

Figura 3.2.9.1 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione per i tipi di perdita L1 ... L3

Identificare la struttura da proteggere

Identificare i tipi di perdita relativi allastruttura

Per ciascun tipo di perditaidentificare e calcolare le componenti di rischio

RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW, RZ

R > RTStrutturaprotetta

No

No

Sì

È installatol’LPMS ?

Sì

No

RB > RT

Sì

Installare un tipoadeguato di

LPS

Installare un tipoadeguato di

LPMS

Installarealtre

misure di protezione

No

Sì

Calcolare nuovivalori delle

componenti di rischio

È installatol’LPS ?

da verificare se il rischio per danni materiali dovu-to alla fulminazione diretta nella struttura RB,supera il rischio tollerabile RT. In caso affermativodeve essere installato un sistema di protezionecontro i fulmini completo con un'adeguata prote-zione interna ed esterna. Se RB è sufficientementeridotto, nel secondo passo viene controllato se ilrischio dovuto all'impulso elettromagnetico da ful-mine (LEMP) può essere ridotto sufficientementetramite ulteriori misure di protezione.Seguendo la procedura indicata nella figura3.2.9.1 possono quindi essere scelte le misure diprotezione per la riduzione delle componenti dirischio che presentano dei valori relativamentealti, cioè misure di protezione di un'efficacia relati-vamente elevata nel caso analizzato.

3.2.10 Perdite economiche / redditività dellemisure di protezione

Per alcune strutture è rilevante il tipo di perdita L4:perdite economiche è rilevante. In questi casi nonsi può calcolare con il rischio tollerabile RT. È inve-ce da valutare se le misure di protezione sono giu-stificabili dal punto di vista economico. Valori asso-luti come un definito rischio tollerabile RT, nonsono dei criteri di paragone, bensì valori relativi:diverse varianti di misure di protezione della strut-tura vengono paragonate fra di loro e la variante

ottimale verrà realizzata, cioè quella con i più bas-si costi delle perdite per il pericolo da fulminazio-ne rimanenti. Si possono e si dovrebbero quindi,analizzare diverse varianti di protezione.La procedura fondamentale è indicata nella figura3.2.10.1, la figura 3.2.10.2 raffigura il diagrammadi flusso pertinente secondo CEI EN 62305-2. Que-sto nuovo metodo inizialmente apre sicuramentenuove discussioni nel settore, premettendo che giàprima della progettazione vera e propria dellemisure di protezioni contro i fulmini sono possibilidelle valutazioni (indicative) dei costi.Una dettagliata e attualizzata banca dati in questicasi può dare degli ottimi servizi. Nelle strutture, oltre al tipo di perdita L4, di solitosono rilevanti anche uno o più degli altri tipi diperdita L1–L3. In questi casi è da proseguire inizial-mente con la procedura dimostrata in figura3.2.9.1, questo significa che il rischio R per i tipi diperdita L1–L3 deve essere inferiore al rischio tolle-rabile RT. Se questa situazione è data, in un secon-do passo viene controllata l'utilità delle misure diprotezione pianificate secondo la figura 3.2.10.1 efigura 3.2.10.2. Anche qui ci sono nuovamente diverse possibilitànelle varianti di protezione, dove infine dovrebbeessere realizzata quella più economica, però sem-pre a condizione che per tutti i rilevanti tipi di per-dita di interesse pubblico L1 – L3 valga: R < RT.


Costi annuali delleperdite per ilpericolo da

fulminazione


fulminazione

Ammontaredelle misure di

protezione


fulminazione

Ammontaredelle misure di

protezione

Varianteeconomicaconveniente

Costi annuali

Misura di protezioneSenzamisure di protezione

Conmisure di protezione

variante 1

Conmisure di protezione

variante 2

Cost

i com

ples

sivi

Perdita annuale per fulminazione

Ammontare delle perdite x numero medio annuodi eventi pericolosi

Compresi:Ammontare della perdita: costi del ripristinopiù costi consecutivi (p. es. fermo produzione,perdita di dati)

Probabilità di perdita: relativa alle misure diprotezione

Costi annuali delle misure di protezione

Ammortamento, manutenzione, interessi (annuali)

Figura 3.2.10.1 Procedimento principale per la sola valutazione economica e il calcolo dei costi annuali


3.2.11 Differenze fondamentali della CEI EN 62305-2:2006 (CEI 81-10/2) allaCEI 81-4:1996

Se si paragonano le quattro parti della serie di Nor-me CEI EN 62305:2006-04 (CEI 81-10) con le prece-denti Norme CEI 81-1, 4, e 8, la parte 2 (valutazio-ne del rischio) presenta le più grandi novità emodifiche. Questo deriva in particolare dalleseguenti circostanze:

⇒ Qui non sono descritte delle misure di prote-zione, nelle quali delle varianti significativesono da implementare soltanto con grandedifficoltà.

⇒ Sono definite piuttosto delle procedure di cal-colo, come equazioni, parametri e i loro valori,nelle quali sono possibili delle modificazioni inmodo molto facile.

⇒ Per questa parte normativa, particolarmentein confronto alla CEI 81-4 e 8, finora esistevanodelle esperienze limitate, così che da questaparte erano da aspettarsi gli adeguamenti piùsignificativi.

Invariato resta intanto il procedimento generaleper la valutazione del rischio. Il rischio, cioè le sin-

gole componenti di rischio risultano tuttora comeprodotto di:

⇒ numero annuo dei fulmini N (eventi pericolo-si), dove si fanno in particolare dei calcoli sullearee di raccolta equivalenti (allegato A);

⇒ una probabilità di danno P, con la quale unafulminazione provoca un determinato danno(incendio, sovratensione, ecc.) (allegato B);

⇒ un fattore di perdita L, il quale descrive il tipo,l'entità e in alcuni casi le conseguenze del dan-no (allegato C).

In parte nelle equazioni sono stati adeguati soltan-to alcuni parametri, ovvero i loro valori, in parte icalcoli sono stati modificati totalmente, così chenon è sempre possibile un confronto dei risultatiparziali tra norma “vecchia” CEI 81-4 e “nuova”CEI 81-10 parte 2, bensì soltanto un paragone deirisultati finali di un determinato progetto. Datoche l'utente però effettua raramente il calcolo del-la valutazione del rischio manualmente, ma piut-tosto con l'aiuto di un software, non se ne accorge-rà nemmeno di tante variazioni. Le variazionidiventano però evidenti dal fatto che sono staticambiati i simboli per alcuni parametri, altri para-metri non vengono più esaminati e ancora altriparametri sono totalmente nuovi.

Se viene confrontata la “nuova” CEI 81-10/2 con la“vecchia” CEI 81-4, si possono riassumere leseguenti modifiche:

⇒ I calcoli del numero degli eventi NX, secondol'allegato A, sono stati cambiati solo legger-mente.

⇒ I calcoli e rispettivamente le definizioni delleprobabilità di danno PX nell'allegato B hannosubito cambiamenti sostanziali. Adesso i valoririsultano direttamente da tabelle (PA, PB, PC),dalla comparazione di due valori che possonoessere estratti direttamente dalle tabelle (PU,PV, PW, PZ), e solo in un unico caso, per ricavareil valore dalla tabella, deve essere effettuatauna moltiplicazione di quattro parametri (PM).Il calcolo della probabilità di danno tramitealcune semplici probabilità basilari P e fattoridi riduzione k, conosciuto dalla “vecchia” CEI81-4, è sostituito.

⇒ I danni medi δX vengono cambiati nell'allegatoC in perdite (meglio: fattori di perdita) LX. Le

Calcolare tutte le componenti dirischio RX relative ad R4

Calcolare il costo annuale CLdella perdita totale ed il costo CRLdella perdita residua in presenza

delle misure di protezione

Calcolare il costo annuale CPMdelle misure di protezione scelte

CPM + CRL > CL

Non è convenienteadottare misure

di protezione

Sì

No

È conveniente adottaremisure di protezione

Figura 3.2.10.2 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione per le perdite economiche

equazioni per il calcolo dei fattori di perdita LXe anche i valori tipici di questi fattori di perdi-ta, nella maggior parte, restarono però inva-riati. Nell'allegato C si trovano adesso peròanche alcuni fattori di riduzione rX per misuredi protezione che finora erano utilizzati per ilcalcolo della “vecchia” probabilità di danno.Adesso sono integrati nei fattori delle perditeLX.

Secondo CEI EN 62305-2 adesso è possibile ancheuna considerazione di diverse zone di protezioneda fulmine e un'osservazione differenziata dei sin-goli servizi entranti e dei sistemi elettrici ed elet-tronici da loro alimentati.

Enorme importanza nel futuro ha anche la valuta-zione dell'utilità economica delle misure di prote-zione contro i fulmini (tipo di perdita 4: perditeeconomiche). Se questa valutazione nella vecchianorma CEI 81-4 veniva effettuata indirettamente ein modo incompleta attraverso la scelta del rischiotollerabile, adesso avviene sulla base di un procedi-mento strettamente economico: vengono confron-tati i costi annuali che derivano con e senza misuredi protezione (sezione 3.2.10). Si fa notare ancorauna volta che questa procedura è giustificabile sol-tanto per il tipo di perdita L4: perdite economiche,ma naturalmente non per i tre tipi di perdita L1-L3di cosiddetto interesse pubblico: perdita di viteumane, perdita di servizio (tecnico) pubblico e per-dita di patrimonio culturale insostituibile. Qui val-gono tuttora valori per il rischio tollerabile chedevono essere rispettati.

Già per la “vecchia” norma CEI 81-4 tra gli utilizza-tori si sentiva il bisogno di supporti come p. es.software di calcolo, senza i quali una correttaapplicazione era praticamente impossibile. La“nuova” CEI EN 62305-2 nella sua composizionerisulta anch'essa di simile complessità, in alcuneparti addirittura molto più complessa, così cheanche quì sono indispensabili dei supporti, se sivuole che la norma si affermi sul mercato. Questisoftware di calcolo possono essere:

⇒ Programmi di calcolo a foglio elettronico comeEXCEL.

⇒ Il software semplificato per la valutazione delrischio per le strutture “Simplified Risk Assessment Calculator SIRAC”, che è parteintegrante della “nuova” CEI EN 62305-2 comeallegato J. Purtroppo permette solamente deicalcoli molto limitati, perchè non è possibile osolo in modo limitato, di scegliere e inseriremolti dei parametri. Per alcune situazioni mol-to semplici, questa versione comunque risultasufficiente.

⇒ Programmi commerciali sulla base di bancadati come DEHNsupport, che rispecchiano lacompleta funzionalità della “nuova” norma epermettono inoltre la possibilità di elaboraree archiviare ulteriori dati di progetto e dieffettuare ulteriori calcoli.

3.2.12 RiassuntoL'applicazione nella pratica delle procedure indica-te e dei dati è molto impegnativa e non sempresemplice. Questo, tuttavia, non deve esimere gliesperti nel campo della protezione contro i fulmi-ni, e soprattutto le persone pratiche della materia,dall'occuparsi di questo argomento. La valutazione quantitativa del rischio da fulmina-zione per una struttura costituisce un migliora-mento notevole rispetto alla situazione riscontratafinora in cui le decisioni a favore o contro le misu-re di protezione contro i fulmini erano spesso uni-camente soggettive e non sempre basate su rifles-sioni comprensibili per tutti i soggetti coinvolti.Una tale valutazione quantitativa quindi rappre-senta un presupposto significativo per decidere se,in che misura e quali misure di protezione da ful-mini devono essere previste per una determinatastruttura. Così, a lungo termine, verrà fornitoanche un contributo all'accettazione della prote-zione da fulmini ed alla prevenzione di danni.

3.2.13 Supporti per la progettazioneL'applicazione impegnativa e non sempre semplicedella procedura per la valutazione del rischio perle strutture può essere migliorata significativa-mente attraverso una soluzione ottenuta con ilsupporto del computer.Le procedure e i dati specificati nella norma CEI EN62305-2 sono stati implementati nel software difacile accesso “DEHNsupport”. DEHNsupport offre


all'utente un supporto mirato nella progettazione.Sono disponibili i seguenti supporti per la proget-tazione:

⇒ 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 degliispettori

Per assicurare una protezione duratura della strut-tura, delle persone che si trovano al suo interno edei sistemi elettrici ed elettronici, i parametri mec-canici ed elettrici di un sistema di protezione con-tro i fulmini devono rimanere stabili per tutta ladurata del sistema. A questo scopo serve un pro-gramma di ispezione e di manutenzione del siste-ma di protezione contro i fulmini concordato, chedeve essere stabilito dalle autorità, dal progettistadel sistema di protezione contro i fulmini oppuredal costruttore del sistema di protezione insieme alproprietario della struttura. Se durante l'ispezionedi un sistema di protezione contro i fulmini vengo-no rilevati dei difetti, la responsabilità di eliminareimmediatamente tali difetti è compito del gesto-re/proprietario della struttura. La prova del siste-ma di protezione contro i fulmini deve essere ese-guita da personale specializzato nella protezionecontro i fulmini. Poiché il termine "specialista nelcampo della protezione contro i fulmini" non èdefinito in modo univoco, dovrebbe innanzituttoessere chiarito - prima della questione delle quali-fiche del verificatore - se nelle disposizioni in mate-ria dell'oggetto di prova venga richiesto un esper-to oppure un perito. L'esperto nella protezione contro i fulmini è chi, inbase alla sua specializzazzione, alle sue conoscen-ze ed esperienze, come anche conoscenza dellerelative norme di settore, è in grado di progettare,realizzare e verificare dei sistemi di protezionecontro i fulmini.Come criteri di “specializzazione ed esperienze” siintende un'esperienza lavorativa pluriennale nelsettore della protezione contro i fulmini. I settoriprogettazione, realizzazione e verifica hannodiverse pretese all'esperto in protezione contro ifulmini.

Un esperto possiede, in base alla sua formazioneed esperienza, anche conoscenze sufficienti nelcampo delle attrezzature tecniche per le prove. Èinoltre informato sulle regolamentazioni in mate-ria di sicurezza sul posto di lavoro, direttive e nor-me, in modo tale da poter valutare il buono statodi sicurezza delle attrezzature tecniche. Attenzione: un esperto non è un perito!Un perito possiede, in base alla sua formazione edesperienza, particolari conoscenze nel campo delleattrezzature tecniche per le prove. È inoltre infor-mato sulle regolamentazioni in materia di sicurez-za sul posto di lavoro, direttive e norme, in modotale da poter valutare il buono stato di sicurezza diattrezzature tecniche complesse. Il suo compito èquello di esaminare le attrezzature tecniche e divalutarle attraverso una perizia. Possono essereperiti ad esempio ingegneri delle associazioni dicontrollo tecnico, periti industriali, oppure altriingegneri specializzati. Su impianti con obbligo diispezione, è generalmente necessario fare effet-tuare le ispezioni da un perito.

Indipendentemente dalle qualifiche necessarie delverificatore, attraverso le ispezioni deve esseregarantita la funzionalità del sistema di protezionecontro i fulmini rispetto agli effetti di fulminazionidirette e indirette per quanto riguarda le persone,il contenuto, l'equipaggiamento tecnico dellastruttura, le tecniche di servizio, la tecnica di sicu-rezza e la struttura stessa in combinazione coneventuali interventi di manutenzione necessari.Per questo deve essere messo a disposizione delverificatore la documentazione di progettazionedel sistema di protezione contro i fulmini conte-nente i criteri della progettazione, la descrizionedella progettazione e i disegni tecnici. Le ispezionida effettuare vengono distinte nel modo seguen-te:

Esame della progettazioneL'esame della progettazione deve garantire che ilsistema di protezione contro i fulmini con le suecomponenti corrisponda da tutti i punti di vistaallo stato della tecnica attuale al momento dellaprogettazione. Tale esame è da effettuare primadell'adempimento della prestazione.

Verifica durante la costruzioneI componenti del sistema di protezione contro ifulmini che non sono più accessibili dopo il com-


pletamento della costruzione, devono essere ispe-zionati durante il loro posizionamento nella strut-tura. Tali parti comprendono p. es.:

⇒ dispersore di fondazione

⇒ impianto di messa a terra

⇒ collegamenti delle armature

⇒ armature in calcestruzzo utilizzate come scher-matura

⇒ sistemi di calate e le loro connessioni che ven-gono poi annegate nel calcestruzzo

La verifica comprende il controllo della documen-tazione tecnica così come l'ispezione a vista con lavalutazione della qualità di esecuzione svolta.

CollaudoIl collaudo si effettua dopo il completamento delsistema di protezione contro i fulmini. In tale occa-sione devono essere esaminati completamente:

⇒ il rispetto del concetto di protezione secondole norme (progettazione),

⇒ l'esecuzione (regola dell arte)

tenendo conto di:

⇒ tipologia d'uso,

⇒ equipaggiamento tecnico della struttura e

⇒ condizioni sul luogo.

Ispezione periodicaLe ispezioni effettuate regolarmente sono il pre-supposto per l'efficacia continuativa di un sistemadi protezione contro i fulmini. Devono essere ese-guite ad intervalli variabili da 1 a 4 anni. La tabella3.3.1.1 contiene dei suggerimenti per gli intervallitra le ispezioni complete di un sistema di protezio-ne contro i fulmini in condizioni ambientali medie.Se esistono degli obblighi imposti per legge dai

decreti con dei termini di verifica, tali termini val-gono come requisiti minimi. Se attraverso specificiobblighi di legge, vengono prescritte, delle ispe-zioni regolari dell'impianto elettrico della struttu-ra, nell'ambito di tale verifica dovrà essere ancheesaminata la funzionalità delle misure di protezio-ne contro i fulmini interne.

Ispezione a vistaI sistemi di protezione contro i fulmini delle strut-ture, come le zone critiche dei sistemi di protezio-ne contro i fulmini (ad esempio in caso di influen-za consistente dovuta a condizioni ambientali criti-che), devono essere sottoposti a ispezioni visive traun'ispezione periodica e l'altra. Queste dovrannoessere eseguite con intervalli da 1 a 2 anni (Tabella3.3.1.1).

Ispezione supplementareOltre alle ispezioni periodiche è necessario effet-tuare una verifica del sistema di protezione controi fulmini in caso di:

⇒ modifiche consistenti della tipologia ,d'uso

⇒ modifiche della struttura,

⇒ aggiunzioni,

⇒ ampliamenti oppure,

⇒ riparazioni

su una struttura protetta.

Queste ispezioni devono essere eseguite anchequando si accerta un caso di fulminazione sul siste-ma di protezione contro i fulmini.


Livello di protezione Ispezione visiva

(anni)

I e II

III e IV

1

2

Ispezione completa

(anni)

2

4

Ispezione completa diimpianti critici

(anni)

1

1

Nota: Gli LPS utilizzati in applicazioni su strutture con rischio di esplosione è opportuno siano ispezionati ogni 6 mesi.È opportuno che le verifiche elettriche siano effettuate una volta all'anno.Un'eccezione accettabile alla verifica annuale programmata è quella di eseguire prove ad interavalli di 14 - 15mesi quando questo sia considerato vantaggioso per la verifica della variazione stagionale della resistenza delterreno.

Tabella 3.3.1.1 Intervalli massimi delle verifiche dell'LPS

3.3.2 Procedura dell'ispezioneL'ispezione include il controllo della documenta-zione tecnica, l'ispezione a vista e le prove.

Controllo della documentazione tecnicaLa documentazione deve essere controllata sottol'aspetto di:

⇒ completezza e

⇒ conformità alle norme.

L'ispezione a vistaAttraverso l'ispezione a vista occorre verificare che:

⇒ il sistema complessivo corrisponda alla docu-mentazione tecnica,

⇒ il sistema complessivo della protezione controi fulmini esterna e interna si trovi in condizioniregolari,

⇒ non vi siano connessioni lasche o rotture neiconduttori e nelle giunzioni del sistema di pro-tezione contro i fulmini,

⇒ tutte le connessioni a terra visibili siano intat-te,

⇒ tutti i conduttori e componenti del sistema sia-no ancorate correttamente e gli elementi cheassicurano la protezione meccanica sianointatti e al loro posto,

⇒ non vi siano state effettuate aggiunte o modi-fiche alla struttura protetta che richiedonodelle misure di protezione addizionali,

⇒ i dispositivi di protezione da sovratensioneinstallati nei sistemi di alimentazione e neisistemi informatici siano stati installati corret-tamente,

⇒ i dispositivi di protezione da sovratensioni nonsiano scollegati o danneggiati,

⇒ non siano intervenuti i dispositivi di sovracor-rente installati a monte dei dispositivi di prote-zione da sovratensione,

⇒ siano state eseguite le connessioni equipoten-ziali della protezione contro i fulmini sugliampliamenti di nuovi circuiti di alimentazione,installati nella struttura dopo l'ultima verifica,

⇒ i collegamenti equipotenziali all'interno dellastruttura siano efficienti e integri,

⇒ siano stati presi i provvedimenti necessari incaso di ravvicinamenti del sistema di protezio-ne contro i fulmini rispetto agli altri impianti.

Avvertenze: per impianti di messa a terra installatida oltre 10 anni, lo stato e la consistenza del con-duttore di terra e i suoi collegamenti possono esse-re valutati soltanto con un dissotterramento indiversi punti.

Prove Attraverso le prove devono essere esaminati lacontinuità dei collegamenti e lo stato dell'impian-to di messa a terra.

⇒ Continuità dei collegamentiDeve essere verificato che tutti i collegamentie le connessioni dei captatori, le derivazioni, icollegamenti equipotenziali, le schermatureecc. presentino una bassa resistenza (ohmica).Il valore di riferimento è < 1 Ω.

⇒ Stato dell'impianto di messa a terraLa continuità dell'impianto di messa a terra intutti i punti di misura deve essere misurata perverificare la continuità dei conduttori e deiconnettori (valore di riferimento < 1 Ω).Inoltre devono essere misurate la continuitàverso le masse metalliche (ad esempio gas,acqua, aerazione, riscaldamento), la resistenzadi terra complessiva del sistema di protezionecontro i fulmini e la resistenza di terra di cia-scun dispersore locale e dei dispersori ad anel-lo parziali.

I risultati delle prove devono essere confrontati conle prove precedenti. Se si verifica uno scarto consi-derevole rispetto ai valori di misurazione preceden-ti, devono essere eseguiti ulteriori accertamenti.

3.3.3 DocumentazionePer ogni ispezione deve essere redatto un rappor-to. Questo dovrà essere conservato - unitamente alprogetto dell'LPS e ai rapporti delle ispezioni pre-cedenti - presso il committente della struttura/sistema oppure presso l'ufficio amministrativocompetente.

Per la valutazione del sistema di protezione controi fulmini devono essere messi a disposizione delverificatore, ad esempio, i seguenti documenti:

⇒ criteri di progettazione;

⇒ descrizione del progetto;


⇒ disegni tecnici relativi alla protezione contro ifulmini interna ed esterna;

⇒ relazioni su manutenzioni e ispezioni prece-denti.

Il rapporto di prova dovrebbe contenere le indica-zioni seguenti:

⇒ Generalità

a) proprietario, indirizzo;

b) costruttore del sistema di protezione contro ifulmini, indirizzo;

c) anno di costruzione.

⇒ Indicazioni sulla struttura

a) locazione;

b) tipologia;

c) tipo di costruzione;

d) tipo di copertura del tetto;

e) livello di protezione LPL.

⇒ Indicazioni sul sistema di protezione contro ifulmini

a) materiale e sezione dei conduttori;

b) numero delle calate, ad esempio punti disezionamento (identificazione secondo le indi-cazioni sul disegno); distanza di sicurezza cal-colata;

c) tipo dell'impianto di messa a terra (ad esempiodispersore ad anello, dispersore verticale,dispersore di fondazione);

d) esecuzione dell'equipotenzialità antifulmineverso masse metalliche, verso impianti elettricie verso barre equipotenziali esistenti.

⇒ Documenti basilari per la verifica

a) descrizione e disegni del sistema di protezionecontro i fulmini;

b) norme e disposizioni relative alla protezionecontro i fulmini in vigore al momento dellacostruzione;

c) ulteriori documenti per la verifica (ad esempiodecreti, vincoli) relativi al periodo della costru-zione.

⇒ Tipo di ispezione

a) ispezione del progetto;

b) ispezione durante l'esecuzione;

c) prima ispezione;

d) ispezione periodica

e) ispezione supplementare

f) ispezione a vista

⇒ Risultato dell'ispezione

a) modifiche riscontrate nella struttura e/o nelsistema di protezione contro i fulmini;

b) scostamenti da norme, decreti, vincoli e diret-tive di applicazione corrispondenti al momen-to della costruzione;

c) difetti riscontrati;

d) resistenza di terra oppure continuità deldispersore ad anello sui singoli punti di sezio-namento con indicazione del metodo di misu-razione e del tipo di apparecchio di misurazio-ne;

e) resistenza di terra complessiva (misurazionesenza o con conduttore di protezione e massametallica nell'edificio).

⇒ Verificatore

a) nome del verificatore;

b) ditta/organizzazione del verificatore;

c) nome dell'assistente;

d) numero di pagine del rapporto di ispezione;

e) data dell'ispezione;

f) firma della ditta/organizzazione del verificato-re.

Un esempio di rapporto di ispezione corrisponden-te ai requisiti della norma DIN V VDE V 0185-3 èriportato nel sito web www.dehn.de.

3.3.4 ManutenzioneLa manutenzione e le verifiche dei sistemi di prote-zione contro i fulmini devono essere coordinate. Dovrebbero essere fissate, per tutti i sistemi di pro-tezione contro i fulmini, oltre alle ispezioni, anchedelle manutenzioni periodiche.


La frequenza dei lavori di manutenzione dipendedai seguenti fattori:

⇒ perdita di qualità causata da agenti atmosferi-ci o ambientali;

⇒ effetto di fulminazioni dirette e dei possibilidanni causati da queste ultime;

⇒ livello di protezione della struttura in esame.

Le attività di manutenzione dovrebbero esseredefinite in modo differenziato per ogni sistema diprotezione contro i fulmini, e dovrebbero diventa-re parte integrante del programma di manuten-zione complessivo della struttura. Dovrebbe altresì essere stabilita una manutenzio-ne periodica. Questa permette un confronto deirisultati rilevati al momento con quelli delle manu-tenzioni precedenti. Inoltre, questi valori potrannoessere utilizzati come confronto per le verifichefuture.Le seguenti misure dovrebbero essere previste inuna manutenzione periodica:

⇒ controllo di tutti i conduttori e componenti delsistema di protezione contro i fulmini;

⇒ misurazione della continuità elettrica delleinstallazioni del sistema LPS;

⇒ misurazione della resistenza dell'impianto dimessa a terra;

⇒ ispezione a vista di tutti i dispositivi di prote-zione da sovratensione (tipicamente i disposi-tivi di protezione da sovratensione sulle lineedi ingresso del sistema di alimentazione e delsistema informatico) per rilevare eventualidanneggiamenti o interventi;

⇒ rifissaggio di componenti e conduttori;

⇒ prova della inalterata efficacia del sistema diprotezione contro i fulmini dopo eventualiaggiunzioni o modifiche alla struttura.

Di tutti i lavori di manutenzione dovrebbe essereredatto un rapporto completo. Questo dovrebbecontenere le modifiche effettuate o da effettuare.

Questi rapporti forniscono un aiuto per la valuta-zione degli elementi e delle installazioni del siste-ma di protezione contro i fulmini. Sulla loro base èpossibile effettuare e aggiornare le manutenzioniperiodiche. I protocolli di manutenzione dovreb-bero essere custoditi insieme ai disegni di progettoed ai rapporti di ispezione del sistema di protezio-ne contro i fulmini.



I sistemi di protezione contro i fulmini hanno ilcompito di proteggere le strutture da incendi o dadistruzione meccanica e le persone dentro agli edi-fici da danni o persino da morte. Un sistema di protezione contro i fulmini è costituitoda una protezione esterna e una interna (Figura 4.1).

Le funzioni della protezione contro i fulmini ester-na sono:

⇒ intercettare le fulminazioni dirette con unsistema di captatori;

⇒ condurre la corrente da fulmine in modo sicu-ro verso terra con un sistema di calate;

⇒ distribuire la corrente di fulmine nella terraattraverso l'impianto di messa a terra.

La funzione della protezione contro i fulmini inter-na è

⇒ evitare la formazione di scariche pericoloseall'interno della struttura.

Questo viene ottenuto attraverso l'equipoten-zialità o la distanza di sicurezza tra gli elemen-ti del sistema di protezione e altri elementiconduttori all'interno della struttura.

L'equipotenzialità antifulmine riduce le differenzedi potenziale causate dalla corrente di fulmine.Viene ottenuta attraverso il collegamento direttodi tutte le parti conduttrici separate dell'impiantotramite conduttori oppure dispositivi di protezio-ne da sovratensioni (SPD) (Figura 4.2).

4 Sistema di protezione contro i fulmini

Sistema di protezionecontro i fulmini (LPS)

Sist

ema

di c

apta

tori

Sist

ema

di c

alat

e

Impi

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erra

Dis

tanz

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sic

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Equi

pote

nzia

lità

anti

fulm

ine

secondo CEI EN 62305

Figura 4.1 Componenti di un sistema di protezione contro i fulmini


In base ad una serie di regole costruttive, per isistemi di protezione contro i fulmini, sono statefissate le quattro classi di LPS I, II, III e IV corrispon-denti ai livelli di protezione LPL. Ciascuna classe diLPS comprende regole costruttive dipendenti dallaclasse di LPS (ad esempio raggio della sfera roto-lante, larghezza delle maglie) e indipendenti dallaclasse di LPS (ad esempio sezioni, materiali).

Per assicurare la continuità di servizio dei sistemiinformativi complessi anche in caso di fulminazio-ne diretta, sono necessarie delle misure supple-mentari - considerando come base il sistema diprotezione contro i fulmini - per la protezione dasovratensioni dei sistemi elettronici. Le misure diprotezione complete sono descritte nel capitolo 7come concetto di protezione contro i fulmini.

Sistema di calate

Impianto di terra

Distanzadi sicurezza

Sistema di captatori

Quadro diconsegnaenergia

Scaricatore dicorrente da fulmineper 230/400 V,50 Hz

Scaricatore dicorrente da fulmineper linea telefonica

Sistema equipotenziale perriscaldamento, clima, acqua

Dispersore di fondazione

Sistema equipotenzialeantifulmine

Figura 4.2 Sistema di protezione contro i fulmini (LPS - Lightning Protection System)


5.1 Dispositivi di captazione

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

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

⇒ aste;

⇒ fili e funi tese;

⇒ conduttori amagliati

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

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

⇒ metodo della sfera rotolante;

⇒ metodo della maglia;

⇒ metodo dell'angolo di protezione.

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

In seguito vengono descritti i tre diversi metodi.

5.1.1 Metodi di calcolo e tipi di dispositividi captazione

Metodo della sfera rotolante - "modello elettrico-geometrico"

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

5 Protezione contro i fulmini esternah 1

h 2

Asta di captazione

α

Angolo di protezione

Larghezza maglia M

Calata

r

Sfera rotolante

Dispersore

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

Classedell’LPS

Raggio dellasfera (r)

Larghezza dellamaglia (M)

Altezza massima struttura

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


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

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

r in m

I in kA

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

r I= ⋅10 0 65 ,

Punto distantedalla punta delcanale discendente

Controscaricaascendente

Canalediscendente

Punta delcanale discendente

Controscaricaascendente

Punto più vicinoalla punta delcanale discendente

Sfera rotolante

Distanza

scarica finale hB

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

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


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

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

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

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

Livello di protezioneLPL

Probabilità per i valori limitedei parametri da fulmine

Raggio della sfera rotolante(distanza scarica finale hB)

r in m

Minimo valore di crestadella corrente

I in kA

IV

III

II

I

0,84

0,91

0,97

0,99

60

45

30

20

16

10

5

3

< valori massimi secondotabella 5 CEI EN 62305-1

> valori minimi secondotabella 6 CEI EN 62305-1

0,97

0,97

0,98

0,99

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

r

r

r

r

rr

Struttura

Sfera rotolante

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


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

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

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

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

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


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

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

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

r raggio della sfera rotolante

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

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

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

p r r d= − − /( )⎡⎣

⎤⎦

2 21

2 2

Δh

d

r Conduttoredi captazione

Pene

traz

ione

p

Figura 5.1.1.7 Profondità di penetrazione p della sfera rotolante

d

Δh

r

p

Classe dell'LPSI II III IV

r 20 30 45 60

Zona protetta quadrangolaretra quattro aste di captazione

Figura 5.1.1.8 Impianto di captazione per strutture sul tetto

Struttura sul tettoLucernario

d Diagonale

Δ h

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


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

Metodo delle maglie

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

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

Metodo dell'angolo di protezione

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

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

p. es. grondaia

Figura 5.1.1.10 Dispositivo di captazione a maglie

Classe dell'LPS

I

II

III

IV

Lato di magliatura

5 x 5 m

10 x 10 m

15 x 15 m

20 x 20 m

Tabella 5.1.1.3 Lato di magliatura

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

Classe dell'LPS con raggio della sfera rotolantein metri

Penetrazione della sfera rotolante [m] (arrotondato)d

Distanza trale aste di

captazione[m]

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

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


Base

Angolo diprotezione

Sfera rotolante

Identico contenutodi superficiedAsta di

captazione

r

α°

Figura 5.1.1.11 Angolo di protezione e raggio della sfera rotolanteconfrontabile

Metodo dell'angolo di protezione

h (m)

α°

I II III

80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 10 20 30 40 50 60

IV

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

h 1

α° α°

Figura 5.1.1.13 Volume protetto a forma di cono

Angolo α

Angolo α

Figura 5.1.1.14 Esempio per impianto di captazione con angolo diprotezione α

α° h1

Fune di captazione

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

Figura 5.1.1.15 Area protetta da una fune di captazione

α1

α 2

h 2

Hh 1h 1

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

h1: Altezza fisica dell'asta di captazione

Figura 5.1.1.16 Volume protetto da un'asta di captazione verticale


123456789

101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

7171666259565350484543403836343230272523

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

747471686562605856545250494745444240393736353632302927262523

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

777774727068666462615958575554535150494847464744434140393837363535343332313029282726252423

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

797976747271696866656462616059585756555453525350494948474645444443424140403938373736353534333232313030292827272625252423

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

Altezza asta dicaptazione

h in m

LPL IAngolo Distanza

α a in m

LPL IIAngolo Distanza

α a in m

LPL IIIAngolo Distanza

α a in m

LPL IVAngolo Distanza

α a in m

αAngolo

Altezza hdell'asta di captazione

Distanza a

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


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

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

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

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

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

Dispositivi di captazione isolati e non isolati

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

⇒ isolato

⇒ non isolato

Le due esecuzioni sono combinabili tra loro.

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

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

Figura 5.1.1.18 Tetto a falda con staffa portafilo

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


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

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

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

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

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

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

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

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

Elementi naturali di impianti di captazione

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

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

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

s s

α α

Piano di riferimento

Strutturaprotetta

Palo dicaptazione

Palo dicaptazione

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

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

s2

s 1

s2

Piano di riferimento

Strutturaprotetta

Palo dicaptazione

Palo dicaptazione

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

Fune di captazioneorizzontale

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


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

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

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

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

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

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

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

5.1.2 Dispositivi di captazione per edificicon tetto a doppio spiovente

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

Materiale

-

4

4

5

7

-

2,0

0,5

0,5

0,5

0,65

0,7

piombo

acciaio (inox,zincato)

titanio

rame

alluminio

zinco

Spessorea

t mmSpessore b

t` mmClasse

dell'LPS

I a IV

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

la perforazione, il surriscaladamento e l'incendio

Tabella 5.1.1.5 Spessore minimo delle lamiere metalliche


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Figura 5.1.2.1 Dispositivo di captazione sutetto a doppio spiovente

h

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

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

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


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

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

5.1.3 Dispositivi di captazione per edificicon tetto piano

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

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

Elementodi dilatazione

Distanza dellestaffe ca. 1m

Collegamentoflessibile

Treccia di ponticellamentoart. 377 015

Staffa portafiloper tetto tipo FB2Art. 253 050

Staffa portafiloper tetto tipo FBArt. 253 015

Figura 5.1.3.1 Dispositivo di captazione

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


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

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

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

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

Staffe portafilo per coperture piane saldate inmodo omogeneo

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

Figura 5.1.3.2 Dispositivo di captazione su un tetto piano

Figura 5.1.3.3 Applicazione di aste di captazione

Figura 5.1.3.4 Ponticellamento dell'attico

Punta di captazione

Ponticello

Sfera rotolante

Parapetto

Scossalina metallica

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


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

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

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

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

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

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

Figura 5.1.4.1 Copertura metallica, esecuzio-ne con ribordatura tonda

Figura 5.1.4.2 Esempio di danno su copertura in lamiera

Elaborazione: BLIDS – SIEMENSI = 20400 A Abitazione

Dettaglio B

Dettaglio A

Distanzadelle staffe ca. 1 m

Collegamentoflessibile

~300~ 300

~90

~70

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


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

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

Distanza deiconduttori orizzontali

3 m

4 m

5 m

6 m

Altezza dellapunta di captazione*)

0,15 m

0,25 m

0,35 m

0,45 m

Adatto a tutte le classi LPS

*) valori consigliati

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

Raggio della sfera rotolantesecondo la classe dell'LPSPunta di

captazione

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

2

1 3

Connettore paralleloFe/tZn Art. 307 000

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

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

1

2

3

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

Connessionealla copertura

Treccia diponticellamento

Staffa portafiloa guida libera

Ponticello

Connettore KS

Punta dicaptazione


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

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

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

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

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

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

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

5.1.5 Principio di dispositivo di captazioneper edifici con copertura morbida

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

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

Figura 5.1.4.6 Installazione-tipo per unacopertura con ribordatura

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


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

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

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

Il calcolo della distanza di sicurezzaè riportato nel capitolo 5.6.

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

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

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

Legendaconduttore di captazionepunto di connessionepunto di sezionamentoconduttore di terracalata

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

rami degli alberi

Figura 5.1.5.1 Impianto di captazione per edifici con copertura morbida

1

2

6

3

4

5

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

Figura 5.1.5.2 Componenti per copertura morbida

4 5

31 2

6


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

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

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

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

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

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

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

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

Figura 5.1.5.3 Tetto in canna palustre

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


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

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

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

Sostegno conconduttura HVI®I interna

Colmo di canna

Travetto Conduttura HVI®I posatasotto il tetto fino alla gronda

Pellicolaimpermeabile

Passaggio delcornicione

EBB

E-EBB

Legenda:

calata

conduttura HVI®(sotto tetto)

conduttore di terra

punto di sezionamento

copertura in canna

Sfera rotolante con r= 45m

2 m

10 m

1,5

m1

m

13 m

Sostegno invetroresina-AL ∅ 50 mm

Legenda:

calata

condttura HVI®(sotto tetto)

conduttore di terra

punto di sezionamento

copertura in canna

Figura 5.1.5.5 Sezione dell'edificio principale

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

Conduttura HVI®

interna


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

(vedere capitolo 5.1.1, tabella 5.1.1.3)

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

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

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

Figura 5.1.5.7 Conduttura HVI® attraverso il cornicione

Discesa tramite armatura

Conduttori nel calcestruzzoo nelle fughe del pavimento

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

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

Fungo di captazioneArt. 108 001

Fungo di captazionedopo l'asfaltatura

hh

r

Dimensionamento altezza delle astesecondo il volume protetto occorrente

Fune dicaptazionesupplementare

h = 2,5 m + s

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

Conduttura HVI®

Passaggio del cornicione


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

5.1.7 Impianto di captazione per tetti verdi etetti piani

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

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

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

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

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

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

Figura 5.1.7.1 Tetto verde Figura 5.1.7.2 Impianto di captazione su tettoverde

Figura 5.1.7.3 Posa del conduttore sopra ilmanto di copertura


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

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

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

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

TETTO

I° piano

Pianoterra

Scantinato

Collegamento tramitespinterometro di sezionamentoCollegamento diretto

EBB

Linee dati

Figura 5.1.8.1 Rischio derivante dal collegamento diretto delle costruzioni sul tetto


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

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

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

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

Figura 5.1.8.2 Impianto di captazione isolato - Protezione medianteasta di captazione

Figura 5.1.8.3 Asta di captazione con distanziatore

Figura 5.1.8.4 Sostegno angolare dell'asta dicaptazione

Figura 5.1.8.5 Fissaggio dell'asta di captazio-ne

Figura 5.1.8.6 Sistema di captazione isolatoper l'impianto fotovoltaico


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

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

Il metodo della sfera rotolante con il corrisponden-

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

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

Figura 5.1.8.7 Impianto di captazione isolatoper strutture sul tetto

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

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

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

Figura 5.1.8.11 Treppiede per aste indipendenti


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

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

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

5.1.9 Impianto di captazione per campanilie chiese

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

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

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

Figura 5.1.8.14 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi


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

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

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

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

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

5.1.10 Dispositivi di captazione per impiantia energia eolica

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

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

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

Calata

Figura 5.1.9.1 Disposizione della calata su un campanile


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

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

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

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

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

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

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

Ricettore

Reticolato

Figura 5.1.10.1 Impianto eolico con ricettori integrati nelle pale


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

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

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

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

h 1

h 2

Asta di captazione

α


Lato di magliatura M

Calata

r

Sferarotolante

Dispersore

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

Classe dell'LPS Raggio dellasfera (r)

Lato dimagliatura (M)

Altezza massima della struttura

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

Asta di captazionecon punta

Controventatura

Treppiedevariabile

Figura 5.1.11.3 Asta di captazione indipen-dente con treppiede


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

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

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

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

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

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

⇒ sicurezza delleaste di captazione controil ribaltamento;

⇒ sicurezza con-tro la rottura delle aste;

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

Pressionedel ventoq [kN/m2]

1,05

1,4

2,3

2,4

1,7

2,4

1,4

1,1

1,7

Velocità delvento

v [km/h]

94,9

108,5

139,5

143,4

120,1

143,4

109,5

98,8

119,8

Forzadel

vento

10 - 17

Zona

1

2

3

4

5

6

7

8

9

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


Determinazione della resistenza al ribaltamento

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

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

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

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

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

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

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

La prova di stabilità risulta dal confronto delleseguenti coppie:

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

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

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

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

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

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

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


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

⇒ Modello di calcolo FEM:

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

⇒ Caratteristiche dei materiali:

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

⇒ Sollecitazioni:

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

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

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

Altezza asta di captazione (m)

Momentoflettente(Nm)

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

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

Altezza asta di captazione (m)

Momentoflettente(Nm)


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

⇒ esistano diversi percorsi paralleli della corrente,

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

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

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

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

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

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

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

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


Classe LPS

I

II

III

IV

Distanza tipica

10 m

10 m

15 m

20 m

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


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

5.2.2 Calate in un sistema di protezionecontro i fulmini non isolato

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

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

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

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

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

l 2

l1

l3

s

Figura 5.2.2.1.1 Cappio in una calata

16

50

78

8 mm

10 mm

qmm2

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

* * *

190 460 940

78 174 310

56 143 309

5 12 22

3 5 9

1120 * *

37 96 211

15 34 66

146 454 *

12 28 52

4 9 17

INOXRameFerroAlluminio

Classe LPS

* fusione / evaporazione

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


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

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

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

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

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

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

Pluviali possonoessere utilizzaticome calate sol-tanto se saldatio rivettati

I collegamentidevono essereeffettuati il piùcorto possibile,rettilinei e inverticale

Figura 5.2.2.1.2 Calate

Figura 5.2.2.1.3 Organo di captazione concollegamento alla grondaia

Figura 5.2.2.1.4 Messa a terra pluviale

Tondino INOXØ10 mm


⇒ La struttura portante metallica della struttura

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

⇒ L'armatura della struttura collegata in modoelettricamente continua

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

⇒ Elementi prefabbricati in calcestruzzo

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

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

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

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

Fuga didilatazione

Fuga didilatazione

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

PonticelloArt. 377 115

Punto fisso di terraArt. 478 200

Profilato verticale

Ancoraggio da parete

Supporti orizzontali

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

PonticelloArt. 377 015


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

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

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

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

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

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

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

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

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

5.2.2.4 Calate interne

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

Figura 5.2.2.2.3 Collegamento a terra dellafacciata metallica

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


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

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

5.2.3 Calate di un sistema di protezionecontro i fulmini esterno isolato

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

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

5.2.4 Condutture isolate resistenti all'altatensione - conduttura HVI®

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

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

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

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

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

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

CoperturaIsolamento termico

Rivestimento in legno

Struttura metallica

Calata interna

Passaggio/collegamento

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

Distanza disicurezza s

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

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

CortilePerimetro > 30m

15 m

7,5

m

30m

45 m

Scossalinametallica

Figura 5.2.2.5.1 Dispositivi di discesaper cortili interni


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

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

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

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

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

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

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

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

ss

Figura 5.2.3.1 Pali di captazione isolati dallastruttura

s

Figura 5.2.3.2 Pali di captazione con funisospese

Fissaggio meccanico

Calata

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

Conduttoreinterno

Isolante

Prossimità

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

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

Applicazione sistema DEHNconductor

5.2.4.25.2.4.1


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

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

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

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

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

Partendo dalla distanza di sicurezza s necessaria,con

può essere calcolata la lunghezza massima Lmax diquesta calata isolata.

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

Lk s

k km

i cmax =

⋅

⋅

Accoppiamentodella correnteda fulmine

Collegamento alsistema di captazione

Conduttore

Isolamento di tenutaall'alta tensione Collegamento al

sistema equipotenziale

Guainasemiconduttore

Terminale

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


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

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

Punta di captazione

Punto di connessione

Conduttura HVI®

SostegnoCollegamentoequipotenziale

Figura 5.2.4.2.2b Tubo di sostegno nella zonadell’antenna

Punto diconnessionea terra

HVI®Conduttura

Sostegno

Morsetto diterra

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

Messa a terra cavo antenna

Coduttura HVI® II

Sostegno in vetroresina/Al

Punta di captazione

Zonaterminale

BTS

Alimentazione BT

Conduttori equipotenziali

Terminale

Conduttore nudo

LPS isolato

Nota: Rilevare situazione esistente

α α

Dispositivo di captazione

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

taggio su un palo per antenne.

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

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


αCopertura metallica nel volume protettodel captatore isolato

Captatoreisolato

Armatura

Canaletta

Canaletta


Struttura metallicacollegata a terra

Collegamento equipotenziale

Distanza disicurezza s

Conduttura HVI I®

Terminale

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

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

Figura 5.2.4.2.5 Dispositivo di captazione con fune sospesa e calataisolata

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

Conduttore ad anello

Discesa conconduttura HVI®


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

5.2.4.3 Esempio di progetto per edificio auso residenziale e di formazione

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

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

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

54

3 Canale per cavi1 2

Antenne per radiomobile (1 - 5)

Figura 5.2.4.3.1 Vista totale

Anello isolato

Canale per cavi

Conduttura HVI®

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


le attrezzature tecniche contenute nell'edificiostesso.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Punta di captazione

Conduttura HVI®

Anello perimetrale isolato

Calata non isolataCanalina per cavi

Scossalina

Anello perimetrale

Calata non isolata

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

Conduttoread anelloisolato

Conduttura HVI®Collegamentoequipotenziale

Figura 5.2.4.3.3 Calata dell'anello perimetraleisolato


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5.3 Materiali e dimensioni minimeper organi di captazione e dicalata

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

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

Conduttore ad anello Cond

utto

re e

quip

oten

zial

e

Cala

ta

kc1

kc2

kc3

L 1L 2

L 3 1 piano

2 piano

3 piano

4 piano

5 piano

7 piano

PT

6 piano

Figura 5.2.4.4.1 Calcolo della distanza di sicurezza necessaria


Commento10)Sezioneminima mm2

Materiale Configurazione

Rame nastro massicciotondo massiccio7)

cordatotondo massiccio3), 4)

508)

508)

508)

2008)

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

Ramestagnato1)

nastro massiciotondo massiccio7)

cordato

508)

508)

508)

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

Alluminio nastro massicciotondo massicciocordato

70508)

508)

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

Lega dialluminio

nastro massicciotondo massiciocordatotondo massicio3)

508)

50508)

2008)

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

Acciaiozincato acaldo2)

nastro massicciotondo massiccio9)

cordatotondo massiccio3), 4), 9)

508)

50508)

2008)

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

Acciaioinox5)

nastro massiccio6)

tondo massiccio6)

cordatotondo massiccio3), 4)

508)

50708)

2008)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

5.4 Misure di montaggio per organidi captazione e di discesa

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

1 m

Figura 5.4.3 Applicazione su tetto piano

≥ 0,

5 m

≈ 1 m

Edificio

Figura 5.4.4 Misure per dispersori ad anello

0,3 mProtezionedalla corrosione

0,3 m

Figura 5.4.5 Punti a rischio di corrosione

0,3 m

1,0

m

0,3

m1,

5 m

0,5

m

0,05 m

1,0 m 0,15

m

1,0 m

il piùpossibile vicino

al bordo

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

α

e

e = 0,2 mdistanzaadeguata

Figura 5.4.2 Asta di captazione per camino


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

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

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

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

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

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

5.4.1 Dilatazione dei fili in metallo

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

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

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

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

Acciaio (tZn)

Alluminio

Rame

INOX

Titanio

Stagno

Acciaio (tZn)

sì

sì

no

sì

sì

sì

Alluminio

sì

sì

no

sì

sì

sì

Rame

no

no

sì

sì

no

sì

INOX

sì

sì

sì

sì

sì

sì

Titanio

sì

sì

no

sì

sì

sì

Stagno

sì

sì

sì

sì

sì

sì

Tabella 5.4.1 Combinazioni di materiali


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

5.4.2 Protezione contro i fulmini esternaper una struttura industriale e residenziale

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

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

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

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

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

Materiale Coefficientedi dilatazione α

Cambiamento presunto della temperaturapresunta sul tetto: ΔT = 100 K

Acciaio

Inox

Rame

Alluminio

11,5

16

17

23,5

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

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

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

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

1

106

1

K

ΔL

Formula per il calcolo

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

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

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

in mmorbido,

p. es. tetto piano con guainedi bitume o plastica

duro,p. es. tegoleo muratura

Acciaio

Acciaioinnossidabile/Rame

Alluminio

15

20

10

15

10

X

X

X

X

X

X

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

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


EBB

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

163

1412

13

15

210

9

7

8

6

1

4

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

oppure ricotto malleabile840 008840 018

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

810 335860 010

3 Staffe portafilo per colmi e displuvi Fe/tZnINOXINOXINOXINOXINOX

202 020204 109204 249204 269206 109206 239

4 Staffe portafilo per tetto INOXINOX

Fe/tZnFe/tZnFe/tZnINOX

Fe/tZn

204 149204 179202 010202 050202 080206 209206 309

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

204 006207 009275 160273 740

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

339 050339 059339 100339 109

7 Morsetto MV Fe/tZnMorsetto MV INOX

390 050390 059

8 Morsetto per griglia fermaneve Fe/tZn 343 000

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

423 020301 000301 009

Pos. Descrizione articolo Art.

10 Morsetto MV 390 05111 Ponticello Alluminio

Ponticello Alluminio377 006377 015

12 Asta di adduzione 16 mmcompleta

480 150

13

14

Connettore parallelo

Morsetto a croceMorsetto SV Fe/tZnMorsetto SV INOX

305 000306 020319 201308 220308 229

15

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

275 260273 730

Targhetta di identificazioneper punti di sezionamento

480 006480 005

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

100 100483 100380 020

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

511


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

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

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

5.4.3 Indicazioni per il montaggio di staffeportafilo per tetto

Tegole per colmo e displuvio:

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

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

1

2

3

4

5

68

9

7

10

11

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

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

Pos. Descrizione articolo Art.1234567

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

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

860 010480 150319 209840 008204 120377 015104 200120 340

Pos. Descrizione articolo Art.8910

11

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

253 050106 100

102 340106 160105 500


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

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

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

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

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

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

Figura 5.4.3.1 Staffa portafilo con DEHNsnapper tegola di colmo

Figura 5.4.3.2 SPANNsnap con staffa portafiloin materiale plastico DEHNsnap

Figura 5.4.3.3 FIRSTsnap per il montaggio sustaffa di colmo già esistente

Corpo base

Cappuccio

Staffa portafiloDEHNgrip

Staffa portafiloDEHNsnap

Figura 5.4.2.2 Staffa portfilo DEHNsnap e DEHNgrip


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

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

Tegole liscie (Figura 5.4.3.5.)

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

Tegole scanalate:

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

La graffa flessibile in INOX viene inserita tra letegole scanalate.

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

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

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

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

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

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

Sagomaturaa mano

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

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

Piegare il gancio internoper líinstallazione sucoperture in ardesia

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


Infilarela staffa

Sollevare la tegola

Premeresulla tegola

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

Infilarela staffa

Sollevare la tegola

Premeresulla tegola

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

DEHNsnap

1

2

1

4

3

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

DEHNsnap

1

2

3

1

3

Figura 5.4.3.10 Staffa portafilo per tetti PLATTENsnap per costruzionisovrapposte


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

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

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

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

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

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

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

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

Classificazione secondo la posizione

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

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

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

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

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

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

Classificazione secondo la forma e il profilo

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

Tipi di resistenza

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


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

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

Tensioni su impianti di terra attraversati dacorrente, controllo del potenziale

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

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

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

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

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

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

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

1 m

UB2

ϕFE

US

FE

ϕ

UB1

ϕFE + SE

UT

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

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

potenziale (dispersore di fondazione +dispersore di controllo)

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

Terra di riferimento

SE

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


Resistenza di terra / resistività del terreno

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

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

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

l lo spessore di uno strato a sfera immaginario

e

q la superficie media di questo strato a sfera.

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

Rl

qE= ⋅ρ

Linee di livello

a) Elettrodo a sferain profondità

b) Elettrodo a sferavicino alla superficie

Figura 5.5.2 Corrente in uscita da un dispersore a sfera

1 2 3 4 5

160

140

120

100

80

60

40

20

RA = 161 Ω

Resi

sten

za d

i ter

ra R

A (Ω

) ca. 90%

Distanza x (m)

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

0,1 1 10 100 1000 10000 ρE

calcestruzzo

palude, torba

agricolo, argilla

sabbioso umido

sabbioso secco

terreno pietrisco

terreno ghiaioso

calce

fiume, lago

acqua marina

in Ωm

Figura 5.5.4 Resistività del terreno ρE con diversi tipi di terreni


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

ρE resistività del terreno in Ωm

t profondità di interramento in cm

rK raggio del dispersore a sfera in cm

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

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

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

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

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

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

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

Rr

r

AE

K

K

=⋅

⋅⋅

+ρπ

t100

2

12

2

e e e

a M a’

Strumentodi misura

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

30

20

10

0

10

20

30

Profondità < 1,5 m+ ρE in %

Profondità > 1,5 m

− ρE in %

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

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

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


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

R resistenza misurata in Ω

e distanza della sonda in m

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

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

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

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

ρ πE e R= ⋅ ⋅2

Dispersore Formula empirica Grandezza ausiliaria

Dispersore orizzontale (radiale)

Dispersore verticale (tondo)

Dispersore ad anello

Dispersore a maglia

Dispersore a piastra

Dispersore a semisfera / di fondazione

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

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

−

−

−

b c⋅

RlA

E=⋅2 ρ

RlA

E= ρ

RAE=

⋅⋅

2

3 d

ρd = ⋅1 13, A2

d = ⋅1 13, A2RAE=⋅

ρ2 d

RAE=⋅

ρ4,5 a

RAE=⋅

ρπ d d = ⋅1 57, V3

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


RA resistenza di terra di un dispersore orizzontalerettilineo in Ω


l lunghezza del dispersore orizzontale in m

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

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

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

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

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

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

RlA

E=⋅2 ρ

Rl

l

rAE=⋅

⋅ρ

π

ln

50 100

100

50

ρE = 100 Ωm

ρE = 200 Ωm

ρE = 500 Ωm

Resistenza di terra RA (Ω)

Lunghezza l del dispersore orizzontale (m)

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

UE

100

80

60

40

20

a

UE

100

80

60

40

20

a

V

a

t

V

V

t

V

100 cm

t = 0 cm50 cm

t = 0 cm

50 cm100 cm

Direzione longitudinale

Direzione laterale

Tens

ione

di t

erra

UE (

%)

Tens

ione

di t

erra

UE (

%)

Distanza a (m) dal dispersore

Distanza a (m) dal dispersore

a

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

10080604020

0,5 1 1,5 2 m

%

Tens

ione

di p

asso

max

. in

%de

lla t

ensi

one

tota

le

Profondità di interramento

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


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

RA resistenza di terra in Ω


l lunghezza del dispersore verticale in m

r raggio del dispersore verticale in m

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

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

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

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

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

RlAE=

ρ

Rl

l

rAE=⋅

⋅ρ

π2

ln

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

100

80

60

40

20

ρE = 100 Ωm

Resistenza di terra R (Ω)A

Profondità d’infissione (m) del dispersore di profondità

ρE = 500 Ωm

ρE = 200 Ωm

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

Resistenza di terra RA (Ω)

Profondità d’interramento (m)

l = lunghezza lato

ρE = 200 Ωm

l = 10 m

l = 25 m

14

12

10

8

6

4

2

0,5 1 1,5

l

%

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

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

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

RA resistenza di terra del dispersore in Ω


l lunghezza dell'elemento radiale in m

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

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

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

La figura 5.5.12 illustra il percorso della tensione diterra.

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

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

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

A superficie del dispersore a maglia

Per misure quadrate (lunghezza del lato b):

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

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

d b= ⋅1 1,

dA

=⋅4

π

RdA

E=⋅

ρ2

Rl

l

rAE=⋅

⋅ +ρ

π41 75

ln ,


%

100

80

60

40

20

10 20 30 m

Tensione

Distanza dal centro

Direzione misura II

Direzio

ne m

isura

I

Lunghezza lato 25 m

45°

II

I

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


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

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

V volume della fondazione

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

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

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

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

RR

pAA= '

d V= ⋅1 57, 3

RdA

E=⋅

ρπ

0 1 2 3 4 5 6

Ω

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Resi

sten

za im

puls

iva

di te

rra

R im

p

t μs

n = 12

3

4

RA = 10 Ωl

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

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

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

al

n = 20

10

5

3

2

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

0,5 1 2 5 10

20

10

5

3

2

1

p

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


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

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

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

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

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

A superficie racchiusa dal dispersore ad anello

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

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

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

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

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

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

U i R Ldi

dtE A= ⋅ + ⋅ ⋅ 1

2

dA

=⋅ 4

π

RdA

E=⋅

⋅

2

3

ρ

Rd

d

rAE=⋅

⋅⋅ρ

ππ

2

ln

Rl lA

E

orizzontale verticale

≈+ρ


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

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

dispersore orizzontale:

dispersore verticale:

Ieff lunghezza efficace del dispersore in m

î ampiezza della corrente da fulmine in kA


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

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

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

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

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

l îeff E= ⋅0 2, ρ

l îeff E= ⋅0 28, ρ


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

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

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

I1 x 0,5 per dispersori verticali o obliqui

I1 per dispersori radiali

Questi valori individuati valgono per ogni singolodispersore.

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

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

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

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

0 5 101520 30 40 50 60 70 80 90 100

90

80

70

60

50

40

30

20151050

Lunghezza dispersore l (m)

Dispersore orizzontale

Dispersore verticale

ρE = 400 Ωm

ρE = 100 Ωm

Resi

sten

za d

i ter

ra R

A (Ω

)

80

70

60

50

40

30

20

10

00 500 1000 1500 2000 2500 3000

l1 (m)

ρE (Ωm)

Classe LPS III-IV

Classe LPS I

Classe LPS II

Figura 5.5.1.1 Lunghezze minime dei dispersori

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


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

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

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

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

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

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

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

⇒ Collegamento equipotenziale secondo CEI 64-8/5

⇒ Sistemi elettronici - tecnologia di elaborazionee trasmissione dati

⇒ Messa a terra di antenne secondo CEI EN60728-11

⇒ Compatibilità elettromagnetica (EMC)

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

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

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

l l rr = −1

ll r

v =−1

2


r

Area daconsiderare

A1

Area cerchio A2raggiomedio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

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

1

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

12 m

12 m

5 m

5 m

7 m

7 m

r

Area daconsiderare

A1

Area cerchio A2raggiomedio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

Esempio abitazione, LPL III, l1 = 5 m

A1 = 109 m2

r =

r = 5,89 m

109 m2

3,14

Non servonoulterioridispersori!

Figura 5.5.1.3 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio

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

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

Figura 5.5.2.1 Dispersore di fondazione con conduttore uscente

20 m

≤ 20

m

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

Bandiera di collegamento

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

Figura 5.5.2.2 Maglia del dispersore di fondazione

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


Magrone

Piastra di fondo

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio

Strato impermeabilizzante

Isolamento

Terreno

Coibentazioneperimetrale


Connessione al dispersore

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

Magrone

Piastra di fondo

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio


Isolamento

Terreno



Connessione al dispersore

Strato di separazione

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

Morsetto MVArt. 390 050

DistanziatoreArt. 290 001

Morsetto a croceArt. 318 201

Punto fisso di terra per EBBArt. 478 800


DistanziatoreArt. 290 001



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

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

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

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

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

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

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

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



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

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

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

Figura 5.5.2.8 Punto fisso di messa a terra

Magrone

Calcestruzzo

Pavimentazione


Isolamento

Terreno


Dispersore ad anelloINOX AISI 316

Connessioneal dispersore

Piastra di fondazione

Armatura




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


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

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

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

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

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

Calcestruzzo

Pavimentazione

Drenaggio

Impermeabilizzazione

Isolamento

Terreno

Collegamentoal dispersore

Pellicola


Magrone

Armatura

Conduttore equipotenziale

Dispersore ad anello resistente alla corrosione (INOX AISI 416)

Barra equipotenzialeprincipale

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




Morsetto di connessioneArt. 308 025


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

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

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

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

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

Nota:

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

5.5.3 Dispersori ad anello - Dispersore ditipo B

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

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

Calcestruzzo

Terreno


Livello massimodella falda aquifera Impermeabilizzazione

Connessione aldispersore in INOX(AISI 316)

Terreno

Barra equipotenziale principale

MagroneConduttore equipotenziale

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

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

Passante per muriArt. 478 320


Morsetto di connessioneArt. 308 025


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

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

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

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

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

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

EBB

Figura 5.5.3.1 Dispersore ad anello attorno a un'abitazione

Tipo S Tipo Z Tipo AZ

Figura 5.5.4.1 Innesti dei dispersori di profonditàDEHN


I vantaggi del dispersore di profondità DEHN sono:

⇒ la giunzione speciale:

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

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

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

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

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

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

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

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

5.5.6 Interconnessione di impianti di messaa terra

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

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


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

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

5.5.7 Corrosione dei dispersori

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

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

Officina Deposito Amministrazione

Entrata

Produzione

Produzione

Produzione

Centrale energia

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

12

34

5

6

1 Elettrodo in rame elettrolitico conforo per connettore di misura

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

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


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

⇒ sul materiale

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

⇒ sull'elettrolito

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

Potenziali

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

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

5.5.7.2 Formazione di elementi galvanici,corrosione

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

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

Elettrolita

i

i

Elettrodo IICu

Elettrodo I Fe

Figura 5.5.7.2.1 Elemento galvanico: ferro/rame

Elettrolita I

i

passante per ioni

Elettrodo IIElettrodo I

Elettrolita II

i

Figura 5.5.7.2.2 Elemento di concentrazione


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

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

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

Km

I t=

Δ

Ws

tlin =Δ

ZincoDenominazione−0,9 a−1,15)

Potenziale di corrosionelibero nel terreno1)

1Ferro−0,5 a−0,83)

Stagno−0,4 a−0,62)

Piombo−0,5 a−0,6

Rame0 a −0,1V

SimboloUM-Cu/CuSO4

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

2 −0,854)−0,652)−0,65−0,2VUM-Cu/CuSO4

10,7Equivalenteelettrochimico

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

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

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

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

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

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

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

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

Unità

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


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

Acciaio, (nero) nel calcestruzzo: - 200 mV

Acciaio, zincato, nella sabbia: - 800 mV

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

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

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

Terreno

i

Elettrodo IIFe

Elettrodo IFe/tZn

i

Cemento

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

Terreno

i

Elettrodo IIFe

Elettrodo IFe

i

Cemento

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


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

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

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

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

Anodi e catodi si creano per effetto di:

⇒ Materiali:• materiali diversi o caratteristiche diverse della

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

• componenti strutturali diversi (corrosioneselettiva o intercristallina).

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

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

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

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

catodico in VϕK resistività della polarizzazione del cato-

do in Ωm2

AA, AK rispettivamente superficie anodica ecatodica in m2

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

JU U A

AAK A

K

K

A

=−

⋅ϕ

in A/m2

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

Acciaio zincato + + − −

Acciaio + + − −

Acciaio in cemento + + + +

Acciaio con riv. Cu + + + +

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

asporto zinco

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


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

Per ϕK valgono i seguenti valori:

acciaio nel terreno ca. 1 Ωm2

rame nel terreno ca. 5 Ωm2

acciaio nel calcestruzzo ca. 30 Ωm2

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

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

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

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

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

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

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

5.5.7.4 Interconnessione di dispersori costi-tuiti da materiali diversi

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

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


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

– rame nudo,

– rame stagnato,

– acciaio inossidabile altolegato.

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

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

5.5.7.5 Altre misure per la protezione dacorrosione

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

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

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

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

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

5.5.8 Materiali e dimensioni minime perdispersori

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

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

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

A

AK

A

> 100


CommentoPicchettoØ mm

Materiale Configurazione

Rame Cordato3)

Tondo massiccio3)

Nastro massiccio3)

Tondo massiccio

Tubo

Piastra massiccia

Piastra a graticcio

158)

20

1,7 mm diam. min. di ciascunconduttore elementare

8 mm di diametro

2 mm di spessore minimo

2 mm spessore della parete


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

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

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

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

Conduttore

50 mm2

50 mm2

50 mm2

Piastramm

500 x 500

600 x 600

Acciaio Tondo massicciozincato1), 2)

Tubo zincato1), 2)

Nastro massicciozincato1)

Piastra massiccia zincata1)

Piastra a graticcio zincata1)

Tondo massiccioricoperto di rame4)

Tondo massicciogrezzo5)

Nastro massicciogrezzo o zincato5), 6)

Cordato zincato5), 6)

169)

25

14

2 mm spessore della parete3 mm di spessore minimo

3 mm di spessore minimoSezione 30 mm x 3 mm

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


1,7 mm diam. min. di ciascunconduttore elementare

Diametro10 mm

90 mm2

Diametro10 mm

75 mm2

70 mm2

500 x 500

600 x 600

Dimensioni minime

Acciaioinossida-bile7)

Tondo massiccio

Nastro massiccio

15


Diametro10 mm

100 mm2

Tabella 5.5.8.1Materiale, forma e sezioni minime dei dispersori


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

considerando che:

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

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

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

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

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

s kk

kl mi

c

m

= ⋅ ( )

l

s

s

Terreno

EBB

QG


Impianto elettrico

Masse metalliche

Calata

QG = Quadro generales = Distanza di sicurezza

Figura 5.6.1 Rappresentazione di principio - Distanza di sicurezza

s

s

Terreno

Calata

Dispersore

Figura 5.6.2 Differenza di potenziale in relazione all'altezza


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

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

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

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

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

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

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

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


s

I

Figura 5.6.3 Palo di captazione con kc = 1

s

Terreno

kc = 1

M

Figura 5.6.4 Tetto piano con asta di captazione e ventilatore


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

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

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

h lunghezza della calata

c distanza tra le aste o pali di captazione

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

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

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

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

c distanza tra le calate

n numero complessivo delle calate

Risultato: kc ≈ 0,51

kc =⋅

+ +1

2 40 1 0 2

12

43

, ,

kn

c

hc = + +1

20 1 0 2 3, ,

kc =+

⋅ +=

9 12

2 9 120 7

,

kh c

h cc =+

+2

hc

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

h

c

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


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

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

h distanza o altezza tra gli anelli

c distanza tra le calata

n numero complessivo delle calate

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

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

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

Esempio:

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

Dati dell'edificio:

⇒ lunghezza 40 mlarghezza 30 maltezza 14 m

⇒ impianto di terra , dispersore di fondazione ditipo B

⇒ numero delle calate: 12

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

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

kn

c

hc = + +1

20 1 0 2 3, ,

h

c

Figura 5.6.7 Tetto spiovente con 4 calate

c

h

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

s

km = 0,5

km = 1

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


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

Risultato: kc ≈ 0,35

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

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

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

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

Risultato: s ≈ 0,49m

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

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

Risultato: s = 0,15 m

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

Stot = sedificio + sasta di captazione

= 0,49 m + 0,15 m

Stot = 0,64 m

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

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

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

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

sk

kk l k l k lg

i

ml g c c= ⋅ + ⋅ + ⋅( ) 3 3 4 4

s m= 0 051

0 5,

,( ) 1,5

s m= 0 050 35

0 5,

,

,( ) 14

kc =⋅

+ +1

2 110 1 0 2

15

143, ,


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

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

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

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

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

5.7 Tensione di passo e di contatto

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

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

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

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

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

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

h 1h 2

h 3h 4

h n

I a

I gI f

I bI c

I d

c c

sa

sb

sc

sd

sf

sg

(A)

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1 m

ϕFE

US

FE

ϕ

UT

Ut

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

Terra di riferimento

Figura 5.7.1 Raffigurazione - Tensioni di contatto e di passo


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

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

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

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

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

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

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

Andamento di principio

Terr

a di

rifer

imen

to

0,5

m

1 m

1,5

m

1 m 3 m 3 m

2 m

3 m

Figura 5.7.2 Regolazione del potenziale – Illustrazione schematica e andamento del gradiente


Tra i singoli anelli devono essere effettuato alme-no due collegamenti (Figura 5.7.4).

Se i dispersori ad anello (dispersori di regolzione)non possono essere realizzati in modo circolare,dovranno essere intercollegati tra tutte le estremi-tà dei dispersori ad anello. Dovrebbero essere rea-lizzati almeno due collegamenti all'interno dei sin-goli anelli (Figura 5.7.5).Per la scelta dei materiali da utilizzare per i disper-sori ad anello deve essere considerata la possibilesollecitazione corrosiva (capitolo 5.5.7). Considerando la formazione di elementi galvanicitra dispersore di terra e dispersore ad anello, si èaffermato il materiale INOX AISI 316. I dispersori ad anello possono essere realizzati contondino Ø 10 mm o a bandella 30 x 3,5 mm.

5.7.1 Controllo delle tensioni di contattodelle calate per impianti di protezio-ne contro i fulmini

L'area pericolosa, per le tensioni di passo di contat-to, per le persone che si soffermano all'esterno diun edificio si estende ad una distanza fino a 3 mdall'edificio e ad un'altezza di 3 m. Questa aria daproteggere in altezza corrisponde alla distanza disicurezza s in aggiunta all'altezza massima rag-giungibile di una persona con braccio teso versol'alto (Figura 5.7.1.1).

Particolari richieste per misure di protezione val-gono per zone di ingresso e parti aggettanti distrutte con elevata frequenza di pubblico cometeatri, cinema, centri commerciali, scuole ed asili,dove nelle immediate vicinanze non siano presentidelle calate isolate e dispersori per la protezionecontro i fulmini. Per strutture particolarmente esposte (pericolo difulmine) dove è possibile il libero accesso al pubbli-co, come per esempio rifugi, possono pure esserenecessari delle misure contro le tensioni di contat-to troppo elevate.Nella valutazione del rischio per una strutturasecondo CEI EN 62305-2 viene considerato il peri-colo per le persone nel parametro L1 (perdita divite umane in una struttura).

Il pericolo da tensioni di contatto può essere ridot-to con le seguenti misure:

Figura 5.7.3 Possibile regola-zione del poten-ziale nella zonadi ingresso

Palo

1m 3m 3m

Punti di connessione

3m

Figura 5.7.4 Esecuzione della regolazione del potenzialeper una torrefaro o palo di radiotelefonia

Palo

1m3m 3m 3m

Colle

gam

ento

alla

p. e

s. es

iste

nte

fond

azio

ne (c

alce

stru

zzo

arm

ato)

Figura 5.7.5 Regolazione del potenziale con col-legamento al dispersore ad anello /dispersore di fondazione

Distanza dallastruttura

Profondità

1 Anello

2 Anello

3 Anello

4 Anello

1 m

4 m

7 m

10 m

0,5 m

1,0 m

1,5 m

2,0 m

Tabella 5.7.1 Distanza degli anelli e profondità della regolazione dipotenziale


⇒ La calata viene ricoperta con materiale isolan-te (min. 3 mm polietilene reticolato; con rigidi-tà dielettrica di 100 kV (1,2/50 μs))

⇒ La posizione delle calate viene modificata (p.es. non posizionare le calate nella zona diingresso di una struttura)

⇒ La resistività dello strato superficiale del terre-no a una distanza fino a 3 m dalla calata non èinferiore a 5 kΩm.

⇒ La probabilità di affollamento di persone puòessere ridotta con cartelli indicatori o ammoni-tori, possono essere installate anche delle bar-riere.

Le misure di protezione contro le tensioni di conta-to non sempre sono sufficienti per una efficaceprotezione delle persone. La richiesta, per esempiodella copertura di isolante a tenuta di alta tensio-ne di una calata esposta, non è sufficiente se non siprendono contemporaneamente delle misure diprotezione dalle scariche in superfice dell'isola-mento. Questo è di particolare importanza, quan-do devono essere considerate anche condizioniatmosferiche come p.es. precipitazioni (umidità).

In una calata isolata, come anche in una calatanuda, in caso di fulminazione, si istaura una tensio-ne molto elevata. Questa tensione viene peròseparata dalla persona tramite l'isolante. Siccomeil corpo umano, in riferimento all'isolante puòessere considerato un buon conduttore, lo stratoisolante viene sollecitato con quasi la totale tensio-

ne di contatto. Se l'isolamento non resiste alla ten-sione, identica alla calata nuda, una parte dellacorrente da fulmine, può circolare verso terraattraverso il corpo umano. Per una affidabile pro-tezione delle persone dalle tensioni di contatto èquindi indispensabile di evitare, sia la scaricadisruptiva dell’Isolamento, che anche una scaricain superficie lungo la distanza isolata. Un sistemacoerente, come il conduttore CUI soddisfa tutti irequisiti della tenuta alla scarica disruptiva nonchèla tenuta alla scarica in superficie per la protezionedalla tensione di contatto.

Costruzione del conduttore CUIIl conduttore CUI è composto dal conduttore inter-no in rame con una sezione di 50 mm2 e ricopertoda una guaina isolante di polietilene reticolatoresistente all'alta tensione con spessore di ca. 6mm (Figura 5.7.1.2).

Per una migliore protezione dagli agenti atmosfe-rici il conduttore è ricoperto da un ulteriore stratosottile di polietilene (PE). La calata isolata vienecollocata sull'intera zona pericolosa, significa che ilconduttore CUI viene installato in verticale per 3 msopra il livello del suolo. Il terminale superiore delconduttore viene collegato alla calata provenientedal sistema di captazione e il terminale inferioreconnesso all'impianto di terra.

Oltre alla tenuta alla scarica disruptiva dell'isola-mento, deve essere osservato anche il pericolo del-le scariche in superficie tra il punto di connessionedella calata nuda e la mano della persona in con-tatto con il conduttore. Questa problematica dellescariche in superficie, già conosciuta nella tecnicadell'alta tensione, viene ulteriormente aggravatadalla presenza di strati estranei come per esempiola pioggia. E' stato dimostrato in esperimenti, che

Figura 5.7.1.1 Zona di protezione per una persona

2,50 m

s

Figura 5.7.1.2 Costruzione del conduttore CUI

Conduttorein rame

Isolante in polietilene reticolato

Guaina in PE


su una calata isolata senza ulteriori provvedimentie in presenza di pioggia, si possono formare delle scariche in superficie per oltre 1 m. Tramite appli-cazione di una adeguata aletta alla calata isolatasul conduttore CUI viene creato una sufficientezona asciutta, che impedisce le scariche in superfi-

cie lungo la guaina isolante. Con le prove di tensio-ne in condizioni di pioggia viene dimostrata lasicurezza di funzionalità del conduttore CUI sia inriferimento alla tenuta alle scariche disruptive cherelativa alla tenuta alle scariche in superficie contensioni impulsive fino a 100 kV (1,2/50μs). Conqueste prove sotto pioggia, una definita quantitàd'acqua, con una stabilita conducibilità elettrica eun raggio del getto d'acqua a ca. 45°, viene spruz-zata sul conduttore (Figura 5.7.1.3).

Il conduttore CUI viene gia preconfezionato conelemento di connessione per il collegamento allacalata (punto di sezionamento) e se necessario puòessere accorciato sul posto per il collegamentoall'impianto di terra. Il prodotto e fornibile ad unalunghezza da 3,5 m e da 5 m e con adatte staffeportafilo di materiale plastico oppure in metallo(Figura 5.7.1.4).

Con il conduttore speciale CUI possono essere con-trollate le tensioni di contatto sulle calate con sem-plici provvedimenti e modesto dispendio per l’in-stallazione. Cos’ il pericolo per le persone, nellezone ad alto riscio, viene ridotto sensibilmente.

Figura 5.7.1.3 Prova in tensione sotto pioggia

Figura 5.7.1.4 Illustrazione conduttore CUI

Bild 5.7.1.5 (a) Spira calata persona (b) Induttanza mutua M e tensione indotta Ui

h

a

∆i/∆t

a)

∆i/∆t

b)

M

Ui

M ha

rconduttore

= ⋅ ⋅⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟0 2, ln

U Mi

ti = ⋅ΔΔ

Elemento diconnessione

Aletta

Staffa per conduttore


Accoppiamento induttivo in caso di impulsi conelevate ripidità

Relativo al pericolo per le persone, deve essereosservato anche il campo magnetico del sistemacon le sue conseguenze all'ambiente in prossimitàdelle calate. Nelle spire d'installazione estese, peresempio in prossimità delle calate, possono rivelar-si tensioni di alcuni 100 kV, che possono causareenormi perdite economiche. Anche il corpo uma-no, a causa delle sue caratteristiche di conduttoriforma, insieme alla calata isolata e il terreno con-duttivo, una spira con una induttanza mutua M,nella quale possono essere indotte delle tensioniUi elevate (Figure 5.7.1.5a e 5.7.1.5b). Il sistemacalata-persona funziona in questo caso come untrasformatore.Questa tensione accoppiata agisce sull'isolamento,perchè il corpo umano e il suolo nel frattempo,possono essere considerati conduttivi. Se la solleci-

tazione della tensione diventa troppo elevata, pro-voca una scarica disruptiva o in superficie dell'iso-lamento. La tensione indotta trascina di seguitoattraverso questa spira una corrente, con grandez-za dipendente dalle resistenze e l'induttanza pro-pria della spira, con possibile pericolo di vita per lapersona soggetta. L'isolamento deve quindi resi-stere a queste sollecitazione di tensione. La prescri-zione normativa di 100 kV con forma dell'impulso1,2/50μs include questi impulsi di tensione elevatima molto brevi, che si manifestano soltanto duran-te la fase di salita della corrente (0,25 μs con impul-so susseguente da fulmine negativo). Aumentandola profondità d'interramento della calata isolata siestende anche la spira e cosi anche l'induttanzamutua. Così aumenta gradualmente la tensioneindotta e la sollecitazione dell'isolamento, chedeve essere considerato nell'osservazione delrispettivo accoppiamento induttivo.


6.1 Collegamento equipotenzialeper installazioni metalliche

Collegamento equipotenziale secondo CEI 64-8/4 eCEI 64-8/5

Il collegamento equipotenziale viene richiesto pertutti gli impianti elettrici utilizzatori di nuovacostruzione. Il sistema equipotenziale, secondo CEI 64-8, elimina le differenze di potenziale, cioèevita le tensioni di contatto pericolose, ad esempiotra il conduttore di protezione dell'impianto utiliz-zatore a bassa tensione e i tubi metallici per i con-dotti dell'acqua, gas e riscaldamento.

Secondo CEI 64-8/4 il collegamento equipotenzialeè composto da:Collegamento equipotenziale principale

e il

collegamento equipotenziale supplementareOgni edificio deve possedere, secondo le normesopra indicate, il collegamento equipotenzialeprincipale (Figura 6.1.1). Il collegamento equipotenziale supplementare èprevisto nei casi in cui le condizioni di sezionamen-to non possono essere eseguite o per particolarizone secondo CEI 64-8/7.

6 Protezione contro i fulmini interna

kWh

impi

anto

inte

rrat

o is

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o(p

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serb

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o co

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230/

400

V

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Quadrorete

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icaz

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Connessioneall’LPS esternoDispersore di fondazione antifulmine

Z

Fogna-turaGas AcquaGas

Riscaldamento

Barra equipotenziale(Equipotenzialità principale)


Morsetto

Scaricatore corrente da fulmine

Connettore

Collare per tubo

Conduttore di terra

Spinterometro

6

8

5

1

6

4

4

32

7

6 6

1

2

3

3

4

5

6

7

8

Figura 6.1.1 Principio del equipotenzialità antifulmine comprendente il sistema equipotenziale principale e il sistema equipotenziale per la pro-tezione contro i fulmini


Collegamento equipotenziale principaleLe seguenti masse estranee devono essere integra-te direttamente nel collegamento equipotenzialeprincipale:

⇒ conduttore per il collegamento equipotenzia-le principale secondo CEI 64-8/4

⇒ dispersore di fondazione / dispersore per laprotezione contro i fulmini

⇒ impianto di riscaldamento

⇒ tubo metallico dell'acqua

⇒ parti conduttive dell'edificio (ad esempio gui-de dell'ascensore, struttura portante in accia-io, canali di aerazione e di condizionamento)

⇒ tubo metallico di scarico acqua

⇒ tubature del gas interne

⇒ conduttore di messa a terra per antenne(secondo CEI EN 61728-11)

⇒ conduttore di messa a terra per impianto ditelecomunicazione secondo CEI EN 61663-1)

⇒ conduttore di protezione dell'impianto elettri-co secondo CEI 64-8 (conduttore PEN per siste-mi TN e conduttori PE per sistemi TT e IT)

⇒ schermature metalliche di condutture elettri-che ed elettroniche

⇒ guaine metalliche di cavi di alimentazione finoa 1000 V

⇒ sistema di messa a terra per impianti di alimen-tazione superiore ai 1 kV, se non può esseretrasferita una tensione di terra troppo elevata,non permessa

Definizione normativa nella CEI 64-8/2 di una mas-sa estranea: parte conduttrice che non fa parte dell'impiantoelettrico in grado di introdurre un potenziale elet-trico, generalmente il potenziale di terra.Nota: tra questi corpi estranei conduttivi vi sonoanche pavimenti, pareti ed infissi conduttivi, seattraverso questi può essere introdotto un poten-ziale elettrico, compreso il potenziale di terra.I seguenti elementi devono essere integrati indi-rettamente attraverso spinterometri nel collega-mento equipotenziale principale:

⇒ impianti con protezione da corrosione catodi-ca e di protezione contro correnti vaganti

⇒ sistemi di messa a terra per impianti elettricicon tensione superiore a 1 kV secondo CEI 11-1,

se possono essere trasferite tensioni di terratroppo elevate, non permesse

⇒ terra della rete ferroviaria a corrente alternatae corrente continua (le rotaie delle ferroviepossono essere collegate solo con permessoscritto dell'ente competente)

⇒ terra di misura per laboratori, se eseguiteseparatamente dai conduttori di protezione

Nella figura 6.1.1 sono rappresentati i collegamen-ti e i rispettivi componenti del collegamento equi-potenziale principale.

Esecuzione dell'impianto di terra per il sistemaequipotenziale

Poiché l'impianto utilizzatore in bassa tensionerende necessarie determinate resistenze di terra(condizioni per il sezionamento automatico del-l’alimentazione) e il dispersore di fondazione offrebuoni valori di terra se posato correttamente, ildispersore di fondazione rappresenta un comple-tamento ottimale ed efficace del sistema equipo-tenziale. Per l'esecuzione del dispersore di fonda-zione è rilevante la CEI 64-12, che richiede, adesempio, l'utilizzo di conduttori uscenti o punti fis-si di terra per le barre equipotenziali. Descrizionipiù dettagliate sul dispersore di fondazione si tro-vano nel capitolo 3.2.Se si utilizza il dispersore di fondazione come terradi protezione contro i fulmini, devono, se necessa-rio, essere osservati i requisiti aggiuntivi secondoCEI EN 62305-3 allegato E.5.4.3.2

Conduttori equipotenziali

I conduttori equipotenziali devono, nella misura incui possiedono una funzione di protezione, esserecontrassegnati come conduttori di protezione,cioè giallo/verde.I conduttori equipotenziali non portano correntedi servizio e possono quindi essere nudi o isolati.

Determinante per la definizione dei conduttoriequipotenziali principali secondo CEI 64-8/5 è lasezione del conduttore di protezione principale. Ilconduttore di protezione principale è il condutto-re che proviene dalla sorgente di alimentazione odal punto di consegna del distributore oppure dalquadro generale.In ogni caso la sezione minima del conduttoreequipotenziale principale deve essere 6 mm2 Cu.


Come possibile limite verso l'alto è stata definita lasezione 25 mm2 Cu. Come sezioni minime per il collegamento equipo-tenziale supplementare (Tabella 6.1.1) viene richie-sta una sezione di 2,5 mm2 Cu con protezione mec-canica e 4 mm2 senza protezione.

Per la messa a terra degli impianti per la ricezionee distribuzione dei segnali televisivi e sonori (CEIEN 60728-11) sono richieste le seguenti sezioniminime: 16 mm2 Cu, 25 mm2 Al, oppure 50 mm2

acciaio.

Barre equipotenziali

La barra equipotenziale è un elemento centraledel sistema equipotenziale e deve garantire il con-tatto sicuro di tutti i conduttori collegati a sezioniusuali, deve sopportare il passaggio di corrente edessere resistente alla corrosione. I requisiti minimi delle barre equipotenziali per ilcollegamento equipotenziale principale solita-

mente vengono definite con le seguenti possibilitàdi connessione:

⇒ 1 x conduttore piatto 4x30 mm o conduttoretondo Ø 10 mm

⇒ 1 x 50 mm2

⇒ 6 x 6 mm2 fino a 25 mm2

⇒ 1 x 2,5 mm2 fino a 6 mm2

Questi requisiti per la barra equipotenziale vengo-no rispettati dalla barra K12 (Figura 6.1.2).

Nella norma CEI EN 50164-1 (CEI 81-5) sono descrit-te le caratteristiche per i componenti di connessio-ne per la protezione contro i fulmini.

Se sono soddisfatte le prescrizioni nella normasopra indicata, questo componente può essere uti-lizzato anche per il sistema equipotenziale antiful-mini secondo CEI EN 62305-1-4 (CEI 81-10/1-4).

Figura 6.1.2 Barra equipotenziale K12Art. 563 200

Figura 6.1.3 Collare di messa a terra per tubiArt. 408 014

Figura 6.1.4 Collare di messa a terra per tubi,Art. 407 114

Equipotenziale principale Equipotenziale supplementare

normale 0,5 sezione del condutto-re di protezione più gran-de

tra due corpi 1 sezione del conduttoredi protezione più piccolo

tra corpo e corpo estraneo 0,5 sezione cel conduttoreneutro

minimo 6 mm2 con protezione meccanica 2,5 mm2 Cu oppure con-duttanza equivalente

senza protezionemeccanica

4 mm2 Cu oppure condut-tanza equivalente

possibile limitazione 25 mm2 Cu oppureconduttanza equivalente

− −

Tabella 6.1.1 Sezioni per i conduttori equipotenziali


Morsetti per il collegamento equipotenziale

I morsetti per il collegamento equipotenzialedevono assicurare un contatto sicure e durevole. Integrazione delle tubazioni nel sistema equipo-tenziale

Per integrare le tubazioni nel sistema equipoten-ziale vengono utilizzati dei collari di messa a terraadeguati al diametro dei tubi (Figure 6.1.3 e 6.1.4).

Enormi vantaggi al montaggio vengono offerti daicollari di messa a terra in INOX, che possono essereadattati al diametro del tubo (Figura 6.1.5).

Con i collari di messa a terra possono essere fissatitubi di qualsiasi materiale (ad esempio acciaio,rame e acciaio inossidabile). Questi componenticonsentono anche l'esecuzione di connessioni pas-santi.La figura 6.1.6 illustra il collegamento equipoten-ziale di tubazioni per riscaldamento con connessio-ne passante.

Prova e ispezione del sistema equipotenziale

Prima della messa in servizio dell'impianto elettri-co di utenza è necessario controllare la condizionee l'efficacia dei collegamenti. Si consiglia di effettuare una prova di continuità abassa impedenza verso le diverse parti dell'impian-to e verso il sistema equipotenziale.

Collegamento equipotenziale supplementare

Se non possono essere rispettate le condizioni diinterruzione automatica previste dallo specificosistema di alimentazione per un impianto o una

parte dell'impianto, è necessario un collegamentoequipotenziale locale supplementare. Il concettodi base è di collegare tutte le parti conduttori coni quali è possibile entrare contemporaneamente incontatto, e le utenze ad installazione fissa tra diloro, con l’obiettivo di ridurre il più possibilel’eventuale tensione di contatto.

Inoltre, il collegamento equipotenziale supple-mentare deve essere installato sull’impianto o par-ti dell'impianto di sistemi IT con controllo di isola-mento.

E' altresì necessario un collegamento equipoten-ziale supplementare per ridurre i rischi dipendentidalle condizioni ambientali in impianti o parti diimpianti particolari.

Nella serie CEI 64-8/7 viene fatto riferimento al col-legamento equipotenziale supplementare per sta-bilimenti produttivi, locali e impianti di tipo parti-colare.

Ad esempio

⇒ CEI 64-8/701 per locali contenenti bagni o docce

⇒ CEI 64-8/702 per locali contenenti piscine

⇒ CEI 64-8/705 per strutture adibite ad uso agri-colo o zootecnico

La differenza rispetto al collegamento equipoten-ziale principale consiste nel fatto che le sezioni deiconduttori possono essere scelte più piccole (Tabel-la 6.1.1), e che per il collegamento equipotenzialesupplementare è possibile un limite locale.

Figura 6.1.5 Fascetta di messa a terra,Art. 540 910

Figura 6.1.6 Collegamento equipotenzialepassante


6.2 Collegamento equipotenzialeper impianti elettrici in bassa tensione

Il sistema equipotenziale per impianti utilizzatori abassa tensione nell'ambito della protezione controi fulmini interna secondo CEI EN 62305-3, rappresenta un ampliamento del collegamentoequipotenziale principale secondo CEI 64-8/4(Figura 6.1.1). In aggiunta vengono integrati, nel collegamentoequipotenziale, oltre a tutti i corpi conduttorianche le linee di alimentazione dell'impianto uti-lizzatore in bassa tensione. La particolarità di que-sta equipotenzialità sta nel fatto che il collega-mento al sistema equipotenziale può solo avveniretramite relativi dispositivi di protezione da sovra-tensione. I requisiti che vengono posti a questidispositivi di protezione da sovratensione, sonodescritti più in dettaglio nell'allegato E capitolo6.2.1.2 della CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3), e inoltrenella CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) nel capitolo 7 enegli allegati C e D.Come per il collegamento equipotenziale di corpimetallici (vedere capitolo 6.1) il collegamentoequipotenziale per impianti utilizzatori in bassatensione deve essere eseguito nel punto di ingres-so nella struttura. Per l'installazione di dispositividi protezione da sovratensione nella zona a montedel contatore dell'impianto utilizzatore in bassatensione (punto di consegna) sono da rispettare lerelative disposizioni del distributore di energiaelettrica competente (vedere anche capitolo 7.5.2e 8.1) (Figura 6.2.1 e 6.2.2).

6.3 Collegamento equipotenzialeper sistemi informatici

L'equipotenzialità antifulmine richiede che tuttele parti metalliche conduttori, come conduttori eschermature, vengano integrate nel sistema equi-potenziale all'entrata nell'edificio con la più bassaimpedenza possibile. In questa categoria rientranoad esempio i conduttori per antenne (Figura 6.3.1),i conduttori metallici delle linee per telecomunica-zioni , ma anche gli impianti in fibra ottica con ele-menti metallici. I conduttori vengono collegati conl'aiuto di elementi in grado di sopportare correntida fulmine (scaricatore e componenti per il colle-gamento della schermatura). Il luogo ideale perl'installazione è il punto di ingresso dei conduttori

Figura 6.2.1 Scaricatore di corrente da fulmine DEHNbloc NH sullebarre di distribuzione del quadro contatori (vedi 6.2.2)

Figura 6.2.2 Scaricatore combinato omnipolare per il sistema di alimentazione principale DEHNventil ZP


nella struttura. Sia gli scaricatori che i componentiper il collegamento della schermatura devonoessere scelti in base ai parametri delle correnti dafulmine previste.

Per minimizzare le spire induttive all'interno degliedifici si raccomandano i seguenti accorgimenti:

⇒ entrata di conduttori e tubazioni in metallonello stesso punto

⇒ conduttori di potenza e di dati posati assieme,ma schermati tra di loro

⇒ evitare lunghezze eccessive di cavi utilizzandopercorsi rettilinei

Impianti di antenne:

Gli impianti di antenne sono generalmente posi-zionati in luoghi esposti per ragioni di radiotra-smissione e subiscono un'influenza maggiore daparte delle sovratensioni, particolarmente in casodi fulminazione diretta. Essi devono essere inte-grati nel collegamento equipotenziale secondo CEI EN 60728-11 e devono ridurre il rischio di uninfluenza induttiva attraverso il tipo di esecuzione(posa dei cavi, connettori e armature), oppureattraverso misure supplementari adatte. Gli ele-menti delle antenne che, per cause di funzionalitànon possono essere collegati direttamente con ilcollegamento equipotenziale, e che sono collegaticon il conduttore di alimentazione dell'antenna,dovrebbero essere protetti tramite scaricatori. Si può supporre, semplificando, che il 50% dellacorrente da fulmine diretta scorre attraverso glischermi dei cavi coassiali delle antenne. Se unimpianto di antenna è dimensionato per correntida fulmine fino a 100 kA (10/350 µs) (livello di pro-tezione LPL III), si avrà una suddivisione della cor-rente di fulmine (50 kA) attraverso il conduttore dimessa a terra (50 kA) e attraverso le schermature ditutti i cavi dell'antenna. Perciò gli impianti diantenne, che non sono in grado di sopportare cor-rente di fulmine, devono essere dotate di impiantodi captazione, in grado di proteggere con il suovolume protetto le antenne. Per la scelta del cavoadatto deve essere individuata la relativa parte dicorrente parziale da fulminazione per ogni cavo diantenna coinvolto nella scarica. La resistenza alletensioni dei cavi può essere calcolata in base allaresistenza di accoppiamento e alla lunghezza delcavo di antenna nonché dall’intensità della corren-te da fulmine.

Secondo l'attuale norma CEI EN 62305-3 gliimpianti di antenne su edifici dovrebbero essereposizionati in zona protetta da fulminazione,attraverso

– aste di captazione

– conduttori di captazione sopraelevati

– funi tese

rispettando sempre la distanza di sicurezza s.

Attraverso l'isolamento elettrico dell'impianto diprotezione da fulmini dei corpi conduttori dellacostruzione dell'edificio (parti della costruzione inmetallo, armatura ecc.) e l'isolamento dei condut-tori elettrici nell'edificio, può essere evitata lapenetrazione di correnti parziali da fulmine in con-duttori di comando e di alimentazione e quindi lacausa di disturbo/distruzione di impianti elettricied elettronici (Figura 6.3.1. e 6.3.2).

α α

230 V~

230 V~

DATA

Impianto di captazioneisolato(DEHNconductor)

Figura 6.3.1 Sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmi-ni con sistema di captazione isolato DEHNconductor per impianti d'antenna professionali secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)


⇒ anima metallica: terminazione con morsetto dimessa a terra ad esempio SLK, vicino al box digiunzione

⇒ protezione contro le correnti vaganti: collegamento non diretto, ma indiretto tramite spinterometro ad esempio DEHNgap CS, elemento base BLITZDUCTOR CT

Linee di telecomunicazione

Linee di telecomunicazione con cavi metallici sonocomposte solitamente da cavi con elementi simme-trici o coassiali dei seguenti tipi: ⇒ cavo senza elementi metallici supplementari⇒ cavo con guaina metallica (ad esempio anti

umidità) e/o elementi di supporto metallici⇒ cavi con guaina metallica e armatura antiful-

mine aggiuntiva

La ripartizione della corrente da fulmine su con-duttori informatici può essere determinata utiliz-zando il procedimento descritto in CEI EN 62305-3o 4. I singoli cavi devono essere integrati nel colle-gamento equipotenziale nel modo seguente: a) i cavi non schermati devono essere collegati

tramite scaricatori in grado di sopportare cor-renti da fulmine: corrente parziale da fulminedel conduttore diviso il numero dei singoli fili= corrente parziale da fulmine per ogni filo

Impianti in fibra otticaGli impianti in fibra ottica con elementi metallicipossono normalmente essere suddivisi nei seguen-ti tipi:

⇒ cavo con anima non metallica, ma con guainain metallo (ad esempio anti umidità) o elemen-ti portanti metallici

⇒ cavi con elementi metallici nell'anima e conguaina in metallo o elementi portanti metallici

⇒ cavi con elementi metallici nell'anima ma sen-za guaina in metallo.

Per tutti i tipi di cavo con elementi metallici deveessere calcolata l'ampiezza minima della correnteda fulmine che provoca un impedimento delle pro-prietà di trasferimento della fibra ottica. Devonoessere scelti dei cavi capaci di sopportare correnteda fulmine e gli elementi metallici devono esserecollegati direttamente o attraverso un SPD allabarra equipotenziale.

⇒ guaina metallica: terminazione con morsetti dischermatura ad esempio SAK, all'entrata nel-l'edificio

Figura 6.3.3 Sistema di connessione per schermi tipo SAK a tenutadi corrente da fulmine

Impiantodi terra

Collegamento equipotenziale al BTS(BTS: Base Transceiver Station)

Ctollegamentoequipotenziale

Antenne

Tubo portante

Punta dicaptazione

Punto di ingresso

Calata isolata(conduttura HVI)

s = 0,75 m in arias = 1,5 m in muraturas = distanza di sicurezza

αα

Zona

term

inal

e

Figura 6.3.2 Costruzione di un impianto di captazione isolato perantenna radiomobile


b) se lo schermo del cavo è in grado di sopporta-re corrente da fulmine, quest'ultima scorreattraverso la schermatura. Tuttavia, i cavi pos-sono essere soggetti a disturbi capacitivi/indut-tivi che rendono necessario uno scaricatore disovratensioni. Requisiti:

⇒ lo schermo deve essere collegato alle dueestremità al sistema equipotenziale principalein modo da sopportare la corrente di fulmine(Figura 6.3.3).

⇒ in entrambi gli edifici, collegati dal cavo, deveessere applicato il concetto di zone di prote-zione LPZ e la connessione delle linee attive

deve essere effettuata in più zone di protezio-ne (di solito LPZ 1).

⇒ se viene posato un cavo non schermato in untubo metallico, questo cavo deve essere consi-derato con schermo in grado di resistere allacorrente da fulmine.

c) se lo schermo del cavo non è capace di soppor-tare corrente di fulmine:

⇒ in caso di schermatura collegata su entrambi ilati, la procedura è analoga a quella previstaper le linee di segnale in un cavo non scherma-to: corrente parziale da fulmine della lineadiviso il numero dei singoli fili + 1 (schermo) =corrente parziale da fulmine per ogni filo.

⇒ se lo schermo non è collegato su entrambi i lati,viene considerato come non esistente; correnteparziale di fulmine del cavo / numero dei singolifili = corrente parziale di fulmine per filo.

Se non è possibile determinare l'esatta sollecitazio-ne del filo è ragionevole orientarsi ai parametridella IEC 61643-22. Da qui risulta una sollecitazio-ne massima per ogni filo di 2,5 kA (10/350).Naturalmente, non solo gli SPD impiegati devonoresistere alle sollecitazioni dalla corrente da fulmi-ne presunta, ma anche il percorso di scarica dagliscaricatori al sistema equipotenziale.Questo può essere illustrato nell’esempio di unalinea di telecomunicazione multifilare:

⇒ a un ripartitore di edificio a striscie LSA è colle-gato un cavo di telecomunicazione con 100coppie che entra dalla zona di protezione dafulmine LPZ 0A ed esso deve essere cablato condegli scaricatori.

⇒ la sollecitazione di corrente da fulmine delcavo viene presunta con 30 kA (10/350 µs).

⇒ risulta la seguente ripartizione simmetrica del-la corrente da fulmine sul filo singolo: 30 kA /200 fili = 150 A / filo.

Al primo momento sembra che non siano da pren-dere particolari provvedimenti per gli elementi diprotezione da installare. Dopo il passaggio neglielementi di protezione, le correnti parziali dei fili sisommano nuovamente ai 30 kA e sollecitano ilseguente percorso di scarica, per esempio nel qua-dro di connessione, nei morsetti di terra e nei con-duttori equipotenziali. Per assicurare che non acca-dano dei guasti nel percorso di scarica, possonoessere utilizzati dei quadri provati con corrente dafulmine (Figura 6.3.5).

3 OUT 4

1 IN 2

BLI

TZD

UC

TOR

BC

T M

LC B

D 1

10N

o.9

19 3

47

BLITZDUCTOR CTBCT MLC BD 1105 kA (10/350 μs)

APL

TO

Telecom Utente

Sistema ditelecomunicazione

Figura 6.3.4 Equipotenzialità antifulmine con BLIZDUCTOR CT perl'allacciamento di telecomunicazione(Autorizzazione TELEKOM Germania)

Figura 6.3.5 Quadro equipotenziale DEHN (DPG LSA) a tenuta di cor-rente da fulmine per allacciamenti in tecnica a striscieper LSA-2/10


7.1 Concetto di zone di protezioneda fulmine LPZ

Con un sistema di protezione contri i fulminisecondo CEI EN 62305-3 le persone e i beni mate-riali negli edifici sono protetti, mentre non lo sonoi sistemi elettrici ed elettronici, che reagiscono sen-sibilmente alle sovratensioni di breve durata e cari-che di energia causate dalla scarica di un fulmine.Proprio questi sistemi vengono utilizzati comesistemi di gestione dell'edificio, di telecomunica-zione, di comando e di sicurezza, con un tasso dicrescita molto elevato in quasi tutti i tipi di edificiresidenziali e industriali. I requisiti imposti dai pro-prietari / gestori alla continuità di servizio e affida-bilità di tali sistemi sono molto elevati. La protezione di sistemi elettrici ed elettronicinegli edifici contro le sovratensioni, causate daicampi elettromagnetici impulsivi (LEMP), si basasul principio delle zone di protezione (LPZ -Lightning Protection Zones). Secondo questo prin-cipio l'edificio da proteggere deve essere diviso invarie zone di protezione interne, con valori di

rischio LEMP differenti (Figura 7.1.1). In questomodo le zone con rischi LEMP diversi possono esse-re adattati alla tenuta all'impulso del sistema elet-tronico.

Secondo questo concetto flessibile possono esseredefinite delle LPZ idonee in base al numero, al tipoed alla sensibilità degli apparecchi/sistemi elettro-nici. Da piccole zone locali fino a zone estese, chepossono comprendere l'intero volume dell'edifi-cio. In base al tipo di rischio da fulminazione ven-gono definite le seguenti zone di protezione:

Zone esterne

⇒ LPZ 0A – a rischio di impatto diretto da corren-ti impulsive fino alla completa corrente da ful-mine e per l'intero campo elettromagneticodel fulmine

⇒ LPZ 0B – protetta contro l’impatto diretto dafulmine per l'intero campo elettromagneticodel fulmine. Sistemi interni possono esseresoggetti a correnti parziali da fulmine.

7 Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro glieffetti elettromagnetici del fulmine LEMP

M

Ventilazione

Calata

Schermatura locale

Utilizzatore

Armatura in acciaioSistema ditelecomunicazione

Terra di fondazione


Alimentazione inbassa tensione

Equiopotenzializzazione antifulminescaricatori di corrente da fulmine (SPD Tipo 1)

Sistema equipotenziale locale limitatoridi sovratensione (SPD Tipo 2, SPD Tipo 3)

Equiopotenzializzazione antifulminescaricatori di corrente da fulmine

Sistema equipotenziale localelimitatori di sovratensione

Impulso elettromagneticoda fulmine

Impulso elettromagneticoda manovra

Zona di protezione da fulmine

Figura 7.1.1 Concetto di zone di protezione da fulminazione


Zone interne

⇒ LPZ 1 – correnti impulsive limitate dalla riparti-zione di corrente e tramite dispositivi di prote-zione da sovratensioni (SPD) sui confini dellezone. Il campo elettromagnetico del fulminepuò essere attenuato attraverso la schermatu-ra locale.

⇒ LPZ 2 ... n – correnti impulsive limitate ulterior-mente dalla ripartizione di corrente e tramitedispositivi di protezione da sovratensioni (SPD)sui confini delle zone. Il campo elettromagne-tico del fulmine è quasi sempre attenuatoattraverso la schermatura locale.

I requisiti per le zone interne devono essere defini-ti a seconda del grado di tenuta dei sistemi elettri-ci ed elettronici da proteggere.

Al confine di ogni zona interna deve essere esegui-to il collegamento equipotenziale per tutte le par-ti metalliche e i servizi entranti. Questo può essereeseguito direttamente oppure attraverso SPD. Ilconfine della zona viene definito dalle misure dischermatura.

La figura 7.1.2 illustra un esempio di realizzazionedelle misure descritte per il concetto di zone diprotezione LPZ.

7.2 Gestione di protezione contro irischi di LEMP

Per le nuove strutture può essere ottenuta unaprotezione ottimale dei sistemi elettronici con unminimo di costi, solo se i sistemi elettronici vengo-no progettati insieme all'edificio e prima dellacostruzione di quest'ultimo. In questo modo pos-sono essere integrate, nella gestione della prote-zione LEMP, le componenti dell'edificio, come adesempio l'armatura, travi e pilastri in metallo.

Per edifici esistenti i costi per la protezione LEMPsono solitamente maggiori rispetto agli edificinuovi. Se tuttavia le zone LPZ vengono selezionatecorrettamente e le installazioni esistenti vengonoottimizzate o aggiornate, i costi possono essereridotti.

Figura 7.1.2 Esempio per l'esecuzione del concetto di zone di protezione da fulminazione LPZ


Se la valutazione dei rischi secondo CEI EN 62305-2impone la necessità di protezione LEMP, questapuò essere ottenuta solamente se:

⇒ le misure di protezione vengono progettateda personale specializzato nella protezione

antifulmini con profonde conoscenze delleproblematiche EMC

⇒ tra gli esperti per la costruzione e la protezio-ne LEMP (ad esempio ingegnere edile ed elet-trotecnico) si stabilisce una cooperazione stret-ta, che va oltre i singoli settori.

Passo Obiettivo Provvedimenti da effettuare da partedel (se concernente)

Prima valutazionedel rischio a

Verificare la necessità di una protezioneLEMP.

Se necessario, scegliere un sistema diprotezione Lemp (LPMS) in base allavalutazione del rischio.

Esperto nella protezione controi fulmini b

Committente

Progettazione delsistema di protezione(LPMS)

Definizione dell'LPMS:

misure per schermatura locale rete equipotenzialeimpianti di terraposa e schermatura dei cavischermatura dei servizi entranti

• sistema dei dispositivi di protezionedalle sovratensioni


CommittenteArchitettoProgettista per i sistemi interniProgettista per le installazioni principali

Interpretazionedell'LPMS

Disegni e descrizioni generali

Preparazione dei capitolati

Disegni dettagliati e pianificazionedell'installazione

Studio di progettazione

Installazione e verificadell'LPMS

Qualità dell'esecuzione

Documentazione

Possibile revisione dei disegnidettagliati


Installatore dell'LPMSStudio di progettazioneVerificatore

Collaudo dell'LPMS Prova e documentazione dello statodel sistema

Esperto nella protezione controi fulmini indipendente b

Verificatore

Verifiche periodiche Garanzia per l'efficacia dell'LPMS Esperto nella protezione controi fulmini b

Verificatorea Vedi CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2)b Con approfondita conoscenza dell'EMC ed esperienza nell'installazione.

Valtazione del rischiodefinitiva a

Ottimizzare la relazione benefici/costidelle misure di protezione scelte conun ulteriore valutazione del rischio. Dalrisultato si definiscono:

• Livello di protezione (LPL) e i parametri del fulmine

• LPZ e altri confini/zone


Committente

Tabella 7.2.1 Gestione della protezione LEMP per nuovi edifici e per modifiche sostanziali della costruzione o dell'utilizzo di edifici secondo CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)


⇒ viene seguito il piano di gestione LPMS secon-do tabella 7.2.1. (CEI EN 62305-4 Articolo 8)

Una valutazione del rischio conclusiva dovràdimostrare che il rischio residuo risulta inferio-re al rischio accettabile.

7.3 Calcolo dell'attenuazione delcampo magnetico della scherma-tura per edifici/locali

La fonte di disturbo principale, per gli apparecchi eimpianti da proteggere in un edificio, è la correntedi fulmine e il relativo campo elettromagnetico.Nella figura 7.3.1 è rappresentato il modo di azio-ne delle schermature a maglia. Le basi per il calco-lo sono descritte nella norma CEI EN 62305-4.Le basi per il calcolo si fondano su supposizioni eapprossimazioni. Con una prima approssimazionedeve essere definita la complessa distribuzione delcampo elettromagnetico all'interno delle scherma-ture a maglia. Le formule per la determinazionedel campo magnetico si basano su calcoli numericidel campo magnetico. Per il calcolo è stato consi-derato l'accoppiamento del campo magnetico diogni conduttore (barra) costituente la schermaturaa maglia con tutte le altre barre, incluso il canale difulminazione simulato. Per poter osservare se l'effetto del campo elettro-magnetico del primo colpo di fulmine o dei colpiseguenti rappresenta l'entità di disturbo più critica

per l'impianto elettrico da proteggere, devonoessere effettuati dei calcoli con il valore massimodella corrente del primo colpo (if/max) e il valoremassimo della corrente dei colpi susseguenti (is/max)in base al livello di protezione scelto secondotabella 5 della CEI EN 62305-1.

L'effetto schermante degli schermi a maglia incaso di fulminazione diretta può essere calcolatoattraverso la formula raffigurata nella figura 7.3.2.Questa osservazione viene basata sul fatto, chel'accoppiamento della corrente da fulmine avvienein un qualsiasi punto del tetto.I valori calcolati per il campo magnetico sono vali-di per il volume di sicurezza Vs all'interno deglischermi a maglia, che vengono definiti attraversola distanza di sicurezza ds/… (Figura 7.3.3).

Elevata intensità di campo,grandi campi magnetici / tensioniindotte in prossimità delle calate

Ridotte correnti parziali,ridotti campi magnetici / tensioniindotte nella struttura

Figura 7.3.1 Riduzione del campo magnetico attraverso schermature a griglia

Fulminazione direttasu struttura schermata

i w

dw

dr

H1 = kH ⋅ io ⋅ wdw ⋅ dr [A/m]

io = Corrente da fulmine in LPZ 0A

Bild 7.3.2 Campo magnetico in caso di fulmi-nazione (LEMP) CEI EN 62305

ds/1

w

Volume Vsper utenzeelettroniche

Schermo tra LPZ 0A a 1

Distanzadi sicurezzafulminazionediretta:ds/1 = w

Figura 7.3.3 Volume per apparecchi elettronici all'interno della zona LPZ 1


Questo volume di sicurezza con-sidera i valori massimi dell'in-tensità del campo magneticodirettamente sulla struttura amaglia, non considerata esausti-vamente nella formula appros-simata. Gli apparecchi informa-tici devono essere installati soloentro il volume Vs.

La base per il calcolo dell'effettoschermante degli schermi amaglia con fulminazione ravvi-cinata viene spiegata più in det-taglio con le figure 7.3.4 e 7.3.5.

La figura 7.3.4 mostra la forma-zione del campo elettromagne-tico come un'onda piana, la cuidensità di campo si riduce inmodo inversamente propor-zionale alla distanza sa. La grandezza del campomagnetico in un volume pro-tetto, ad esempio zona di pro-tezione LPZ 1 (Figura 7.3.5), sipuò descrivere attraverso laqualità della schermatura. Il fattore di schermatura SFpuò essere calcolato secondotabella 7.3.1. I risultati di questo calcolo delcampo magnetico sono validiper un volume di protezione Vs(Figura 7.3.3), che si trovaall'interno della zona di prote-zione da fulmini ad una distan-za ds/1 dalla schermatura.

La distanza di sicurezza ds/1 risulta da (per SF < 10):

w corrisponde alla larghezza delle maglie dellaschermatura a maglia in metri

Realizzazione dell'attenuazione magnetica dellaschermatura di edifici/locali

Particolarmente importante per la schermatura dicampi magnetici e quindi per la realizzazione dizone di protezione, è la presenza nell'edificio dicomponenti metallici estesi, ad esempio tetti o fac-ciate in metallo, armature in acciaio nel calcestruz-

zo, tiranti metallici nelle pareti, griglie, costruzioniportanti in metallo e sistemi di tubazioni. Attraver-so il collegamento a maglie si crea una schermatu-ra elettromagnetica efficace.

La figura 7.3.6 illustra il principio, come può essererealizzata un’armatura di acciaio per diventareuna gabbia elettromagnetica (schermo forato).Nella pratica tuttavia non sarà possibile, per gran-di strutture, saldare o fissare ogni punto di incro-cio. E' più facile inserire nell'armatura un sistemadi conduttori interconnessi con una misura tipicadi ≤ 5m. Questa rete di maglie deve essere collega-ta sui punti di incrocio in modo elettricamentesicuro, ad esempio con morsetti. Su questa rete di

d w ms / ( )1 = ⋅

208 5

1 18 10 6 2⋅

+ ⋅ −log

( , /

/

w)

r

Materiale25 kHz (primo colpo di fulmine) 1 Mhz (colpi susseguenti)

w = larghezza maglia (m)

(w ≤ 5 m)

r = raggio barre della rete (m)

μr ≈ 200 (permeabilità)

Fattore di schermatura SF (dB)

Rame o Alluminio

20 • log (8,5/w) 20 • log (8,5/w)

Acciaio20 • log (8,5/w)

Esempio: rete in acciaio

w (m)

0,012

0,100

0,200

0,400

r (m)

0,0010

0,0060

0,0090

0,0125

dB a 25 kHz

44

37

32

26

dB a 1 MHz

57

39

33

27

Tabella 7.3.1 Attenuazione magnetica delle maglie in caso di fulminazione ravvicinata CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)

sa

Campodel canaledel fulmine

H0 = i2πSa [A/m]

H0

Figura 7.3.4 Campo magnetico in caso di ful-minazione (LEMP) CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)

sa

Campodel canaledel fulmine

H0 = i2πSa

H0 H1

senza schermo

H1 = H010 SF1/20

con schermo

Figura 7.3.5 Campo magnetico in caso di ful-minazione remota (LEMP) CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)


maglie l'armatura verrà "agganciata elettricamen-te" alla distanza tipica b ≤ 1 m. Questo può essereeffettuato in fase di costruzione, ad esempio condei collegamenti a regola d'arte delle armature.Le reti elettrosaldate nel calcestruzzo sono adatteper l'uso come schermatura. Per l'installazione suc-cessiva in impianti esistenti le reti elettrosaldatepossono essere posate anche in un secondo tempo.Per questa forma di esecuzione è necessario zinca-re la rete per proteggerla dalla corrosione. Le retivengono poi, ad esempio, posate sovrapposte suitetti o applicate alla parete esterna o interna per laschermatura dell'edificio.

Le figure 7.3.7a e 7.3.7b illustrano l'installazionesuccessiva delle reti elettrosaldate zincate sul tettodi un edificio.

Per il ponticellamento dei giunti di dilatazione, peril collegamento dell'armatura dei prefabbricati incalcestruzzo e per gli allacciamenti all'impianto dimessa a terra esterno o per il sistema equipoten-

ziale interno, è necessario prevedere nella costru-zione un numero sufficiente di punti fissi di messaa terra.

La figura 7.3.8 illustra una installazione di questotipo, che deve essere considerata nella fase dicostruzione preliminare.

Il campo magnetico all'interno della costruzioneviene ridotto su un'ampia gamma di frequenzeattraverso spire di riduzione, che si creano attra-verso la rete equipotenziale a maglie. La larghezzatipica delle maglie è di ≤ 5mCon l'interconnessione di tutte le componentimetalliche all'interno e anche sulla struttura siottiene così una rete equipotenziale interconnessatridimensionale.

La figura 7.3.9 illustra una rete equipotenzialeinterconnessa con rispettivi collegamenti. Se una rete equipotenziale viene installata nellezone di protezione da fulmine, il campo magneti-co, che è stato calcolato in base alle formule sopra

4 1 4

2

3

6

7

89

5

1 Copertura metallica dell'attico2 Armatura in acciaio3 Conduttori a maglia, sovvrapposti all'armatura4 Connessione del dispositivo di captazione5 Barra equipotenziale interna6 Connessione a tenuta di corrente7 Collegamento p.es. a regola dell'arte8 Dispersore ad anello (se presente)9 Dispersore di fondazione

(Dimensioni tipiche: a ≤ 5 m, b ≤ 1 m)a

ba

Figura 7.3.6 Utilizzo di barre di armatura in una struttura per laschermatura e il collegamento equipotenziale

Figura 7.3.7a Rete elettrosaldata zincata per la schermatura di unedificio

Figura 7.3.7b Utilizzo della rete elettrosaldata zincata per la scher-matura, ad esempio in caso di tetto verde


Facciata incalcestruzzo

Colonna incalcestruzzo

Punto fisso di terra

Pavimentazione

Collettore ad anello

Supporto per bandella

Colonna in acciaio

Figura 7.3.8 Schermatura per edificio

minimo 50 mm2

Collettore di terra

Armatura

Collegamento alcollettore di terra

Figura 7.3.9 Collettore di terra ad anello


indicate, verrà tipicamente ridotto ulteriormentecon un fattore 2 (corrispondente a 6 dB).

7.3.1 Schermatura di caviGli schermi di cavi vengono utilizzati per ridurrel'effetto dei disturbi sui fili attivi e l'invio di disturbida parte dei fili attivi verso i sistemi vicini. Dal pun-to di vista della protezione antifulmini e da sovra-tensioni, devono essere considerati i seguenti casidi utilizzo per conduttori schermati:

⇒ Nessuna messa a terra dello schermoAlcuni sistemi di installazione raccomandano uncavo schermato, però vietano la messa a terra del-la schermatura (ad esempio KNX). Senza collega-mento della schermatura lo schermo non agiscecontro i disturbi e quindi deve essere consideratocome non esistente (Figura 7.3.1.1).

⇒ Messa a terra dello schermo su entrambi i latiLo schermo dei conduttori deve essere elettrica-mente continuo, a bassa resistenza, lungo tutto ilpercorso e deve essere collegato a terra almenoalle due estremità. Solo uno schermo collegato aterra su entrambi i lati può ridurre gli accoppia-menti induttivi e capacitivi.Per evitare l’innesco di scariche pericolose, glischermi dei cavi entranti in una struttura devonoavere una determinata sezione minima, altrimentigli schermi non sono da considerare a portata dicorrente da fulmine.La sezione minima di uno schermo per conduttori (Scmin), posato in aria o in modo isolato verso terra,dipende dalla sua resistenza specifica (ρc) (Tabella7.3.1.1), la corrente da fulmine passante (If), la ten-sione impulsiva di isolamento del sistema (UW) edalla lunghezza della linea (Lc).

If può essere calcolato secondo CEI EN 62305-1 (CEI81-10/1). Siccome i componenti per la connessionedegli schermi sono provati usualmente fino a 10kA (10/350 µs), questo valore, in una prima appros-simazione, può essere considerato anche comevalore massimo UW può essere interpretato in modo molto diverso.Se lo schermo termina all'entrata nella struttura,distante dal sistema interno, deve essere conside-rata la tensione di isolamento del cavo. Se il cavoperò viene installato in modo continuativo fino

all’apparecchio finale, deve essere considerata latensione di tenuta dell’apparecchio finale (Tabella7.3.1.2).La differenza può essere descritta con due esempi:cavo di telecomunicazione schermato in alluminiofino all’ingresso nella struttura, sollecitato con 10kA, Lunghezza 100 m: Scmin ≈ 6 mm2. Inoltre è daosservare, che il collegamento dello schermo allabarra equipotenziale principale è idoneo a condur-re le rispettiva corrente da fulmine.Cavo bus con schermo in rame fino all’apparecchioutilizzatore, sollecitato con 5 kA, lunghezza 100 m: Scmin ≈ 17 mm2 . Cavi del genere però praticamentenon sono utilizzabili. Per questa ragione la lineadescritta non è da considerare idonea a portare lacorrente da fulmine.

⇒ Messa a terra dello schermo da un lato e mes-sa terra indiretta

Per ragioni di funzionalità è possibile che gli scher-mi per i conduttori vengono collegati a terra da unsolo lato. Una certa attenuazione dei campi deidisturbi capacitivi è sicuramente garantita, tutta-via non esiste alcuna protezione contro l'induzio-ne elettromagnetica come quella causata da unafulminazione. La ragione per la messa a terra dellaschermatura su un solo lato è il timore di correntidi compensazione a bassa frequenza. In impianti digrosse dimensioni, ad esempio, il cavo del bus siestende spesso per diverse centinaia di metri tra gliedifici. Specialmente negli edifici più vecchi acca-de, che una parte dell'impianto di messa a terranon è più intatto oppure non sia più funzionante onon sia presente un sistema equipotenziale. Inquesto caso possono verificarsi dei disturbi dovutiad una messa a terra multipla dello schermo.

S I L U mmcmin f c c w= ⋅ ⋅ ⋅( / )[ ]ρ 106 2

Materiale schermo ρc in Ωm

Rame

Alluminio

Piombo

Acciaio

17,241 . 10-9

28,264 . 10-9

214 . 10-9

138 . 10-9

Esempi Tenuta all’impulso

15 kV

5 kV

1,5 kV

0,5 - 1 kV

Cavo BT

Cavo TC

Utenza TC

Impianto CMR

Tabella 7.3.1.1 Resistenza specifica ρc dello schermo per diversimateriali

Tabella 7.3.1.2 Tenuta alla tensione impulsiva


Le differenze di potenzia-le dei diversi sistemi dimessa a terra d possonofar scorrere delle correntidi compensazione (n x 50Hz) e dei transientisovrapposti. In tale conte-sto sono possibili intensitàdi correnti fino ad alcuniampere, il che può causa-re nel caso estremo degliincendi sui cavi. Oltre aquesto possono verificarsidei disturbi di segnalecausati da diafonia, se lafrequenza del segnale sitrova nella stessa gammadi frequenza del disturbo.

L'obiettivo tuttavia deveessere la conformità airequisiti EMC e allo stessotempo la protezione con-tro le correnti di compen-sazione.

Questo è possibile con lacombinazione della messaa terra diretta dello scher-mo su un lato ed indirettadall’altro lato. In un pun-to, come ad esempio unasala comando, tutte glischermi vengono collegatidirettamente al sistemaequipotenziale locale.Alle estremità dei condut-tori remoti gli schermivengono collegati indiret-tamente, tramite spinte-rometro, al potenziale diterra. Poiché la resistenzadi uno spinterometro è dicirca 10 GΩ, in assenza disovratensioni vengonoevitate le correnti di com-pensazione. Se si verifica-no dei disturbi EMC dovu-ti a fulminazioni, lo spin-terometro si innesca e sca-rica il disturbo. Così l'im-pulso restante sugli altriconduttori attivi viene

EBB 1 EBB 2

Messa a terra diretta

Messa a terraindiretta tramitescaricatore a gas

Figura 7.3.1.3 Schermo collegato su entrambi i lati - Messa a terra della schermo diretta e indiretta

EBB 1 EBB 2Da osservare:

resistenza di accop-piamento impulsivo

dello schermo!

Figura 7.3.1.2 Schermo collegato su entrambi i lati - Protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo

C

EBB 1 EBB 2

Figura 7.3.1.1 Schermo non collegato - Nessuna protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo


diminuito e gli apparecchi finali vengono sollecita-ti ancora meno. Lo scaricatore BLITZDUCTOR CTdispone di un inserto brevettato che, se necessario,può ospitare uno scaricatore a gas. Questo si inse-risce tra la schermatura del conduttore e la terralocale. Lo scaricatore a gas può essere inserito orimosso durante lavori di manutenzione per potercommutare tra schermatura diretta e indiretta(Figura 7.3.1.3).

⇒ Messa a terra dello schermo a bassa impedenza

Gli schermi dei conduttori possono essere percorsida correnti impulsive fino a diversi kA. Le correntiimpulsive da fulmine fluiscono attraverso la scher-matura e il morsetto di messa a terra dello schermoverso terra. Attraverso l'impedenza della scherma-tura del conduttore e il morsetto di collegamentodello schermo si creano delle differenze di poten-ziale tra schermatura e terra. In questo caso posso-no istaurarsi delle tensioni fino ad alcuni kV chepotrebbero distruggere l'isolamento dei condutto-ri a degli apparecchi collegati. Particolarmente cri-tiche sono gli schermi a grandi maglie e l'intreccia-mento dello schermo dei conduttori (pig-tail) per ilcollegamento alla morsettiera. La qualità delloschermo del conduttore influisce sulla quantità deicollegamenti a terra di necessarie. In certi casi ènecessaria una messa a terra ad intervalli di pochedecine di metri per ottenere un effetto di scherma-tura sufficiente. Per il collegamento dello schermosi raccomandano dei morsetti a grande superficie

di contatto con proprietà di compensazione dellariduzione del diametro. Questo è importante percompensare il cedimento dell'isolamento in plasti-ca per i conduttori (Figura 7.3.1.4).

⇒ Lunghezza massima dei conduttori schermatiGli schermi dei conduttori possiedono una cosid-detta resistenza di accoppiamento, che corrispon-de all'incirca alla resistenza in corrente continua,indicata dal costruttore. Attraverso questa resi-stenza si crea sulla schermatura del conduttoreuna caduta di tensione, quando viene attraversatoda disturbo impulsivo. La resistenza di accoppia-mento ammissibile per lo schermo del cavo puòessere determinata in base alla rigidità dielettricadell'utenza finale e del cavo ed alla sua lunghezza.E' importante che la caduta di tensione sia inferio-re alla tensione di isolamento del sistema. Se que-sto non è possibile, è necessario l'utilizzo di scarica-tori (Figura 7.3.1.5).

⇒ Estensione della zona LPZ con l'ausilio di con-duttori schermati

Secondo CEI EN 62305-4 è possibile evitare l’utiliz-zo di scaricatori, se viene utilizzato un conduttoreschermato tra due zone LPZ uguali. Questa affer-mazione vale per i disturbi prevedibili nell'ambien-te circostante del conduttore schermato (ad esem-pio campi elettromagnetici) e con collegamentiequipotenziali a maglia secondo norma. Occorreprestare la massima attenzione. In base alle condi-zioni di installazione possono sussistere dei rischi,

l = 200 m

I = 5 kA

Uiso = 2 kV

RKh = = = 0,4 ΩUiso

I2000 V5000 A

l = 200 m: RKh = = 20,4 Ω

200 m 10-3 Ω

m

Richiesto: resistenza di disaccoppiamento RKh massima ammissibile dello schermo

Tensione di isolamento

Figura 7.3.1.5 Collegamento dello schermo sui due lati - schermatura contro l'accoppiamentocapacitivo/induttivo

Morsetto diconnessione schermo

Cavo

Schermo

Guida C

Figura 7.3.1.4 Connessione schermo


che rendono necessario l'utilizzo di scaricatori.Potenziali di rischio tipici sono: l'alimentazionedegli apparecchi finali da diversi sistemi di distribu-zione a bassa tensione, sistemi TN-C, elevate resi-stenze di accoppiamento degli schermi dei condut-tori oppure messa a terra insufficiente delle scher-mature. Ulteriore cautela deve essere prestata perconduttori con una cattiva schermatura, che spessovengono utilizzati per ragioni economiche. Questopotrebbe causare disturbi residui sui fili di segnale.Tali disturbi possono tuttavia essere controllati conun cavo schermato di qualità, oppure con l'utilizzodi dispositivi di protezione da sovratensione.

7.4 Rete equipotenzialeIl compito principale della rete equipotenziale èquello di impedire delle differenze di potenzialetra apparecchi/impianti nelle zone LPZ interne e diridurre il campo magnetico del fulmine. La rete equipotenziale a bassa induttanza necessa-ria può essere ottenuta tramite l'interconnessionedi tutte le componenti metalliche con l'ausilio diconduttori equipotenziali all'interno delle zoneLPZ della struttura. In questo modo si crea una reteinterconnessa tridimensionale (Figura 7.4.1). Lecomponenti tipiche della rete sono:

⇒ tutte le installazioni metalliche (ad esempiotubazioni, caldaie)

⇒ armature nel calcestruzzo (nei pavimenti,pareti, soffitti)

⇒ griglie (ad esempio piani intermedi)

⇒ scale, porte, telai in metallo

⇒ canali, passerelle

⇒ canali di aerazione

⇒ guide di ascensori

⇒ pavimenti in metallo

⇒ linee di alimentazione.

Deve essere posta, come obiettivo, una struttura agriglia della rete equipotenziale di circa 5 m x 5 m.In questo modo il campo elettromagnetico del ful-mine all'interno di una zona LPZ viene tipicamenteridotto con un fattore di 2 (corrispondente a 6 dB).

I contenitori e i rack di apparecchi e sistemi elettro-nici devono essere integrati con collegamenti cortiverso la rete equipotenziale. Inoltre, nella struttu-ra, deve essere previsto un numero sufficiente di

Figura 7.4.1 Rete equipotenziale in una struttura

Figura 7.4.2 Collettore equipotenziale ad anello in un locale EDP

Figura 7.4.3 Collegamento del collettore ad anello al sistema equi-potenziale attraverso punto fisso di messa a terra


barre equipotenziali e/o collettori equipotenzialiad anello (Figura 7.4.2), che a loro volta devonoessere collegate con la rete equipotenziale (Figura7.4.3).

I conduttori di protezione (PE) e gli schermi deicavi di comunicazione di apparecchi e sistemi elet-tronici devono essere integrati nella rete equipo-tenziale secondo le istruzioni fornite dai costrutto-ri di sistemi. Il collegamento può avvenire sottoforma di maglia o a stella (Figura 7.4.4).

Utilizzando una disposizione a stella S, tutte lecomponenti metalliche del sistema elettronicodevono essere isolate nel modo idoneo rispettoalla rete equipotenziale. Una disposizione a stellaè perciò, nella maggior parte dei casi, limitataall'utilizzo in sistemi di piccole dimensioni e local-mente limitati. Tutti i conduttori devono entrare inuna struttura o in un locale da un unico punto. Ladisposizione a stella S può essere collegata al siste-ma equipotenziale solo tramite un unico punto diriferimento a terra (ERP). In questo modo si ottie-ne la disposizione Ss.

L'utilizzo della disposizione a maglie M non pre-suppone che tutte le componenti metalliche delsistema elettronico debbano essere isolate rispettoalla rete equipotenziale. Tutte le componentimetalliche dovrebbero essere integrate nella reteequipotenziale nel maggior numero di punti equi-potenziali possibile. La disposizione Mm risultanteviene utilizzata per sistemi ampi e aperti, con mol-ti conduttori tra i singoli apparecchi. Un altro van-taggio di questa disposizione è che i conduttori delsistema possono entrare in un edificio o in un loca-le in punti diversi.

In sistemi elettronici complessi possono essere rea-lizzate anche delle combinazioni delle disposizionia stella e a maglia (Figura 7.4.5), per combinare ivantaggi delle due disposizioni.

Didascalia per 7.4.4 e 7.4.5

Rete equipotenziale


Utenza

Punto di connessione allarete equipotenziale

Punto di riferimento terra

Disposizione a stella integratatramite un punto di stella

Disposizione a maglia integratatramite rete a maglia

Disposizione a maglia integratatramite un punto di stella

ERP

Ss

Mm

Ms

Disposizione a maglia MDisposizione a stella S

Disposizionedi principio

Integrazionenella reteequipotenziale

Figura 7.4.4 Integrazione di sistemi elettronici nella rete equipotenziale

Combinazione 1 Combinazione 2

Ss

ERP

Mm

Ms

Mm

ERP

Figura 7.4.5 Combinazione dei metodi di integrazione secondo lafigura 7.4.4 Integrazione nella rete equipotenziale


7.5 Collegamento equipotenziale alconfine delle zone LPZ 0A e LPZ 1

7.5.1 Collegamento equipotenziale perinstallazioni metalliche

Nel punto di passaggio tra le zone di protezioneantifulmini EMC è necessario realizzare delle misu-re per la riduzione del campo elettromagneticoirradiato, integrando nel collegamento equipoten-ziale, senza eccezioni, tutti i conduttori/sistemi cheattraversano i passaggi.Questo requisito corrisponde fondamentalmenteal collegamento equipotenziale principale secon-do CEI 64-8 cap. 41 e 54. Oltre al collegamento equipotenziale principale,deve essere realizzato il collegamento equipoten-ziale antifulmini anche per i conduttori elettrici edelettronici (vedere anche capitolo 7.5.2).Questo collegamento equipotenziale deve essererealizzato il più vicino possibile al punto di entratadei conduttori e delle installazioni metalliche nellastruttura. La posa del conduttore deve essere ese-guita seguendo il percorso più breve (bassa impe-denza).

Per il collegamento equipotenziale devono essereosservate le seguenti sezioni minime per il collega-mento della barra equipotenziale al sistema dimessa a terra, l'interconnessione delle diverse bar-re equipotenziali e il collegamento delle installa-zioni metalliche alla barra equipotenziale:

Le seguenti installazioni metalliche devono esserecollegate al sistema equipotenziale:

⇒ canali metallichi

⇒ cavi e conduttori schermati

⇒ armatura dell'edificio

⇒ tubazioni idriche metalliche

⇒ tubi di protezione metallici per conduttori

⇒ altri sistemi di tubazioni metalliche o particonduttive (ad esempio aria compressa)

Il collegamento a terra può essere effettuato inmodo semplice ed esente da corrosione per mezzodi punti fissi di messa a terra. Anche l'armatura

può essere collegata al sistema equipotenziale(Figura 7.5.1.1). Il collegamento della barra equipotenziale al pun-to fisso di messa a terra e l'allacciamento delletubazioni al collegamento equipotenziale è raffi-gurato in alto (Figura 7.5.1.2). Il collegamento degli schermi dei cavi alla reteequipotenziale è trattato nel capitolo 7.3.

7.5.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione energetica

Come per le installazioni metalliche, anche tutti iconduttori elettrici di energia e dati devono essereintegrati nel sistema equipotenziale all'entratanell'edificio (passaggio tra zone di protezione LPZ 0A a 1). Mentre l'esecuzione per i conduttori didati viene descritta nel paragrafo 7.5.3, qui diseguito verrà approfondita l'esecuzione del colle-gamento equipotenziale con i conduttori di ener-gia elettrica. I passaggi tra le zone LPZ 0A e 1 sidefiniscono in base all'esecuzione costruttiva spe-cifica dell’oggetto da proteggere. Per impianti conalimentazione dal sistema a bassa tensione il confi-ne LPZ 0A/1 si identifica di solito con il confine del-l'edificio (Figura 7.5.2.1).

Per strutture che vengono alimentati direttamentedalla rete in media tensione, la zona di protezioneLPZ 0A si estende fino al secondario del trasforma-tore. Il collegamento equipotenziale avviene sullato 230/400 V del trasformatore (Figura 7.5.2.2).

Per evitare dei danni al trasformatore è consigliatal'installazione di ulteriori scaricatori di sovratensio-

Figura 7.5.1.1 Connessione EB al punto fisso di terra

Materiale

Cu

Al

Fe

Sezione

14 mm2

22 mm2

50 mm2


ne sul primario (lato MT) del trasformatore (p.es.scaricatori DEHNmid)

L'influenza dovuta alla circolazione di correnti par-ziali da fulmine nella zona LPZ 0 su parti di impian-ti / sistemi nella zona LPZ 1, deve essere evitata conulteriori misure di schermatura della linea di mediatensione entrante.

Per evitare correnti di compensazione tra i diversipunti equipotenziali in un impianto elettrico, sisuggerisce di realizzare il collegamento equipo-

tenziale antifulmine di tutti i conduttori metallicientranti e dei conduttori di energia e dati in ununico punto centrale. Se a causa delle condizionilocali questo non è possibile, si suggerisce di utiliz-zare un collettore equipotenziale ad anello (Figure7.5.2.3 e 7.5.2.4).

La capacità di scarica degli scaricatori da fulmineutilizzati (SPD, Tipo 1) deve essere in grado di sop-portare le sollecitazioni sul luogo di utilizzo nelrispetto del livello di protezione antifulmine adot-

SPD

0/1

Figura 7.5.2.1 Trasformatore all’esterno della struttura

SPD

0/1

Figura 7.5.2.2 Trasformatore all’interno della struttura (zona LPZ 0 integrata nella zona LPZ 1)

10

2

31

84 10

5

7

9

6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

armatura delle pareti esternie del dispersore di fondazione

altri dispersori, p.es. maglie versoedifici adiacenti

collegamento all'armatura

collettore equipotenziale interno

collegamento ai corpi metalliciesterni, p. es. rete idrica

dispersore ad anello tipo B

dispositivo di protezione dallesovratensioni

barra equipotenziale

linea elettrica o telecomunicazione

collegamento a dispersorisupplementari tipo A

Figura 7.5.2.3 Esempio del sistema equipotenziale in una struttura con diversi punti di entratadelle masse estranee e con un collettore ad anello interno come collegamentodelle barre equipotenziali

tato per l'oggetto. Il livello diprotezione più adatto per larispettiva struttura deve esse-re scelto in base alla valuta-zione dei rischi. Se non èdisponibile una valutazionedei rischi oppure se non pos-sono essere fatte delle consi-derazioni dettagliate a pro-posito della ripartizione dellacorrente da fulmine nel pas-saggio da LPZ 0A a 1, si sugge-risce di scegliere il livello diprotezione con i requisiti piùalti (LPL I). La sollecitazionedi corrente risultante dei sin-goli percorsi di scarica è raffi-gurata nella tabella 7.5.2.1.

Per l'installazione di scarica-tori di corrente da fulmine


Acqua

Gas

Energia

Riscaldamento

Cassetta alac-ciamento rete


Impianto antenna

EBB

Impianto utilizzatore

Contatore acqua

Contatore

Contatore gas

Apparecchi elettronici

Figura 7.5.2.4 Esecuzione della protezione contro i fulmini interna con un punto di entrata comune a tutti i servizi

Figura 7.5.2.5 Scaricatore combinato DEHNventil Figura 7.5.2.6 Collegamento equipotenziale antifulmine per sistemadi alimentazione e informatico centrale in un solopunto


nel passaggio da LPZ 0A a 1 è necessario inoltreconsiderare, che il luogo di installazione consiglia-to, è immediatamente nel punto di ingresso delservizio nell'edificio, e può essere realizzato spessosolo in accordo con il distributore dell’energia elet-trica. In Germania, le regole relative all'impiegodegli scaricatori di corrente da fulmine nella retedi distribuzione principale sono forniti dalla diret-tiva VDN (Associazione delle Aziende ElettricheTedesche): "Dispositivi di protezione da sovraten-sioni Tipo 1. Guida per l'impiego di dispositivi diprotezione dalle sovratensioni Tipo 1 nella distri-buzione principale) e dalla norma IEC 60364-5-53.

Per la scelta degli scaricatori di corrente da fulminenel passaggio da LPZ 0A a 1 deve essere considera-ta, oltre all'individuazione della capacità di scarica,anche la corrente di cortocircuito presunta sul luo-go di installazione. In conformità alla CEI EN62305-3, Allegato E cap. 6.2.1.2, lo scaricatore dicorrente di fulmine spinterometrico dovrebbe ave-re una capacità di autoestinzione elevata ed unabuona capacità di limitazione delle correnti susse-guenti, per poter garantire l'estinzione autonomadelle correnti susseguenti a frequenza di rete e perevitare interventi intempestivi dei dispositivi di

protezione da sovracorrente, ad esempio interrut-tori magnetotermici (Figura 7.5.2.5 - 7.5.2.7). Le particolarità relative a scelta, installazione emontaggio degli scaricatori di corrente da fulmine(SPD, Tipo 1) vengono descritti meglio nel paragra-fo 8.1.

7.5.3 Collegamento equipotenziale perimpianti informatici

LPZ 0 – 1Il collegamento equipotenziale antifulmine tra LPZ 0 e 1 deve essere realizzato per tutti i sistemimetallici entranti nella struttura. Le linee dei siste-mi informatici devono essere connessi allo scarica-tore di corrente da fulmine il più vicino possibile alpunto di entrata.Per le linee di telecomunicazione è richiesta forfet-tariamente una capacità di scarica di 2,5 kA (10/350µs) per il passaggio da LPZ 0A a 1. Il metodo gene-rico deve tuttavia essere evitato per definire lecapacità di scarica degli impianti con un grandenumero di linee informatiche. Dopo aver calcolatola corrente parziale da fulmine prevista per uncavo informatico (vedi CEI EN 62305-1), la correnteda fulmine deve, in seguito, essere divisa per il

Figura 7.5.2.7 Scaricatori di corrente da fulmine nel passaggio LPZ 0A – 1

Livello di protezionenel sistema TN nel sistema TT

(L – N)nel sistema TT

(N – PE)

Portata di corrente da fulmine

I

II

III / IV

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA

75 kA

50 kA

m: numero dei conduttori, p.es. con L1, L2, L3, N e PE risulta m = 5

Tabella 7.5.2.1 Portata di corrente impulsiva da fulmine richiesta per dispositivi di protezione dalle sovratensioni Tipo 1, in corrispondenza allivello di protezione e al tipo di impianto utilizzatore in bassa tensione (vedi anche IEC 50164-5-534)


numero dei singoli fili utilizzati nel cavo, da otte-nere la corrente impulsiva per filo. Per cavi conmolti fili la sollecitazione di corrente parziale dafulmine per filo risulterà inferiore a quella dei cavicon pochi fili singoli. Per ulteriori informazioni sirimanda al paragrafo 6.3.

Possono quindi essere utilizzati i seguenti dispositi-vi di protezione da sovratensione:

1. scaricatori, certificati per una corrente impulsi-va di scarica (10/350 µs)

2. scaricatori, certificati con una corrente impulsi-va di scarica (8/20 µs), se

⇒ questa non presenta alcuna induttanza comeelemento di disaccoppiamento

⇒ la corrente impulsiva nominale di scarica (8/20µs) > 25 x la corrente impulsiva di scarica richie-sta (10/350 µs) per ogni filo (Figura 7.5.3.1).

Se il collegamento equipotenziale per i conduttoriviene realizzato nel passaggio da LPZ 0B a 1, l'im-piego di dispositivi di protezione da sovratensionecon capacità di scarica di 20kA (8/20 µs) è sufficien-te, dal momento che non scorrono delle correntiparziali di fulmine accoppiate galvanicamente.

7.6 Collegamento equipotenziale alconfine da LPZ 0A a LPZ 2

7.6.1 Collegamento equipotenziale perinstallazioni metalliche

Vedere capitolo 7.5.1.

7.6.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione energetica

LPZ 0A – 2In base all'esecuzione della struttura, in particola-re per gli impianti compatti, spesso è inevitabilerealizzare il passaggio da LPZ 0A a LPZ 2 su un con-fine di zona (Figura 7.6.2.1). La realizzazione di tale passaggio di zona LPZrichiede elevate prestazioni ai dispositivi di prote-zione da sovratensioni e l'installazione circostante.Oltre ai parametri già descritti nel paragrafo 7.5.2,deve essere raggiunto un livello di protezione chegarantisca il funzionamento sicuro delle apparec-chiature e dei sistemi della zona di protezione LPZ 2. Un buon livello di protezione basso ed un'al-ta limitazione dei disturbi lasciati passare dagli sca-ricatori costituiscono la base per un coordinamen- Figura 7.6.2.2 DEHNventil M TT 255

0

5

10

15

20

25

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Corrente da fulmine (10/350μs) in kA

Corr

ente

impu

lsiv

a (8

/20μ

s) in

kA

Figura 7.5.3.1 Confronto delle ampiezze delle correnti di prova forma d'onda 10/350 µs e 8/20 µs a pari carico

SPD

0/1/2

Figura 7.6.2.1 Un solo SPD (0/1/2) necessario (LPZ 2 estesa all’interno di LPZ 1)


to energetico sicuro verso i dispositivi di protezio-ne da sovratensioni nella zona di protezione anti-fulmini LPZ 2 oppure verso gli elementi di limita-zione della sovratensione nei circuiti di ingressodelle apparecchiature da proteggere.Gli scaricatori combinati della famiglia di prodottiDEHNventil sono predisposti per questo tipo diapplicazione e permettono all'utilizzatore la com-binazione di equipotenzialità antifulmine e prote-zione degli apparecchi terminali in un unico dispo-sitivo (Figura 7.6.2.2).

Poiché nel passaggio da LPZ 0 a LPZ 2 le due zonedi protezione si trovano inevitabilmente una acontatto dell’altra è assolutamente necessario unelevato grado di schermatura al confine delle duezone. Generalmente viene suggerito di ridurre alminimo la superficie di contatto delle zone di pro-tezione LPZ 0 e 2. Nella misure in cui questo è pos-sibile in base alla struttura, la LPZ 2 dovrebbe esse-re dotata di uno schermo di zona supplementare,installato separatamente dallo schermo di zonaattraversato dalla corrente da fulmine sul confinedella zona 0, in modo che - come illustrato nella

figura 7.6.2.1 - la LPZ 1 possa essere realizzata perun ulteriore settore della struttura. L'attenuazionedel campo elettromagnetico nella LPZ 2 ottenutocon questa misura evita la schermatura sistematicaaltrimenti necessaria, di tutti i conduttori e sistemiall'interno della zona LPZ 2.


LPZ 0A – 2Generalmente uno scaricatore di corrente da ful-mine spinterometrico dalla LPZ 0 alla LPZ 1 si com-porta come una specie di frangionda. In particola-re elimina la maggior parte dell'energia di distur-bo e protegge così dai danni l'installazione nel-l'edificio. Spesso tuttavia il livello di disturbo resi-duo è troppo alto per la protezione degli apparec-chi terminali. Per questo, nel passaggio da LPZ 1 aLPZ 2, vengono installati , i dispositivi di protezio-ne da sovratensioni supplementari, per garantireun livello di disturbo residuo basso, compatibilecon il grado di immunità dell'utilizzatore.

?

?

QH

M

Scaricatore corrente da fulmine

Classe scaricatore

Scaricatore combinato

Classe scaricatore

Utilizzatore(livello di immunità 1)

Utilizzatore(livello di immunità 1)

Cavo schermato

Limitatore di sovratensioneLPSesterno

Figura 7.6.3.1 Semplice combinazione con le sigle di coordinamento


Quando viene eseguito il collegamento equipo-tenziale dalla zona LPZ 0 alla zona LPZ 2, per primacosa occorre scegliere il luogo di installazione edeterminare la corrente parziale da fulmine per isingoli fili e schermi, procedendo esattamentecome descritto nel paragrafo 6.3.

Tuttavia cambia il requisito dell' SPD da impiegarenel punto di passaggio della LPZ e il requisito delcablaggio a valle di tale passaggio. Il dispositivo diprotezione deve fungere da scaricatore combinatoe deve essere coordinato in termini energetici conil dispositivo terminale (Figura 7.6.3.1). Gli scarica-tori combinati possiedono da un lato una capacitàdi scarica molto elevata e dall'altro un livello didisturbo residuo basso per la protezione dell'appa-recchio terminale. Inoltre va osservato che la lineauscente dal dispositivo di protezione verso Il dispo-sitivo terminale deve essere schermato e lo scher-mo del conduttore deve essere collegato al sistemaequipotenziale su entrambe le estremità.

L'utilizzo di scaricatori combinati viene suggerito:

⇒ quando gli apparecchi terminali sono viciniall'entrata dei cavi nell'edificio

⇒ quando è possibile realizzare un collegamentoequipotenziale a bassa impedenza dal disposi-tivo di protezione verso Il dispositivo termina-le

⇒ quando la linea dal dispositivo di protezioneall'apparecchio terminale è completamenteschermata

⇒ quando viene richiesta una soluzione partico-larmente economica

L'utilizzo separato di uno scaricatore di correnteda fulmine e di un limitatore di sovratensione vie-ne consigliato:

⇒ quando il cavo di collegamento, tra il dispositi-vo di protezione e Il dispositivo terminale, èparticolarmente lungo

⇒ quando i dispositivi di protezione delle linee dialimentazione e dei sistemi informatici sonocollegati a terra attraverso barre equipoten-ziali diverse

⇒ quando vengono utilizzati cavi non schermati

⇒ quando possono verificarsi disturbi di elevataintensità all'interno della zona LPZ 1.

7.7 Collegamento equipotenziale traLPZ 1 e LPZ 2 e oltre

7.7.1 Sistema equipotenziale per installazio-ni metalliche

Questo sistema equipotenziale deve essere realiz-zato il più vicino possibile al punto di entrata deiconduttori e installazioni metalliche nella zona.

Devono essere collegati anche tutti i sistemi e leparti conduttive, come descritto nel capitolo 7.5.1.

Il tracciato dei conduttori deve essere il più cortopossibile (a bassa impedenza).

Un collettore equipotenziale ad anello per questezone permette la connessione a bassa impedenzadei sistemi al collegamento equipotenziale.La figura 7.7.1.1 dimostra i preparativi per il colle-gamento di una passerella al collettore ad anellonel passaggio di zona.

Le seguenti installazioni metalliche devono esserecollegate al collegamento 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 con-duttive (ad esempio aria compressa)

Devono essere utilizzate le stesse sezioni per i con-duttori di collegamento della barra equipotenzia-le agli impianti di messa a terra e ad altre barreequipotenziali, come già descritto nel capitolo7.5.1. Per la connessione delle installazioni metalliche alcollegamento equipotenziale possono essere uti-

Figura 7.7.1.1 Collettore equipotenziale ad anello e punto fisso dimessa a terra per la connessione di corpi metallici


lizzate per questi passaggi di zona le seguentisezioni ridotte:

7.7.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione

LPZ 1 – 2 e oltreAnche per i passaggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre si puòottenere una limitazione della sovratensione eduna attenuazione di campo con l'integrazionesistematica, se in parallelo a tutti i sistemi metalli-ci, anche i conduttori elettrici di energia e di dativengono compresi nell'equipotenzialità di ognipassaggio LPZ (Figura 7.7.2.1). Attraverso la realiz-zazione di schermature di locali e apparecchi, sipuò ottenere l'attenuazione dell'influenza elettro-magnetica. I dispositivi di protezione da sovratensione chevengono utilizzati nei passaggi da LPZ 1 a PLZ 2oppure nei passaggi LPZ di livello più elevato, han-no il compito di minimizzare ulteriormente legrandezze residue dei dispositivi di protezione dasovratensione a monte. Essi devono ridurrere le

sovratensioni indotte che agiscono sui conduttoriinstallati nella zona LPZ e le sovratensioni provoca-te nella LPZ stessa. A seconda della posizione in cuivengono installate le misure di protezione è possi-bile attribuirle ad un apparecchio (protezione diapparecchio) (Figura 7.7.2.2) oppure rappresentala base infrastrutturale per il funzionamento di unapparecchio o di un sistema (Figura 7.7.2.3). L'ese-cuzione della protezione da sovratensioni nei pas-saggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre può quindi essere ese-guito in modo molto diverso.

U2, I2 U1, I1 Correnteparzialeda fulmine

H2

H1

H01

2

Fonte di disturbo primariaI0, H0

Sistema elettronico(vittima)

Schermo

Schermo

Schermo (involucro)

1

2

Fonte di disturbo primaria definita secondoil livello di protezione scelto da:

CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/4):I0 e H0: impulso 10/350 μs e 0,25/100 μs

Sistema elettronico (vittima) definita dallatenuta contro gli effetti del fulminecondotte (U, I) e radiate (H):

CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30:U: impulso 1,2/50 μsI: impulso 8/20 μs

CEI EN 61000-4-9, CEI 110-16:H: impulso 8/20 μs, (oscillazione attenuata

25 kHz), Tp = 10 μs

CEI EN 61000-4-10, CEI 110-17: H: (impulso 0,2/5 μs), oscillazione attenuata

1 MHz, Tp = 0,25 μs

Figura 7.7.2.1 Sistema di protezione contro i fulmini con schermatura locale e protezione dalle sovratensioni coordinata

Materiale

Cu

Al

Fe

Sezione

5 mm2

8 mm2

16 mm2

Figura 7.7.2.2 DEHNflex M



LPZ 1 – 2 e oltre

Nei passaggi LPZ all'interno di edifici devono esse-re prese ulteriori misure che diminuiscono ulterior-mente il livello di disturbo (Figura 7.7.3.1). Poichénella zona LPZ 2 o oltre generalmente sono instal-lati degli apparecchi terminali, le misure di prote-zione devono garantire un livello di disturbo resi-duo che si trovi sotto ai valori sopportabili dagliapparecchi terminali.

⇒ installazione dei dispositivi di protezione dasovratensione vicino agli apparecchi utilizzatori

⇒ integrazione delle schermature dei conduttorinel sistema equipotenziale

⇒ sistema equipotenziale a bassa impedenza del-l’SPD nel sistema informatico verso l'utilizzatoree all'SPD del sistema di alimentazione

⇒ rispetto del coordinamento energetico dell'SPDverso l'apparecchio utilizzatore

⇒ la distanza di installazione tra conduttori ditelecomunicazione e lampade a scarica di gasdeve essere di almeno 130 mm

⇒ la distribuzione elettrica e distributori di teleco-municazione dati devono essere installate inquadri diversi

⇒ i conduttori in bassa tensione e i conduttori ditelecomunicazione devono incrociarsi con unangolo di 90°

⇒ le intersezioni dei cavi devono essere eseguitesul percorso più breve

7.8 Coordinamento delle misure diprotezione sui diversi confini LPZ

7.8.1 Impianti di alimentazione

Mentre una protezione da sovratensioni nell'appa-recchio o immediatamente a monte di esso svolgeuna funzione esplicita di protezione dell'utenza, lafunzione di protezione da sovratensioni nelleinstallazioni circostanti è divisa in due. Essa rappre-senta, da un lato la protezione dell'installazione edall'altro costituisce l'elemento di protezione tra iparametri di pericolosità del sistema intero e latenuta delle apparecchiature e dei sistemi da pro-teggere. I parametri di pericolosità del sistema el'immunità ai disturbi dell'apparecchio da proteg-gere sono quindi dei fattori di dimensionamentoper la cascata dei dispositivi di protezione dainstallare. Affinché questa cascata di protezione, apartire dallo scaricatore di corrente di fulmine finoalla protezione dell'apparecchio terminale possafunzionare, deve essere garantito, che i singolidispositivi di protezione intervengono selettiva-mente, cioè ogni stadio di protezione si assumequella parte di energia di disturbo, per la quale èpredisposto. Questa sintonia tra i vari stadi di pro-tezione viene generalmente definita coordina-mento ed è descritta più dettagliatamente nellaCEI EN 62305-4 cap. 4. Per ottenere la descrittaselettività nell'azione del dispositivio di protezio-ne, devono essere sintonizzati tra loro i parametridei singoli grandini di scarica, in modo che in casodi un rischio di sovraccarico energetico per undeterminato gradino di protezione, lo scaricatoredi capacità superiore a monte possa "innescarsi" equindi assumersi la scarica dell'energia di disturbo.

Figura 7.7.3.1 Protezione per utilizzatori elettronici industriali (p.es. PLC) con BLITZDUCTOR CT e SPS-Protector

Figura 7.7.2.3 Limitatore di sovratensione multipolare DEHNguard M TT


Per la definizione del coordinamento occorre pre-stare attenzione affinché venga considerata, comemaggiore minaccia per l'intera catena di scaricato-ri, la forma dell'onda impulsiva con la durata diimpulso più lunga. Anche se i dispositivi di prote-zione da sovratensione sono per definizione provi-sti solo con forma d'onda impulsiva 8/20 µs, per ilcoordinamento tra limitatore di sovratensione escaricatore di corrente da fulmine, anche per ildispositivo di protezione da sovratensione è indi-spensabile determinare la capacità di condurre lacorrente impulsiva parziale di fulmine con formad'onda 10/350 µs. Per evitare i pericoli di un coor-dinamento errato e del risultante sovraccaricodegli stadi a bassa energia, è stata creata la linea diprodotti con coordinamento energetico Red/Line.Questi dispositivi di protezione da sovratensionicoordinati, sia tra loro sia con l'apparecchio daproteggere, offrono all'utilizzatore la massimasicurezza. Attraverso le esecuzioni come scaricato-re di corrente da fulmine, limitatore di sovraten-sioni e scaricatore combinato, rappresenta la solu-zione ideale ai requisiti dei relativi passaggi LPZ(Figure 7.8.1.1. - 7.8.1.3).

7.8.2 Impianti informatici Nella realizzazione di misure di protezione controdisturbi causati da effetti di fulminazione ravvici-nata, remota e diretta all'interno di un edificio èraccomandabile eseguire, per i dispositivi di prote-zione, un concetto a cascata. In questo modo l'en-tità di disturbo (corrente parziale da fulmine) riccadi energia viene ridotta a più gradini, dove un pri-mo stadio antistante assorbe l'energia e trattienela parte principale dell'entità di disturbo dal siste-ma successivo. I livelli susseguenti servono perridurre l'entità di disturbo a valori sopportabili dalsistema. A seconda delle condizioni di installazionepossono essere realizzati anche diversi stadi di pro-tezione in un dispositivio di protezione da sovra-tensione per mezzo di un circuito di protezionecombinato. I passaggi di zona rilevanti, nei quali vengonoinstallati i dispositivi di protezione di una cascata,sono ad esempio i passaggi tra zone (LPZ) del con-cetto di protezione contro il fulmine secondo CEIEN 62305-4.

Il collegamento in cascata dei dispositivi di prote-zione deve essere effettuato considerando i criteridi coordinamento.

Figura 7.8.1.1 Scaricatori di corrente da fulmine DEHNbloc tripolaree DEHNventil ZP

Figura 7.8.1.2 DEHNguard TT H LI - Limitatore di sovratensione multipolare

Figura 7.8.1.3 DEHNventil M TNS – scaricatore combinato modulare


Utenzafinale

1

Corrente da fulmineLivello di immunità

secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30

Impiego dello scaricatore combinato

Utenzafinale

1

SovratensioneLivello di imminità

secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30

Impiego dello scaricatore a gradini

Corrente da fulmine

M

H Q

Il coordinamento energeticodella Yellow/Line

è dipendente dallalunghezza della linea

HQ

Capacità di scarica

H Q

+Disaccoppiamento peril coordinamento con

altro limitatore ( )

Limitatore coordinabilecon altro scaricatore,

( +)

Protezione specificaper utenza finale

CEI EN 61000-4-5,CEI 110-30

Figura 7.8.2.2 Esempio per il coordinamento energetico nell'applicazione degli scaricatori secondo la classe degli scaricatori Yellow/Line e attri-buzione del simbolo della classe scaricatore Yellow/Line

SPD 1 SPD 2 ITE

IP1

UP1 UIN

2

IIN2 IP2

UP2 UIN

ITE

IIN ITE UIN Immunità contro tensio-ni impulsive

IIN Immunità controcorrenti impulsive

UP Livello di protezionetensioni impulsive

IP Corrente impulsivapassante

Figura 7.8.2.1 Coordinamento secondo il metodo dell’energia passante di 2 dispositivi di protezione e un apparecchio utilizzatore,cascata secondo CEI EN 61643-21, CEI 37-6


Per stabilire le condizioni di coordinamento esisto-no diversi metodi (IEC 60364-5-53), che presuppon-gono in parte determinate conoscenze nellacostruzione del dispositivo di protezione. Unmetodo "black box" è il cosiddetto metodo "Let-through-energy" (l'energia lasciata passare), che sibasa sul parametro di impulso standard e perciò

può essere riprodotto sia tramite calcolo che inpratica.

La cascata secondo figura 7.8.2.1 si considera coor-dinata, quando le grandezze residue Ip con un usci-ta cortocircuitata e Up con uscita a vuoto sono piùpiccole delle grandezze in entrata Iin/Uin.

Capacità di scaricadello scaricatore(in categorie secondoCEI EN 61643-21, CEI 37-6)

Efficacia di protezionedello scaricatore(limitazione sotto il livellodi immunità secondoCEI EN 61000-4-5, CEI 110-30)

Coordinamento energetico(verso un altro scaricatoreYellow/Line)

Caratteristica Simbolosingolo

Descrizione

A

B

C

D

M

L

K

K

k

Q

Impulso D1 (10/350 μs), corrente impulsiva ≥ 2,5 kA/ filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di B – D

Impulso C2 (8/20 μs), elevato impulso ≥ 2,5 kA/ filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di C – D

Impulso C1 (8/20 μs), impulso ≥ 0,25 kA/ filo risp ≥ 0,5 kA/ totale• supera la capacità di scarica di D

Sollecitazione < C

Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 1 o superiore



Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 4

Scaricatore contiene un’impedenza di disaccoppiamento ed è adatto alcoordinamento con uno scaricatore con marcatura Q

Scaricatore adatto al coordinamento con uno scaricatore con impedenza didisaccoppiamento integrata k

Provenienza linea Sistema discaricatori

verso LPZ 1 verso LPZ 2 verso LPZ 3

Esempio per l'assegnazione delle classi per scaricatori aipassaggi delle zone LPZ

da LPZ 0A

da LPZ 0B

da LPZ 1

da LPZ 2


A cascata

Come da LPZ 0A

Limitatore di sovratensione

A cascata



Come da LPZ 1


M

H

G

vedi sopra

T o Q

F

−

−

−

−

−

−

Q

O

J

M

T o Q

vedi sopra

−

−

−

T

W

[

Tabella 7.8.2.1 Simboli della classe scaricatore

Tabella 7.8.2.2 Attribuzione della classe scaricatore ai passaggi di zona LPZ


Questi metodi sono tuttavia difficilmente applica-bili per gli utenti, dal momento che sono moltoimpegnativi. Per risparmiare tempo e fatica, la nor-ma permette di utilizzare le indicazioni delcostruttore relative al coordinamento.

Gli scaricatori di corrente da fulmine nelle zoneLPZ 0/1 o oltre vengono solitamente certificati peruna capacità di scarica con forma di onda 10/350µs. I limitatori di sovratensione invece solo con unaforma di onda 8/20 µs. Questo dipende dal fattoche i limitatori di sovratensioni sono stati sviluppa-ti principalmente per i disturbi di accoppiamentoinduttivo e capacitivo. Se però in una linea che siestende oltre l’edificio viene inserito un sistema acascata formato da scaricatore di corrente da ful-mine e limitatore di sovratensione, in base allecondizioni di coordinamento si devono fare leseguenti deduzioni:

⇒ il primo a innescare è l'elemento più sensibile -il limitatore di sovratensione

⇒ il limitatore di sovratensione deve quindipoter portare anch’esso una parte - anche seridotta - della corrente da fulmine con la for-ma d’onda 10/350 µs.

⇒ prima che il limitatore di sovratensione vengasovraccaricato, lo scaricatore di corrente dafulmine deve innescarsi e assumersi l'energiadi scarica.

I dispositivi di protezione della famigliaYellow/Line sono coordinati tra loro in modo sicu-ro e sequenziale ed anche verso gli apparecchi ter-minali. Per questo recano una marcatura indicantele loro caratteristiche di coordinamento (Figura7.8.2.2, Tabelle 7.8.2.1 e 7.8.2.2).

7.9 Verifica e manutenzione dellaprotezione LEMP

Per quanto riguarda l'ispezione e la manutenzionedella protezione LEMP valgono le stesse regole econdizioni descritte per l'ispezione e la manuten-zione di sistemi di protezione antifulmini, nel capi-tolo 3.4.Particolare significato viene attribuito all'ispezio-ne durante la costruzione della protezione LEMP,dal momento che numerosi componenti della pro-tezione LEMP, dopo il completamento della costru-zione, non sono più accessibili. Le misure necessa-rie (ad esempio collegamento e allacciamento del-l'armatura) devono essere documentate con foto-grafie e inserite nel rapporto di ispezione.

Le ispezioni devono essere eseguite:

⇒ durante l'installazione della protezione LEMP

⇒ dopo l'installazione della protezione LEMP

⇒ ad intervalli periodici

⇒ dopo ogni modifica dei componenti, rilevantiper la protezione LEMP

⇒ se necessario, dopo una fulminazione direttadella struttura.

A conclusione dell'ispezione, tutti i difetti riscon-trati dovranno essere eliminati immediatamente.Se necessario deve essere aggiornata la documen-tazione tecnica.Un'ispezione ampia della protezione LEMPdovrebbe essere eseguita almeno da ogni 2 a 4anni oppure contestualmente al controllo dell'im-pianto elettrico, secondo quanto prescritto dallenorme relative alla sicurezza nei luoghi di lavoro.

8.1 Impianti di alimentazione (nell'ambito del concetto di pro-tezione da fulminazione a zone secondo CEI EN 62305-4)

La realizzazione di un sistema di protezione controi fulmini e da sovratensioni per impianti elettricirappresenta l'attuale stato della tecnica ed è il pre-supposto infrastrutturale indispensabile per unfunzionamento privo di disturbi e problemi deisistemi elettrici ed elettronici complessi. I requisitiposti agli SPD per la realizzazione di un tale siste-ma di protezione contro i fulmini e le sovratensio-ni nell'ambito del concetto di protezione a zonesecondo CEI EN 62305-4 sono stabiliti nella normaIEC 60364 5-534.

Gli SPD, impiegati nell’ambito delle installazioni fis-se degli edifici, vengono divisi in dispositivi di pro-tezione da sovratensioni di Tipo 1, 2 e 3, secondo irequisiti e le sollecitazioni tipiche dei luoghi diinstallazione prescelti e provati secondo CEI EN61643 (CEI 37-8).

I requisiti più elevati rispetto alla capacità di scari-ca vengono posti agli SPD di Tipo 1. Questi vengo-no impiegati nell'ambito dei sistemi di protezione

da fulmine e protezione da sovratensioni ai pas-saggi dalla zona di protezione da fulminazione 0Aalla zona 1 e oltre, secondo la figura 8.1.1. Questidispositivi di protezione devono essere in grado dicondurre le correnti parziali da fulmine con formad'onda 10/350 μs più volte e senza distruzione.Questi SPD di Tipo 1 vengono denominati scarica-tori di corrente da fulmine. Il compito di questidispositivi di protezione, è quello di evitare pene-trazioni di correnti parziali da fulmine nell'impian-to elettrico di una struttura.

Al passaggio dalla zona di protezione da fulmina-zione 0B alla zona 1 e oltre oppure dalla zona diprotezione da fulminazione 1 alla zona 2 e oltre,vengono impiegati gli SPD del Tipo 2 per la prote-zione da sovratensioni. La loro capacità di scarica èdi alcune decine di kA (8/20 μs).

L'ultimo anello nel sistema di protezione da fulmi-ni e protezione da sovratensioni per gli impianti dialimentazione elettrica è rappresentato dalla pro-tezione degli apparecchi utilizzatori (passaggiodalla zona di protezione da fulminazione 2 allazona 3 e oltre). Il compito principale del dispositivodi protezione del Tipo 3 impiegato in questo pun-to, è la protezione dalle sovratensioni, che si verifi-


8. Scelta, installazione e montaggio dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD)


Utenze finali

L1L2L3NPE

Quadro secondario

F3

EBB locale

Quadro generale

F2

Wh

F1

LPS

este

rno

MEBB

RCD

Cassettarete

Scaricatore di corrente da fulmine

Figura 8.1.1 Utilizzo di scaricatori negli impianti di alimentazione elettrica (schema di principio)


cano tra fase e neutro nel sistema elettrico. Si trat-ta in particolare di sovratensioni di commutazione.

I diversi compiti, disposizioni e requisiti per gli sca-ricatori sono elencati nella tabella 8.1.1.

8.1.1 Caratteristiche tecniche degli SPDTensione massima continuativa UCLa tensione massima continuativa (prima: tensionenominale) è il massimo valore della tensione effi-cace che può essere applicata secondo la praticaindustriale al morsetto di collegamento del dispo-sitivio di protezione da sovratensioni. E' la tensio-ne massima, applicata allo scaricatore in uno statodefinito, non conduttivo, e che dopo il suo innescoe la scarica garantisce il ripristino di tale stato. Il valore di UC deve essere scelto in base alla tensio-ne nominale del sistema da proteggere e in base airequisiti di installazione (IEC 60364-5-534). Neisistemi a tensione 230/400 V, considerando una tol-leranza della tensione nominale del 10%, risultauna tensione massima continuativa Uc di 253 V persistemi TN e TT.

Corrente impulsiva da fulmine IimpE’ la curva della corrente impulsiva standardizzatacon forma d'onda 10/350 μs che viene anche deno-minata corrente impulsiva. Riproduce con i suoiparametri (ampiezza, carica, energia specifica) lasollecitazione di correnti da fulmine naturali. Le correnti impulsive da fulmine (10/350 μs) valgo-no per gli SPD di Tipo 1. Essi devono essere in gra-do di scaricare tali correnti impulsive da fulminepiù volte senza distruzione.

Corrente impulsiva di scarica nominale InLa corrente di scarica nominale In è il valore di cre-sta della corrente che scorre attraverso il dispositi-vio di protezione da sovratensione (SPD). L’impulso

di corrente ha la forma d'onda 8/20 μs ed è il rife-rimento per la classificazione delle prove su SPDdel Tipo 2 così come per il condizionamento degliSPD per le prove di Tipo 1 e Tipo 2.

Livello di protezione Up

Con il livello di protezione di un SPD viene definitoil massimo valore istantaneo della tensione ai ter-minali di un SPD, e allo stesso tempo viene caratte-rizzata la loro capacità di limitare le sovratensioniad un livello residuo.

A seconda del tipo di SPD, il livello di protezione èdeterminato dalle seguenti prove individuali:

⇒ tensione impulsiva di innesco

1,2/50 μs (100%)

⇒ tensione residua con corrente impulsiva nomi-nale di scarica (secondo CEI EN 61643-11: Ures )

La scelta dei dispositivi di protezione da sovraten-sioni in base al luogo di utilizzo avviene secondole categorie di sovratensione descritte nella normaIEC 60664-1. Va osservato che il valore minimorichiesto di 2,5 kV per un sistema trifase 230/400 Vvale solo per le apparecchiature a installazioneelettrica fissa. Apparecchi nei circuiti terminali, daessa alimentati, necessitano di un livello di prote-zione molto più basso di 2,5 kV.

Anche secondo la IEC 60364-4-534 è richiesto unlivello di protezione minimo di 2,5 kV, per unimpianto di utenza in bassa tensione a 230/400V.Questo livello di protezione minimo può essererealizzato attraverso un'installazione coordinatadi SPD del Tipo 1 e SPD del Tipo 2 oppure attraver-so l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovra-tensioni combinati del Tipo 1.

NormaTipo/Denominazione

CEI 81-8/4:2002(già abrogata)

IEC 61643-1:2005 EN 61643-11:2002

Scaricatore di corrente da fulmineScaricatore combinato

SPD di Classe di Prova I SPD class I SPD Tipo 1

Limitatore di sovratensione perdistribuzione, distribuzione secondaria

SPD di Classe di Prova II SPD class II SPD Tipo 2

Limitatore di sovratensione perprese/apparecchi utilizzatori

SPD di Classe di Prova III SPD class III SPD Tipo 3

Tabella 8.1.1 Classificazione dei dispositivi di protezione secondo CEI, IEC und EN


Tenuta alla corrente di corto circuito

E' il valore presunto della corrente di corto circuitoa frequenza industriale, sopportata dal dispositivodi protezione da sovratensioni con il suo fusibile diprotezione installato a monte.

Capacità di estinzione della corrente susseguentecon UC (If)

Questa capacità, anche chiamata potere di interru-zione, è il valore efficace non influenzato (valorepresunto) della corrente susseguente di rete, chepuò essere estinto automaticamente dal dispositi-vio di protezione da sovratensioni, quando è appli-cata la tensione UC.

Secondo CEI EN 62305-3 e IEC 60346-5-534 la capa-cità di estinzione della corrente susseguente degliSPD dovrebbe corrispondere al valore massimo dicorrente da cortocircuito presunta sul luogo diinstallazione degli SPD. Negli impianti di distribu-zione industriali, con correnti di corto circuito mol-to alti, deve essere scelto un fusibile di protezionein grado di interrompere la corrente susseguentedi rete che attraversa il dispositivo di protezione.

Secondo IEC 60364-5-534 e secondo EN 61643-11gli SPD, che sono collegati tra il conduttore neutroe il conduttore PE, e per i quali dopo l'interventopuò verificarsi una corrente susseguente con fre-quenza di rete (p. es. spinterometro), devono ave-re una capacità di estinzione della corrente susse-guente di If ≥ 100 Aeff.

Limitazione della corrente susseguente (per SPDTipo 1 a tecnologia spinterometrica)

Si definisce limitazione della corrente susseguentela capacità di un SPD con tecnologia spinterometri-ca, di limitare le correnti susseguenti di rete inmodo tale che la corrente che scorre effettivamen-te sia decisamente inferiore alla corrente di corto-circuito presunta sul luogo di installazione.

Attraverso un'elevata limitazione della correntesusseguente viene evitato che gli elementi di pro-tezione a monte (p. es. fusibili) intervengano, per-chè soggetti al passaggio di una corrente susse-guente di rete troppo elevata.

La limitazione della corrente susseguente è unparametro molto importante per garantire la con-tinuità di servizio e quindi la disponibilità dell’im-pianto elettrico, in particolare per gli SPD ad inne-sco con basso livello di protezione.

CoordinamentoPer garantire un'azione selettiva dei diversi SPD, èindispensabile un coordinamento energetico tra isingoli SPD. Il principio di base del coordinamentoenergetico è caratterizzato dal fatto che ogni sta-dio di protezione scarica solo l’energia di disturbo,per la quale l'SPD è predisposto. In caso di energiedi disturbo maggiori, lo stadio di protezione amonte, ad esempio SPD Tipo 1, deve rilevare la sca-rica della corrente impulsiva e togliere il carico aidispositivi di protezione a valle. Un tale coordina-mento deve considerare tutti i disturbi, come lesovratensioni di manovra, le correnti parziali dafulmine, ecc. Una prova di coordinamento energe-tico secondo 62305-4 Allegato C "Coordinamentodegli SPD" deve essere fornita dal costruttore.I dispositivi della famiglia Red/Line sono coordina-ti tra loro e provati per quanto riguarda il coordi-namento energetico.

Tensione TOV Con il termine TOV (TOV = Temporary Over Volta-ge) si intendono le sovratensioni temporanee, chepossono verificarsi a causa di guasti nella rete inbassa o media tensione.Per sistemi TN e per il percorso L-N nei sistemi TT,vale per una durata di 5 secondi, UTOV = 1,45 x U0,considerando che U0 rappresenta la tensione alter-nata nominale delle fasi verso terra. Nei sistemi230/400 V per gli SPD tra L e N risulta una tensioneTOV UTOV = 333,5 V.In caso di sovratensioni TOV, che si creano a causadi guasti di terra all'interno di un sistema ad altatensione, per il percorso N-PE nei sistemi TT valecon una durata di 200 ms, UTOV = 1200V.

I dispositivi della famiglia Red/Line sono predispo-sti e controllati in conformità alle tensioni TOVsecondo norma EN 61643-11La norma IEC 60346-5-534 richiede per gli SPD uti-lizzati negli impianti in bassa tensione di resisterealle tensioni TOV. I dispositivi della famiglia di pro-dotto Red/Line, sono dimensionati per tensioniTOV secondo CEI EN 61643 e soddisfano le prescri-zioni secondo IEC 60346-5-534.

8.1.2 Utilizzo di SPD in diversi sistemiMisure di protezione atti a garantire la sicurezzadelle persone hanno sempre la priorità sulle misu-re di protezione da sovratensioni. Poiché entram-be le misure sono direttamente legate al tipo disistema utilizzato, e di conseguenza anche con

l'utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovra-tensioni (SPD), verranno di seguito descritti i siste-mi TN, TT e IT e il rispettivo impiego degli SPD inquesti sistemi. Le correnti elettriche che scorronoattraverso il corpo umano possono avere effettipericolosi. Perciò sono necessarie, in ogni impiantoelettrico, delle misure di protezione adeguate perevitare questo rischio. I componenti che si trovanoin tensione durante il normale funzionamentodevono essere isolati, rivestiti, schermati o sistema-ti in modo da impedire il contatto diretto con par-ti del corpo umano. Queste misure di protezionevengono denominate "protezione contro i contat-ti diretti". Inoltre, naturalmente, non deve esisterepericolo per le persone, quando a seguito di unguasto, ad esempio un isolamento difettoso, latensione viene trasferita sull'involucro metallico(corpo dell’apparecchio elettrico). Questa prote-zione contro i pericoli, che potrebbero derivare dalcontatto con corpi metallici o masse estranee incaso di guasto, viene denominata "protezionecontro i contatti indiretti".

Generalmente il limite della tensione di contattocontinuativa UL permessa per tensioni alternate èdi 50 V mentre per tensioni continue è di 120 V.

Le tensioni di contatto più elevate che possonoverificarsi in caso di guasto, devono - nei circuititerminali con prese e in circuiti che contengonodispositivi portatili appartenenti alla classe di isola-mento I - essere interrotti in automatico entro 0,4s. Nella distribuzione sono ammessi dei tempi diinterruzione convenzionali fino a 5 s

Nella CEI 64-8/4 sono descritte le misure di prote-zione in caso di contatto indiretto con conduttoridi protezione. Queste misure di protezione com-portano, in caso di guasto l’interruzione automati-ca o la segnalazione del guasto. Durante l'installa-zione delle misure per la "protezione contro i con-tatti indiretti" è necessaria un'assegnazione relati-va alla configurazione del sistema e all'impianto diprotezione.

Secondo CEI 64-8/4 un sistema di distribuzione abassa tensione è caratterizzato nella sua totalità,dalla sorgente di alimentazione fino all'ultimo uti-lizzatore da:

⇒ condizioni di messa a terra nel punto di ali-mentazione dell'impianto (ad esempio latobassa tensione del trasformatore della rete didistribuzione locale)

e

⇒ condizioni di messa a terra degli involucri del-le apparecchiature negli impianti elettrici uti-lizzatori.

Vengono quindi definiti come sistemi di distribu-zione tre tipi base:

sistema TN, sistema TT e sistema ITLe lettere utilizzate hanno i seguenti significati:

La PRIMA LETTERA descrive le condizioni di messaa terra della sorgente di alimentazione elettrica:

T messa a terra diretta di un punto del generato-re elettrico (di solito il centro stella dell'avvol-gimento del trasformatore)

I isolamento di tutte le parti attive da terraoppure collegamento a terra di un punto dellasorgente elettrica attraverso un'impedenza.

La SECONDA LETTERA descrive le condizioni dimessa a terra degli corpi delle apparecchiature del-l'impianto elettrico:

T corpo dell'apparecchiatura messo a terra diret-tamente, indipendentemente da qualsiasimessa a terra eventualmente già esistente diun punto dell'alimentazione elettrica.

N corpo dell'apparecchiatura direttamente colle-gato alla terra del sistema di alimentazione(messa a terra della sorgente elettrica).

LETTERE SUCCESSIVE descrivono la disposizionedel conduttore neutro e del conduttore di prote-zione:

S conduttore neutro e conduttore di protezioneseparati uno dall'altro

C conduttore neutro e conduttore di protezionecombinati (in un solo conduttore)

Per il sistema TN risultano quindi tre possibili ver-sioni:

sistema TN-S, sistema TN-C, sistema TN-C-S.

I dispositivi di protezione che possono essereinstallati nei diversi sistemi sono:

⇒ dispositivo di protezione da sovracorrente,

⇒ dispositivo di protezione a corrente differen-ziale,

⇒ dispositivo di controllo dell'isolamento,

⇒ dispositivo di protezione da tensione di guasto(in casi particolari).


Come già accennato, è necessario assegnare ildispositivo di protezione alla specifica configu-razione di sistema. Risultano le seguenti asse-gnazioni:

Sistema TN

⇒ dispositivo di sovracorrente,

⇒ dispositivo di protezione a corrente differen-ziale.

Sistema TT



⇒ dispositivo di protezione da tensione di guasto(in casi particolari).

Sistema IT



⇒ controllo dell'isolamento.

Queste misure di protezione per le persone hannopriorità assoluta durante l'installazione degliimpianti di alimentazione. Tutte le altre misure disicurezza, come la protezione contro i fulmini e dasovratensioni di sistemi e impianti elettrici, devonoessere subordinate a queste misure di protezione,prese contro il contatto indiretto con conduttori diprotezione considerando la configurazione delsistema e il dispositivo di protezione e non posso-no essere disattivate attraverso l'utilizzo di disposi-tivi di protezione contro i fulmini e sovratensioni.A questo scopo deve anche essere considerato ilcaso di guasto di un SPD, anche se improbabile.Questo è di particolare importanza, perché dispo-sitivi di protezione da sovratensioni sono semprecollegati al conduttore di protezione.

Nei seguenti paragrafi viene descritto l'utilizzodegli SPD nelle diverse configurazioni di sistema.Questi esempi di circuito sono state ricavate dallaIEC 60364-5-534.

Gli esempi di soluzione raffigurati illustrano l'uti-lizzo degli scaricatori di corrente da fulmine princi-palmente nella distribuzione elettrica, nel punto diconsegna, cioè a monte del contatore. La normaIEC 60364-5-534 definisce il luogo di installazione


Figura 8.1.3.1 RCD distrutto daun fulmine

degli scaricatori di corrente da fulmine "vicino alpunto di alimentazione dell'impianto". L'installazione degli scaricatori di corrente da ful-mine nella zona a monte del contatore viene rego-lato p.es. in Germania dalla "Direttiva per l'utilizzodi dispositivi di protezione da sovratensioni di Tipo1 nei sistemi per l'alimentazione elettrica".Questa direttiva elaborata dalla VDEW [Associa-zione degli Distributori di energia elettrica Tede-schi] pone i requisiti di base che a seconda deldistributore competente, possono portare a diver-se esecuzioni tecniche.

8.1.3 Utilizzo di SPD nel sistema TNPer il sistema TN sono ammessi come dispositivi perla "protezione in caso di contatto indiretto" idispositivi di sovracorrente e i dispositivi a corren-te differenziale. Questo significa, per l'utilizzo diun SPD, che questi possono essere installati solo avalle dei dispositivi per la "protezione contro i con-tatti indiretti", per garantire, anche in caso di gua-sto di un SPD, le necessarie misure di protezioneper le persone. Se un SPD di Tipo 1 o 2 viene installato a valle di uninterruttore differenziale, è probabile che, in basealla corrente impulsiva scaricata verso PE, questoprocesso venga interpretato da un interruttore dif-ferenziale (RCD) come corrente di guasto e quindiinterrompe il circuito.Inoltre, con l'utilizzo di un SPD di Tipo 1, in caso disollecitazione con correnti parziali da fulmine,

considerando l'elevatadinamica della corren-te da fulmine, è proba-bile che l'interruttoredifferenziale vengadanneggiato meccani-camente. In questocaso, la misura di pro-tezione contro i con-tatti indiretti verrebbevanificata. Questodeve essere natural-mente evitato, inmodo che l'utilizzodello scaricatore percorrente da fulmine diTipo 1, così come l'uti-lizzo di un SPD Tipo 2,possa avvenire a mon-

te dell'interruttore differenziale. Quindiper SPD di Tipo 1 e 2, come misura per la"protezione contro i contatti indiretti" èpossibile solo l'utilizzo di dispositivi diprotezione da sovracorrente. L'utilizzo diSPD è perciò sempre da analizzare nell'in-terazione con un fusibile come dispositi-vo di protezione da sovracorrente. Lanecessità di prevedere un fusibile di pro-tezione nel ramo dello scaricatore, dipen-de dalla portata dell'interruttore a montee dal fusibile di protezione ammesso perl'SPD. Per l'utilizzo di SPD di Tipo 1, 2 e 3valgono, nel sistema TN, le seguenti ten-sioni continuative massime (Figure da8.1.3.2 e 8.1.3.3a a b):

Un esempio di collegamento per l'utilizzodi scaricatori di corrente da fulmine edispositivi di protezione da sovratensioninel sistema TN-C-S è illustrato nella figura8.1.3.4. Si può notare che l'utilizzo di unSPD di Tipo 3 avviene a valle dell'interrut-tore differenziale (RCD).

A questo occorre aggiungere che:

In base alla frequenza di sovratensioni dimanovra nei circuiti finali, gli SPD di Tipo3 vengono principalmente utilizzati perla protezione di sovratensioni trasversali.Queste sovratensioni si verificano di soli-to tra L e N. Con una limitazione di sovra-tensione tra L e N non viene scaricata cor-rente impulsiva verso PE, quindi questoprocesso non può essere interpretatocome corrente differenziale da parte del-l'RCD. Inoltre, gli SPD Tipo 3 sono previstiper una capacità di scarica nominale di1,5 kA. Questi valori sono sufficienti inquanto gli stadi di protezione degli SPDTipo 1 e 2 a monte, sono in grado di rile-vare gli impulsi ricchi di energia. Con l'uti-lizzo di RCD resistenti alle correnti impul-sive, queste ultime non sono in grado difar intervenire gli RCD o provocare dan-neggiamenti meccanici. Le immaginiseguenti mostrano l'utilizzo di SPD nel-l'ambito di un concetto di protezione dafulminazione a zone e delle necessariemisure di protezione da fulmine e sovra-tensioni per un sistema TN-C-S.


U0 = Tensione nominaledelle fasi verso terra

L1L2L3

PEN

U0 = 230 V AC

Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC

=> 3 x SPD con Uc 255 V AC

1,1 U0

RA

Figura 8.1.3.2 Circuito di protezione “3-0” nel sistema TN-C

U0 = 230 V AC

Fase verso PE:Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC

Neutro verso PE:Uc 230 V AC

3 x SPD con Uc 255 V AC1 x SPD con Uc 230 V AC

I valori di U0 tra neutro e PE si rife-riscono già alle condizioni di eserciziopiù sfavorevoli, e così non viene con-siderata la tolleranza del 10%.

1,1 U0 U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra

RA

Figura 8.1.3.3a Circuito di protezione “4-0” nel sistema TN-S

1,1 U0

U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensione nominale delle fasiverso terra

RA

U0 = 230 V AC



3 x SPD con Uc 255 V AC1 x SPD con Uc 230 V AC

I valori di U0 tra neutro e PE si rife-riscono già alle condizioni di eserciziopiù sfavorevoli, e così non viene con-siderata la tolleranza del 10%.

Figura 8.1.3.3b Circuito di protezione “3+1” nel sistema TN-S


Utenza finale

L1L2L3NPE

Quadro secondario


F3

EBB locale

Quadro generale


F2

Wh

F1

PEN

LPS

este

rno

MEBB

RCD

Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443)

Protezione secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10)

Cassettarete

Figura 8.1.3.4 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-C-S

Utenza finale

L1L2L3NPE

Quadro secondario


F3

EBB locale

Quadro generale

Wh

LPS

este

rno

MEBB

F2

Cassettarete

F1Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443)


RCD


Figura 8.1.3.5 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-S


®

®

®

®

®

®

®

®

DEHNflex

ÜS-Schutz

L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N´/PEN N/PEN

DEHNbloc® DB 3 255 H

®

®

®

L L'

N’/PEN N/PENDSI!

DEHNbloc® MaxiDBM 1 255 L

L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


DEHNflex

L1 L2 L3 N PE

lunghezza linea ≥ 5 m

16 A

Pres

e el

ettr

iche

Segn

alaz

ione

gua

sti

1 x DSA 230 LA Art. 924 370per canaline portacavi

1 x DFL M 255 Art. 924 396per prese già esistenti

con contatto di telesegnalamento:1 x DG M TNS 275 FM Art. 952 405

1 x DV M TNC 255 Art. 951 300alt. 1 x DV M TNC 255 FM Art. 951 305disponibile come variante

1 x DV M TNS 255 Art. 951 400alt. 1 x DV M TNS 255 FM Art. 951 405

1125 A

Limitatore di sovratensioneTipo 2

1125 A


1 x DG M TNS 275 Art. 952 400


Scaricatore di correnteda fulmine

Tipo 1

1 x DB 3 255 H Art. 900 120alt. 3 x DB 1 255 H Art. 900 222

1 x MVS 1 8 Art. 900 611

1315 A

Scaricatore di correnteda fulmine coordinato

Tipo 1

DEHNbloc® MaxiCoordinato senza ulteriore

lunghezza di linea al DEHNguard®.

3 x DBM 1 255 L Art. 900 0261 x MVS 1 8 Art. 900 611

alt. 3 x DBM 1 255 Art. 900 0251 x MVS 1 8 Art. 900 611

1315 AD

istr

ibuz

ione

pri

ncip

ale

Dis

trib

uzio

ne s

econ

dari

a

Scaricatore combinatoTipo 1

DEHNventil®

Coordinato senza ulteriorelunghezza di linea agli SPDdi Tipo 2 e 3 della Red/Line.

1315 A


1 x DFL M 255 Art. 924 396per sistemi sotto pavimentazione



EBB

1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore

Figura 8.1.3.6 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - esempio palazzina uffici con separazione del PEN nel quadro generale


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


S-PROTECTOR

230V~ Defect

Überspannungsschutz

SFL-Protector

0 1

®

®

®

®

®

®

L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N´/PEN N/PEN

DEHNbloc® DB 3 255 H

®

®

®

L1 L2 L3 N PE


16 A

Pres

e el

ettr

iche

Dis

trib

uzio

nre

prin

cipa

leD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria

EBB




Tipo 1


Tipo 1Scaricatore combinato

Tipo 1



Segn

alaz

ione

gua

sto

1 x NSM PRO EW Art. 924 3421 x SF PRO Art. 909 8201 x S PRO Art. 909 821 1 x SFL PRO Art. 912 260

1 x DG M TNC 275 Art. 952 300con contatto di telesegnalamento:1 x DG M TNC 275 FM Art. 952 305


1 x MVS 1 8 Art. 900 611


alt. 3 x DBM 1 255 Art. 900 0251 x MVS 1 8 Art. 900 611

1 x DV M TNC 255 Art. 951 300alt. 1 x DV M TNC 255 FM Art. 951 305


DEHNventil®


1125 A 1125 A


1315 A 1315 A 1315 A




Figura 8.1.3.7 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - esempio palazzina uffici con separazione del PEN nel quadro di distribuzione secondario


DEHN SPDSPS PRO

/ IN function

OUT / FM

NETZFILTER

L' L' N' N'OUT

L L N NIN

N L1

N L1

L2 L3

L2 L3

DEHNrail 230/3N FMLDR 230 3N FML

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


1 2 3

14 11 12

DEHNsignalDSI DBM

VNHV NH 00 280

VNHV NH 00 280

VNHV NH 00 280

3 x V NH00 280 Art. 900 261

3 x DB NH00 255 H Art. 900 273alt. 3 x DB 1 255 H Art. 900 222

1 x MVS 1 8 Art. 900 611

1315 A


alt. 3 x DBM 1 255 S Art. 900 220

1315 A

Segn

alaz

ione

guas

to

1 x DV M TNC 255 FM Art. 951 305alt. 1 x DV M TNC 255 Art. 951 300

1315 A

Segn

alaz

ione

gua

sto

1 x DG M TNC 275 Art. 952 300con contatto di telesegnalamento:1 x DG M TNC 275 FM Art. 952 305

1125 A

13 A

1 x SPS PRO Art. 912 253 1 x DR 230 3N FML Art. 901 130

116 A

Apparecchioelettronico

senza filtro direte NF 10 sonopossibili 25 A

1 x DR M 2P 255 FM Art. 953 2051 x NF 10 Art. 912 254

110 A

L1 L2 L3 N PE


16 A

Qua

dro

di c

oman

do /

mac

chin

a

EBB





Tipo 1


Tipo 1



Dis

trib

uzio

ne p

rinc

ipal

eD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria





DEHNventil®


2

PLC PLC

1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore2) senza prefusibile supplementare con cablaggio protetto da guasto a terra e da corto circuito

Figura 8.1.3.8 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - esempio impianto industriale con separazione del PEN nel quadro di distribuzione secondario

8.1.4 Utilizzo di SPD nel sistema TTPer il sistema TT, i dispositivi di "protezione controi contatti indiretti" ammessi sono i dispositivi diprotezione da sovracorrente, dispositivi di prote-zione a corrente differenziale (RCD) e, in casi parti-colari, i dispositivi di protezione da tensione diguasto. Questo significa, per l'utilizzo di scaricatoridi corrente da fulmine o di sovratensioni nel siste-ma TT, che possono essere installati solo a valle deidispositivi di protezione sopra descritti, per garan-tire in caso di guasto di un dispositivo di protezioneda sovratensioni (SPD), la "protezione contro i con-tatti indiretti".

Come già descritto nel paragrafo 8.1.3, nella dispo-sizione dei Tipi 1 e 2 a valle di un RCD occorre pre-vedere che, in seguito ad una corrente impulsivascaricata verso PE, questo processo di scarica vengainterpretato dall'RCD come una corrente di guastoe quindi interrompa il circuito. Durante l'utilizzo diSPD del Tipo 1 occorre inoltre partire dal presuppo-sto che, come per il sistema TN, l'RCD, attraverso ladinamica della corrente parziale da fulmine scari-

cata in caso di innesco degli SPD di Tipo 1, verreb-be danneggiato meccanicamente. In questo modoil dispositivo per la "protezione contro i contattidiretti" verrebbe danneggiato e le misure di prote-zione verrebbero vanificate. Una tale situazione,che può avere come conseguenza la messa in peri-colo delle persone, deve naturalmente essere evi-tata. Perciò, nel sistema TT, la disposizione degliSPD di Tipo 1 e anche degli SPD di Tipo 2, deveavvenire in linea di massima a monte dell'interrut-tore differenziale. Gli SPD di Tipo 1 e 2 nel sistemaTT devono essere disposti in modo che le condizio-ni per l'utilizzo dei dispositivi di protezione dasovracorrente per la "protezione contro i contattiindiretti" vengono rispettate:

In caso di guasto, cioè in caso di SPD difettoso,devono scorrere delle correnti di cortocircuito chedeterminino l'interruzione automatica dei disposi-tivi di protezione da sovracorrente entro 5 s. Se ladisposizione degli scaricatori fosse effettuata per ilsistema TT, come mostrato nelle figure 8.1.3.4 e8.1.3.5, per il sistema TN, in caso di guasto, non siformerebbero correnti di cortocircuito, ma solo


S-PROTECTOR

230V~ Defect

DEHNventil® ZPDV ZP TNC 255

PEN

PEN

L3

L2

L1

L1 L2 L3 N PE

16 A

Pres

e el

ettr

iche

EEB

Rego

lazi

one

cald

aia


1 x DV ZP TNC 255 Art. 900 390disponibile in alternativa per sistemi a 5 conduttori1 x DV ZP TT 255 Art. 900 391

Nota:In alternativa può essere utilizzato un limitatore di sovratensione

(p.es. DG M TNC 275 Art. 952 300)se non esiste:- protezione contri i fulmini esterna- alimentazione elettrica in linea aerea- antenna sul tetto

Dis

trib

uzio

ne c

entr

ale

1 x S PRO Art. 909 8211 x SF PRO Art. 909 8201 x SFL PRO Art. 912 260


1 x DR M 2P 255 Art. 953 200


KW h

L1L2L3

PEN

Caldaia

315 A gL/gG

Figura 8.1.3.9 Utilizzo di SPD nel sistema TN - esempio casa unifamiliare

Gli SPD di Tipo 2 vengono collegati anch’essi tra Le N e tra N e PE. Per gli SPD tra N e PE, in combina-zione con gli SPD di Tipo 2, la capacità di scaricadeve essere di almeno in ≥ 20 kA (8/20 μs) per siste-mi trifase e in ≥ 10 kA (8/20 μs) per sistemi monofa-se.

Poiché il coordinamento avviene sempre in base alrischio maggiore presunto (forma d'onda 10/350μs), per gli scaricatori N-PE di Tipo 2 della famigliaRed/Line viene preso, come base, un valore di 12kA (10/350 μs).

Un esempio di collegamento per l'utilizzo di SPDnel sistema TT è illustrato nelle figure 8.1.4.2. -8.1.4.6 L'utilizzo di limitatori di sovratensione diTipo 3 viene effettuato come per il sistema TN avalle dell'RCD. La corrente impulsiva scaricata daquesto SPD è generalmente così bassa, che questoprocesso non viene riconosciuto dall'RCD comeuna corrente differenziale.

Tuttavia, anche in questo caso è consigliato di uti-lizzare un RCD resistente alle correnti impulsive.

correnti di guasto versoterra. Queste correnti diguasto verso terra, tutta-via, in determinate circo-stanze non provocano l’in-tervento, nel tempo richie-sto, dei dispositivi di prote-zione contro le sovracor-renti installati a monte.

La disposizione degli SPDTipo 1 e 2 nel sistema TTavviene per questo tra L eN. Con questa disposizionesi vuole garantire che, incaso di un dispositivo diprotezione difettoso nelsistema TT, circola una cor-rente di cortocircuito cheprovochi l’intervento deldispositivo di protezionecontro la sovracorrente amonte. Tuttavia, poiché lecorrenti da fulmine gene-ralmente fluiscono versoterra, cioè PE, deve essereaggiunto un ulteriore per-corso di scarica tra N e PE.Questi cosiddetti "scaricatori N-PE" devono soddi-sfare determinati requisiti, dal momento che da unlato deve essere trasportata la somma delle cor-renti parziali di scarica da L1, L2, L3 e N e dall'altrolato, per effetto di un possibile spostamento delcentro stella, deve essere presente una capacità diestinzione di corrente susseguente di 100 Aeff. Perl'utilizzo di SPD nel sistema TT tra L e N valgono leseguenti tensioni continuative massime (Figura8.1.4.1):

La capacità di sopportare la corrente da fulminedegli SPD di Tipo 1 viene definita in corrisponden-za ai livelli di protezione LPL I, II, III/IV, secondo CEI EN 62305-1. Per la capacità di sopportare la corrente da fulmi-ne degli SPD tra N e PE devono essere rispettati iseguenti valori:

Livello di protezione LPL:

I Iimp ≥ 100 kA (10/350 μs)

II Iimp ≥ 75 kA (10/350 μs)

III/IV Iimp ≥ 50 kA (10/350 μs).


U0 = 230 V AC



3 x Scaricatore con Uc 255 V AC

1 x Scaricatore N-PE con Uc 230 V AC

I valori U0 tra conduttore neutro e PEsi riferiscono già alle condizioni diesercizio più sfavorevoli, e quindinon è da considerare una tolleranzadel 10%.

1,1 U0

U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensione nominale delle fasiverso terraRA

Figura 8.1.4.1 Sistema TT (230/400 V); versione di circuito "3+1"



Utenze finali

L1L2L3NPE

Quadro secondario

F3

EBB locale

Quadro generale

F2

Wh

F1

LPS

este

rno

MEBB

Protezione dalle sovratensioni secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443)

Protezione contro i fulmini e sovratensioni secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10)

RCD

Cassettarete


Figura 8.1.4.2 Utilizzo di SPD nel sistema TT

DEHNflex

L1 L2 L3 N PE

16 A

Pres

e el

ettr

iche

EBB

Rego

lazi

one

cald

aia

Scaricatore combinatotipo 1

1 x DV M TT 255 Art. 951 310

Nota:In alternativa può essere utilizzato un limitatore di sovratensione

(p.es. DG M TNC 275 Art. 952 300)se non esiste:- protezione contri i fulmini esterna- alimentazione elettrica in linea aerea- antenna sul tetto

Dis

trib

uzio

ne c

entr

ale

1 x DR M 2P 255 Art. 953 200


125 A

1 x DFL M 255 Art. 924 396


Caldaia

Figura 8.1.4.3 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio casa unifamiliare


®

®

®

®

®

®

®

®

DEHNflex

ÜS-Schutz

®

®

®

®

DEHNgap MaxiDGP M255

DSI!

N N'

N

L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N´/PEN N/PEN

DEHNbloc® DB 3 255 HDurchgangsklemme

DK 35DEHNgap B/nDGP BN 255


1 x DGP BN 255 Art. 900 1321 x DK 35 Art. 900 6991 x MVS 1 4 Art. 900 610

1315 A

3 x DBM 1 255 L Art. 900 026alt. 3 x DBM 1 255 Art. 900 025

1 x DGPM 255 Art. 900 0551 x MVS 1 8 Art. 900 611

1315 A

1 x DV M TT 255 FM Art. 951 315alt. 1 x DV M TT 255 Art. 951 310

1315 A

Segnalazione guasto

L1 L2 L3 N PE


16 A

Pres

e el

ettr

iche

EBB

Segn

alaz

ione

gua

sto

1 x DSA 230 LA Art. 924 370per canaline portacavi

1 x STC 230 Art. 924 350per prese esistenti

con contatto di telesegnalamento:1 x DG M TT 275 FM Art. 952 315

1125 A


1125 A


1 x DG M TT 275 Art. 952 310



Tipo 1


Tipo 1



Dis

trib

uzio

ne p

rinc

ipal

eD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria



1 x DFL M 255 Art. 924 396per sistemi sotto pavimentazione



DEHNventil®


RCD


Figura 8.1.4.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio palazzina uffici


®

®

®

®

®

®

®

®

DEHN SPDSPS PRO

/ IN function

OUT / FM

NETZFILTER

L' L' N' N'OUT

L L N NIN

N L1

N L1

L2 L3

L2 L3

DEHNrail 230/3N FMLDR 230 3N FML

DEHNgap MaxiDGP M255

DSI!

N N'

N

L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


L L'

N’/PEN N/PENDSI!


1 2 3 4

14 11 12

DEHNsignalDSI DV

®

®

®

®

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

DEHNbloc®

NHDB NH00 255

RCD

13 A

1 x SPS PRO Art. 912 253

3 x DB NH00 255 H Art. 900 2731 x DGP B NH00 N 255 Art. 900 269

1315 A

1 x DV M TT 255 FM Art. 951 315alt. 1 x DV M TT 255 Art. 951 310

1315 A

Segnalazione guasto

1 x DR 230 3N FML Art. 901 130

116 A


3 x DBM 1 255 L Art. 900 026alt. 3 x DBM 1 255 Art. 900 025

1 x DGPM 255 Art. 900 0551 x MVS 1 8 Art. 900 611

1315 A

Segn

alaz

ione

guas

to

senza filtro direte NF 10 sonopossibili 25 A

1 x DR M 2P 255 FM Art. 953 2051 x NF 10 Art. 912 254

110 A

L1 L2 L3 N PE


16 A

Qua

dro

di c

oman

do /

mac

chin

a

EBB

Segn

alaz

ione

gua

sto

con contatto di telesegnalamento:1 x DG M TT 275 FM Art. 952 315


1125 A


1125 A


1 x DG M TT 275 Art. 952 310



Tipo 1


Tipo 1



Dis

trib

uzio

ne p

rinc

ipal

eD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria





DEHNventil®


PLC PLC

Figura 8.1.4.5 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio impianto industriale

8.1.5 Utilizzo di SPD nel sistema IT

Per il sistema IT si considerano dispositivi di "prote-zione contro contatti indiretti" i dispositivi disovracorrente, i dispositivi di protezione a correntedifferenziale (RCD) e i dispositivi di controllo del-l'isolamento.Mentre nei sistemi TN o TT la "protezione contro icontatti indiretti" in caso di un primo guasto vienegarantito dalle condizioni di intervento dei dispo-sitivi di protezione da sovracorrente o RCD, nelsistema IT, dopo il primo guasto avviene soltantouna segnalazione. Una tensione di contatto trop-po elevata non può verificarsi, dal momento che alprimo guasto nel sistema IT viene solo creato unriferimento verso terra del sistema. Il sistema ITdiventa quindi un sistema TN o TT. Perciò, un siste-ma IT dopo il primo guasto può continuare ad ope-rare senza rischio, in modo che i lavori o i processidi produzione già iniziati (ad esempio nell’indu-stria chimica) possano essere conclusi. Al primoguasto il conduttore di protezione assume ilpotenziale della fase difettosa, il che tuttavia nonrappresenta un pericolo, dal momento che attra-verso il conduttore di protezione tutti i corpi e leparti metalliche toccabili assumano lo stessopotenziale e quindi non si possono creare differen-ze di potenziale pericolose. Occorre tuttavia osser-vare che al primo caso di guasto la tensione deiconduttori non difettosi verso terra corrispondenel sistema IT alla tensione tra le fasi. Quindi, in unsistema IT 230/400V, in caso di un'SPD difettoso, siavrà una tensione di 400V all’SPD non difettoso.Questo possibile stato di funzionamento deveessere preso in considerazione nella scelta degliSPD per quanto riguarda la tensione massimaammessa.

Osservando i sistemi IT occorre distinguere trasistemi IT con conduttore neutro e sistemi IT senzaconduttore neutro. Per sistemi IT senza conduttore neutro gli SPD ven-gono installati nel cosiddetto circuito "3+0" traogni fase e il conduttore PE. Per sistemi IT con con-duttore neutro può essere utilizzato il circuito"4+0" o "3+1". Se si utilizza il circuito "3+1" occorre prestareattenzione ad inserire anche nel ramo N-PE un SPDcon una capacità di estinzione della corrente susse-guente appropriata alle condizioni del sistema. Per l'utilizzo degli SPD di Tipo 1, 2 e 3 nei sistemi ITsenza e con conduttore neutro valgono le seguenti


L1L2L3PE

UL-L 500 V AC

Fase verso PE:Uc 500 V AC

3 x scaricatore con Uc 500 V AC

I valori di Uc si riferiscono già allecondizioni di esercizio più sfavorevoli,e quindi non è da considerare la tol-leranza del 10%.

UL-L

RA

Figura 8.1.5.1a Sistema IT senza neutro distribuito;circuito “3-0”

U0 = 230 V AC

Fase verso neutro:Uc 3 x 230 V = 398 V AC


3 x scaricatore con Uc 398 V AC1 x scaricatore con Uc 230 V AC

I valori di Uc si riferiscono già allecondizioni di esercizio più sfavorevoli,e quindi non è da considerare la tol-leranza del 10%.

3 U0

L1L2L3NPE


U0

RA

Figura 8.1.5.1b Sistema IT con neutro distribuito;circuito “4-0”

U0 = 230 V AC

Fase verso neutro:Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC


3 x scaricatore con Uc 253 V AC1 x scaricatore con Uc 230 V AC

I valori di U0 tra neutro e PE siriferiscono già alle condizioni diesercizio più sfavorevoli, e quindinon è da considerare la tolleranzadel 10%.

1,1 U0

L1L2L3NPE


U0

RA

Figura 8.1.5.1c Sistema IT con neutro distribuito;circuito “3+1”

tensioni massime conti-nuative (Figure 8.1.5.1a-c).

Con un secondo guasto inun sistema IT deve quindiavvenire l'intervento deldispositivo di protezione. Per l'utilizzo di SPD nelsistema IT in combinazio-ne con un dispositivo perla "protezione contro icontatti indiretti" valgo-no le stesse indicazionifornite nei paragrafi 8.1 e8.2 per i sistemi TN e TT.E' quindi consigliatoanche nel sistema IT l'uti-lizzo di SPD di Tipo 1 e 2 amonte dell'RCD. Un esempio di collega-mento per l'utilizzo diSPD nel sistema IT senzaconduttore neutro è illu-strato nella figura 8.1.5.2e 8.1.5.3. La figura 8.1.5.4 illustral'utilizzo di SPD nel siste-ma IT con conduttoreneutro distribuito.



Utenze finali

L1L2L3

PE

Quadro secondario

F3

EBB locale

Quadro generale

F2

Wh

F1

LPS

este

rno

MEBB

Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443)



Cassettarete

Figura 8.1.5.2 Utilizzo di SPD nel sistema IT senza neutro distribuito

125 A1

250 A1

L L' PE PE'

DEHNbloc® MAXI DBM 440

L L' PE PE'


L L' PE PE'


125 A1

Segn

alaz

ione

gua

sto

L1 L2 L3PE

con contatto di telesegnalamento:3 x DG S 440 FM Art. 952 0951 x MVS 1 4 Art. 900 610



3 x DG S 440 Art. 952 0751 x MVS 1 4 Art. 900 610

3 x DBM 440 Art. 900 044

Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1DEHNbloc® Maxi

Dis

trib

uzio

ne p

rinc

ipal

eD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria

1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente unaprotezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore

Figura 8.1.5.3 Utilizzo di SPD nel sistema IT 400 V - esempio senza neutro distribuito

8.1.6 Calcolo delle lunghezze dei conduttoridi collegamento per SPD

Il calcolo delle lunghezze dei collegamenti perdispositivi di protezione da sovratensione costitui-sce una parte importante delle norme di installa-zione IEC 60364-5-534.Gli aspetti elencati di seguito sono spesso ragionedi contestazione durante i controlli da parte diperiti, ispettori, ecc.

Collegamento passante a V secondo IEC 60364-5-534

Decisivo per la protezione di impianti, apparec-chiature e utenze è il valore effettivo della tensio-ne impulsiva presente sugli impianti da protegge-re. Un effetto di protezione ottimale si ottienequando il livello della tensione impulsiva sull'im-pianto da proteggere corrisponde al livello di pro-

tezione del dispositivo diprotezione da sovraten-sioni.Per questa ragione, nellaIEC 60364-5-534 vieneproposto per il collega-mento dei dispositivi diprotezione da sovraten-sioni una tecnica di colle-gamento a V, come illu-strato nella figura 8.1.6.1.In questo caso non vengo-no utilizzate diramazioniseparate per il collega-mento dei dispositivi diprotezione da sovraten-sioni.

Collegamento parallelosecondo IEC 60364-5-534

La tecnica di collegamen-to a V non è utilizzabile intutte le condizioni del-l'impianto.Le correnti nominali chenell'ambito di un cablag-gio a V vengono condotteattraverso morsetti doppial limitatore di sovraten-sione, sono limitate dallacapacità di carico termicodei suddetti morsetti dop-pi. Per questa ragione il

costruttore prescrive un determinato valore di fusi-bile di protezione massimo ammissibile del disposi-tivo di protezione da sovratensioni, il che a sua vol-ta, per sistemi con carichi nominali maggiori rendetalvolta inutilizzabile il cablaggio a V. Attualmente sono disponibili sul mercato deicosiddetti "morsetti doppi per il collegamento didue conduttori", con i quali questa "problemati-ca" può essere risolta. Quindi, con un aumentodella corrente di esercizio possono essere mante-nute minime le lunghezze di collegamento. Conl'utilizzo di tali morsetti occorre tuttavia rispettareil valore dei prefusibili di protezione raccomandatidal costruttore (Figure 8.1.6.2 e 8.1.6.3). Se il cablaggio a V è del tutto escluso, è necessarial'installazione dei dispositivi di protezione dallesovratensione in una diramazione separata del cir-cuito. Se il valore nominale del fusibile installato amonte dell'impianto supera il valore massimo di


Durchgangsklemme

DK 35

125 A1

315 A1

Durchgangsklemme

DK 35

L L'

N/PEN N/PENDSI!


L L'

N/PEN N/PENDSI!


L L'

N/PEN N/PENDSI!


L L'

N/PEN N/PENDSI!


L1 L2 L3 N


4 x DG S 275 Art. 952 0701x MVS 1 8 Art. 900 6111x DK 35 Art. 900 699

Scaricatore di corrente da fulmine coordinatoTipo 1

DEHNbloc®

Dis

trib

uzio

ne p

rinc

ipal

eD

istr

ibuz

ione

sec

onda

ria

1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente unaprotezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore

PE

4x DBM 1 255 Art. 900 0251x MVS 1 8 Art. 900 6111x DK 35 Art. 900 699

EBB

Figura 8.1.5.4 Utilizzo di SPD nel sistema IT 230/400 V - esempio con conduttore neutro distribuito

corrente nominale permesso per il fusibile di pro-tezione del dispositivo di protezione da sovraten-sioni, la diramazione del dispositivo di protezioneda sovratensioni deve essere dotata di un propriofusibile di protezione per lo scaricatore di sovra-tensione (Figura 8.1.6.4) oppure vengono utilizzatidegli SPD con prefusibile integrato (Figure 8.1.6.5e 8.1.6.6).

All'innesco del dispositivo di protezione da sovra-tensioni nella diramazione, altri elementi (condut-tori, fusibile) vengono attraversati dalla correnteimpulsiva, che provoca sulle relative impedenzedelle cadute di tensione dinamiche.

Qui si può notare che la componente ohmicarispetto alla componente induttiva è trascurabile.

Tenendo conto della relazione

e delle velocità di variazione della corrente (di/dt)per processi transienti di alcune 10 kA/μs, la cadutadi tensione dinamica udyn viene determinata per lopiù dalla componente induttiva. Per mantenere ridotta questa caduta di tensione,l'induttanza del collegamento e quindi la sua lun-ghezza devono essere tenuti al minimo possibiledall'installatore specializzato che esegue i lavori.Nella IEC 60364-5-534 viene perciò suggerito di pre-vedere una lunghezza complessiva del collegamen-


iImp Corrente impulsiva scaricatausp Tensione di limitazione del dispositivo

di protezioneUTot Tensione residua ai morsetti

dell’apparecchio finale

UTot = usp

UTotuspiImp

Figura 8.1.6.1 Collegamento a V di dispositividi protezione da sovratensione

Figura 8.1.6.2 Principio del "morsetto di col-legamento doppio" (ZAK) - rappresentazione unipolare

Figura 8.1.6.3 Morsetto doppio STAK 2X16

iImp Corrente impulsiva di scarica

usp Tensione di limitazione del dispositivo

UTot Tensione residua ai morsettidell'apparecchio finale

udyn 1 Caduta di tensione dinamica sul latofase del dispsitivo di protezione

udyn 2 Caduta di tensione dinamica sul latoterra del dispsitivo di protezione

UTot = udyn 1 + usp + udyn 2

L/N

PE

UTotuspiImp

udyn 1

udyn 2

Figura 8.1.6.4 Collegamento dei dispositivi diprotezione dalle sovratensioninella diramazione

Figura 8.1.6.5 DEHNbloc Maxi S: scaricatore dicorrente da fulmine coordinatocon prefusibile integrato

Figura 8.1.6.6 Limitatore di sovratensioneVNH Tipo 2 per l’utilizzocon portafusibili NH

u i Rdi

dtLdyn = ⋅ + ⎛

⎝⎜⎞⎠⎟

Con l’installazione del collegamen-to y, la distanza tra il quadro diallacciamento e misura o distribu-zione principale e la barra equipo-tenziale è irrilevante. La soluzionedi questo problema riguarda esclu-sivamente la scelta del conduttoredi collegamento sul lato terra deidispositivi di protezione dallesovratensioni.

Disposizione del collegamento sullato fase

Anche la lunghezza del collega-mento sul lato fase deve essere con-siderata. A questo scopo può essere

utile l'esempio seguente:Negli impianti di distribuzione estesi deve essereprevista una protezione da sovratensioni per ilsistema di distribuzione a sbarre e per i relativi cir-cuiti (da A a D) (Figura 8.1.6.9).

Per l'utilizzo dei dispositivi di protezione dallesovratensioni in questo caso vengono consideratiin alternativa i luoghi di installazione 1 e 2. Il luo-go di installazione 1 si trova direttamente sull'ali-mentazione del sistema a barre. Quindi, per tuttele utenze è garantita nella stessa misura, la prote-zione da sovratensione. La lunghezza effettiva deicollegamenti dello scaricatore nel punto di instal-lazione 1 risulta I1 per tutte le utenze. A volte, perragioni di spazio, il luogo di installazione deidispositivi di protezione dalle sovratensioni vienescelto lungo il percorso del sistema di distribuzionea sbarre. In casi estremi può essere scelto il luogo diinstallazione 2, per la disposizione indicata in figu-ra 8.1.6.9. Per quanto riguarda il circuito A la lun-ghezza effettiva del collegamento risulta I2. I siste-mi di distribuzione a sbarre presentano, rispetto acavi e conduttori, un'induttanza ridotta (ca. 1/4) edi conseguenza una caduta di tensione induttivaminima; la lunghezza delle sbarre collettrici nondeve essere tuttavia trascurata.

La scelta dei collegamenti ha un'influenza deter-minante sull'efficacia dei dispositivi di protezioneda sovratensioni e deve perciò essere consideratagià in fase di progettazione dell'impianto!I contenuti appena descritti della IEC 60364-5-534sono stati determinanti per lo sviluppo del nuovoscaricatore combinato DEHNventil, che deve com-binare i requisiti di scaricatori di corrente da fulmi-

to dei dispositivi di protezione dalle sovratensioninelle diramazioni dei conduttori non superiore a0,5 m (Figura 8.1.6.7).

Disposizione del collegamento verso terraQuesto requisito apparentemente difficile da met-tere in pratica verrà spiegato con l'esempio dellefigure 8.1.6.8a e b. Viene illustrato un collegamen-to equipotenziale principale di un impianto diutenza in bassa tensione secondo CEI 64-8/4, nelquale il collegamento equipotenziale antifulmineviene completato con l'utilizzo di un dispositivo diprotezione dalle sovratensioni del Tipo 1.I provvedimenti in figura 8.1.6.8a sono state instal-late indipendentemente. Il PEN è stato collegatocon la barra equipotenziale e attraverso un con-duttore equipotenziale separato è stato eseguito ilcollegamento a terra degli scaricatori. La lunghezza di collegamento effettiva (Ia) per idispositivi di protezione da sovratensioni è perciòla distanza tra il punto di installazione dei disposi-tivi di protezione da sovratensioni (ad esempioquadro di allacciamento rete, distribuzione princi-pale) fino alla barra equipotenziale. Con un colle-gamento di questo tipo si ottiene raramente unaprotezione efficace. Senza grandi sforzi è possibi-le, diminuire la lunghezza di collegamento effetti-va degli scaricatori (Ib < 0,5 m) collegando il con-duttore come illustrato in figura 8.1.6.8b. Questo viene ottenuto tramite un conduttore di"bypass" (y) dall'uscita lato terra degli scaricatoriverso PEN. Il collegamento dall'uscita lato terradegli scaricatori verso la barra equipotenziale (x),viene mantenuto.


SPD E/l

a + b ≤ 0,50 m

EBB

SPD

E/l

(b1 + b2) < 0,50 m

EBB

ab

b1

b2

Figura 8.1.6.7 Lunghezze di collegamento massime suggerite per i dispositivi di protezionedalle sovratensioni nella diramazione

ne e da sovratensione in un unicodispositivo di protezione, in conformi-tà alla serie di norme CEI EN 62305-parte 1-4. Questo permette di realizzare uncablaggio a V direttamente sul disposi-tivio. La figura 8.1.6.10 illustra lo sche-ma funzionale di un cablaggio a V.Dalla figura 8.1.6.11 è visibile comepuò essere utilizzato in modo vantag-gioso un cablaggio a V con l'aiuto dipettini di collegamento. Il cablaggio a V (detto anche passante)per la relativa capacità di carico termi-co dei morsetti doppi impiegati è ese-guibile fino a 125 A. Per carichi con delle correnti nominali> 125 A, il collegamento dei dispositividi protezione da sovratensioni vieneeffettuato tramite una diramazione(cablaggio parallelo). Qui devono esse-re rispettate le lunghezze massime dicollegamento secondo IEC 60364-5-534. Un'esecuzione del cablaggioparallelo è raffigurata nella figura8.1.6.12.A questo proposito occorre tuttaviaosservare, che sul collegamento latoterra, può essere sfruttato il doppiomorsetto di terra. Come illustrato infigura 8.1.6.12 è spesso possibile senzasforzi, raggiungere una lunghezza


L1L2L3

PEN

EBB

x

non favorevole

l a

Figura 8.1.6.8a Punto di vista dell'utilizzatore- posa sfavorevole dei

conduttori

L1L2L3

PEN

EBB

x

favorevole

y

l b

Figura 8.1.6.8b Punto di vista dell'utilizzatore- posa favorevole dei

conduttori

l1

l2

A B C D

lunghezza totale nel luogo d'installazione 1lunghezza totale nel luogo d'installazione 2

Inst

alla

zione

1In

stal

lazio

ne 2

Figura 8.1.6.9 Disposizione dei dispositivi diprotezione nell'impianto e lalunghezza di collegamento effi-cace risultante

Figura 8.1.6.11Cablaggio a V dello scaricatore combinato DEHNventil M TNC tramite pettine

EBB

L1'L2'L3'PEN

L1 L2 L3PENCavo di alimentazione

F4 F5 F6

F1-F3

Cass

etta

alla

ccia

men

to re

te

F1 - F3> 125 A gL/gG

F4 - F6≤ 125 A gL/gG

®

®

®

Figura 8.1.6.10Cablaggio a V

8.1.7 Dimensionamento delle sezioni di col-legamento e della protezione di back-up per dispositivi di protezione dasovratensioni

I collegamenti degli scaricatori possono essere sog-getti a correnti impulsive, di servizio e di cortocir-cuito. I singoli carichi dipendono da vari fattori:

⇒ tipo di circuito di protezione one-port (Figura8.1.7.1) / two-port (Figura 8.1.7.2)

⇒ tipo di scaricatore: scaricatore di corrente dafulmine, scaricatore combinato, limitatore didi sovratensione

⇒ prestazioni dello scaricatore in presenza di cor-renti susseguenti: estinzione/limitazione dellacorrente susseguente

Se i dispositivi di protezione dalle sovratensioni ven-gono installati come indicato in figura 8.1.7.1, i colle-gamenti S2 e S3 devono essere dimensionati solo inbase ai criteri della protezione contro il corto circui-to secondo CEI 64-8/4 e in base alla capacità di tenu-ta alle correnti da fulmine. Nella scheda tecnica deldispositivo di protezione dalle sovratensioni vieneindicato il valore massimo della protezione da sovra-corrente, che può essere utilizzato come protezionedi back-up per lo scaricatore.

Durante l'installazione dei dispositivi, occorreaccertarsi, che la corrente di corto circuito che scor-re effettivamente determini l'intervento della pro-tezione di back-up. Il dimensionamento dellasezione del conduttore è dato dalla seguenteequazione:

t tempo di interruzione ammissibile in caso dicortocircuito, 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 secondotabella 8.1.7.1.

Occorre inoltre osservare che le indicazioni riguar-danti i valori dei dispositivi di protezione da sovra-corrente massimi riportati nella scheda tecnica deldispositivo di protezione dalle sovratensioni, val-gono solo fino al valore di tenuta alla corrente dicorto circuito del dispositivo di protezione.

k S I t2 2 2⋅ = ⋅

effettiva del collegamento I < 0,5 m, tramite uncollegamento tra il terminale "PE(N)" del morsettodoppio sul lato terra verso il conduttore PEN.

Nell’installazione dei dispositivi di protezione dasovratensioni nelle distribuzioni, principalmente èda osservare che conduttori sollecitati da correntiimpulsive devono essere posati distanziati dai con-duttori non sollecitati da correnti impulsive. Unaposa parallela dei conduttori è in ogni caso da evi-tare (Figura 8.1.6.13)


EBB

L1'L2'L3'PEN

L1 L2 L3PENCavo di alimentazione

F4 F5 F6

F1-F3

CARF1 - F3

> 315 A gL/gG

F4 - F6≤ 315 A gL/gG

s s s

®

®

®

IN (OUT)

OUT (IN)

okIN (OUT)

OUT (IN)

Figura 8.1.6.12 Cablaggio in parallelo

Figura 8.1.6.13 Posa dei conduttori

Se la corrente di corto circuito nel luogo d'installa-zione è maggiore della corrente di cortocircuitoindicata per il dispositivo di protezione, deve esse-re scelto un fusibile di protezione, di valore infe-riore, in rapporto 1:1,6 rispetto al valore indicatonella scheda tecnica dello scaricatore.

Per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni,installati come indicato in figura 8.1.7.2, la corren-te di servizio massima non deve superare la corren-te di carico nominale indicata per il dispositivo diprotezione. Per i dispositivi di protezione con pos-sibilità di cablaggio a V, vale la corrente massimaindicata per il collegamento passante (Figura8.1.7.3).

Le sezioni di collegamento e la protezione di back-up per gli scaricatori di corrente da fulmine e com-binati, di Tipo 1, sono indicati nell'esempio riporta-to in figura 8.1.7.4.


1

2

S2

S3

Figura 8.1.7.1 Circuito di protezione One-port

3

4

1

2

Figura 8.1.7.2 Circuito di protezione Two-port

Figura 8.1.7.3 SPD con collegamento passante

L1 L1' L2 L2' L3 L3'

H1 H2 H3

PEN- only for DEHNsignal -

- nur für DEHNsignal -

DEHNventil® DV TNC 255

F2

L1L2L3

PEN

L1'L2'L3'PEN

MEBB

S3

F1

S2

DEHNventil DV M TNC 255

F1

F2

F1 > 315 A gL / gG

F2 ≤ 315 A gL / gG

F1 ≤ 315 A gL / gG

F2

Fuse F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fuse F2A gL / gG A gL / gG

25 10 16 ---35 10 16 ---40 10 16 ---50 10 16 ---63 10 16 ---80 10 16 ---100 16 16 ---125 16 16 ---160 25 25 ---200 35 35 ---250 35 35 ---315 50 50 ---

> 315 50 50 ≤ 315

®

®

®

Figura 8.1.7.4 Esempio DEHNventil, DV M TNC 255

Materialeconduttore GommaPVC EPR / XLPE

Materiale isolante

Cu

Al

141

93

115

76

143

94

Tabelle 8.1.7.1 Coefficiente di materiale k per conduttori in rame ealluminio con diversi materiali isolanti(secondo IEC 60364-4-43)

La figura 8.1.7.5 riporta le sezioni dei collegamen-ti e la protezione back-up per i dispositivi di prote-zione dalle sovratensioni di tipo 2, mentre la figu-ra 8.1.7.6 riporta gli stessi valori per i dispositivi diTipo 3.

La scelta dei fusibili di back-up per i dispositivi diprotezione dalle sovratensioni dipende dal com-portamento della corrente impulsiva. I fusibili han-no caratteristiche di intervento decisamente diver-

se in confronto a sollecitazione con correnti di cor-to circuito o correnti impulsive, in particolare concorrenti impulsive da fulmine con forma d'onda10/350 μs.In base alla corrente impulsiva da fulmine è statodeterminato il comportamento d'intervento deifusibili (Figura 8.1.7.7).

Zona 1: nessuna fusioneL'energia introdotta attraverso la corrente impulsi-va da fulmine nel fusibile non è tale da terminarela fusione del fusibile.

Zona 2: fusioneL'energia della corrente impulsiva da fulmine èsufficiente a causare l’intervento del fusibile equindi interrompere il circuito tramite il fusibilestesso (Figura 8.1.7.8).Caratteristico per il comportamento del fusibile èche essendo la corrente impulsiva da fulmine una

corrente impressa, essa continua a scorrere senzafarsi influenzare dal comportamento del fusibile. Ilfusibile interviene soltanto dopo lo smorzamentodella corrente impulsiva da fulmine. Una selettivitàdi fusibili per quanto riguarda l’intervento con cor-renti impulsive da fulmine quindi non esiste. Occor-re perciò prestare attenzione, affinché, per causadel comportamento della corrente impulsiva vengautilizzato sempre il fusibile di protezione della gran-dezza massima ammissibile, in base alla scheda tec-nica e/o le istruzioni di montaggio del dispositivo diprotezione.Dalla figura 8.1.7.8 si può inoltre notare che duran-te il processo di fusione, attraverso il fusibile si creauna caduta di tensione, che in parte è notevolmentesuperiore a 1 kV. Per le applicazioni raffigurate nellafigura 8.1.7.9, una fusione del fusibile può ancheportare ad un innalzamento del livello di protezionenell'impianto oltre il livello di protezione del dispo-sitivo di protezione dalle sovratensioni utilizzato.

Zona 3: esplosioneSe l'energia della corrente impulsiva da fulmine èmolto più elevata dell'integrale di fusione del fusi-


DEHNguard M TNC 275DEHNguard M TNS 275DEHNguard M TT 275

F1

F1 > 125 A gL / gG

F2 ≤ 125 A gL / gG

Fuse F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fuse F2A gL / gG A gL / gG

35 4 6 ---40 4 6 ---50 6 6 ---63 10 10 ---80 10 10 ---100 16 16 ---125 16 16 125160 25 16 125200 35 16 125250 35 16 125315 50 16 125400 70 16 125

F2

F1 ≤ 125 A gL / gG

F2

A

F2

L1'L2'L3'

L1L2L3N

PE

F1

S2

S3

Osservare portatadi correntedel pettine

®

®

®

®

EBB locale

Figura 8.1.7.5 Esempio DEHNguard (M) TNS/TT

F1


F1 ≤ 25 A gL / gG

LN

PE

F1

F2 ≤ 25 A


F2

LN

PE

Figura 8.1.7.6 Esempio DEHNrail

bile, può capitare che l’elemento fusibile evaporiin modo esplosivo. Spesso, come conseguenzascoppia l'involucro del fusibile. Oltre agli effettimeccanici occorre osservare anche che la correnteda fulmine sotto forma di arco elettrico può conti-nuare a scorrere; non può quindi avvenire l'inter-ruzione della corrente impulsiva da fulmine e laconseguente riduzione della capacità di scaricanecessaria dello scaricatore utilizzato.

Selettività per la protezione degli impiantiPer l'utilizzo dei dispositivi di protezione dallesovratensioni con tecnologia spinterometricaoccorre osservare, che una corrente susseguente direte viene limitata fino al punto, che non interven-gano dei dispositivi di protezione da sovracorrentecome ad esempio il fusibile di protezione per ilconduttore e/o il fusibile di protezione dello scari-catore. Questa caratteristica dei dispositivi di pro-

tezione a base spinterometrica èdetta limitazione della correntesusseguente di rete e/o estinzionedella corrente susseguente di rete.

Solo con tecniche particolari comead esempio la tecnologia RADAX-Flow si riesce a sviluppare scarica-tori e combinazioni di scaricatori,in grado di ridurre ed estinguere lacorrente di cortocircuito presuntaa tal punto, anche in impianti conelevate correnti di corto circuito,che i fusibili a monte di portata piùridotta non intervengano (Figura8.1.7.10).

La continuità di servizio dell'im-pianto richiesta dalla norma CEI EN60439-1, anche in caso di innescodei dispositivi di protezione dallesovratensioni, viene rispettata gra-


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

250 A/1

200 A/1

160 A/00

100 A/C00

63 A/C00

35 A/C00

20 A/C00

Corrente nominalee forma costruttiva

I (kA)

25 kA 75 kA

22 kA 70 kA

20 kA 50 kA

9,5 kA 25 kA

5,5 kA 20 kA

4 kA 15 kA

1,7 kA 8 kA

fusione esplosione

Figura 8.1.7.7 Comportamento dei fusibili NH durante la sollecitazione con corrente impulsiva 10/350 μs

L1L2L3N

F1F2F3

F1... F3 > prefusibilemax. ammessodallo scaricatore

PE

F4 F5 F6

F4... F6 ≤ prefusibilemax. ammessodallo scaricatore

US

UP

Figura 8.1.7.9 Utilizzo di un fusibile di protezio-ne separato per lo scaricatore

8

7

6

5

4

3

2

1

0

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

kA

I

t μs

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0

kV

UCorrente impulsiva

Tensione del fusibile

Figura 8.1.7.8 Corrente e tensione su un fusibile 25 A-NH che sta fondendo durante la solle-citazione con corrente impulsiva di fulmine (10/350 μs)

zie alla caratteristica "limitazione della correntesusseguente di rete" descritta in precedenza.

In particolare per i dispositivi di protezione dallesovratensioni con bassa tensione di innesco, chenon hanno solo il compito di garantire l’equipo-

tenzialità antifulmine, ma devono anche effettu-re la protezione da sovratensione dell'impianto, lalimitazione della corrente susseguente è piùimportante che mai per la continuità di serviziodell'impianto elettrico (Figura 8.1.7.11).


100 000

10 000

1 000

100

Integrale di fusionedel fusibile2 t in A2 s

0,1 1 10 100

Corrente di c.to c.topresunta [kAeff]

Energia passante I2 • t dellospinterometro RADAX-Flowp. es. nel DEHNventil® modularNessuna corrente susseguente

25A32A

63A

100A

250A

Corrente nominaleinserto fusibileNH-gG

20A

= valori minimi di fusione - 2tdel fusibile

I2 t di unasemionda (10 ms)

50

16A

Figura 8.1.7.11 Selettività della corrente susseguente del DEHNventil M all’intervento di fusibili NH con diverse correnti nominali

400

200

0

-200

-400

U0

Tensionedi rete

Tensione dell’arco UU (V)

70

35

0

Corrente c.to c.topresunta Icpres

0 5 10 15 20 25 t (ms)

I (kA)

0,5

0

0 10 15 t (ms)

I (kA)effettiva correntesusseguente If

Figura 8.1.7.10 Riduzione della corrente susseguente attraverso il principio RADAX-Flow brevettato

8.2 Sistemi informaticiGli scaricatori servono in primo luogo a protegge-re gli apparecchi collegati a valle, inoltre riduconoil rischio di danneggiamento dei conduttori. La scelta di uno scaricatore dipende tra l'altro dal-le seguenti considerazioni:

⇒ zone di protezione da fulminazione del luogodi installazione, se previste

⇒ energie da scaricare

⇒ disposizione dei dispositivi di protezione

⇒ immunità ai disturbi degli apparecchi finali

⇒ protezione da disturbi simmetrici e/o asimme-trici

⇒ requisiti di sistema, p. es. parametri di trasmis-sione

⇒ corrispondenza con norme specifiche di pro-dotto o applicazione, se richiesto

⇒ adattamento alle condizioni ambientali/requi-siti di installazione

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. Per sistemi coassiali e a guida d’onda, il condutto-re esterno può solitamente essere collegato diret-tamente al sistema equipotenziale. A questo scoposi possono utilizzare dei manicotti di messa a terraspecifici per i vari tipi di cavi.

Procedura per la scelta e l'impiego di scaricatori:esempio BLITZDUCTOR CTContrariamente a quanto avviene per la scelta deidispositivi di protezione nei sistemi energetici(vedere capitolo 8.1), dove nel campo 230/400 V sipossono prevedere condizioni uniformi in merito atensione e frequenza, per i sistemi di automazioneesistono diversi tipi di segnali da trasmettere perquanto riguarda

⇒ tensione (ad es. 0-10 V)

⇒ corrente (ad es. 0 - 20 mA, 4 - 20 mA)

⇒ riferimento del segnale (simmetrico, asimme-trico)

⇒ frequenza (DC, NF, HF)

⇒ tipo di segnale (analogico, digitale).


U in V500

400

300

200

100

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

U in V500

400

300

200

100

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

U in V500

400

300

200

100

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

l in kA10

8

6

4

2

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

l in kA10

8

6

4

2

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

l in kA10

8

6

4

2

100

200

300

400

500

600

700

800

t in μs

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD _ _ _ _ _

Codice di tipo

B = scaricatore di corrente da fulmineIimp = 2,5 kA (10/350 μs)per filo

B_ = scaricatore combinatoIimp = 2,5 kA (10/350 μs)per filo,livello di proetzione però identicoal limitatore di sovratensione (M)

M_ = limitatore di sovratensioneIn = 10 kA (8/20 μs)per filo

Livello di protezioneCapacità di scarica

MLC = modulo scaricatore con LifeCheck (LC) integratoMOD = modulo scaricatore standard

Figura 8.2.1 Classificazione degli scaricatori


MLC B 110MLC BE 5MLC BE 12MLC BE 15MLC BE 24MLC BE 30MLC BE 48MLC BE 60MLC BE 110MLC BD 5MLC BD 12MLC BD 15MLC BD 24MLC BD 30MLC BD 48MLC BD 60MLC BD 110MLC BD 250MLC BE C 5MLC BE C 12MLC BE C 24MLC BE C 30MLC BD HF 5MLC BD HFD 5MLC BD HFD 24

MOD B 110MOD ME 5MOD ME 12MOD ME 15MOD ME 24MOD ME 30MOD ME 48MOD ME 60MOD ME 110MOD MD 5MOD MD 12MOD MD 15MOD MD 24MOD MD 30MOD MD 48MOD MD 60MOD MD 110MOD MD 250MOD ME C 5MOD ME C 12MOD ME C 24MOD ME C 30MOD MD HF 5MOD MD HFD 5MOD MD HFD 24

MOD MD EX 24MOD MD EX 30MOD MD EX HFD 6

Tabella 8.2.1 Marcatura dei moduli di protezione BCT

E = Limitazione finedelle sovratensionifilo ⇒ terra(limitazionelongitudinale)

D = Limitazione finedelle sovratensionifilo ⇒ filo(Limitazionetrasversale)

Up

Up

Up

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD _ _ _ _ _

Codice di tipo

MLC = Modulo scaricatore con LifeCheck (LC) integratoMOD = Modulo scaricatore standard

Figura 8.2.2 Comportamento di limitazione

1

2

3

4

1

2

3

4

_E = tensione tra filo e terra

Il valore della tensione nominale indica il campo della tensione disegnale tipica, che entro condizioni nominali non dimostra alcuneffetto di limitazione attraverso il dispositivo di protezione. Il valoredella tensione nominale viene indicata come valore DC.

Le tensioni nominali per i singoli tipi sono indicati come segue:

_D = tensione tra filo e filo

_E C = tensione tra filo e filo,e tra filo e terra

_D HF = tensione tra filo e filo,e tra filo e terra

_D HFD = tensione tra filo e filo

_D EX = tensione tra filo e filo

BLITZDUCTOR CT

Ufilo-terra

BLITZDUCTOR CT

Ufilo-filo

Tipo Tensione nominale UN

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD _ _ _ _ _

Codice di tipo

Figura 8.2.4 Tensione nominale

C = limitazione trasversale supple-mentare e resistenza di disac-coppiamento supplementare inuscita del BLITZDUCTOR CT peril disaccoppiamento dei diodi diprotezione del BLITZDUCTORcon ev. diodi presenti nel circuitod'ingresso dell'apparecchio daproteggere (p. es. diodi clam-ping, diodi opto-accoppiatori)

HF = modello per la protezione di trat-te ad alta frequenza (impiegodi una matrice di diodi per lalimitazione fine della sovraten-sione), limitazione longitutinalee trasversale

EX = dispositivo di protezione perl'impego in circuiti di misura asicurezza intrinseca (tenuta ditensione verso terra 500 V)

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD _ _ _ _ _

Codice di tipo

Figura 8.2.3 Indicazione su particolare applicazioni

Ognuna di queste grandezze elettriche del segna-le può contenere l'informazione effettiva da tra-smettere.

Perciò il segnale non deve essere influenzato nega-tivamente attraverso l'utilizzo di scaricatori di cor-rente da fulmine o di sovratensione negli impiantiCMR (controllo, misura e regolazione). In tale con-testo devono essere osservati alcuni punti per lascelta dei dispositivi di protezione per impiantiCMR, che verranno descritti di seguito per i nostridispositivi di protezione BLITZDUCTOR CT e cheverranno illustrati tramite specifici esempi di utiliz-zo (Figura 8.2.1 - 8.2.4 e Tabella 8.2.1).

Marcatura dei tipi di moduli di protezione

C limitazione della tensione trasversale aggiun-tiva e resistenze di disaccoppiamento supple-mentari nell'uscita del BLITZDUCTOR CT per ildisaccoppiamento dei diodi di protezione delBLITZDUCTOR dai diodi eventualmente pre-senti all'ingresso dell'apparecchio da proteg-gere (ad es. diodi clamping, diodi per accop-piatori ottici)

HF forma costruttiva per la protezione del percor-so di trasmissione ad alta frequenza (utilizzo diuna matrice di diodi per la limitazione fine del-le sovratensioni), limitazione dei disturbi dimodo comune e differenziale

EX dispositivo di protezione per l'utilizzo in circui-ti di misura a sicurezza intrinseca, con omolo-gazione ATEX e FISCO (resistenza alle tensionialternate verso terra di 500 V AC)

Dati tecnici:

Livello di protezione UpIl livello di protezione è un parametro del disposi-tivo di protezione da sovratensioni, che caratteriz-za l'efficienza a limitare la tensione ai suoi termi-nali di connessione. Il valore del livello di protezio-ne deve essere superiore al valore massimo delletensioni residue misurate.La tensione residua misurata è la tensione massimamisurata ai morsetti del dispositivo di protezioneda sovratensione quando quest’ultimo viene ali-mentato con correnti e/o tensioni impulsive a for-me d’onda e ampiezza prestabilite.

Tensione residua con una ripidità di 1 kV/µs dellatensone dell’impulso di prova Questa prova serve per individuare le caratteristi-che di innesco degli scaricatori a gas. Questi ele-menti di protezione possiedono una "caratteristicadi commutazione". La modalità di funzionamentodi uno scaricatore a gas può essere equiparata adun interruttore, la cui resistenza al momento delsuperamento di un determinato valore di tensionepuò "automaticamente" passare da > 10 GΩ (statoinattivo) a valori < 0,1 Ω (stato attivo), in modo chela tensione venga quasi cortocircuitata. Il valore ditensione, a cui avviene l'innesco dello scaricatore agas, dipende dalla pendenza della tensione del-l’onda di prova entrante (du/dt).

Di regola vale: Maggiore è il rapporto du/dt maggiore sarà la ten-sione di innesco dello scaricatore a gas. Per per-mettere un confronto dei valori di innesco di diver-si scaricatori a gas, allo scopo di individuare la del-


1

2

3

4

Tensionedu/dt = 1 kV/μs

Figura 8.2.5 Circuito di prova per la determinazione della tensione dilimitazione con velocità di salita della tensione du/dt =1 kV/µs

Tensione dilimitazione

Velocità di salitadella tensionedu/dt = 1 kV/μs

U in V

1000900800700600500400300200100

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

t in μs

Figura 8.2.6 Caratteristiche di innesco di uno scaricatore a gas con du/dt = 1 kV/µs

la tensione di innesco dinamica, può essere appli-cata una tensione con pendenza di 1kV/μs sull'elet-trodo dello scaricatore a gas, fino a determinarnel’innesco (Figure 8.2.5 e 8.2.6).

Tensione residua con corrente di scarica nominaleQuesta prova serve per l'individuazione del compor-tamento degli elementi di protezione con caratteri-stica a limitazione costante (Figure 8.2.7 e 8.2.8).

Corrente di carico nominale ILLa corrente di carico nominale del BLITZDUCTORCT caratterizza la corrente di esercizio permessanel circuito di misura da proteggere. La corrente dicarico nominale del BLITZDUCTOR CT viene deter-minata dal carico di corrente sopportabile e dal-l’energia dissippata dalle impedenze utilizzate peril disaccoppiamento tra scaricatore a gas e elemen-ti di protezione fine, nonché dalla capacità diestinzione della corrente susseguente da partedegli scaricatori a gas. Il risultato è indicato comevalore in corrente continua (Figura 8.2.9).Le correnti di carico nominali dei singoli moduli diprotezione del BLITZDUCTOR CTsono indicate nella tabella 8.2.2.

Frequenza limite fGLa frequenza limite descrive ilcomportamento di uno scaricato-re in base alla frequenza. La fre-quenza limite è la frequenza, cheprovoca in determinate condizio-ni di prova un'attenuazione diinserzione (aE) di 3 dB (vedere CEIEN 61643-21).In assenza di altre indicazioni, lafrequenza si riferisce ad un siste-ma di 50 Ohm (Figura 8.2.10).

Criteri di scelta

1. Quale capacità di scarica ènecessaria?

Il dimensionamento della capaci-tà di scarica del BLITZDUCTOR CTdipende dal tipo di protezioneche lo scaricatore deve eseguire.Per semplificare la scelta vengo-no esaminati i casi da a fino a d.

Caso a:In questo caso di applicazione, l'apparecchio finaleda proteggere si trova in un edificio con impiantodi protezione contro i fulmini esterno oppure l'edi-ficio possiede delle costruzioni metalliche sul tetto,a rischio da fulminazione (ad es. pali di antenne,impianti di condizionamento). Il cavo CMR o ditelecomunicazione che collega l'apparecchio fina-le (Figura 8.2.11), è un cavo che si estende al di fuo-ri dell’edificio. Poiché sull'edificio è presente unaprotezione contro i fulmini esterna, sarà necessa-rio utilizzare uno scaricatore di corrente da fulmi-ne. A questo scopo si può utilizzare uno scaricato-re BLITZDUCTOR CT di tipo B oppure B….


U in V

60

40

20

0

−20

−40

−60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

t in μs

Tensione di limitazione

Figura 8.2.8 Limitazione della tensione concorrente impulsiva di scaricanominale

1

2

3

4

BLITZDUCTOR CTIL

Figura 8.2.9 Corrente nominale delBLITZDUCTOR CT

aE in dB

f in Hz

3 dB

fG

Figura 8.2.10 Banda di frequenza tipica di unBLITZDUCTOR CT

B 1 ABE 1 ABD 1 ABE C 0,1 ABD HF 0,1 ABD HFD 0,1 A

ME 1 AMD 1 AME C 0,1 AMD HF 0,1 AMD HFD 0,1 AMD EX 0,5 AMD EX HFD 4,8 A

Tabella 8.2.2 Correnti nominali dei moduli BCT

1

2

3

4

Corrente isn

Figura 8.2.7 Circuito di prova per la deter-minazione della tensione dilimitazione

Caso b:

Il caso b è simile al caso a, tuttavia, in questo casol'edificio nel quale si trova l'apparecchio finale daproteggere, non possiede un impianto di protezio-ne contro i fulmini esterno: In questo caso non sonoipotizzabili delle correnti da fulminazione diretta.L'utilizzo di uno scaricatore di corrente da fulmine,Tipo 1, è necessario solo, se la linea CMR può essereinfluenzata da un fulmine che si abbatte su unastruttura vicina.

Se questo può essere escluso, il modulo BLITZDUC-TOR CT BCT MOD M… (Figura 8.2.12) può essereutilizzato come protezione dalle sovratensioni di,Tipo 2.

Caso c:Nel caso c, nell’ambito del cablaggio CMR e di tele-comunicazione, non ci sono linee che si estendonooltre l'edificio. Malgrado l'edificio disponga di unLPS esterno, nel sistema di telecomunicazione nonpuò essere accoppiata alcuna corrente da fulminediretta. Per questo, vengono utilizzati dei limitato-ri da sovratensione, appartenenti alla famiglia diprodotti BLITZDUCTOR CT tipo BCT MOD M…(Figura 8.2.13).

Caso d:Il caso d si distingue dal caso c, in quanto l'edificioin questione non possiede un LPS esterno, e nonpossiede alcuna linea di CMR / telecomunicazione


Cavo CMRCavo telecomunicazione

Utenza finale

Dispositivodi protezione

LPS esternoEsempio a:

Figura 8.2.11 Edificio con LPS esterno e cavi installati tra due edificisecondo il concetto di protezione da fulminazione azone

Esempio b:

Dispositivodi protezione

Cavo CMRCavo telecomunicazione

Utenza finale

Figura 8.2.12 Edificio senza LPS esterno e linee esterne entranti

LPS esterno

Trasduttore

Esempio c:

Utenza finaleDispositivodi protezione

Figura 8.2.13 Edificio con LPS esterno e linee interne posate secon-do il concetto di protezione da fulminazione a zone

Trasduttore

Esempio d:

Dispositivodi protezione Utenza finale

Figura 8.2.14 Edificio senza LPS esterno e linee interne

collegata ad altri edifici. Perciò, per la protezionedegli apparecchi sono solo necessari dei limitatoridi sovratensione. Così come per gli esempi b e c,vengono utilizzati anche in questo caso dei modu-li di protezione BCT MOD M… appartenenti allafamiglia di prodotti BLITZDUCTOR CT (Figura8.2.14).

2. Contro quali fenomeni di disturbo è necessa-rio prevedere una protezione?

I fenomeni di disturbo si possono classificare prin-cipalmente in disturbi di modo longitudinale edisturbi trasversali. I disturbi di modo longitudina-le si verificano sempre tra il conduttore di segnalee il conduttore di terra, mentre i disturbi trasversa-li si verificano esclusivamente tra due conduttori disegnale. La maggior parte dei disturbi che si verifi-cano nei circuiti di segnale, sono disturbi di modolongitudinale. Per la scelta dei dispositivi di prote-zione questo significa, che di solito devono esserescelti dispositivi di protezione, che effettuano unalimitazione fine della sovratensione tra filo disegnale e terra (tipo …E). Per determinati apparec-chi, come ad es. trasformatori di isolamento, si puòfare a meno di una limitazione fine della sovraten-sione tra filo e terra. In questo caso, la protezioneda sovratensioni longitudinali, avviene esclusiva-mente tramite lo scaricatore a gas. Tuttavia, poichéquesti scaricatori presentano delle caratteristichedi risposta diverse, potrebbero trasformare idisturbi di modo longitudinale in disturbi trasver-sali. Per questo motivo vengono inseriti degli ele-menti di protezione fine tra i fili di segnale (tipo…D).

3. Esistono dei requisiti speciali di adattamentodel circuito di protezione al circuito di ingressodell'apparecchio da proteggere?

A volte, può essere necessario proteggere gliingressi degli apparecchi contro le sovratensionilongitudinali e trasversali. Gli ingressi di questeapparecchiature elettroniche da proteggere sonogeneralmente già provvisti di circuiti di protezioneoppure contengono degli ingressi ad accoppia-mento ottico per la separazione galvanica del cir-cuito di segnale e del circuito interno dell'apparec-chio di automazione. Perciò sono necessarie ulte-riori misure di disaccoppiamento del BLITZDUCTORCT verso il circuito d’ingresso dell'apparecchio daproteggere. Questo disaccoppiamento viene rea-lizzato attraverso elementi di disaccoppiamentosupplementari tra gli elementi di protezione fine ei terminali di uscita del BLITZDUCTOR CT.

4. Quanto è alta la frequenza del segnale da tra-smettere / velocità di trasmissione dati?

Come ogni sistema di trasmissione, anche il circui-to di protezione del BLITZDUCTOR CT presentauna caratteristica di tipo passa basso. Per frequen-za limite si intende il valore a partire dal quale lafrequenza da trasmettere viene attenuata inampiezza (oltre 3 dB). Per mantenere lla retroatti-vità sul sistema di trasmissione del BLITZDUCTORCT entro limiti ammissibili, la frequenza di segnaledel circuito deve essere inferiore alla frequenzalimite del BLITZDUCTOR CT. L'indicazione della fre-quenza limite si riferisce a segnali di forma sinusoi-dale. Nel settore della trasmissione dati, tuttavia,raramente vengono utilizzati i segnale sinusoidali.In questo caso occorre accertarsi che la velocitàmassima di trasmissione dati del BLITZDUCTOR CTsia maggiore della velocità di trasmissione del cir-cuito di segnale. Con la trasmissione di segnali diforma impulsiva, per le quali viene valutato il fron-te dell'impulso ascendente o discendente, occorreosservare che questo fronte cambia entro undeterminato tempo da L a H o da H a L. Questointervallo di tempo è importante per l'individua-zione del fronte e per l'attraversamento della"zona vietata". Questo segnale richiede quindiuna larghezza di banda notevolmente più alta del-l'onda base di questa oscillazione. La frequenzalimite del dispositivo di protezione deve quindiessere fissata ad un valore più alto. Come regolagenerale, la frequenza limite non deve essere piùpiccola del quintuplo dell'onda base.

5. Quanto è grande la corrente di esercizio delsistema da proteggere?

In base alle caratteristiche elettriche degli elemen-ti utilizzati nel circuito di protezione del BLITZ-DUCTOR CT, viene limitata la corrente del segnaletrasmesso dal dispositivo di protezione. In pratica,questo significa che la corrente di esercizio delsistema deve essere inferiore o uguale alla corren-te di carico nominale del dispositivo di protezione.

6. Quale tensione di esercizio massima si puòverificare nel sistema da proteggere?

La tensione di esercizio massima che si verifica nelcircuito di segnale deve essere inferiore o ugualealla tensione continuativa del BLITZDUCTOR CT,affinché il dispositivo di protezione in condizionidi servizio normale non presenti alcun effetto dilimitazione. La tensione di esercizio massima, presente in uncircuito di segnale, è di solito la tensione nominale


del sistema di trasmissione, considerando anchedelle tolleranze. In caso di circuiti a loop di corren-te (ad es. 0-20 mA), per la tensione di eserciziomassima possibile, deve sempre essere consideratala tensione a vuoto del sistema.

7. Quale riferimento ha la tensione di eserciziomassima?

Circuiti di segnale diversi possiedono riferimenti disegnale diversi (simmetrico/asimmetrico). Da unlato la tensione di esercizio del sistema può essereindicata come tensione filo/filo e dall'altro cometensione filo/terra. Nella scelta del dispositivio diprotezione questo deve essere considerato. Con idiversi circuiti di protezione fine nei moduli di pro-tezione BLITZDUCTOR CT, vengono indicate anchele diverse tensioni nominali. Questi sono indicatinella figura 8.2.4 e tabella 8.2.1.

8. Gli elementi di disaccoppiamento integrati nelBLITZDUCTOR CT influenzano in modo persi-stente la trasmissione del segnale?

Nel BLITZDUCTOR CT sono integrate delle impe-denze di disaccoppiamento per il coordinamentodegli elementi di protezione. Queste impedenzesono inserite direttamente nel circuito di segnalee, in determinate occasioni, lo possono quindiinfluenzare. In particolare, con i circuiti a loop dicorrente (0 … 20 mA, 4 … 20 mA) l'attivazione delBLITZDUCTOR CT può provocare il superamentodell'impedenza massima permessa del circuito disegnale, se questo viene già utilizzato con l'’impe-denza massima permessa. Questo deve essere con-siderato prima dell'utilizzo!

9. Quale effetto protettivo è necessario?Fondamentalmente, esiste la possibilità di stabilli-re il livello di protezione, per un dispositivo di pro-tezione da sovratensioni, in modo che questo sitrovi al di sotto dei livelli di immunità dell’apparec-chio di automazione/telecomunicazione da pro-teggere. Purtroppo, il livello di immunità dell’ap-parecchio finale, il più delle volte non è conosciu-to. Per questo è necessario, adottare un altro crite-rio di confronto. Nei test di compatibilità elettro-magnetica (EMC) le apparecchiature elettriche edelettroniche devono mostrare una certa immunitànei confronti dei disturbi condotti. I requisiti diprova e le modalità di esecuzione delle prove stes-se sono descritti nella norma CEI EN 61000-4-5. Peri vari apparecchi utilizzati nei diversi ambienti elet-tromagnetici, vengono definiti diversi livelli di pro-va, riguardando l'immunità ai disturbi. Questeclassi di immunità sono classificate da 1 a 4, consi-

derando che il livello di prova 1 comprende i requi-siti minimi di immunità ai disturbi (sugli apparecchida proteggere), mentre il livello di prova 4 garan-tisce i massimi requisiti di immunità ai disturbi del-l’apparecchio stesso.Per quanto riguarda la protezione fornita da undispositivo di protezione da sovratensioni questosignifica che, "l'energia passante" in riferimento allivello di protezione deve essere così bassa, darimanere sotto all'immunità ai disturbi del relativoapparecchio da proteggere. Perciò i prodotti dellaYellow/Line sono suddivisi in classi, con l'aiuto del-le quali viene reso possibile un utilizzo coordinatoper la protezione delle apparecchiature di auto-mazione. La prova di immunità ai disturbi per que-ste apparecchiature è stata presa come punto dipartenza per i simboli delle classi degli scaricatori.Se ad esempio una apparecchiatura di automazio-ne viene provato con livello di prova 1, il dispositi-vo di protezione dovrà avere solo una energia pas-sante massima corrispondente a questo livello didisturbo. In pratica, questo significa che le appa-recchiature di automazione, provate con livello diprova 4, possono lavorare senza disturbi quandol'uscita del dispositivio di protezione presenta unlivello di protezione corrispondente al livello diprova 1, 2, 3 o 4. Per gli utenti è in questo modomolto semplice scegliere i dispositivi di protezioneadatti.

10. La protezione dell'impianto deve essere ese-guita a uno o due gradini?

In base all'infrastruttura dell'edificio ed ai requisitidi protezione definiti attraverso il concetto di pro-tezione da fulminazione a zone, può essere neces-sario installare degli scaricatori di corrente da ful-mine o di sovratensione in locali separati oppure inun unico punto dell'impianto. Nel primo caso sipuò utilizzare un BLITZDUCTOR CT con modulo diprotezione BCT MLC B come scaricatore di corren-te da fulmine, oppure il BLITZDUCTOR CT conmodulo di protezione BCT MOD M… come limita-tore di sovratensione. Se sono necessarie misure diprotezione da fulmine e da sovratensione in ununico punto dell'impianto, si può invece utilizzarelo scaricatore combinato, BLITZDUCTOR CT, tipoB… .

Nota: I seguenti esempi di soluzione mostrano la scelta didispositivi di protezione da sovratensione dellafamiglia BLITZDUCTOR CT in base ai 10 criteri discelta finora descritti. Il risultato di ogni passo del-


la scelta viene indicato nella colonna "risultatointermedio".La colonna "risultato finale" mostra l'influenza delrelativo risultato intermedio sul risultato finale.

Protezione da sovratensioni per impianti di misuraelettrica della temperatura La misura elettrica della temperatura dei supportiper processi tecnologici viene utilizzata in tutti isettori industriali. I settori di applicazione possonoessere diversi: spaziano dalle lavorazioni alimenta-ri, passando dalle reazioni chimiche fino al condi-zionamento di edifici ed alla tecnologia di gestio-ne degli edifici. Tutti questi processi hanno incomune, che il luogo della registrazione dei valoridi misura si trova distante dal luogo della rilevazio-ne del valore di misura o della sua elaborazione.Attraverso questi lunghi collegamenti esiste la pos-sibilità di accoppiamento di sovratensioni, che nonvengono provocate solo da scariche atmosferiche.Di seguito viene perciò elaborata una proposta perla protezione da sovratensioni, per la misurazionedi temperature con un termometro a resistenzastandard Pt 100. Il fabbricato nel quale si troval'impianto di misura, non possiede alcuna prote-zione contro i fulmini esterna.

La misurazione della temperatura avviene indiret-tamente attraverso la misurazione della resistenzaelettrica. L'elemento termico della resistenza Pt100 ha, a 0°C, un valore di resistenza di 100 Ω. Inbase alla temperatura, questo valore cambia di ca.0,4 Ω/K. Per misurare la temperatura, viene immes-sa una corrente di misura costante, che provocauna caduta di tensione sulla resistenza della sonda,proporzionale alla temperatura. Per evitare ilriscaldamento del termometro a resistenza, dovu-to alla corrente di misura, questa viene limitata a 1mA. Quindi si instaura sul Pt 100, a 0°C, una cadu-

ta di tensione di 100 mV. Questa tensione deve oraessere trasmessa al luogo di visualizzazione o ela-borazione (Figura 8.2.15). Tra le diverse tecniche dicollegamento per sonde di misura Pt 100, vienescelto, come esempio, il circuito a quattro fili. Que-sto rappresenta la tecnica di collegamento ottima-le per i termometri a resistenza. Questa soluzionepermette di eliminare completamente l'influenzadella resistenza dei conduttori e delle variazionideterminati dalla temperatura sul risultato dellamisura. La sonda Pt 100 viene alimentata in corren-te. La modifica della resistenza del conduttore vie-ne compensata attraverso la variazione automati-ca della tensione di alimentazione. Quindi, se laresistenza del conduttore non cambia, la tensionemisurata Um rimane costante. Questa tensione dimisura viene perciò modificata solo attraverso ilcambiamento della resistenza dipendente dallatemperatura e viene misurata sul trasduttore adalta impedenza attraverso il trasformatore di misu-ra. Con questa configurazione non è quindi neces-saria alcuna compensazione di linea.

Note:

Per uniformare l’equipaggiamento del sistema dimisura della temperatura con dispositivi di prote-zione da sovratensioni, sia i conduttori di alimen-tazione sia i conduttori di misura vengono dotatidegli stessi tipi di dispositivi di protezione. Nellapratica si è affermato, di attribuire ad un dispositi-vo di protezione le relative coppie per alimenta-zione e la misurazione.

E' anche necessaria una protezione da sovratensio-ni per l'alimentazione 230 V del trasformatore dimisura Pt 100, e del circuito current loop 4 … 20mA in uscita dal trasformatore di misura Pt 100,che tuttavia, non viene illustrata nell'esempio, persemplicità.


Alimentazione (l=cost.)

Segnale di misura (Um / ϑ)

SondaPt 100

Collegamento Trasduttore Pt 100

ϑ

Pt 100

4 ... 20 mA

4 ... 20 mA

Alimentazione 230 V

Figura 8.2.15 Schema a blocco - Misura della temperatura


Descrizione - Esempio Risultato intermedio Risultato finale

1 La sonda è integrata nel sistema di processo, in un capannone di produzione, e iltrasduttore nella sala di controllo all'interno del fabbricato industriale. La strutturanon è dotata di LPS esterno. Le linee di misura sono posate all'interno del fabbricato.Questo esempio corrisponde al caso d (Figura 8.2.14).

BLITZDUCTOR CTBCT MOD M...

BLITZDUCTOR CTBCT MOD M...

2 Il rischio dalle sovratensioni sia per la sonda Pt 100 sia per il trasduttorePt 100 si verifica tra conduttore di segnale e terra.Quindi è necessaria una limitazione fine longitudinale.

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME


3 Non esistono prescrizioni particolari per l'adattamento del circuito di protezione alcircuito di ingresso degli apparecchi da proteggere (Pt 100, trasduttore Pt 100). Nessuna influenza


4 Il dispositivo di misurazione della temperatura è un sistema alimentato in correntecontinua. Anche la tensione di misura risultante dalla temperatura è un valore incontinua.Così non ci sono da rispettare alcune frequenze di segnale. Nessuna influenza


5 La corrente di esercizio nel circuito di alimentazione è limitata a 1 mA in base alprincipio di misura fisica di un Pt 100. La corrente di esercizio del segnale di misuraè di alcuni μA, a cusa dell'impedenza molto elevata del circuito di misura.

IL del tipo ME = 1 A1 mA < 1 A ⇒ okμA < 1 A ⇒ ok


6 La massima tensione di esercizio presente in questo sistema risulta dal seguenteriaggionamento:Le resistenze di misura Pt 100 sono progettate per una temperatura massima di850°C. La resistenza corrispondente è di 340 Ω.Considerando la corrente di misura impressa di 1 mA, la tensione misurata risultadi ca. 340 mV.

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ... 5 V

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5

7 La tensione di esercizio del sistema è presente tra filo e filo. BCT MOD ME 5 Vha una tensione nominaledi 5 V DC filo ⇒ terra, quindifilo ⇒ filo 10 V DC, ⇒ nessunainfluenza del segnale di misura


8 Tramite l'utilizzo di un circuito a quattro fili per la misura della temperautura conil Pt 100, si ottiene l'eliminazione totale dell'influenza della resistenza del conduttoree le relative variazioni sul risultato della misura, dovute alla temperatura. Questovale anche per l'aumento della resistenza del conduttore causato dalle impedenzedi disaccoppiamento del BLITZDUCTOR CT. Nessuna influenza


9 Il trasduttore Pt 100 possiede una immunità ai disturbi condotti appartenente allacatergoria di immunità 2 secondo CEI EN 6100-4-5. L'energia passante, legata allivello di protezione del dispositivo di protezione dalle sovratensioni, può corrispondereal massimo alla categoria di immunità 2 secondo CEI EN 61000-4-5.

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5Q

“Energia passante” secondo livellodi immunità 1

“Energia passante” del dispositivodi protezione è inferiore all’im-munità ai disturbi dell’utilizzatore

⇒ Q ok.BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5

10 La protezione dalle sovratensioni dovrebbe essere eseguita a in unico gradino. BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5⇒ limitatore di sovratensione


Risultato di selezione: BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5

Tabella 8.2.3 Criteri di scelta per sistemi di misura della temperatura

8.2.1 Impianti di controllo, misurazione eregolazione

I sistemi di controllo, misura, e regolazione (CMR),a causa della grande distanza fisica tra il sensore dimisura e l'unità di elaborazione, sono soggetti alpossibile accoppiamento di sovratensioni. La conse-guente distruzione di componenti e i possibili gua-sti sull'unità di regolazione possono compromette-re notevolmente il controllo del processo. Spessol'entità di un danno da sovratensioni causata dafulminazione, risulta evidente solo dopo settimane,e dopo aver sostituito vari componenti elettroniciche non sono più in grado di lavorare in modo sicu-ro. Un danno del genere, può avere conseguenzegravi per l'operatore, quando si utilizza un cosid-detto sistema bus di campo, in quanto tutte le com-ponenti intelligenti del bus di campo incluse nellostesso segmento possono guastarsi contempora-neamente.

Questo può essere rimediato con l'utilizzo deidispositivi di protezione da fulmini e da sovraten-sioni (SPD), che devono essere scelti in base allaspecifica dell'interfaccia.

Le interfacce tipiche e i dispositivi di protezionespecifici per questi sistemi sono riportati nel nostrocatalogo di prodotto "Protezione da sovratensio-ni" oppure possono essere individuati sul sitowww.dehn.it.

Isolamento galvanico tramite accoppiatore ottico:Spesso, per isolare galvanicamente il lato campodal lato processo, vengono utilizzati degli elemen-ti optoelettronici per la trasmissione dei segnali suisistemi di controllo processo (Figura 8.2.1.1); questigenerano tipicamente una rigidità dielettrica traingressi e uscite variabile da 100 V fino a 10 kV.Nella loro funzione quindi sono paragonabili a deitrasformatori e possono in primo luogo essere uti-lizzati per eliminare i disturbi minori di modo lon-gitudinale. Tuttavia non possono fornire una pro-tezione sufficiente in caso di disturbi longitudinalie trasversali, derivanti dai fulmini (> 10 kV), valorinettamente al di sopra della rigidità dielettricaimpulsiva del trasmettitore/ricevitore. Erroneamente, molti progettisti e operatori diquesti impianti, partono dal presupposto, che conquesti elementi si possa anche realizzare la prote-zione da fulmini e da sovratensioni. Per questodeve essere sottolineato espressamente, che conquesta tensione viene garantita solo la tenutaall'isolamento tra ingresso e uscita (tensione longi-tudinale). Questo significa che nell'utilizzo di que-sti elementi nei sistemi di trasmissione, oltre allalimitazione della tensione longitudinale, è neces-sario pensare anche ad una limitazione delle ten-sioni trasversali. Inoltre, l'integrazione di ulterioriresistenze di disaccoppiamento sull'uscita dell’SPD,permette di ottenere un coordinamento energeti-co all’opto-accoppiatore.In questo caso, quindi, devono essere utilizzatidegli SPD che limitino i disturbi longitudinali e tra-sversali, ad esempio BLITZDUCTOR XT tipo BXT MLBE C 24.Spiegazioni dettagliate della scelta specifica deidispositivi di protezione per la tecnica CMR sonoillustrati nel capitolo 9.

8.2.2 Tecnologia di gestione di un edificio

La pressione crescente per quanto riguarda i costiobbliga proprietari e operatori di edifici nel settorepubblico e privato, a ricercare delle soluzioni perridurre il costo della gestione dell'edificio. Uno deimetodi con cui i costi possono essere ridotti inmodo duraturo, è la gestione tecnica dell'edificio(supervisione). Si tratta di uno strumento completo,che permette di predisporre, mantenere operativee adattare alle necessità organizzative le attrezza-tura tecniche di un edificio, in modo continuativo.In questo modo è possibile un utilizzo ottimale cheaumenta la redditività di un immobile.


1

2

3

4

Corrente in ingresso IF Corrente in uscita IC

Radiazione

Trasmettitore

Ricevitore

Accoppiamentoottico Involucro

Connessioni3,4

Connessioni1,2

Figura 8.2.1.1 Accoppiatore ottico – Schema di principio

L'automazione dell'edificio (BA) comprende da unlato la tecnologia di comando, misura e regolazio-ne (CMR) e dall'altro lato i sistemi di controllo cen-trali per la supervisione. L'automazione dell'edifi-cio ha il compito di automatizzare i processi tecni-ci nell'ambito dell'intero edificio. Al livello gestio-nale (Figura 8.2.2.1), l'intero edificio viene collega-to in rete, in modo da poter gestire l'automazionedei locali, il sistema di misura M bus e gli impiantidi riscaldamento-aerazione-climatizzazione esegnalazione guasti, attraverso calcolatori effi-cienti. Al livello gestionale avviene anche l'archi-viazione dei dati. La registrazione continua deidati permette di elaborare dei calcoli relativi alconsumo energetico oltre a permettere la regola-zione ottimale degli impianti degli edifici.A livello automazione si trovano i veri e propridispositivi di controllo. Sempre più spesso vengonoutilizzati le stazioni DCC (direct digital control),che implementano dal punto di vista software tut-te le funzioni di regolazione e commutazione. Allivello automazione sono gestiti anche tutti i tipi difunzionamento, i parametri di regolazione, i valo-

ri nominali, i tempi di commutazione, i valori limi-te per gli allarmi e il relativo software.Al livello più basso, cioè al livello campo, si trovanogli apparecchi di campo, come attuatori e sensori.Questi rappresentano l'interfaccia tra le funzionidi comando e regolazione e il processo. Gli attua-tori trasformano un segnale elettrico in un'altragrandezza fisica (motori, valvole ecc.). I sensori tra-sformano una grandezza fisica in un segnale elet-trico (sensore di temperatura, interruttore di finecorsa ecc.).

A causa del collegamento in rete delle stazioniDDC e dell'integrazione nei sistemi per la supervi-sione dell'edificio ad esse collegate, l'intero siste-ma risulta esposto ai disturbi causati da correnti dafulmine e sovratensioni. Tali disturbi possono cau-sare un guasto dell'intero sistema di controllo del-l'illuminazione, della climatizzazione o del riscal-damento; questo non determina solo principal-mente costi di natura tecnologica, ma anche costirelativi alle conseguenze del guasto sull'impianto.Possono ad esempio determinarsi significativi incre-


Livello automazione

Livello campo

Livello gestionale

Figura 8.2.2.1 Modello dei vari livelli di edificio

menti di costi dell'energia, dal momento che nonpossono più essere analizzati e ottimizzati i carichidi punta per effetto dei guasti dell'elettronica dicomando. Se nell'automazione dell'edificio sonointegrati i processi di produzione, i guasti sull'au-tomazione dell'edificio possono portare a perditedi produzione e quindi anche a perdite economi-che consistenti. Per garantire la continuità di servi-zio del sistema, sono necessarie misure di protezio-ne orientate al rischio da controllare.

8.2.3 Sistemi di cablaggio generico (retiinformatiche EDP, impianti di teleco-municazione)

La norma europea EN 50173 "Tecnologia dell'in-formazione - Sistemi di cablaggio generici" defini-sce un sistema di cablaggio universale che puòessere utilizzato in siti con uno o più edifici. Trattai cablaggi con cavi simmetrici in rame e in fibraottica. Questo cablaggio universale supporta unavasta gamma di servizi incluso fonia, dati, messag-gi e immagine.

Questa norma prevede:

⇒ un sistema di cablaggio indipendente dall'ap-plicazione, universalmente applicabile ed unmercato aperto per i componenti di cablaggio(attivi e passivi),

⇒ al committente una topologia di cablaggioflessibile, che permette di eseguire modifichein modo facile ed economico,

⇒ una guida per l'installazione dei cablaggi abeneficio dei costruttori di edifici, prima chesiano noti gli specifici requisiti (cioè già duran-te la progettazione, indipendentemente daquale piattaforma verrà in seguito installata),

⇒ un sistema di cablaggio a beneficio dell'indu-stria e degli enti di normazione, in grado disupportare sia prodotti attuali che gli sviluppidi prodotti futuri.

Il cablaggio universale è composto dai seguentielementi 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).

Gruppi di queste unità funzionali sono intercolle-gate per formare dei sottosistemi di cablaggio. Un sistema di cablaggio universale è composto datre sottosistemi: cablaggio primario, cablaggio ver-ticale e cablaggio orizzontale. I sottosistemi delcablaggio formano, come mostrato nella figura8.2.3.1, una struttura di cablaggio. Con l'aiuto deirelativi armadi di distribuzione possono essere rea-lizzate varie topologie di rete come bus, stella,albero e anello.

Il sottosistema di dorsale campus connette l'arma-dio di distribuzione a livello campus armadi didistribuzione di edificio. Se necessario, contiene icavi di dorsale di primo livello, con i relativi puntidi connessione (armadio di distribuzione a livellocampus e edificio) e le unità di ripartizione nell'ar-madio distribuzione di comprensorio.

Il sottosistema di dorsale di edificio si estende dagliarmadi di edificio fino agli armadi di distribuzione


CD BD FD TP(optional)

TO

Utenzafinale

Sistema di cablaggio generico

Sottosistemadorsale di comprensorio

Sottosistemadorsale di edificio

Sottosistemacablaggio orizzontale Cablaggio terminale utente

Figura 8.2.3.1 Cablaggio generico

di piano. Il sottosistema contiene i cavi di dorsale diedificio, i relativi punti di connessione (sugli armadidi edificio e di distribuzione di piano) e le unità diripartizione nell'armadio di distribuzione di piano.

Il sottosistema di cablaggio orizzontale si distendedall’armadio di distribuzione di piano fino alle pre-se telematiche connesse. Il sottosistema contiene i collegamenti orizzontali, isuoi punti di connessione sull'armadio di distribu-zione di piano, il permutatore nell'armadio di distri-buzione di piano e le connessioni telematiche.

Tra l'armadio di distribuzione di campus e l'armadiodi distribuzione di piano vengono di solito utilizzatidei cavi in fibra ottica come collegamento dati.Quindi, per il lato campus, non sono necessari scari-catori di sovratensione (SPD). Se, tuttavia, i cavi infibra ottica contengono una guaina di protezionemetallica contro i roditori, questa deve essere inte-grata nel sistema di protezione antifulmini. Le com-ponenti attive per la distribuzione della fibra otticavengono tuttavia alimentate a 230 V. Qui possonoessere impiegati degli SPD specifici per sistemi di ali-mentazione. La dorsale di edificio (dall'armadio di edificio all'ar-madio di piano) viene attualmente cablato per la

trasmissione dati, quasi esclusivamente in fibra otti-ca.

Per la trasmissione vocale (telefono) si usano inveceancora cavi in rame simmetrici.

Per il cablaggio terziario (tra armadio di distribuzio-ne del piano e apparecchio finale) si utilizzanoattualmente, tranne alcune eccezioni, dei cavi inrame simmetrici.

Per lunghezze di cavo di ca. 500 m (dorsale di edifi-cio) o 90 m (cablaggio orizzontale) in caso di fulmi-nazione diretta possono essere indotte nell'edificioelevate tensioni longitudinali (Figura 8.2.3.2), chepotrebbero superare la capacità di isolamento deirouter oppure delle schede ISDN nel PC. Per questomotivo devono essere previsti sia sull'armadio diedificio/piano (hub, switch, router), sia sull'apparec-chio finale (TO) delle misure di protezione.

I dispositivi di protezione necessari devono esserescelti in base al sistema di rete.

Le applicazioni più comuni sono:

⇒ Token Ring,

⇒ Ethernet 10 base T,

⇒ Fast Ethernet 100 base TX,

⇒ Gigabit Ethernet 1000 base TX.


TO

FD

FD

TOTO FD

FD

FD

BD CD

Cavi in fibra ottica (informatica)

Cavi in rame (telecomunicazione)

LPSesterno

Cavi in fibra ottica

Cablaggio per l'informatica100 (Cat. 3, 5, 6, ...)

Cablaggio terzo livello- Collegamenti tra FD e TO- Caratteristiche di trasmissione fino

a 250 MHz, (categoria 6)

TO Terminale utenteFD Distributore di pianoBD Distributore di edificio

Cablaggio secondo livello- Collegamenti tra BD e FD

Figura 8.2.3.2 Effetti da fulmine in un cablaggio IT

8.2.4 Circuiti di misura a sicurezza intrinsecaIn tutti i settori dell'industria, nei quali durante lalavorazione o il trasporto di sostanze infiammabili sicreano gas, vapori, nebbie o polveri, che mescolan-dosi all'aria possono formare un'atmosfera esplosi-va in quantità pericolosa, devono essere prese dellemisure particolari per la protezione contro il rischiodi esplosione.

In dipendenza dalla possibilità e dalla durata delverificarsi di una miscela esplosiva, i settori dell'im-pianto Ex vengono suddivisi in zone - cosiddettezone Ex.

Zone Ex:le aree, nelle quali si creano delle miscele esplosiveattraverso, ad esempio, gas, vapori o nebbie, ven-gono suddivise in zone Ex da 0 fino a 2, e nellezone Ex dove si possono creare delle miscele esplo-sive causate da polveri, denominate zone 20 fino a22. A seconda della capacità di innesco dellesostanze infiammabili presenti nel relativo settoredi utilizzo, vengono distinti i gruppi di esplosione I,IIA, IIB e IIC, per i quali sono state fissate diversecurve di limite di innesco. La curva di limite di inne-sco, dipendente dal comportamento di innescodella sostanza infiammabile in esame, fornisce ilvalore massimo per la tensione e la corrente diesercizio.Il gruppo di esplosione IIC contiene le sostanze piùpropense all'innesco, ad esempio idrogeno e aceti-lene. Queste sostanze possiedono, in caso di riscal-damento, diverse temperature di innesco, chesono definite in base alle classi di temperatura(T1…, T6).Per evitare che le apparecchiature elettriche formi-no delle sorgenti di innesco nell'atmosfera esplosi-va, queste devono essere equipaggiate in diversitipi di protezione. Un tipo di protezione da inne-sco, che trova applicazione in tutto il mondo, inparticolare nella tecnologia di comando, misura eregolazione, è la sicurezza intrinseca Ex(i).

Protezione da innesco a sicurezza intrinseca:Il modo di protezione da innesco a sicurezza intrin-seca si basa sul principio della limitazione di cor-rente e tensione nel circuito elettrico. L'energia delcircuito o di una parte del circuito, che è in gradodi fare innescare un'atmosfera esplosiva, vienemantenuta così bassa, che né attraverso una scin-tilla né attraverso un riscaldamento di superficiedegli elementi elettrici, si possa verificare l'innescodell'atmosfera esplosiva circostante. A parte la

tensione e la corrente delle apparecchiature elet-triche, le induttanze e le capacità, che agisconocome accumulatori di energia nell'intero, circuitodevono essere limitate a valori massimi sicuri.

Per quanto riguarda il funzionamento sicuro adesempio di un circuito CMR, questo significa, chené le scintille che si creano durante l'apertura echiusura dei circuiti negli ambienti industriali (adesempio il contatto di commutazione inserito in uncircuito a sicurezza intrinseca), né le scintille che siverificano in caso di guasto (ad esempio cortocir-cuito o dispersione verso terra), devono essere ingrado a innescare la combustione. Inoltre, sia per ilfunzionamento normale, che per il caso di guasto,deve poter essere escluso un innesco causato dalriscaldamento eccessivo delle apparecchiature chesi trovano all'interno del circuito a sicurezza intrin-seca e dei relativi conduttori.

In linea di principio, quindi, il sistema di protezio-ne da innesco a sicurezza intrinseca viene limitatoai circuiti elettrici a bassa potenza. Questi sono icircuiti tipicamente usati nelle tecnologie dicomando, misura e regolazione nonché nei sistemidi elaborazione dati. La sicurezza intrinseca otteni-bile attraverso la limitazione dell'energia disponi-bile nel circuito si riferisce - rispetto ad altri sistemidi protezione contro il pericolo di esplosione - nona singoli apparecchi, ma all'intero circuito. Ne deri-vano alcuni vantaggi consistenti rispetto ad altrimodi di protezione.

Per prima cosa, non sono necessari, per le apparec-chiature elettriche utilizzate sul campo, costosecostruzioni speciali, come ad esempio incapsula-mento a prova di pressione oppure annegamentoin resina fusa.

Inoltre, la sicurezza intrinseca è l'unico tipo di pro-tezione da innesco che permette all'utilizzatore dilavorare sotto tensione su tutti gli impianti, senzalimitazioni nei locali a rischio di esplosione.

Il vantaggio economico per l'utilizzo di circuiti asicurezza intrinseca è basato sul fatto che anchenella zona Ex possono essere utilizzate apparec-chiature passive non certificate Ex solitamenterichieste nelle zone Ex. Perciò questo tipo di prote-zione Ex è anche uno dei tipi di installazione piùfacili.

Nei sistemi di comando, misura e regolazione lasicurezza intrinseca ha quindi un'importanza con-siderevole, specialmente con l’utilizzo crescentedei sistemi di automazione elettronici.


Tuttavia, la sicurezza intrinseca pone dei requisitipiù stringenti al progettista / costruttore dell'im-pianto rispetto agli altri tipi di protezione contro ilrischio di esplosione.

La sicurezza intrinseca di un circuito non è solodipendente dal rispetto delle condizioni di costru-zione delle singole apparecchiature, ma anche dalcorretto collegamento di tutte le apparecchiaturenel circuito a sicurezza intrinseca e dalla correttainstallazione.

Sovratensioni transienti nella zona Ex:

Il modo di protezione da innesco a sicurezza intrin-seca considera tutti gli accumulatori di energiaelettrica presenti nel sistema, ma non le sovraten-sioni accoppiate dall'esterno, ad esempio attraver-so scariche atmosferiche.

Le sovratensioni accoppiate si creano in impiantiindustriali a larga superficie soprattutto attraversofulminazioni ravvicinate e remote. Durante unafulminazione diretta la caduta di tensione provocasull'impianto di messa a terra un aumento dipotenziale in una misura compresa da 10 fino a100 kV. Questo aumento di potenziale agisce comedifferenza di potenziale su tutte le apparecchiatu-re collegate ad altre apparecchiature situate adistanza. Queste differenze di potenziale sononettamente maggiori della tenuta all' isolamentodelle singole apparecchiature e possono facilmen-te provocare una scarica pericolosa.

Per le fulminazioni distanti sono soprattutto lesovratensioni accoppiate nei conduttori, che pos-sono distruggere i circuiti di ingresso delle appa-recchiature elettroniche a causa dei disturbi tra-sversali (tensione differenziale tra i fili).

Classificazione dei mezzi di servizio nelle catego-ria ia o ibUn aspetto fondamentale per la protezione controil pericolo di esplosione del modo di protezione asicurezza intrinseca è quello di sapere se questasarà affidabile per quanto riguarda il rispetto deilimiti di tensione e di corrente, anche in presenzadi determinati guasti.Si possono distinguere due categorie per quantoriguarda l'affidabilità.La categoria ib specifica che al verificarsi di un gua-sto in un circuito a sicurezza intrinseca, la sicurezzaintrinseca deve essere mantenuta.La categoria ia richiede, che al verificarsi di dueguasti indipendenti tra loro, la sicurezza intrinsecavenga mantenuta.L'attribuzione del BLITZDUCTOR XT o DEHNcon-nect DCO alla categoria ia, rappresenta quindi lacategoria più alta. Quindi il BLITZDUCTOR puòessere utilizzato anche insieme ad altre apparec-chiature, installate nelle zone ex 0 e 20. Particolareattenzione deve essere posta alle particolari condi-zioni delle zone ex 0 e 20 che devono essere chiari-te caso per caso.Nella figura 8.2.4.1 è illustrato il principio di appli-cazione dei SPD in un circuito CMR

Valori massimi di corrente I0, tensione U0,induttanza L0 e capacità C0

Nel passaggio tra una zona Ex e zona non-Ex/zonasicura, per la separazione di queste due zonedistinte vengono utilizzate delle barriere di sicu-rezza o delle interfacce con circuito di uscita Ex(i).I valori di sicurezza massimi di una barriera di sicu-rezza o di una interfaccia con un circuito di uscita


1’

2’

1

2

1

2

1’

2’

1’

2’

1

2

1

2

1’

2’

Trasduttore coningresso Ex(i)(max. Lo, Co)

BLITZDUCTOR® XT

BLITZDUCTOR® BLITZDUCTOR®

Tr

BLITZDUCTOR® XT Sonda

LBXT

CBXT

Llin

CEB/PE

LBXT

CBXTClin

Lut

Cut

C

EB/PE

Zona sicura non Ex Zona Ex circuito CMR Ex(i)

Lo LBXT + Llin + LBD + Lut Co CBXT + Clin + CBXT + Cut + C

Linea segnale

Figura 8.2.4.1 Calcolo di L0 e C0

Ex(i) sono stabilliti da un certificato di prova rila-sciato da un ente autorizzato:

⇒ tensione di uscita massima U0

⇒ corrente di uscita massima I0⇒ induttanza esterna massima L0

⇒ capacità esterna massima C0

Il progettista/costruttore deve verificare in ognisingolo caso se questi valori di sicurezza massimipermessi vengono rispettati dalle apparecchiaturecollegate al circuito a sicurezza intrinseca (cioè idispositivi di campo, i conduttori e gli SPD). I relati-vi valori sono riportati sulla targhetta dell’apparec-chiatura o sul certificato di prova e omologazione.

Classificazione in gruppi di esplosioneGas, vapori e nebbie esplosivi vengono classificatisecondo l'energia della scintilla necessaria per l'in-cendio della miscela con la massima capacità esplo-siva - a contatto con l'aria.Le apparecchiature vengono classificate a secondadei gas con i quali vengono utilizzate.Il gruppo II vale per tutti i settori di impiego, ad es.l'industria chimica, la lavorazione di carbone ocereali, tranne l'industria mineraria.Il pericolo di esplosione è massimo nel gruppo II C,dal momento che in questo gruppo viene conside-rata una miscela con la più bassa energia di scintil-la.La certificazione del BLITZDUCTOR per il gruppo diesplosione IIC soddisfa quindi i requisiti massimi,cioè più sensibili, per una miscela di idrogeno earia.

Classificazione in classi di temperaturaIn presenza di un'atmosfera in grado di esploderea causa di una superficie calda di un'apparecchia-tura, per l'innesco dell'esplosione è necessaria unatemperatura minima tipica della sostanza utilizza-ta. La temperatura di innesco è una caratteristica

tipica di ogni materiale, che caratterizza il compor-tamento di innesco di gas, vapori o polveri susuperfici calde. Per ragioni economiche quindi, igas e vapori vengono suddivisi in determinate clas-si di temperatura. La classe di temperatura T6 indi-ca che la temperatura di superficie massima del-l'elemento non deve superare in caso di eserciziocome in caso di guasto gli 85 °C, mentre la tempe-ratura di innesco dei gas e vapori deve essere supe-riore a 85 °C.Con la classificazione T6, BLITZDUCTOR CT soddisfaanche da questo punto di vista i massimi requisitistabiliti.

A seconda del certificato di conformità della KEMAdevono essere osservati anche i seguenti parame-tri.

Criteri di scelta per SPD - BLITZDUCTOR XTCon l'esempio del BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BDEX 24 vengono di seguito spiegati i criteri di sceltaspecifici per questo componente (Figure 8.2.4.2a e8.2.4.2b). Tale componente possiede un certificatodi conformità emesso dalla KEMA.

Il dispositivo di protezione dalle sovratensioni hala seguente classificazione:II 2(1) G EEx ia IIC T4, T5, T6.

Questa classificazione specifica:

II Gruppo di apparecchio - l'SPD può essere uti-lizzato in tutti i settori, escluse le miniere(industria mineraria).

2 (1) G Categoria di apparecchio - con atmosferagassosa in grado di esplodere, l'SPD può essereinstallato in zona Ex 1 e anche su conduttoridalla zona 0 (per la protezione di apparecchifinali nella zona 0)


Figura 8.2.4.2a SPD a sicurezza intrinseca

1

2

3

4

1’

2’

3’

4’

BLITZDUCTOR®XT

Circuito Esempio

1

2

1´

2´

3 3´

4 4´

protected

Utilizzatore asicurezza intrin-seca protetto

Figura 8.2.4.2b Schema di principio BXT ML4 BD EX 24

KEMA 06 ATEX 0274 XII 2(1) G EEx ia IIC

EEx L'ente di prova certifica la corrispondenza diquesta apparecchiatura elettrica con le normeeuropee armonizzate

CEI EN 60079-0: Regole generali

EN 50020: sicurezza intrinseca "i"

Il dispositivio BLITZDUCTOR CT è stato sotto-posto con successo alla prova di tipo.

ia tipo di protezione da innesco - l'SPD controllaanche la combinazione di due guasti qualsiasinel circuito a sicurezza intrinseca, senza deter-minare un innesco

IIC gruppo di esplosione - l'SPD risponde ai requi-siti del gruppo di esplosione IIC e può essereutilizzato anche con gas esplosivi come idroge-no o acetilene.

T4 tra -40 °C e +80 °C

T5 tra -40 °C e +75 °C

T6 tra -40 °C e +60 °C

Altri dati elettrici importanti:

⇒ massima induttanza esterna (L0) e massimacapacità esterna (C0):

grazie alla particolare scelta di componenti nelSPD BLITZDUCTOR XT, i valori di induttanza e


1

2

1 2

3

3 3

3

4

4 4 4

protetto

protetto

protetto

Segmento 1

Segmento 2

Alimentazione (Fisco); segmento 1 / 2

Blitzductor BXT ML4 BD EX 24

Apparecchi in campo (Fisco)

Terminazione

prot

etto

AlimentazioneUo ≤ 17.5 V,Io ≤ 380 mA

Apparecchi in campoUi ≤ 17.5 V, Ii ≤ 380 mA,Pi ≤ 5.32 W, Ci ≤ 5 nF,Li ≤ 10 mH

Fieldbus FISCO

Figura 8.2.4.3 SPD in impianti a rischio di esplosione – Tenuta all'isolamento > 500 V AC

capacità interna, dei singoli componenti risul-ta trascurabile.

⇒ massima corrente di ingresso (Ii):

la corrente massima permessa che può essereimmessa attraverso i terminali di connessioneè di 500 mA, senza che la sicurezza intrinsecavenga compromessa.

⇒ massima tensione in ingresso (Ui):

la tensione massima che può essere applicataall'SPD BLITZDUCTOR XT, è di 30 V, senza che lasicurezza intrinseca venga compromessa.

Tenuta all'isolamento L'isolamento tra un circuito a sicurezza intrinseca eil telaio dell’apparecchiatura o di altre parti chepossono essere collegate a terra, deve solitamenteresistere ad un valore effettivo di tensione alterna-ta di prova, doppio rispetto alla tensione del circui-to a sicurezza intrinseca oppure 500 V, a secondadel valore più alto dei due.Le apparecchiature con resistenza di isolamento <500 V AC devono essere collegate a terra.Le apparecchiature a sicurezza intrinseca (ad es.cavi, trasduttori per misurazione, sensori ecc.) hanno generalmente una tenuta all'isolamento > 500 V AC (Figura 8.2.4.3).

che la tenuta all'isolamento del trasduttore permisurazione è < 500 V AC.Questo esempio illustra in particolare l'importanzadell'analisi comune delle condizioni di sicurezzaintrinseca e della protezione da sovratensionisecondo EMC, che nella tecnica degli impianti,deve essere armonizzata.

Messa a terra/collegamento equipotenzialeNella zona Ex dell'impianto è necessario assicurareun collegamento equipotenziale coerente ed unamagliatura dell'impianto di terra.La sezione del conduttore di terra dell’SPD per ilcollegamento equipotenziale non deve essereinferiore a 4 mm2 Cu.

Installazione di un'SPD BLITZDUCTOR CT in circuitiEx(i)Le definizioni normative per circuiti Ex(i) dal puntodi vista della protezione contro l'esplosione e dellacompatibilità elettromagnetica (EMC) contengonoposizioni diverse; questo crea spesso dei dubbi aprogettisti e i costruttori.

Nel capitolo 9 "Protezione contro i fulmini e sovra-tensioni per circuiti a sicurezza intrinseca" vengo-no elencati i più importanti criteri per la sicurezzaintrinseca e per la protezione da sovratensionisecondo EMC negli impianti; questo permette diindividuare l'interazione tra i due profili.

8.2.5 Particolarità nell'installazione di SPDL'effetto di protezione degli SPD su un apparec-chio da proteggere viene assicurato, quando unasorgente di disturbo viene ridotta ad un valoreinferiore al limite di immunità e superiore alla ten-sione di esercizio massima dell'apparecchio da pro-teggere. Generalmente l'effetto di protezione diuno scaricatore viene indicato dal costruttore

attraverso il livello diprotezione Up (vedereEN 61643-21). L'effi-cacia di un dispositivodi protezione dipen-de, tuttavia, da ulte-riori parametri, chesono dettati dall'in-stallazione. Durante ilprocesso di scarica, ilflusso di correnteattraverso l'impianto(ad es. L e R del con-

I circuiti a sicurezza intrinseca devono essere messia terra, quando questo risulta necessario per ragio-ni di sicurezza. Essi possono essere collegati a terra,se questo è necessario, per ragioni di funziona-mento. Il collegamento a terra deve essere effet-tuata su un solo punto attraverso il collegamentocon il sistema equipotenziale. Gli SPD con tensionecontinua d'innesco verso terra < 500 V DC, costitui-scono una messa a terra del circuito a sicurezzaintrinseca. Se la tensione continua d'innesco dell’SPD è > 500 V DC, il circuito a sicurezza intrinseca vieneconsiderato come non messo a terra. Questo requi-sito viene soddisfatto dal BLITZDUCTOR XT, BXT BDEX 24.Per coordinare la resistenza dielettrica alle tensio-ni degli apparecchi da proteggere (trasduttore dimisurazione e sensore) con il livello di protezionedell’SPD è necessario accertarsi che la tenutaall'isolamento degli apparecchi da proteggere sianettamente superiore ai requisiti per la tensionealternata di prova 500 V AC.Per non peggiorare il livello di protezione causatodalla caduta di tensione prodotta dalla corrente didisturbo scaricata attraverso il collegamento a ter-ra, è necessario realizzare un collegamento equi-potenziale coerente tra l'apparecchio da proteg-gere e l’SPD. La figura 8.2.4.4 illustra un particolare caso diapplicazione. Questo caso di applicazione si verifi-ca quando l'apparecchio finale da proteggere hauna tenuta all'isolamento < 500 V AC. In questocaso il circuito di misura a sicurezza intrinseca nonè separato da terra.Come SPD nella zona Ex viene utilizzato un BLITZ-DUCTOR XT, BXT ML4 BE, che realizza un livello diprotezione tra fili e terra/collegamento equipoten-ziale nettamente inferiore a 500 V. Questo è neces-sario in questo caso di applicazione, dal momento


Circuito Esempio

1

2

3

4

1’

2’

3’

4’

BLITZDUCTOR®XT

1

2

1´

2´

3 3´

4 4´

protected

Figura 8.2.4.4 Esempio di applicazione – Tenuta all'isolamento < 500 V AC

duttore equipotenziale) può provocare una cadutadi tensione UL + UR, che deve essere sommata a Upe che produce come risultato la tensione residuasull'apparecchio finale Ur.

Le seguenti condizioni permettono una protezio-ne dalle sovratensioni ottimale

⇒ La tensione massima d’esercizio Uc dell’SPDdovrebbe essere di poco superiore alla tensio-ne a vuoto del sistema

⇒ Up dell’SPD dovrebbe essere il più piccolo pos-sibile, in modo che cadute di tensioni supple-mentari attraverso l'installazione, abbianomeno effetto

⇒ Il collegamento equipotenziale dovrebbe esse-re eseguito con l'impedenza più bassa possibi-le

⇒ Un'installazione dell'SPD il più vicino possibileall'apparecchio finale, ha un effetto positivosulla tensione residua

Esempi di installazione:

Esempio 1: installazione corretta (Figura 8.2.5.1)

L'utilizzatore finale viene collegato direttamente aterra solo attraverso il punto di messa a terra delloscaricatore. Questo ha come conseguenza che l'Updell’SPD risulta di fatto anche per l'utilizzatorefinale. Questa installazione risulta la più favorevo-le per la protezione dell'apparecchio finale.

UL + UR non hanno effetto

Esempio 2: installazione più frequente (Figura 8.2.5.2)

L'utilizzatore finale viene messo a terra diretta-mente attraverso il terminale di messa a terra del-lo scaricatore e i conduttori PE connessi. Di conse-guenza una parte della corrente impulsiva, aseconda del rapporto di impedenza, viene scarica-ta attraverso il collegamento con l'apparecchiofinale. Per evitare un accoppiamento del disturbodal conduttore equipotenziale verso i fili protetti eper mantenere piccola la tensione residua, questocollegamento deve essere realizzato separatamen-te e deve avere una impedenza molto bassa (ad es.pannelli di montaggio metallici). Questa forma diinstallazione rappresenta la pratica di installazionecomune per gli apparecchi finali di categoria I.


3OUT

4

1IN

2

BLITZDUCTOR

BCT MLC BD 110No.919 347

Corr

ente

di s

caric

a

L del conduttore

R del conduttore

Up

Ur

L e R del conduttore non ha effetto su Ur: Ur = Up

Up = Livello di protezioneUr = Tensione residua

Figura 8.2.5.1 Installazione corretta

3OUT

4

1IN

2

BLITZDUCTOR


L e R del conduttore hanno poco effetto su Ur , se il collegamentoè efettuato a impedenza molto bassa: Ur = Up + Uv

p.es. conduttore di protezione alimentazione

Corr

ente

di s

caric

a

L del conduttore

R del conduttore

Up

Ur

Uv = Caduta di tensione; Connessione BCT > Utilizzatore

Uv

Figura 8.2.5.2 Installazione più frequente

U U U Ur p L R= + + U Ur p=

U U Ur p v= +

Esempio 3: collegamento equipotenziale errato(Figura 8.2.5.3)

L'utilizzatore finale viene messo a terra solo trami-te, ad esempio, il conduttore di protezione. Nonesiste alcun collegamento equipotenziale a bassaimpedenza verso il dispositivo di protezione. Il per-corso del conduttore equipotenziale dal dispositi-vo di protezione fino al punto di connessione delconduttore di protezione dell'apparecchio finale(ad es. barra equipotenziale) influisce notevolmen-te sulla tensione residua. A seconda della lunghez-za del cavo possono verificarsi delle cadute di ten-sione fino ad alcuni kV, che si sommano a Up e chepossono portare alla distruzione dell'utenza finale.

Esempio 4: posa del conduttore errata(Figura 8.2.5.4)

Anche se il collegamento equipotenziale è esegui-to bene, una posa errata del conduttore può por-tare ad un peggioramento dell'effetto di protezio-ne fino al danneggiamento degli utilizzatori finali.Se non viene mantenuta una restrittiva separazio-ne o schermatura del conduttore non protetto amonte dell'SPD e del conduttore protetto a valledell'SPD, a causa di campi magnetici si potrebbe


3OUT

4

1IN

2

BLITZDUCTOR


Nessun collegamento equipoten-ziale diretto tra BLITZDUCTORe utilizzatore

L e R del conduttore peggiorano Ur: Ur = Up + UL + UR

Corr

ente

di s

caric

a

Up

UrUL

UR

Figura 8.2.5.3 Collegamento equipotenziale eseguito in modo errato

3OUT

4

1IN

2

BLITZDUCTOR


La posa errata dei conduttori causa l’accoppiamento di disturbidalla linea non protetta nella linea protetta

1

2

3

4

Ur

Figura 8.2.5.4 Posa dei conduttori errata

Conduttori di bassa tensione non schermaticonduttori di telecomunicazione non schermati 200 mm 100 mm 50 mm

Tipo dell’installazione

Senza separazioneo separazione non

metallica

Separazionein alluminio

Separazionein acciaio

Distanza

Conduttori di bassa tensione non schermati econduttori di telecomunicazione schermati 50 mm 20 mm 5 mm

Conduttori di bassa tensione schermati e con-duttori di telecomunicazione non schermati 30 mm 10 mm 2 mm

Conduttori di bassa tensione chermati econduttori di telecomunicazione schermati 0 mm 0 mm 0 mm

Tabella 8.2.5.1 Separazione dei conduttori di telecomunicazione e di bassa tensione secondo EN 50174-2

U U U Ur p L R= + +

avere un accoppiamento di disturbi sul conduttoreprotetto.

Schermatura La schermatura dei cavi è descritta in 7.3.1

Suggerimenti per l'installazione:L'utilizzo di schermature o di canali metallici dimi-nuisce l'interazione tra i conduttori e l’ambientecircostante. Per i cavi schermati deve essere osser-vato quanto segue:

⇒ messa a terra dello schermo da un lato dimi-nuisce l'irradiazione di campi elettrici

⇒ messa a terra dello schermo ad entrambi i latidiminuisce l'irradiazione di campi elettroma-gnetici

⇒ contro i campi magnetici a bassa frequenza leschermature tradizionali non offrono una pro-tezione rilevante

Suggerimenti:Gli schermi dovrebbero essere continui tra gliimpianti informatici, presentare una resistenza di

accoppiamento bassa ed essere a contatto per l’in-tera circonferenza del cavo. Lo schermo deveavvolgere completamente i conduttori o i cavi. Leinterruzioni di schermo e i collegamenti a terra adalta impedenza, ma anche cosidette “trecce”dovrebbero essere evitati.

In quale misura i conduttori in bassa tensioneinfluenzano i conduttori di telecomunicazionedipende da diversi fattori. I valori indicativi per ledistanze verso conduttori in bassa tensione sonodescritti nella EN 50174-2. Per una lunghezza dilinea inferiore a 35 m non è generalmente necessa-rio rispettare una distanza di separazione. In tuttigli altri casi, vale la separazione indicata nellatabella 8.2.5.1:

Si raccomanda di posare i conduttori di telecomu-nicazione in canaline metalliche collegate elettri-camente continue e completamente chiuse. I siste-mi di canaline metalliche dovrebbero essere con-nessi a terra a bassa impedenza il più spesso possi-bile, in ogni caso almeno all’inizio e alla fine dellacanalina stessa (Figura 8.2.5.5).


non consigliato

esatto

canale metallico

Conduttori bassa tensione

Ausiliari(p. es. citofono, allarmi)

Telecomunicazione

Applicazioni sensibili ai disturbi

consigliato

Conduttoribassa tensione

Ausiliari

Telecomunicazione

Applicazioni sen-sibili ai disturbi

Figura 8.2.5.5 Separazione dei cavi nei canali


Un convertitore di frequenza è composto in termi-ni semplificati da un raddrizzatore, un circuitointermedio, un invertitore e un'elettronica dicomando (Figura 9.1.1).

All’ingresso dell'invertitore, la tensione alternatamonofase o trifase viene convertita in una tensio-ne continua e giunge al circuito intermedio, chefunge anche da accumulatore di energia (buffer).

Per effetto dei condensatori che si trovano nel cir-cuito intermedio e gli elementi L e C collegati ver-so massa nel filtro di rete, potrebbero sorgere deiproblemi con apparecchi di protezione RCD colle-gati a monte (RCD = Residual CurrentprotectiveDevice). La causa di questi problemi viene spesso, a

torto, attribuita all'utilizzo degli scaricatori disovratensione, mentre invece dipendono dall'in-duzione rapida di correnti di guasto prodotte dalconvertitore di frequenza. Queste sono sufficientia far intervenire i sensibili apparecchi di protezio-ne RCD. Una possibilità è l’impiego di un interrut-tore differenziale RCD resistente alle correntiimpulsive, che è disponibile con una corrente d'in-tervento di IΔn = 30 mA e tenuta all'impulso a par-tire da 3 kA (8/20 µs).

Attraverso l'elettronica di controllo, l'invertitorefornisce una tensione a frequenza variabile. Latensione di uscita avrà un andamento tanto piùsimile alla forma sinusoidale, quanto più alta saràla frequenza di clock dell'elettronica di controllo

alimentazione motore scher-mata, schermo connesso aterra da entrambi i lati.

Motore

Connessione filtro

Convertitore di frequenza

Filtro compattoLinea dialimentazioneil più cortopossibile

Alimentazione

Piastra di montaggio metallica collegata a terrain generale: tutti i conduttori il più corto possibile

1

Tipo ArticoloN.

1 919 031 - 919 038Molla a contatto SA KRF ...

1

Immagine

Figura 9.1.2 Connessione dello schermo del cavo d'alimentazione motore secondo i requisiti EMC

9 Proposte di applicazione9.1 Protezione da sovratensioni per convertitori di frequenza

Raddrizzatore Circuito intermedio Invertitore

+

C

V1 V3 V5

V4 V6 V2

+

−

U1V1W1

M

Motore Carico

Elettronica di comandocomando / regolazione / controllo / comunicazione

L1

L2

L3

Dati

−

Ingresso Uscita

Figura 9.1.1 Schema di principio di un convertitore di frequenza


per la modulazione di durata degli impulsi. Perogni clock si crea tuttavia un picco di tensione chesi sovrappone al percorso della prima oscillazione.Questo picco di tensione raggiunge valori superio-ri a 1200 V (in base al convertitore di frequenza). Ilcomportamento e la risposta del motore dipendo-no dalla qualità dell'onda sinusoidale usata per ilsuo controllo. Questo però significa anche cheall'uscita del convertitore di frequenza si riscontra-

DEHN

guar

d®T

3OU

T4

Blitzductor CTBCT MOD ...

P1 + PX PR −

L1L2L3

L11L21

PCSTFSTR

STOPRHRMRLRT

JOGMRSAUCSSDRES

10E102541

SERUNSUOLIPFFU

FMSD

AM5

ABC

UVW

L1L2L3

Processore/DSP

Software

Funzionalità:regolatore PID

Funzioni di base:parametri U/f

regolazione vettoriale

Alimentazione

Circuitodi protezione

LCD/LED-display-PU/DU

Charge

Allarme

PU/DU

Reset

Unità di comando

Circuitisegnali di ingresso

M3~

Segnalazioneerrore

Uscitaanalogica

Hz

Stato diesercizioesegnalazioneerrore

Circuito intermedio

3x400V / 50Hz

1 2

3

Tipo ArticoloN.

1

3

952 070DEHNguard S DG S 275

BLITZDUCTOR CTBCT MLC BE 24 + BCT BAS

919 323 +919 506

2 DEHNguard S DG S 600 952 076

Immagine

4-20 mA

INGRESSO USCITA

Figura 9.1.3 Schema generale di un convertitore di frequenza con limitatori di sovratensione

no più spesso dei picchi di tensione.Nella scelta degli scaricatori di sovratensioneoccorre considerare la "tensione massima conti-nuativa" Uc. Questa rappresenta la tensione diesercizio massima permessa, alla quale può esserecollegato un dispositivo di protezione da sovraten-sioni. Questo significa, che sul lato di uscita delconvertitore di frequenza, vengono utilizzati deidispositivi di protezione da sovratensioni con un


motore deve essere messo a terra da entrambi ilati, significa sia sul convertitore di frequenza siasul motore. I requisiti EMC impongono la connes-sione dello schermo su ampia superficie di contat-to. Molto vantaggiose si sono dimostrate le mollea contatto per il collegamento degli schermi (Figu-ra 9.1.2). Tramite impianti di terra ammagliati, cioèl'interconnessione degli impianti di messa a terrasul lato convertitore di frequenza e sul lato moto-re, si riducono le differenze di potenziale tra ledue parti dell'impianto e quindi si evitano correntidi compensazione sullo schermo.

La figura 9.1.3 illustra l'utilizzo dei dispositivi diprotezione da sovratensioni DEHNguard sull'ali-mentazione elettrica e l'utilizzo dei BLITZDUCTORper i circuiti 0-20 mA. I dispositivi di protezionedevono essere predisposti in base al tipo di inter-faccia utilizzato.

Per poter integrare un convertitore di frequenzanel sistema centrale di controllo o gestione di edi-ficio, è assolutamente necessario cablare tutte leinterfacce di elaborazione e di comunicazione tra-mite dispositivi di protezione adeguati, in mododa evitare interruzioni del sistema.

valore di Uc rispettivamente maggiore. In questomodo si evita che i picchi di tensione che si verifica-no anche durante il “normale” esercizio, provochi-no un “invecchiamento artificiale" dovuto al conti-nuo riscaldamento del dispositivo di protezione dasovratensioni. Tale riscaldamento dello scaricatorepotrebbe causare la riduzione della sua durata e diconseguenza il suo sezionamento dall'impianto daproteggere.

La tensione all'uscita del convertitore di frequenzaè variabile e viene regolata ad un valore legger-mente più alto della tensione nominale all'entrata.Questo incremento è dell'ordine del +5% durantel'esercizio continuo, per compensare la caduta ditensione sul conduttore collegato. Per semplifica-re, si può comunque considerare che la tensionemassima all'ingresso del convertitore di frequenzasia uguale alla tensione massima all'uscita del con-vertitore stesso.

L'alta frequenza di clock, all'uscita del convertitoredi frequenza, genera dei disturbi condotti. Per evi-tare che questi disturbi interferiscano con gli altrisistemi, è necessario l'utilizzo di conduttori scher-mati. Lo schermo del cavo di alimentazione del

Le illuminazioni esterne possono essere installatesia sulle pareti esterne di edifici, sia isolati all'ester-no. In ogni caso, è da verificare, se i corpi illumi-nanti si trovano nella zona di protezione LPZ 0Aoppure in zona di protezione LPZ 0B. Corpi illumi-nanti nella LPZ 0A sona soggetti a correnti impulsi-ve fino alla complessiva corrente da fulmine e alcampo elettromagnetico totale, in seguito alrischio dalle fulminazioni dirette. Nella LPZ 0B sonoprotetti contro la fulminazione diretta, peròcomunque a rischio di correnti impulsive fino a cor-renti parziali da fulmine e il campo elettromagne-tico totale.

Se si tratta di pali di illuminazione nella zona diprotezione LPZ 0A, questi sono da collegare con idispersori dell'edificio tramite conduttori di terranudi a contatto con il terreno. Per il dimensiona-mento dei materiali e sezioni da utilizzare si consi-

glia l'uso della tabella 7 della CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). Di seguito un estratto (Tabella 9.2.1) del-la tabella citata, con i dati più utilizzati in pratica.Il materiale utilizzabile è sempre da scegliere inmodo da evitare una possibile corrosione.

Le misure di protezione per la riduzione della pos-sibilità di un colpo elettrico riferito ai rischi da ten-sioni di contatto e/o di passo, sono da verificaresingolarmente.

Analogamente alla CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3),come misura per la riduzione delle tensioni di con-tatto, è necessario p. es. uno strato di asfalto conspessore di almeno 5 cm per una distanza di 3 mintorno al palo di illuminazione (Figura 9.2.1)

Inoltre la CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) indica il con-trollo del potenzialecome misura perridurre le tensioni dipasso. In questo casovengono interratiquattro anelli adistanza da 1,0 m; 4,0 m; 7,0 m e 10 mnelle rispettive pro-fondità di 0,5 m; 1,0m; 1,5 m; e 2,0 mintorno al palo diilluminazione. Questi


9.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per Illuminazione esterna

Figura 9.2.1 Isolamento del suolo per la riduzione delle tensioni di contatto derivanti da fulminazioni su un palo di illuminazione

Tabella 9.2.1 Dimensioni minime dei conduttori di terra per il collegamento dei pali di illuminazione nellazona di protezione 0A tra di loro e all'impianto di terra dell'edificio

Materiale Configurazione Sezione Nota

Rame CordaTondinoNastro

50 mm2

50 mm2

50 mm2

Ø min. conduttore elementare 1,7 mmØ 8mmSpessore min 2 mm

Acciaio Tondo zincato 50 μmNastro zincato 70 μm

Ø 10 mm100 mm2

-Spessore min. 3mm

AcciaioAISI 316

TondinoNastro

Ø 10 mm100 mm2

-Spessore min. 2 mm

Strato di asfalto≥ 5 cm

3 m 3 m


anelli vengono collegati tra di loro e al palo conquattro conduttori, sfalsati di 90° (Figura 9.2.2).

Gli scaricatori, elencati di seguito, sono applicati alpassaggio della zona di protezione da fulminazio-ne LPZ 0A – 1 oppure LPZ 0B – 1.

Per tutti i corpi illuminanti collocati in zona di pro-tezione LPZ 0A sono da installare degli scaricatori diTipo 1 all'ingresso nella struttura. Per poter definirela zona di protezione, la sfera rotolante è da “avvi-cinare” da tutte le possibili direzioni al corpo illumi-nante esterno, se la sfera tocca il corpo illuminante,

questo si trova in zona di protezione LPZ 0A (Figura9.2.3 e Figura 9.2.4).

Con l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmineTipo 1, bisogna accertarsi se nel quadro di distribu-zione che alimenta l'illuminazione esterna si trovagià un limitatore di sovratensione, Tipo 2, coordi-nato energeticamente, altrimenti si consiglia diinstallare al passaggio della zona di protezioneuno scaricatore combinato.

Per tutti i corpi illuminanti situati nella zona diprotezione LPZ 0B, all'entrata nell’edificio, sono da

Figura 9.2.2 Controllo del potenziale per la riduzione delle tensioni di passo causati da fulminazioni su un palo di illuminazione

Figura 9.2.3 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona di protezione da fulminazione 0A

-0,5 m

1 m

4 m

± 0

-1,0 m-1,5 m

-2,0 m

7 m10 m

Raggio dellasfera rotolante



Sistema TNDB 1 255 H (2x), Art. 900 222

Sistema TTDB 1 255 H, Art. 900 222DGP BN 255, Art. 900 132

Sistema TNDV M TN 255, Art. 951 200Sistema TTDV M TT 2P 255, Art. 951 110


installare dei limitatori di sovratensione Tipo 2.Per la definizione di tale zona di protezione, larispettiva sfera rotolante è da avvicinare da tutte

le direzioni ai corpi illuminanti esterni, senza chequesti vengono toccati dalla sfera rotolante (Figu-ra 9.2.5 e Figura 9.2.6).

Figura 9.2.4 Corpi illuminante esterni 3 x 230/400 V su palo in zona di protezione da fulminazione 0A

Figura 9.2.6 Corpo illuminante esterno 3 x 230/400 V su palo inzona di protezione da fulminazione 0B

Figura 9.2.5 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona diprotezione da fulminazione 0B

Raggio dellasfera rotolante



Sistema TNCDB 3 255 H, Art. 900 120Sistema TNSDB 3 255 H, Art. 900 120DB 1 255 H, Art. 900 222

Sistema TNCDV M TNC 255, Art. 951 300Sistema TNSDV M TNS 255, Art. 951 400

Sistema TTDB 3 255 H, Art. 900 120DK 35, Art. 900 699DGP BN 255, Art. 900 132

Sistema TTDV M TT 255, Art. 951 310

Raggio della

sfera rotolante

Sistema TNDG M TN 275, Art. 952 200

Sistema TTDG M TT 2P 275, Art. 952 110

Raggio della

sfera rotolante

Sistema TNCDG M TNC 275, Art. 952 300Sistema TNSDG M TNS 275, Art. 952 400Sistema TTDG M TT 275, Art. 952 310


Negli impianti biogas moderni vengono fermenta-ti substrati organici biodegradabili come liquame,lettame, erba, paglia, rifiuti biodegradabili, residuinella produzione del vino e della birra, avanzi ali-mentari e grassi. A questo scopo i contenitori sta-gni (fermentatori), vengo riempiti con materialiorganici.In questo ambiente assente di ossigeno, dai com-ponenti organici in fermentazione, i batteri produ-cono il biogas.Il biogas così prodotto viene utilizzato per la pro-duzione di calore e energia elettrica.

Nella figura 9.3.1 è illustrato lo schema di un tipicoimpianto biogas. Impianti biogas molto frequente-mente sono composti da una vasca di miscelazione(vasca primaria), eventualmente di una igienizza-zione, uno o più fermentatori riscaldabili, unavasca di stoccaggio finale, eventualmente di unfermentatore secondario (vasca di fermentazionesecondaria), uno stoccaggio del gas e di un tratta-mento del gas. Il serbatoio per liquidi illustratonella figura 9.3.1 serve alla conservazione di p.es.cereali. Il motore a gas con scambiatore di calore egeneratore agganciato viene indicato come coge-

neratore. Il cogeneratore produce, relativo al con-tenuto energetico del biogas, energia elettrica conun rendimento di circa 30 % e calore con un rendi-mento di circa 60 %. L'energia elettrica vieneimmessa in rete. Il calore serve parzialmente per ilriscaldamento dei fermentatori e il calore in esube-ro viene utilizzato p.es. per il riscaldamento delleabitazioni e strutture agricole.

Necessità di un sistema di protezione dai fulmini

Dopo la scadenza del 1 luglio 2003, data di abroga-zione delle direttive 76/117/CEE e 82/130/CEE, ladirettiva ATEX 99/9/CE e la direttiva 99/92/CE,diventano l’unico riferimento per quanto attieneapparecchi e sistemi di protezione destinati adessere utilizzati in atmosfera parzialmente esplosi-va. Questi regolmenti vengono applicati per lamessa a disposizione di mezzi di lavoro dal datoredi lavoro come per l’utilizzo degli stessi da partedel lavoratore durante lo svolgimento della pro-pria mansione. Secondo le direttive di cui sopra,impianti a rischio d’esplosione vengono classificaticome impianti soggetti a lavori di manutenzione.Siccome in un impianto biogas, p.es. nella zona di

9.3 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per impianti biogas

Stoccaggio finale

Fermentatore

Vasca diraffredamento

IgienizzatoreContenitore pesatura

Vasca primaria

Serbatoioliquidi

Silo cereali

Fiaccola

Analizzatore gas

Edificiooperativo

MiscelatorePompa

Miscelatore

PompaValvola

Valvola

Pompa

Pompa

Mulino

Valvola

Miscelatore Valvola

Tubo gasCogeneratore

Quadrocomando

Pesa

Radiatore

Energiaelettrica

Calore

Miscelatore

Pompa dicircolazione

Figura 9.3.1 Schema di sistema per un impianto biogas


serbatoi per gas e fermentatori è da aspettarsi unamiscela esplosiva di aria e gas, questi impianti sonoda classificare a rischio d’esplosione. Le direttivedefiniscono che, impianti a biogas sono da costrui-re, installare e condurre secondo lo stato della tec-nica. A questo punto rientrano anche impianti diprotezione contro i fulmini, che sono da installarein conformità alle norme e specifiche.

In Germania nelle regole della sicurezza perimpianti biogas agrari BGR 104 parte E 2 (BGR =Cooperativa professionale Agraria) viene precisa-to, che in zone a rischio d’esplosione devono esse-re applicate “misure, che evitano l’innesco diun’atmosfera a rischio d’esplosione”, per evitarefonti di innesco.

Secondo EN 1127-1 capitolo 5.3.1 si differenzianotredici diverse fonti di innesco. Nel capitolo 5.3.8della EN 1127-1, il fulmine viene indicato comefonte di innesco: “Quando il fulmine si abbatte inuna una atmosfera esplosiva, questa viene sempreinnescata. Inoltre, esiste la possibilità di un innescotramite il riscaldamento dei percorsi di scarica delfulmine. Dal punto di impatto del fulmine fluisco-no correnti, che possono causare delle scariche escintillamenti in grado di innescare un esplosione,anche distante e in tutte le direzioni dal punto diimpatto. Perfino senza una fulminazione diretta,delle scariche atmosferiche durante temporali pos-sono causare elevate tensioni indotte in impianti,apparecchi e componenti” In caso di pericolo di fulminazione, le regole dellaprotezione contro l’esplosione richiedono che siprendano adeguate misure di protezione contro ifulmini.

Il datore di lavoro, secondo le dispsizioni della sicu-rezza sul lavoro, ha l'obbligo di rilevare e valutaretutti i fattori di rischio per luoghi di produzionecon pericolo di esplosione. Ambienti con atmosfe-ra esplosiva devono essere suddivise in zone, aseconda dei risultati della valutazione del rischio.La definizione delle zone con pericolo di esplosio-ne è da descrivere in un documento per la prote-zione contro il pericolo di esplosione.La norma per la protezione contro i fulmini CEI EN62305-3 (CEI 81-10/3) allegato D, contiene “infor-mazioni supplementari per LPS nelle strutture conpericolo di esplosione”. Sistemi di protezione con-tro i fulmini per questi impianti dovrebbe essereprogettati almeno in classe II.

In casi particolari, la necessità di misure supple-mentari deve essere però valutata secondo CEI EN62305-2 (CEI 81-10/2). Con il metodo di calcolosecondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) può essereeffettuata una valutazione del rischio, la quale hail compito di determinare il rischio dei danni dafulminazioni dirette e indirette per la strutturacompreso le persone e impianti in essa contenuti.Se il rischio dei danni è superiore a un rischio tolle-rabile, il rischio da fulminazione deve essere mini-mizzato in modo da non superare più il rischio tol-lerabile.

Per strutture particolari come gli impianti biogasrichiedono delle specifiche misure di protezionecontro i fulmini. Gli impianti biogas dovrebberoessere protetti con dispositivi di captazione e cala-te isolate, se non possono essere del tutto esclusidei rischi di scariche pericolose su collegamenti,raccordi o giunti.

Protezione contro i fulmini esterna

Parte centrale di ogni impianto biogas è il fermen-tatore. Sul mercato esiste un vasto spettro di siste-mi fermentatori, che si differenziano nel loromodo costruttivo. Il sistema di protezione contro ifulmini deve essere sempre adattato al sistema difermentazione. Per gli stessi scopi di protezionepossono risultare delle diverse soluzioni. Comesopra indicato, un sistema di protezione contro ifulmini di classe II, corrisponde alle richieste nor-mali per impianti con pericolo di esplosione e quin-di anche per impianti biogas.

Il sistema di protezione contro i fulmini è compo-sto da una protezione da fulmine esterna ed inter-na.

La protezione da fulmine esterna, ha il compito dicaptare tutte le scariche da fulmine, comprese lefulminazioni laterali sulla struttura e di scaricare lacorrente da fulmine dal punto di impatto versoterra e di distribuirla nel terreno, senza che simanifestino dei danni per effetti termici o mecca-nici alla struttura da proteggere.

Fermentatore con copertura in telo

Negli impianti biogas vengono utilizzati spesso deifermentatori con copertura in telo. Una fulmina-zione sulla copertura in telo del fermentatoreavrebbe di conseguenza il suo danneggiamento.L'effetto di fusione e scintillamento nel punto diimpatto, causa un serio pericolo d'incendio e di


esplosione. Le misure di protezione contro i fulmi-ni devono essere effettuati in modo, che non sipossono più verificare delle fulminazioni direttesulla copertura in telo del fermentatore (Figura9.3.2).

Secondo delle regole di sicurezza per impianti bio-gas agricoli, la zona 2 si sviluppa fino ad unadistanza di 3 m intorno alla copertura in telo delfermentatore. Nella zona 2 si verifica un'atmosferaesplosiva solo eccezionalmente per brevi periodi.Questo significa, che nella zona 2 non è probabileche si verifica una atmosfera esplosiva, ma soltan-to in caso di eventi non previsti (guasti, riparazio-ni). Nella zona 2, secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3) è quindi ammesso il posizionamento di dispo-sitivi di captazione.Altezza e numero dei dispositivi di captazione ven-gono definite con il metodo della sfera rotolante.

Fondamentale per la progettazione del sistema dicaptazione, è la penetrazione della sfera rotolan-te. Essa può essere calcolata secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). In corrispondenza al livello di prote-zione II, per impianti con pericolo di esplosionerisulta il raggio della sfera rotolante di 30 m (Figura 9.3.2).

La membrana interna nel stoccaggio gas del fer-mentatore, è in contatto con la parete metallicainterna del fermentatore, a seconda della quantitàdi gas contenuta. Purchè non si verificano dellescariche disruptive dalla calata sulla parete metalli-ca del fermentatore, viene utilizzata la calata isola-ta. Con il tracciato isolato della calata su distanzia-tori isolati in PRFV (poliestere rinforzati in fibra divetro), si può ottenere l'isolamento elettrico delsistema di protezione contro i fulmini dalle massemetalliche del fermentatore. La lunghezza deidistanziatori risulta dalla distanza di sicurezza dacalcolare secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3).

Il set DEHNiso-Combi, secondo tabella 9.3.1, vieneutilizzato per l'esempio di installazione raffiguratoin figura 9.3.2.

Un’altra possibilità per evitare una fulminazionediretta su un fermentatore, è l'impiego del palo di

Raggio sfera rotolante r Raggio sfera rotolante r

DEHNiso-Combi Set (Art. 105 455)

Lunghezza totale 5700 mm composto da:1x punta di captazione Al, L = 1000 mm(Art. 105 071)1x tubo di sostegno PRFV, L = 4700 mm(Art. 105 301)3x staffa di fissaggio Inox (AISI 304)(Art. 105 340)2x distanziatore PRFV/Al, L = 1030 mm(Art. 106 331)

Figura 9.3.2 Applicazione del sistema DEHNiso-Combi per la prote-zione di un fermentatore con copertura in tela

Figura 9.3.3 Protezione di un fermentatore con copertura in tela conpali di captazione componibili in acciaio

Tabella 9.3.1 DEHNiso-Combi Set


captazione componibile (Figura 9.3.3). I pali ven-gono eretti diretti nel terreno sedimentato o inbasamenti di calcestruzzo. Con questi pali si posso-no raggiungere un'altezza dal livello del suolo finoa 21 m, con esecuzioni special si può arrivare anchead altezze superiori. I pali di captazione componi-bili a lunghezza standard, vengono forniti in ele-menti da 3,5 m, che offrono particolari vantaggiper il trasporto. Informazioni più dettagliate perl’applicazione dei pali di captazione componibili sitrovano nelle istruzioni di montaggio N° 1574.

Una terza possibilità, di proteggere il fermentato-re con copertura in tela da una fulminazione diret-ta, è l'impiego del sistema DEHNconductor. I com-ponenti del programma DEHNconductor compren-dono la conduttura HVI e gli elementi di fissaggioe di connessione coerenti a questo conduttore. Laconduttura HVI è un conduttore con guaina spe-ciale, con regolazione di potenziale e con isola-mento ad alta tensione. L'applicazione tipica èl'utilizzo come calata isolata per il rispetto delladistanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3(CEI81-10/3). Per primo bisogna dunque calcolarela distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3(CEI81-10/3). Di seguito deve essere controllato, sela distanza di sicurezza calcolata può essere realiz-zata con la distanza di sicurezza equivalente dellaconduttura HVI.

Esistono due varianti di realizzazione con il sistemaDEHNcondutor:

Variante 1: Pali di captazione con la condutturaHVI (Figura 9.3.4). La massima lunghezza totale deldispositivo di captazione dal livello equipotenziale(impianto di terra) fino alla punta di captazione èqui di 12,5 m, dove la massima altezza libera oltrelo spigolo superiore del fermentatore non puòsuperare i 8,5 m (motivi meccanici).

Variante 2: Pali di captazione con due conduttureHVI (Figura 9.3.5). La massima lunghezza totale deldispositivo di captazione dal livello equipotenziale(impianto di terra) fino alla punta di captazionerisulta qui di 16 m, dove la massima altezza liberaoltre lo spigolo superiore del fermentatore rag-giunge i 8,5 m.

Annotazione: Le due condutture HVI devono esse-re posate parallele ad una distanza tra loro che siasuperiore ai 20 cm.

Informazioni più dettagliate sul sistema DEHNcon-ductor si trovano nelle seguenti istruzioni di mon-taggio, che sotto www.dehn.it sono gratuitamen-te a Sua disposizione:

⇒ Istruzioni di montaggio 1565: palo di captazio-ne con conduttura HVI interna per impiantibiogas

⇒ Istruzioni di montaggio 1501: conduttura HVIin ambiente con pericolo di esplosione

Raggio sfera rotolante r

≤ 12

,5 m

≤ 10

,0 m

≤ 8,

5 m

Raggio sfera rotolante r

≤ 16

,0 m

≤ 13

,5 m

≤ 8,

5 m

> 0,2 m

Figura 9.3.4 Protezione del fermentatore tramite asta di captazioneisolata con 1 conduttura HVI

Figura 9.3.5 Protezione del fermentatore tramite asta di captazioneisolata con 2 condutture HVI


Note per il servizio di progettazioneSiccome per i dispositivi di captazione isolati si trat-ta affatto di sistemi complessi e molto ampi, Vipossiamo essere d’aiuto nella loro progettazione.La DEHN offre in questo contesto un supporto diprogettazione, dietro compenso, di dispositivi dicaptazione isolati su base del sistema DEHNcon-ductor, sistema DEHNiso-Combi oppure anche palidi captazione componibili. Nelleprestazioni per il supporto di pro-gettazione sono compresi:

⇒ Esecuzione del disegno per laprotezione da fulmine (dise-gno complessivo)

⇒ Disegni dettagliati per disposi-tivo di captazione isolato (par-zialmente con disegni a vistaesplosiva)

⇒ Lista materiale completa deicomponenti necessari per ilsistema di captazione isolato

⇒ Realizzazione di un offertabasata sulla lista materiale

In caso di interesse preghiamo dirivolgersi direttamente alla sede diBolzano (www.dehn.it).

Fermentatori in lastre metalliche

Fermentatori in lastre metallichehanno comunemente uno spessoreda 0,7 a 1,2 mm. Le singole lastresono avvitate tra loro (Figura9.3.6).Per poter utilizzare superficimetalliche come dispositivo di cap-tazione, devono essere osservati ispessori per lastre metallichesecondo tabella 3 nella CEI EN62305-3 (CEI 81-10/3). Se non pos-sono essere rispettati i spessoriminimi per le lastre metalliche del-la tabella 3 nella CEI EN 62305-3(CEI 81-10/3), una fulminazionepuò causare la fusione oppure unsurriscaldamento inammissible nelpunto di impatto. Esiste quindipericolo di incendio e esplosione.Questi fermentatori sono, quindi,da proteggere con un sistema dicaptazione supplementare, per

impedire una possibile fusione nel punto di impat-to del fulmine. Qui è da realizzare un sistema diprotezione contro i fulmini isolato. La sistemazio-ne del dispositivo di captazione viene determinatocon il metodo della sfera rotolante. La calata vieneportata lungo le lastre metalliche su supportidistanziatori conformi alla distanza di sicurezzarilevata (Figura 9.3.7).

Figura 9.3.6 Fermentatore in lastre metalliche avvitate

Figura 9.3.7 Protezione del fermentatore inlastre metalliche con dispositi-vo di captazione isolato(Fonte: Büro für Technik, Hösbach)

Figura 9.3.8 Serbatoio in acciaio saldato(Fonte: Eisenbau HeilbronnGmbH)


Serbatoi in acciaioNella figura 9.3.8 è illustrato un serbatoio per bio-gas con un involucro di lastre in acciaio completa-mente saldate. Le richieste nella tabella 3 della CEIEN 62305-3 (CEI 81-10/3) sono soddisfatte oltre unasezione minima di 4 mm per delle pareti in acciaiodel contenitore. Per il sistema di protezione contro

i fulmini sono allora valide le richieste secondo CEIEN 62305-3 (CEI 81-10/3) allegato D “Informazionisupplementari per LPS nelle strutture con rischio diesplosione”. Se le zone a rischio di esplosione di sfiati si trovanonel volume protetto di componenti di captazionenaturali (corrispondenti alle sezioni minime) della

struttura, non sono necessari disposi-tivi di captazione supplementari.Altrimenti sono da installare disposi-tivi di captazione supplementari perproteggere i sfiati dalle scariche diret-te.

Concetto di messa a terraPer evitare delle elevate differenze dipotenziale tra i singoli impianti di ter-ra/dispersori, questi vengono uniti inun impianto di terra generale (Figura9.3.9 e Tabella 9.3.2). Questo si ottie-

N°

Bandella Inox (AISI 316) 30 mm x 3,5 mmAlternativa: tondino Inox (AISI 316), Ø 10 mm

Morsetto a croce (AISI 316)Alternativa: morsetto SV Inox (AISI 316)Avvertenza: nastro anticorrosione

Barra equipotenziale InoxAlternativa: barra di messa a terra

Bandiera di collegamento bandella raddrizzata Inox (AISI 316)Alternativa: Bandiera di collegamento tondino Inox (AISI 316)

Art.860 335860 010

319 209308 229556 125

472 209472 139

860 215860 115

1

2

3

4

Figura 9.3.9 Impianto di terra ammagliato per impianto biogas

Tabella 9.3.2 Scelta materiale per impianto di terra e sistema equipotenziale

Fermentatore

Stoccaggiofinale

Fermentatoresecondario

Serbatoioliquidi

Silo cereali

Vascaprimaria

Cogeneratorecomando/

regolazione

Quadro di misuraImmissione

in rete

EBB EBB MG∼

ϑ

3 x 20 kV

M∼

Locale tecnico

1

2

3

4


ne tramite ammagliatura dei singoli impianti diterra per strutture e sistemi. Maglie con larghezzadi 20 m x 20 m fino a 40 m x 40 m si sono dimostra-te qui economiche e tecnicamente adatti. Lamagliatura di tutti gli impianti di terra permette diridurre sensibilmente le differenze di potenzialetra le parti dell'impianto. Anche la sollecitazione intensione delle condutture elettriche tra le struttu-re in caso di scarica atmosferica, viene così ridotta.

Connessione in reteIl biogas viene normalmente utilizza-to in motori a gas o a iniezione pilotaper la produzione di energia elettricae termica. Questo tipo di motori vienedenominato come cogeneratore.Questi cogeneratori si trovano in unedificio operativo separato. Nellostesso locale del edificio operativo oin un suo locale dedicato sono instal-lati i quadri di commutazione e i qua-dri di comando. L’energia elettricaprodotta dal cogeneratore vieneimmessa nella rete elettrica pubblica(Figura 9.3.10).

Componente fondamentale di unsistema di protezione contro i fulminiè costituito dal sistema equipotenzia-le, al quale devono essere collegatetutte le masse metalliche estraneedella struttura. Il sistema equipoten-ziale antifulmine richiede che tutti isistemi metallici siano integrati possi-bilmente con collegamenti a bassaimpedenza e tutti i sistemi sotto ten-sione siano collegati tramite dispositi-vi di protezione da sovratensioni Tipo1. Il collegamento equipotenzialeantifulmine è da effettuare immedia-tamente vicino al punto di ingressodella struttura, per impedire l'infiltra-zione di correnti parziali da fulminenell'edificio. Sulle linee AC 230/400dell’impianto utilizzatore BT, entrantidall’esterno (Figura 9.3.10), sonoquindi installati dei dispositivi di pro-tezione dalle sovratensioni (SPD - Sur-ge protective device) SPD Tipo 1. Untale dispositivo di protezione dallesovratensioni, SPD Tipo1, su basespinterometrica RADAX-FLOW per

impianti di alimentazione, è il DEHNbloc. Questoscaricatore di corrente da fulmine ha una capacitàdi scarica fino a 50 kA (10/350) per polo. Il principiopatentato RADAX-Flow limita le correnti di cortocircuito dell'impianto fino a 50 kAeff, nella loroampiezza a ca. 500 A e gli estingue dopo ca. 5 ms.Questo comportamento dello scaricatore permettela sua selettività anche verso protezioni di sovra-corrente di piccola taglia. Interruzioni indesideratedell'alimentazione a causa di un intervento dei

3

3

20 kV; 3 50 Hz

3

3

3 3

Z

4

4

3

3

3

Z

4

4

3

3

3

3G

M

Distribuzionecogeneratore

Impianto di produzioneImpianto utilizzatore

3125 A 3 3 3 3

5

1

2

3

Figura 9.3.10 Estratto di un disegno schematico per un impianto biogas


dispositivi di protezione da sovracorrente principa-li dell'impianto vengono così evitati. Nella distribu-zione secondaria collegata a valle sono da installa-re limitatori di sovratensione Tipo 2, p.es. DG TTH230 400 LI. Questo limitatore di sovratensionedispone di una indicazione di funzionamento otti-ca a tre scatti con telesegnalamento interconnesso,e segnala in qualsiasi momento lo stato di funzio-namento della protezione da sovratensioni.Nella distribuzione del cogeneratore (Figura9.3.10) viene applicato uno scaricatore combinatomodulare con elevata capacità di estinzione dellacorrente susseguente, il DEHNventil. Questo scari-catore combinato spinterometrico è pronto per ilcablaggio ed è composto da un elemento base conmoduli di protezione innestati. Con il DEHNventilsono garantite massima continuità di servizio eselettività verso fusibili da 20 A gL/gG fino a cor-renti di corto circuito da 50 kAeff.Per distanze brevi tra il DEHNventil e utilizzatori (≤ 5 m) è assicurato anche la protezione per appa-recchi finali.

Controlla a distanzaIl sistema di controllo a distanza permette la conti-nua disponibilità dei dati operativi dell'impiantobiogas. I valori di misura specifici dell'impiantopossono essere letti direttamente all'unità di rilie-vo. L'unità di rilievo dati e provvista di interfaccecome RS 232 o RS 485 per il collegamento a un PCe/o modem per la lettura e il controllo remoto. Tra-mite diagnosi a distanza p.es. via modem, in casodi disturbi o guasti, il personale di assistenza puòcollegarsi agli impianti esistenti e dare immediataassistenza all'utente/gestore. Il modem è collegatoall'apparecchio di terminazione rete (NT) di unaccesso base ISDN. Deve essere garantito anchel'inoltro dei dati di misura tramite modem ISDNsulla rete di telecomunicazione fissa, per potereffettuare il continuo controllo e l'ottimizzazionedella produttività dell’impianto. Per questo vieneprotetta l'interfaccia Uk0 prima della borchia, allaquale è connesso il modem ISDN, con un adattato-re di protezione da sovratensione NT PRO. Conquesto adattatore è inoltre garantita anche la pro-

Tabella 9.3.3 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica

Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1

1

Alternativa

1

Limitatore di sovratensione Tipo 2

2


3

Protezione per:

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

Art.

900 222

900 222

900 222+ 900 132

900 220

900 220

900 220+ 900 050

950 160

950 170

950 150

951 300

951 400

951 310

Dispositivi di protezione

3 x DB 1 255 H

4 x DB 1 255 H

3 x DB 1 255 H+ 1 x DGP BN 255

3 x DBM 1 255 S

4 x DBM 1 255 S

3 x DBM 1 255 S+ 1 x DGPM 1 255 S

DG TNC H230 400 LI

DG TNS H230 400 LI

DG TT H230 400 LI

1 x DV M TNC 255

1 x DV M TNS 255

1 x DV M TT 255

Note

Scaricatore combinato modularecon elevata limitazione dellacorrente susseguente e livello diprotezione ≤ 1,5 kV

Scaricatore di corrente da fulmineunipolare con elevata limitazionedella corrente susseguente

Scaricatore di corrente da fulminecoordinato con fusibile diprotezione integrato per sistemidi distribuzione industrtiali a sbarre

Limitatore di sovratensione multi-polare con sistema di controllo„Pro-Active-Thermo-Control” consegnalazione a 3 gradini

N°


Edificio operativo

Quadro di comando

PROFIBUS DP

PROFIBUS PA

CentraleISDN

NTBA

NT 1

NT

EBB

1

2

3

4 5

6

Figura 9.3.11 Protezione da sovratensioni per reti informatiche

Tabella 9.3.4 Protezione da sovratensioni per reti informatiche

Protezione per ...Ingresso rete e dati di una borchia NTBA

Terminali di telecomunicazione e centrale telefonica con connettore RJ

Cavo coassiale (trasmissione immagini)

Art.909 958

918 410

929 010

1

2

3

Dispositivo di protezioneNT PRO

BLITZDUCTOR BVT ISDN

UGKF BNC

N°

Tabella 9.3.6 Scaricatori di sovratensione per apparecchi in campo

DEHNpipe tipo Art.6

Applicazione/omologazioneN° FilettoAlternativa:DPI MD Ex 24 M 2

929 9604 – 20 mA, Profibus PA, Fieldbus FoundadtionEx (i)

M20 x 1,5maschio/femmina

Tabella 9.3.5 Scaricatori di sovratensione per tecnica CMR

Protezione per ...4 – 20 mA

0 – 10 V

Profibus DP/FMS

Misura temperatura PT 100, PT 1000, Ni 1000

Profibus PA; Ex (i)

Art.920 324 + 920 300

920 322 + 920 300

920 371 + 920 300

920 320 + 920 300

920 381 + 920 301

4

Dispositivo BLITZDUCTOR XT tipoBXT ML4 BE 24 + BXT BAS

BXT ML4 BE 12 + BXT BAS

BXT ML4 BD HF 5 + BXT BAS

BXT ML4 BE 5 + BXT BAS

BXT ML4 BD EX 24 + BXT BAS EX

N°

5


tezione dell'alimentazione 230 V della borchia. Perla protezione degli apparecchi utilizzatori di tele-comunicazione e centrali telefoniche con connet-tori RJ, è consigliato l'utilizzo del limitatore disovratensione del tipo BLITZDUCTOR VT ISDN.

Nella Figura 9.3.11 viene illustrato inoltre la prote-zione di una telecamera di sorveglianza. La prote-zione della conduttura coassiale (trasmissioneimmagini) viene utilizzato lo scaricatore di sovra-tensione schermato UKGF BNC. Ulteriori applica-zioni per la protezione di impianti di videosorve-glianza sono compresi nella proposta di applica-zione “Protezione contro i fulmini e sovratensioneper impianti di video sorveglianza” nel capitolo 9.

Controllo di processoIl controllo è una componente principale dell'im-pianto biogas. Dovrebbe comandare in modo cen-trale tutte le pompe e agitatori, acquisire i dati diprocesso come quantità e qualità del gas, control-lare la temperatura e rilevare tutti i materialiinput, visualizzare e documentare tutti i dati.Se il controllo di processo si guasta per una sovra-tensione, vengono disturbati o interrotti i cicli del-la tecnica di processo della erogazione del biogas.Siccome questi procedimenti sono già molto com-plessi, ad una interruzione del servizio non previ-sta, si possono aggiungere ancora ulteriori proble-matiche, che la durata del fuori servizio si potreb-be prolungare per alcune settimane.

Nel quadro di comando è collocata l'unità di con-trollo. Oltre a ingressi ed uscite digitali, vengonoelaborati segnali PT 1000 e segnali analogici 20mA. Per garantire la continua trasmissione senzadisturbi dei dati di misura alla unità di controllonel quadro di comando, le linee di comando e disegnale in arrivo dall'esterno, p.es. dagli invertito-ri di frequenza e da servomotori, il piú vicino alpunto di entrata, sono da collegare a degli scarica-tori di corrente da fulmine (categoria D1) di tipoBLITZDUCTOR XT (Figura 9.3.12). In questo scarica-tore di sovratensione è integrato un sistema diprova scaricatori senza contatto LifeCheck.Un'enormea sollecitazione termica o elettrica vie-ne accertata con affidabilità e può essere analizza-ta in secondi senza contatto diretto tramite la tec-nologia RFID con lo strumento palmare DEHNre-cord DRC LC. La scelta dei dispositivi di protezioneper sistemi informatici avviene secondo la massimatensione di esercizio, corrente nominale, tipo disegnale (DC, NF, HF) e riferimento del segnale (sim-metrico, asimmetrico).

Nella Tabella 9.3.5 sono elencati in modo esempla-re, dispositivi di protezione per linee di segnale edi comando.

Per la protezione di apparecchi in campo a 2 fili,come sensori di pressione o di livello, valvole, tra-smettitore di pressione, misuratori di portata, èconsigliata l’applicazione del limitatore di sovra-tensione DEHNpipe (Figura 9.3.13). Questo scarica-tore garantisce una protezione energeticamente

Figura 9.3.12 Moduli scaricatore combinato con LifeCheck Figura 9.3.13 Scaricatore di sovratensione DEHNpipeper l’esterno da avvitare su apparecchiin campo a due fili


coordinata, con minimo ingombro, per apparecchiin campo.La EN 1127 viene applicata per impianti biogas, inquanto si tratta di impianti con pericolo di esplo-sione.Il fulmine viene indicato nella EN 1127 come fontedi innesco.

Se si verificano dei rischi da fulminazione, tutte lezone sono da proteggere con adeguate misure diprotezione contro i fulmini.Per un impianto con pericolo di esplosione, secon-da la norma di protezione contro i fulmini CEI EN

62305-2 (CEI81-10/3) bisogna installare un sistemadi protezione contro i fulmini almeno in classe II.La protezione contro i fulmini esterna deve essererealizzato in modo, che nell'ambiente con pericolodi esplosione non possa infiltrarsi alcuna correnteparziale da fulmine. Questo scopo si raggiungetramite un dispositivo di captazione isolato. Peraumentare la disponibilità di sensibili sistemi elet-tronici, sono da intraprendere misure di protezio-ne supplementari come l'installazione di dispositi-vi di protezione dalle sovratensioni.


Le risorse di acqua potabile, in continua diminuzio-ne, richiedono un trattamento più efficiente del-l'acqua. Gli impianti di depurazione hanno quindiun ruolo centrale nel circuito dell'acqua potabile.L'alta efficienza necessaria per gli impianti didepurazione (Figura 9.4.1), richiede un'ottimizza-zione del processo tecnico e nel contempo l'abbas-samento dei costi di esercizio correnti. Negli ultimianni, a questo scopo sono state investite conside-revoli somme in impianti di misurazione elettroni-ci e sistemi di comando e automazione elettronicidecentrati. Rispetto alla tecnica convenzionale, inuovi sistemi elettronici, tuttavia, presentano solouna ridotta resistenza nei confronti delle sovraten-sioni transienti. Le condizioni costruttive dei grossiimpianti all'aperto e il crescente impiego di sistemidi controllo e i vari dispositivi di misura sparsi,aumentano ancora di più il rischio dalle interferen-ze provocate da scariche atmosferiche o sovraten-sioni. Se non vengono prese adeguate misure diprotezione, un guasto ad una delle componentidell'impianto potrebbero compromettere l'interofunzionamento del sistema. Le conseguenze, inquesto caso potrebbero essere devastanti:

Comprendono i costi per il ripristino della funzio-nalità dell'impianto fino ai costi non quantificabiliper l'eliminazione dei possibili inquinamenti dellafalda acquifera.

Per far fronte a questa minaccia in modo efficace eper aumentare la disponibilità dei sistemi, devonoessere prese delle misure di protezione contro i ful-mini interne ed esterne.

Concetto di protezione da fulminazione a zone

Per ottenere la miglior protezione possibile dal pun-to di vista tecnico ed economico, la centrale di con-trollo dell'impianto di depurazione viene suddivisain zone di protezione da fulminazione (LPZ). Inseguito, viene effettuata una valutazione dei rischiper ogni zona LPZ in modo da valutare i possibili tipidi danno rilevanti. Infine vengono stabilite le inter-dipendenze reciproche delle zone LPZ e vengonofissate le misure di protezione necessarie definitive,in modo da raggiungere l'obiettivo desiderato intutte le zone di protezione. Le zone sono state sud-divise in zona di protezione 1 (LPZ 1) e zona di pro-tezione 2 (LPZ 2), nel modo seguente:

9.4 Aggiornamento delle misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di depurazione

Vasca ritenzioneacque piovane

SollevamentoGriglia grossa- / fine

Accettazione bottini

Centrale di controllo

Aereazione / dissabiatore, separatore grassi

Trattamento primario

Floculante

Vasca ossidazione /Nitrificazione - Denitrificazione

Vasca sedimentatore

Scarico

Figura 9.4.1 Rappresentazione schematica di un impianto di depurazione


⇒ sistema di elaborazione elettronico nella cen-trale di controllo (LPZ 2)

⇒ misura dell'ossigeno nella vasca di ossidazione(LPZ 1)

⇒ volume interno della centrale di controllo (LPZ 1)

In base al concetto di protezione a zone secondoCEI EN 62305-4 tutti i conduttori nei passaggi dellezone di protezione da fulminazione devono essereprovvisti di relative misure di protezione da sovra-tensioni (Figura 9.4.2).

Valutazione del rischio per la centrale di controllodel depuratoreL'esempio che segue è stato calcolato conformealla norma CEI EN 62305-2. Si sottolinea espressa-mente, che viene rappresentato solo a titolo diesempio. La soluzione mostrata non è in alcunmodo vincolante e può essere sostituita con altresoluzioni equivalenti. Di seguito vengono elencatele principali caratteristiche dell'esempio.Come prima cosa è stato compilato per iscritto,insieme al gestore, un modulo con domande rela-tive all’impianto e al suo utilizzo. Questo procedi-mento garantisce, che per tutte le persone coinvol-te possa essere realizzato un concetto di protezio-

ne da fulminazione a zone comprensibile. Questopermette di considerare i requisiti minimi che tut-tavia potranno essere migliorati tecnicamente inogni momento.

Descrizione dell'impianto

Il completo controllo di processo dell'impianto didepurazione è situato nella centrale di controllodell'impianto stesso. A causa dei numerosi collega-mento verso le stazioni di misura e sottostazioni, incaso di fulminazione possono essere introdotti neilocali di comando attraverso questi conduttori,pericolose correnti parziali da fulmine e sovraten-sioni. Questo in passato ha causato ripetutamenteguasti e distruzioni di parti dell'impianto. La stessacosa vale per i cavi dell'alimentazione e le lineetelefoniche (Figura 9.4.3).

La centrale di controllo del depuratore deve essereprotetta contro i danni causati da incendio (fulmi-nazione diretta), mentre i sistemi elettrici ed elet-tronici (sistemi di comando e automazione, tele-controllo, ecc.) devono essere protetti contro l'ef-fetto degli impulsivi elettromagnetici da fulmine(LEMP).

2 4

2’ 4’

BLI

TZD

UC

TOR

BX

T M

L4 B

E 24

1’ 3’

protected

1 3

2 4

2’ 4’

BLI

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1’ 3’

protected

1 3

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2’ 4’

BLI

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T M

L4 B

E 24

1’ 3’

protected

1 3

2 4

2’ 4’

BLI

TZD

UC

TOR

BX

T M

L4 B

DEX

24

1’ 3’

protected

1 3

2 4

2’ 4’

BLI

TZD

UC

TOR

BX

T M

L4 B

E 24

1’ 3’

protected

1 3

230 V

CMR


Valori-O2

Misurazione

Figura 9.4.2 Suddivisione della centrale di controllo in zone di protezione da fulminazione LPZ


Condizioni supplementari

- misure di protezione contro i fulmini già esi-stenti (protezione contro i fulmini esternasecondo 81-1, tramite apparecchi di protezio-ne da sovratensioni (SPD) (di precedente classedi prova B) del tipo VGA 280/4 sono già presen-ti all'entrata nell'edificio del conduttore di ali-mentazione 230/400 V, oltre a SPD (di prece-dente classe di prova C) del tipo VM 280 neiquadri elettrici del sistema CMR

- i possibili tipi di danno rilevanti sono L2: perdi-ta di servizio pubblico (fornitura e smaltimen-to di acqua) e L4: perdite economiche (struttu-re ed il loro contenuto). Il tipo di danno L1:danno alle persone è stato escluso, dalmomento che l'impianto dovrebbe operare infuturo in modo completamente automatico.

Il risultato, dopo il calcolo della situazione attualeè che sia per il tipo di danno L2 sia per il danno L4

il rischio di danno calcolato R è ancora nettamenteal di sopra del rischio tollerabile RT.

A questo punto vengono introdotte le possibilimisure di protezione in modo da poter raggiunge-re per entrambi i tipi di danno la relazione R < RT.

⇒ Installazione di un sistema di protezione con-tro i fulmini con livello di protezione III secon-do CEI EN 62305-3.

- Installazione di SPD Tipo 1 secondo EN 61643-11 (alimentazione di energia) e SPD di catego-ria D1 secondo IEC 61643-21 per il sistemainformatico (linee CMR e telecomunicazione)

- SPD Tipo 2 secondo EN 61643-11) (alimentazio-ne di energia) e dispositivi di protezione dasovratensioni delle categorie C2 secondo IEC61643-21 per il sistema informatico (linee CMRe telecomunicazione)


Alimentazione 230 V

4 - 20 mA

TC rete fissa

Alimentazione 230 / 400 V

Valori O2

Misurazione

BLI

TZD

UC

TOR

BX

T M

L4 B

E 24

2’ 4’

1’ 3’

protected

2 4

1 3

Figura 9.4.3 Linee entranti nella centrale di controllo

climatizzazione) tramitespinterometri è stato rimos-so. La protezione contro lafulminazione diretta è statarealizzata tramite aste dicaptazione rispettando ledistanze di sicurezza e gliangoli di protezione richie-sti. In caso di fulminazionediretta sulla centrale di con-trollo, delle correnti parzialida fulmine non potrannopiù entrare nell'edificio ecausare danni. Il numerodelle calate (4) non ha dovu-to essere modificato, data ledimensioni della centrale di

controllo (15 m x 12 m). L'impianto di messa a terralocale nella centrale di controllo del depuratore è stato controllato in tutti i punti di misurazione e il valori sono stati messi a protocollo. Anche qui non è stato necessario di effettuare degliaggiornamenti.

Sistema di protezione contro i fulminiIl sistema di protezione contro i fulmini esistentenella centrale di controllo del depuratore è statorafforzato secondo i requisiti del livello di protezio-ne III (Figura 9.4.4). Il collegamento esistente, indi-retto delle costruzioni sul tetto (apparecchi di


Z

MEBBEquipotenzialità antifulmine

Tubazione con protezione catodica


LPS

este

rno

Gas

Acqua

Energia

Figura 9.4.5 Sistema equipotenziale secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)

h (m)

α°

I II III

Metodo dell'angolo di protezione80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 10 20 30 40 50 60

IV

Livello di protezione

Figura 9.4.4 Metodo dell'angolo di protezione secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)

Equipotenzialità antifulmine per tutti i conduttorientranti dall'esternoTutti i sistemi conduttivi entranti nel depuratoredall'esterno devono essere per principio integratinell’equipotenzialità antifulmine (Figura 9.4.5). Irequisiti dell'equipotenzialitá antifulmini vengonosoddisfatti attraverso il collegamento diretto ditutti i componenti metallici e il collegamento indi-retto di tutti i sistemi sotto tensione attraversodispositivi di protezione da sovratensioni. QuestiSPD Tipo 1 (alimentazione di energia) e SPD TipoD1 (sistemi informatici) devono presentare unacapacità di scarica di corrente da fulmine formad’onda 10/350µs. Il collegamento equipotenzialeantifulmini deve essere realizzato il più vicino pos-sibile all'entrata nell'edificio, per evitare l’ingressodi correnti da fulmine all'interno dell'edificio stes-so.

Collegamento equipotenzialeNell'intera centrale di controllo del depuratoreviene eseguito un collegamento equipotenzialecoerente secondo i capitoli 41 e 54 della CEI 64-8 eil sistema equipotenziale già esistente viene verifi-cato, per evitare delle differenze di potenziale trale diverse parti conduttive e le masse estranee.Anche le strutture portanti dell'edificio e parti del-la costruzione, tubazioni, serbatoi ecc. vengonointegrati nel sistema equipotenziale in modo chenon possa verificasi alcuna differenza di potenzia-le, neppure in caso di guasto. Con l'utilizzo didispositivi di protezione da sovratensioni la sezio-ne del conduttore di terra verso il collegamentoequipotenziale deve essere, per gli SPD installatinel sistema di alimentazione, min. 6 mm2 Cu e pergli SPD installati nel sistema informatico, minimo4 mm2 Cu. Inoltre, negli ambienti con atmosfere a rischiod'esplosione, i collegamenti dei conduttori equi-potenziali, ad esempio alle barre equipotenzialidevono essere a prova di allentamento (ad esem-pio con rondelle elastiche).

Protezione da sovratensioni dell'alimentazione inbassa tensioneNell'applicazione illustrata all'entrata dell'edificioviene sostituito l'SPD del tipo VGA 280/4 con unSPD a basso livello di protezione SPD Tipo 1, DEH-Nventil DV M TNS 255 (Figura 9.4.6), dal momentoche l'SPD "vecchio" non soddisfa più i requisiti peri sistemi di protezione contro i fulmini secondo

norma CEI EN 62305. Gli SPD Tipo 2, VM 280 sonostati esaminati con uno strumento di prova scarica-tori tipo PM10. Poiché i valori riscontrati si trovava-no ancora entro le tolleranze, non si è ritenutoindispensabile rimuovere gli SPD esistenti.

Se vengono installati come nel presente caso, ulte-riori SPD per la protezione di apparecchi finali,questi dovranno essere coordinati tra di loro e congli apparecchi finali da proteggere. Le indicazionifornite dalle istruzioni di installazione allegate,devono in ogni caso essere osservate.

Per il resto, l'applicazione dei dispositivi di prote-zione da sovratensioni negli impianti utilizzatori inbassa tensione rispetto ad altre applicazioni nonpresenta alcuna particolarità rispetto a quanto giàdescritto più volte in questo documento (informa-zioni più precise a questo proposito si possono tro-vare nel catalogo generale - Protezione da sovra-tensioni).


Figura 9.4.6 DEHNventil nel quadro di comando per la protezionedell’impianto di alimentazione

Protezione da sovratensioni nei sistemi informatici

Il punto di passaggio di tutti i conduttori informa-tici verso l'impianto di depurazione, dal punto divista della tecnica di sicurezza, è l'entrata nell'edi-ficio. In questo punto vengono utilizzati gli SPD ingrado di scaricare corrente da fulmine (categoriaD1) del tipo DRL 10B FSD. Dal punto di consegna iconduttori vengono direttamente portati verso iquadri elettrici e collegati. In base alla valutazionedei rischi effettuata, i conduttori che arrivano inquel punto devono passare attraverso gli SPD ditipo DCO RK ME 24 (segnale 20 mA) oppure DCO RK MD 110 (impianti di telecontrollo). Questi

sono adatti per l'utilizzo nel concetto di protezio-ne a zone (categoria C2) e sono compatibili con ilsistema (Figura 9.4.7 e 9.4.8).

In questo modo viene garantito un completo con-cetto di protezione da sovratensioni per l’interocablaggio informatico.

Ulteriori applicazioni per la protezione degliimpianti di depurazione sono contenuti nel docu-mento DS 107. Questo può essere richiesto viainternet all'indirizzo:

"www.dehn.it.

Figura 9.4.7 Dispositivo di protezione da sovratensioni DCO ME 24nel quadro di comando per la protezione del completosistema CMR

Figura 9.4.8 Dispositivo di protezione da sovratensioni DCO ME 24nel quadro di comando, entrata dei cavi dal basso

250 BLITZPLANER www.dehn.it


Con le norme IEC 60728-11:2005, CEI EN 60728-11:2005-6 le quali corrispondono alle attuale rego-le delle tecnica si ha uno strumento importanteche propone dei meccanismi di protezione unifor-mi ed effettivi contro gli effetti delle scaricheatmosferiche sulle antenne.

Antenne realizzate secondo questa norma nonaumentano la probabilità di fulminazione suloggetto in considerazione. Come anche unimpianto d’antenna realizzato secondo questenorme non potrà sostituire un sistema di protezio-ne contro i fulmini di una struttura. Questa partedella IEC 60728 tratta le richieste di sicurezza diimpianti e apparecchi fissi, e se applicabile ancheper impianti mobili e temporanei. La norma èapplicabile per la distribuzione di segnali televisivivia cavo, impianti centralizzati e impianti centraliz-zati satellitari come anche impianti singoli di rice-zione dei segnali televisivi.

Escluse dai seguenti provvedimenti sono antenneesterne che si trovano più di 2 m al di sotto del tet-to o altezza gronda e con una distanza inferiore di1,5 m dall'edificio (Figura 9.5.1), e anche impiantid'antenna collocati all'interno dell'edificio. Qui sisuggerisce di collegare almeno gli schermi coassia-li dei cavi ad un conduttore equipotenziale. Inoltre

dovrebbero essere integrati nel sistema equipo-tenziale tutti i corpi conduttori interconnessi,accessibili.

Laddove esistono delle coperture facilmenteinfiammabili, non possono essere montati delleantenne. Cavi d'antenna e i rispettivi conduttori diterra non devono passare per locali contenentimateriali leggermente infiammabili come fieno,paglia o similari oppure nei quali si possono forma-re o accumulare delle atmosfere esplosive.

Come conduttore equipotenziale deve essere uti-lizzato un conduttore di sufficiente resistenzameccanica e sezione minima di 4 mm2 per il rame.Gli schermi dei cavi coassiali, i quali entrano e/oescono dall'edificio, devono essere collegati trami-te conduttore equipotenziale sulla via più breve auna barra equipotenziale comune.

Come conduttore di terra, che deve sopportare lecorrenti impulsive da fulmine, invece sono ammes-si dei conduttori rigidi unifilari con sezione minimadi 16 mm2 di rame isolato o nudo, 25 mm2 allumi-nio isolato, oppure 50 mm2 acciaio, posato preferi-bilmente all'esterno. Inoltre sono ammessi anchecomponenti “naturali” come p.es.:

⇒ struttura metallica di un edificio;

⇒ ferri d’armatura elettricamente continui;

⇒ facciate, ringhiere e costruzioni portanti difacciate metalliche,

a condizione che:

⇒ le loro dimensioni corrispondono alle caratte-ristiche per calate e il loro spessore non siainferiore a 0,5 mm,

⇒ sia garantita la loro continuità elettrica in ver-ticale (sono da considerare connessioni sicure:brasatura forte, saldatura, a pressione, a vite orivettatura) oppure la distanza tra due partimetalliche non superi 1 mm e la sovrapposizio-ne dei due elementi è di almeno 100 mm2. LaCEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) non prevvede piùquesta possibilità delle lamiere sovrapposte,salvo che la costruzione portante sottostante èverticalmente elettricamente continua. Altri-menti le lamiere sovrapposte sono da collega-re tra di loro secondo i criteri della CEI EN62305-3 (81-10/3).

9.5 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti didistribuzione dei segnali televisivi, sonori e servizi interattivi

Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu

min. 2 m

max. 1,5 m

Figura 9.5.1 Distanze orizzontali e verticali per antenne che nonnecessitano di un collegamento a terra


L'impianto di terra per l’antenna deve essere ese-guito in una delle seguenti forme (Figura 9.5.2):

⇒ collegamento diretto all'LPS esterno dellastruttura;

⇒ collegamento all'impianto di terra della strut-tura;

⇒ collegamento ad almeno due dispersori oriz-zontali di lunghezza minima di 2,5 m, posati inun anglo superiore a 60°, a una profondità dialmeno 0,5 m e distante oltre 1 m dalla fonda-zione, oppure a un dispersore verticale o obli-quo di lunghezza minima di 2,5 m o duedispersori verticali di lunghezza minima di 1,5m a una distanza tra loro di 3m e distanti più di1 m dalla fondazione.

La sezione minima del dispersore (orizzontale) è di50 mm2 per il rame oppure 80 mm2 per l'acciaio.

Possono essere utilizzati anche “componenti natu-rali” già presenti ed accessibili nella maggior partedegli edifici, come armatura elettricamente conti-nua o altre strutture metalliche sottoterra idonei,affogate nel calcestruzzo della fondazione del-l'edificio, e che corrispondono alle dimensioniminime sopra indicati.

Anche altri dispersori corrispondenti alla CEI EN62305-3 sono ammessi. Se viene realizzato undispersore supplementare, i diversi dispersori sonocomunque da collegare fra di loro

Sugli edifici senza un sistema di protezione controi fulmini (LPS lightning protection system), il palod'antenna è da collegare tramite un conduttore diterra separato sulla via più breve ad un dispersoredi terra. Il conduttore di terra interessato deveessere posato rettilineo e in verticale. Gli schermicoassiali dei cavi delle antenne, sono da collegare


1,5 mDispersore verticale

2,5 mDispersore orizzontale

0,5 m

2,5 m

Collegamentodi terra

Struttura portante in acciaio

1 m

αα > 60° 2,5 m

Dispersore verticale1 m

1,5 m

3 m

Fondazione

Figura 9.5.2 Esempi di dispersori ammessi


tramite conduttore equipotenziale al palo (Figura9.5.3)

Sugli edifici con sistema di protezione contro i ful-mini (LPS lightning protection system) le antennesono da installare preferibilmente entroun'’abbondante area protetta di un dispositivo dicaptazione. Significa, entro il volume protetto esi-stente oppure montare un dispositivo di captazio-ne isolato. Soltanto quando questo non è possibi-le, bisogna eseguire il collegamento diretto all'LPSesterno. In questo caso si deve considerare, che siistaurano delle correnti parziali da fulmine neiconduttori coassiali, i quali sono da valutare indivi-dualmente. Su tutte le linee in entrata nell'edificiova eseguita l'equipotenzialità antifulmine.

Quando un'antenna viene protetta da un dispositi-vo di captazione isolato, significa che:

⇒ sulle coperture piane viene installata un’astadi captazione in corrispondenza alla distanzadi sicurezza “s”, entro la quale area protetta(che può variare a seconda del livello di prote-zione da adottare) viene raggruppato il com-pleto sistema d'antenna (palo e antenne)(Figura 9.5.4). Adesso il sistema d'antenna nonsi trova più nella zona (LPZ lightning protec-tion zone) di protezione da fulminazione 0A(pericolo di fulminazione diretta) ma nellazona di protezione da fulminazione 0B (solopericolo da correnti impulsive indirette e il

EBB

Barraequipotenziale

Barraequipotenziale

Connessionedi terra

Multiswitchsenza alimen-tazione rete


Conduttore di terra

4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

Figura 9.5.3 Messa a terra e collegamenti equipotenziali per anten-ne su edifici senza LPS esterno

Angolo diprotezione

Asta di captazione p. es.1500 mm - Art. 104 150Zoccolo di cemento p. es.17 kg - Art. 102 010

PotentialausgleichsleiterConduttore equipotenziale 4 mm2 Cu

s

Figura 9.5.4 Antenna con asta di captazione su copertura piana diedifici con LPS esterno

Distanziatoriisolanti

Angolo diprotezione

Distanziatore DEHNisop. es. con collareArt. 106 225


Figura 9.5.5 Antenna con asta di captazione e distanziatori ad ele-vata capacità di isolamento su tetto a falda di edificicon LPS esterno

campo elettromagnetico non attenuato delfulmine).

⇒ nell'ambito dei tetti a falda, tramite distanzia-tori ad elevata rigidità dielettrica (distanziato-re DEHNiso), viene fissata un'asta di captazio-ne in corrispondenza alla distanza di sicurezza“s” al palo d'antenna, entro il quale volumeprotetto (secondo il livello di protezione daadottare) viene raggruppato il completo siste-ma d'antenna (palo e antenne) (Figura 9.5.5).Anche qui il sistema d'antenna non si trova piùnella zona di protezione LPZ 0A (pericolo difulminazione diretta) ma nella zona di prote-zione LPZ 0B (pericolo da da correnti impulsive


indirette e il campo elettromagnetico nonattenuato del fulmine)

La protezione dalle sovratensioni è da prevedere,indipendentemente dal dispositivo di captazioneisolato, tramite dispositivi di protezione dallesovratensioni a valle del collettore equipotenzialeinstallato per gli schermi dei cavi coassiali (Figura9.5.6). Questi apparecchi di protezione dalle sovra-tensioni, installati come componenti singoli oppu-re allineati in gruppo, proteggono le apparecchia-ture collegate a valle da accoppiamenti induttivi ecapacitivi della forma d'onda 8/20 µs, che si gene-rano con scariche nube – nube, scariche remoteoppure con scariche dirette sui dispositivi di capta-zione isolati.

Se dopo la barra equipotenziale per gli schermi deicavi coassiali si trovano degli apparecchi elettricialimentati a rete 230 V/50 Hz, questi sono da pro-teggere tramite un dispositivo di protezione dasovratensioni di Tipo 3. È da fare attenzione, chel’equipotenzialità antifulmine viene eseguita sututti i sistemi in ingresso nel edificio.

EBB

Barraequipotenziale

Connessionedi terra

Morsetto PE

Guidametallica

Multiswitch

DEHNgate DGA FF TVArt. 909 703

DEHNflex DFL M 255Art. 924 396

Connessione dispositivodi captazione isolatoall'LPS esterno



1

12

1 2

EBB

Barraequipotenziale

Connessionedi terra

Morsetto PE

Guidametallica

Multiswitch

1 DEHNgate DGA FF TVArt. 909 703

2 DEHNflex DFL M 255Art. 924 396

2

1


Conduttore di terra


4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

1


Conduttore di terra



4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

EBB

Barraequipotenziale

Connessionedi terra

Morsetto PE

Guidametallica

Multiswitch

1

2

3

DEHNgate DGA GFF TVArt. 909 705

1


2


3

Figura 9.5.6 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipo-tenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impiantid’antenna con LPS esterno e con dispositivo di capta-zione isolato

Figura 9.5.7 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipo-tenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impiantid’antenna senza LPS esterno e con dispositivo di capta-zione isolato

Figura 9.5.8 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenzialeper gli schermi dei cavi coassiali in impianti d'antennasenza LPS esterno


La protezione degli impianti d'antenna contro lesovratensioni su edifici senza sistema di protezionecontro i fulmini, si può eseguire in due modi.

⇒ una scarica diretta sull'antenna viene evitatatramite un'asta di captazione fissata con deidistanziatori isolati. L'asta di captazione devepoi essere collegata al dispersore tramite unconduttore di terra (calata) posato separata-mente (Figura 9.5.7). La posa del conduttoreavviene preferibilmente all’esterno dell'edifi-cio che viene connesso al dispersore a livellodel suolo. Il palo d'antenna e il collettore equi-potenziale degli schermi, sono da collegare aterra tramite un conduttore equipotenziale.

⇒ Se il palo d’antenna è da collegare direttamen-te al dispersore di terra, sono da installaredegli scaricatori combinati (Figura 9.5.8), sicco-me in questo caso i cavi coassiali sono attraver-sati da correnti parziali da fulmine che nonpossono essere più scaricati con “normali”limitatori di sovratensione. In questo caso ilpalo d'antenna deve essere collegato con unconduttore di terra al dispersore.

Per le linee interrate degli impianti sono richiestiscaricatori combinati con capacita di scarica di cor-rente da fulmine che devono essere ugualmenteinstallati vicino all'entrata nell'edificio (Figura9.5.9).

Amplificatore

...

3

Punto di consegna


1

2

Morsetti




4 mm2 Cu

DEHNgate DGA GFF TVArt. 909 705

1


2


3

Figura 9.5.9 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti di distribuzione interrati


Impianti informatici ed elettrici sempre più com-plessi caratterizzano l'immagine dell'agricolturamoderna. Molti processi sono automatizzati e ven-gono comandati e controllati via computer. Cosìoggi, una rete di dati funzionante non è un fatto-re di sopravvivenza importante solo nell'industria,ma anche nell'agricoltura. Per la protezione degliimpianti e dei sistemi contro i guasti causati dasovratensioni transienti ricche di energia, è neces-sario l'utilizzo di apparecchi di protezione dasovratensioni. Una protezione contro i fulminiesterna da sola non è assolutamente più sufficien-te.

ComposizioneUn esempio dell'alto grado di automatizzazionenell'agricoltura è l'allevamento dei bovini. Impian-ti altamente moderni elettrici ed elettronici comeimpianti di mungitura (Figura 9.6.1), nutrizione(Figura 9.6.2), aerazione, risciacquo (Figura 9.6.3) eimpianti di riscaldamento con recupero del caloree fornitura di acqua industriale (Figura 9.6.4), assi-curano un processo privo di intoppi.

L'impianto di mungitura in un'azienda agricolamoderna, (Figura 9.6.1) ad esempio, funziona inmodo quasi completamente automatico.

Secondo un ritmo naturale, le mucche da latteentrano una volta al mattino presto e una voltaalla sera - sempre alla stessa ora - nel carosello dimungitura per l'estrazione del latte. L’indicazionedella quantità di latte munto viene immediata-mente rilevata dal sistema elettronico dell’impian-to, salvata e trasmessa online al calcolatore del-l'amministrazione.

Ogni animale è provvisto di collare con un chip diregistrazione (Figura 9.6.6) per la sua identificazio-ne.

Oltre alla quantità di latte, vengono registrati ememorizzati anche il nome e la data di nascita del-l'animale, l'origine, le malattie, la quantità di man-gime e il tempo di gestazione. Il contadino può ades. intervenire subito sui cambiamenti della quan-tità di latte prodotta, modificando di conseguenzala quantità di mangime e così può compensarequesto stato il più velocemente possibile.

Il guasto, anche di un solo componente, dell'im-pianto a causa di sovratensioni comporta delle

9.6 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per l'agricoltura moderna

Figura 9.6.1 Impianto di mungitura moderno

Figura 9.6.2 Dosaggio automatico del mangime

Figura 9.6.3 Impianto di aerazione e lavaggio

DEHNguard SDG S 275Art. 952 070

BLITZDUCTOR CTBCT BASArt. 919 506 +

BCT MLC BE 24Art. 919 323

BLI

TZD

UC

TOR

BC

T M

LC B

E 24

No

. 919

323

DEHNflexDFL M 255Art. 924 396

DEH

Nfle

x


conseguenze incalcolabili sia per l'operatore siaper gli animali:Questo può comportare anche tempi di inattività,perdite di produzione e costi aggiuntivi per le cureveterinarie degli animali, come p.es.:

⇒ problemi di salute per gli animali,

⇒ fuori servizio degli impianti,

⇒ perdita di produzione,

⇒ maggiori spese per l’assistenza sanitaria deglianimali,

⇒ costi elevati per la ricostruzione di dati

⇒ costi per la sostituzione dell'apparecchio difet-toso e il tempo di lavoro

Tali esempi sono descritti negli articoli di giornaleseguenti:

[ Donaukurier Online ] 29.06.2001Fulmine abbatte mucca nella stallamancanza corrente: suini soffocatiMonaco. Durante dei temporali nella notte di gio-vedì, un fulmine incendia un fienile nel distrettoRoth. In una stalla a Höttingen (distretto Weißen-burg-Gunzenhausen) un fulmine abbatte unamucca. Il nubifragio più forte si manifestava aKempten, in un'ora cadono oltre 21 litri di pioggiaal metro quadro. A Weißenburg erano 20 litri.Circa 450 suini soffocano per attacchi di panico inun allevamento a Kitzingen. La mancanza dell’ali-mentazione elettrica causata evidentemente daun temporale, ha messo fuori servizio l’aerazionedella stalla, come comunica la Polizia. Nonostanteche l'agricoltore abbia aperto tutte le finestre del-la stalla, non poteva essere più evitata la mortedegli animali.

[ Oberpfalznet ] 16.06.200360 bovini bruciati nella stallaColpo di fulmine incendia un'azienda agricola aKainsricht – danni per 500.000 Euro

Figura 9.6.4 Impianto di riscaldamento con recupero del calore efornitura di acqua industriale

Figura 9.6.5 Quadri di comando per l'impianto di mungitura automati-co

Figura 9.6.6 Mucca con collare e chip di registrazione

DEHNrailDR M 2P 255 FMArt. 953 205

DEHNrailDR M 2P 255 FMArt. 953 205


Tipo Art.N°

1

2

3

4

951 400Sistema TN-SDEHNventil M TNSDV M TNS 255

Sistema TTDEHNventil M TTDV M TT 255

951 310

ISDN-ProtectorISDN PRO

909 954

BLITZDUCTOR CTBCT MLC BD HF 5 + BCT BAS

919 370 +919 506

BLITZDUCTOR CT MLCBCT MLC BD 110 + BCT BAS

919 347 +919 506

kWhHUB NTBA

LineaTelecom

Alimentazionerete

Linee alle stalle

Telefono

1

2

3

4

Figura 9.6.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, abitazione con ufficio

M M

Carosellodi mungitura

Lineedall'abitazione

Distribuzione mangime

4 - 20 mA

Regolazione del potenziale nel-la zona di custodia degli ani-mali (CEI 64-8/705)

230 V

Comandodosaggio mangime

Comando impiantodi mungitura

Distribuzione mangime

Tipo ArticoloN°

1

2

3

4

5

951 400

1

4

2 43

4

2

5

5 5

5

Sistema TN-SDEHNventil M TNSDV M TNS 255

Sistema TTDEHNventil M TTDV M TT 255

951 310

DEHNrail DR M 2P 255 FM 953 205

S-ProtectorS PRO

909 821

BLITZDUCTOR CTBCT MLC BD HF 5 + BCT BAS

919 370 +919 506

BLITZDUCTOR CTBCT MLC BE 24 + BCT BAS

919 323 +919 506

Figura 9.6.8 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, stalle


Kainsricht. Un fulmine ha colpito una azienda agri-cola nel presto pomeriggio del sabato, incendian-do la stalla con due edifici annessi. 60 bovini muo-iono tra le fiamme. Il proprietario dell'aziendaagricola, un contadino settantenne ha subito unoshock. I danni materiali ammontano ad almeno500.000 Euro.

[ Notizie di Stoccarda Online ] 09.05.2003Molti incendi e cantine pieneI vigili del fuoco di Freiburg sono usciti a più di 60interventi. In due ore sono giunte alla polizia dellacittà del Breisgau ben 150 chiamate di emergenza.Un fulmine ha incendiato una fattoria a Oberwol-fach (distretto di Ortenau) e ha causato danni percirca 150.000 Euro. L'edificio di quasi 100 anni èstato ridotto in cenere, lasciando solo le fondazio-ni. Non ci sono stati feriti.

Questi esempi evidenziano l'importanza della pro-tezione contro i fulmini e le sovratensioni per lestrutture agricole. Per una protezione completa ènecessario l'utilizzo di componenti per la tecnicaenergetica, oltre che per la tecnica informatica(rete di telecomunicazione, rete EDP, impianti dicomando, misurazione e regolazione). Particolar-mente a rischio sono le strutture, che sono allaccia-te alle linee secondarie della rete di distribuzioneelettrica.

Le figure 9.6.7 e 9.6.8 mostrano lo schema perl’esecuzione della protezione contro i fulmini e lesovratensioni per strutture agricole. Sul lato rete laprotezione contro i fulmini e le sovratensioni vieneeffettuata con dispositivi di protezione (scaricatoricombinati) disposti in modo decentrato.


Sempre più spesso nell'industria, così come nel set-tore privato, vengono utilizzati degli impiantivideo per la sorveglianza degli accessi e deglioggetti.Di seguito vengono descritte le misure di protezio-ne da sovratensioni, che soddisfano i requisiti perla continuità di servizio degli impianti di video sor-veglianza.

L'impianto di video sorveglianza L'impianto di video sorveglianza è composto alme-no da una telecamera, un monitor e un percorso ditrasmissione video adeguato. Le stazioni di teleca-mera comandate a distanza sono di solito provvi-ste di obiettivi a testa girevole, cosicché la posizio-ne e l'angolo di visione della stazione possanoessere adattati individualmente dall'operatore.Come mostrato nella figura 9.7.1, la trasmissionedelle immagini e l'alimentazione della telecameraavviene tramite un cavo di sistema tra scatola diconnessione e telecamera. La linea di trasmissione tra scatola di connessione emonitor può essere costituita da un cavo coassialeoppure una coppia simmetrica. La trasmissione deisegnali video attraverso cavo coassiale è sicura-mente il metodo più usato nella tecnica video. Si

tratta di una trasmissione assimmetrica, cioè sulconduttore caldo del cavo coassiale (conduttoreinterno) viene trasmesso il segnale video. La scher-matura (massa) è il punto di riferimento per la tra-smissione del segnale. La trasmissione a due filirappresenta, oltre alla trasmissione su cavo coas-siale, l'alternativa più comune. Se per l'oggetto dasorvegliare esiste già una infrastruttura di teleco-municazione, per trasmettere il segnale video, vie-ne spesso fatto uso di un doppino non ancoraoccupato nei cavi di telecomunicazione.Gli impianti di video sorveglianza vengono in par-te alimentati direttamente dalla rete elettrica,oppure attraverso gruppi di continuità esistenti.

Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni

Edificio con protezione contro i fulmini esternaNella figura 9.7.1 la telecamera è stata fissata adun palo. Una fulminazione diretta sulla telecamerapuò essere evitata attraverso l'applicazione diun'asta di captazione all'estremità del palo . Deveessere rispettata sia per la telecamera, sia per lalinea di alimentazione, la distanza di sicurezza suf-ficiente verso le componenti dell'LPS esterno (CEIEN 62305-3).

260 BLITZPLANER

Telecamera

Brandeggio

Cassettadi connessione

Cassetta diconnessione

Cavo coassialeo doppino

Cavo di comando Alimentazione 230 V

Distribuzione BT

1

32

4

3 2

BLITZDUCTOR XT ML4 BE HF5per doppino oppureUGKF BNC per cavo coassiale

2 BLITZDUCTOR XT ML4 BE...(p. es. 24 V)

3 Scaricatore combinatoDEHNventil modular

41 Limitatore di sovratensioneDEHNguard modular

Telecamera

Brandeggio

Cavo di comando

Monitor

Console

Cavo di sistemaAsta di captazione

Rete

MEBB

Impianto di terra a maglia

Figura 9.7.1 Impianto di video sorveglianza - protezione da fulmine e sovratensione

9.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di videosorveglianza


Di solito il conduttore viene posato tra scatola diconnessione e telecamera all’interno del palometallico. Dove questo non è possibile, il cavo della teleca-mera deve essere inserito in un tubo metallico chedeve essere collegato con il palo. In questi casi, perlunghezze di cavi di pochi metri, potrebbe nonessere necessario l'utilizzo un dispositivo di prote-zione nella scatola di connessione.Per il conduttore coassiale o cavo bipolare e per ilcavo di comando, che dalla scatola di connessionesul palo entra in un edificio con LPS esterno, deveessere realizzato un collegamento equipotenzialecontro i fulmini (Tabella 9.7.1). Questo comprendeil collegamento dell'impianto di protezione controi fulmini (LPS), con le tubazioni, le masse metalli-che all'interno dell'edificio e l'impianto di terra.Inoltre, tutte le parti messe a terra degli impiantidi alimentazione e di trasmissione dati devono

BLITZPLANER 261

Figura 9.7.2 Telecamera nell'area protetta di un'asta di captazione

Asta di captazione

N° in figura 9.7.1e figura 9.7.3

Protezione per ... Dispositivi di protezione Art.

Doppino(trasmissione immagini)

Cavo coassiale(trasmissione immagini)

Cavo di comando(p. es. 24 V DC)

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE HF 5+ BXT BAS

UGKF BNC

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD 24+ BXT BAS

920 370920 300

929 010

920 324920 300

2

2

3

Tabella 9.7.1 Protezione da fulmini e sovratensioni per linee di segnale

N° in figura 9.7.1


Sistema TN-C trifase

Sistema TN-S trifase

Sistema TT trifase

Sistema TN monofase

Sistema TT monofase


DEHNventil DV M TNS 255

DEHNventil DV M TT 255

DEHNventil DV M TN 255

DEHNventil DV M TT 2P 255

951 300

951 400

951 310

951 200

951 110

4

Scaricatore combinato (scaricatore di corrente da fulmine e di sovratensione)

N° in figura 9.7.1e figura 9.7.3 Protezione per ... Dispositivi di sovratensione Art.

Sistema TN-C trifase


Sistema TT trifase

Sistema TN monofase

Sistema TT monofase

DEHNguard DG M TNC 275

DEHNguard DG M TNS 275

DEHNguard DG M TT 275

DEHNguard DG M TN 275

DEHNguard DG M TT 2P 275

952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

1

Limitatori di sovratensione

Tabella 9.7.2 Protezione da fulmini e sovratensioni per linee di alimentazione


essere integrati nell'equipotenzialità antifulmine.Tutti i conduttori attivi - entranti e uscenti dall'edi-ficio - di cavi e linee di alimentazione e trasmissio-ne dati vengono collegati indirettamente attraver-so lo scaricatore di corrente da fulmine (Tipo 1)all'equipotenzialità antifulmine. Se non sono statiinstallati degli scaricatori di corrente da fulminenel sistema di distribuzione generale BT, è necessa-rio informare l'operatore della necessità di aggior-nare l'impianto.Le tabelle 9.7.1 e 9.7.2 elencano i dispositivi di pro-tezione dalle sovratensioni da inserire per le lineedi segnale e di energia, indicati con numeri pro-gressivi nella figura 9.7.1. Nella figura 9.7.1 (n° 4) viene illustrato l'utilizzo diuno scaricatore combinato DEHNventil modular(Tabella 9.7.2). Questo scaricatore combinato uni-sce in un solo apparecchio, scaricatore di correnteda fulmine e limitatore di sovratensione (tipo 1 +2), non ha bisogno di bobina di disaccoppiamentoed è disponibile come unità completa pronta per ilcablaggio per qualsiasi sistema in bassa tensione(TN-C, TN-S, TT). Fino ad una lunghezza di linea di ≤ 5 m tra DEHNventil e l'apparecchio finale esiste una prote-zione sufficiente, per cui non è necessario aggiun-gere dispositivi di protezione supplementari. Perlunghezze di linea maggiori sono necessari disposi-tivi di protezione da sovratensioni supplementarisull'apparecchio finale, ad es. DEHNrail modular.

Per il montaggio della telecamera sulla facciataesterna di un edificio occorre prestare attenzione,affinché la telecamera venga installata nella zonaprotetta al di sotto dello spigolo esterno del tetto.Se questo non è possibile, successivamente dovràessere creato un volume protetto, tramite misuredi protezione contro i fulmini esterna. Questo puòessere realizzato con un sistema di captazione,come illustrato nella figura 9.7.2, per la protezionedella telecamera contro le fulminazioni dirette .

Edificio senza protezione contro i fulmini esterna

Per edifici senza protezione contro i fulmini ester-na si presuppone che il rischio di un danno causatoda fulminazione diretta o molto vicina all'edificio,sia limitato e quindi accettabile.

Se questo rischio viene accettato anche durantel'installazione successiva di un impianto di video-sorveglianza, sarà possibile raggiungere una pro-tezione sufficiente attraverso l'installazione dilimitatori di sovratensione.

I dispositivi di protezione da sovratensioni per lalinea energetica nella figura 9.7.3 (n° 1) si possonotrovare nella tabella 9.7.2.

I limitatori di sovratensione per la protezione deiconduttori di segnale indicati nella figura 9.7.3sono elencati nella tabella 9.7.3.

Telecamera

Brandeggio



Cavo coassialeo doppino

Cavo di comando Alimentazione 230 VDistribuzione BT

1

32

3 2 1

BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD...(p.es. 24 V)

Limitatore di sovratensioneDEHNguard modular

1 32 BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5per doppino oppureUGKF per cavo coassiale

Telecamera

Brandeggio

Cavo di comando

Monitor

Console

Cavo di sistema

Figura 9.7.3 Impianto di video sorveglianza - Protezione da sovratensioni


Impianti a diffusione sonora vengono utilizzaticome apparecchi compatti e anche in esecuzione arack 19”. Essi servono alla trasmissione vocale,musicale e dei segnali. A questo scopo il segnaleviene modulato sopra una tensione portante (50,70, 100V) e arriva tramite un trasformatore all’al-toparlante.

Questo trasformatore trasforma l’impedenza bas-sa dell’altoparlante a un valore superiore e riducecosi la corrente del segnale. Così è possibile di uti-lizzare anche dei cavi per telecomunicazione (dia-metro 0,6 o 0,8 mm).

Come altoparlanti vengono utilizzati diversivarianti. Le potenze nominali variano per altopar-

lanti da incasso o montaggio esterno da ca. 6 a 30W, altoparlanti a colonna da ca. 20 a 100 W e peraltoparlanti a tromba da ca. 10 a 60 W. Le potenzenominali degli amplificatori modulari partono daca. 10 W superando la soglia dei 600 W.

In una linea o gruppo possono essere utilizzatialtoparlanti con potenze diverse. La potenza mini-ma dell’amplificatore corrisponde alla somme del-le singole potenze degli altoparlanti. Per l'addizio-ne non è rilevante la somma delle potenze nomi-nalI degli altoparlanti, ma la somma delle potenzerealmente scelte dei trasformatori collegati.

La rete di potenza di un impianto a diffusionesonora deve essere realizzata secondo la norma

9.8 Protezione da sovratensionI per impianti a diffusione sonora

DGA FF TV, Art. 909 7031 DGA G BNC, Art. 929 0423

DR M 2P 150, Art. 953 204(correnti > 1 A - 25 A)oppureBCT MLC BE 110, Art. 919 327BCT BAS, Art. 919 506(correnti < 1A)

2 DCO RK ME 110, Art. 919 923AD DCO RK GE, Art. 919 979(Correnti < 0,5 A)

7FS 9E HS 12, Art. 924 0194

DR M 2 P 255, Art. 953 2006

230 V - Rete

1

2 7

3

4

5

6

3

4

5

Coassiale75 Ω

Altoparlante 100 V

DCF 77 Antenna

PC connessione RS 232

Posto microfonicocon pulsanti diselezione e funzione

Amplificatore di potenza

Tuner

CD Player

Unità centralecon slot di ingresso

Modulo relè 100 V

EB

EB

EB

EB

EB

BXT ML4 BD HF 5, Art. 920 371BXT BAS, Art. 920 300

5 S PRO, Art. 909 8218

230V - Rete8

7

Altoparlante 100 V

EB

Figura 9.8.1 Impianto elettroacustico modulare con dispositivi di protezione da sovratensionI


CEI EN 50174-2, classificazione CEI 306-5: maggio2001. Nella citata norma europea, nelle guide perl'installazione sotto 6.11.3. viene descritta la prote-zione dalle sovratensioni. Oltre alla protezionedelle linee nella norma si fa riferimento allo scopoprincipale come la protezione delle apparecchiatu-re installate nella rete.

Nelle seguenti descrizioni non facciamo alcun rife-rimento su ulteriori prescrizioni eventualmente daosservare (p. es. sistemi elettroacustici di emergen-za, segnalazione di allarme in caso di incendiooppure rapina ecc.).

Impianti di diffusione sonora più grandi sono dicostruzione modulare 19” (Figura 9.8.1) e sonoposizionati in prossimità di una stazione di lavoropermanentemente presidiata.

La necessità dell'installazione di dispositivi di pro-tezione dalle sovratensioni indicati sotto e viene definita dalle lunghezze delle linee per i col-legamenti al PC o il rispettivo posto telefonicoOltre una distanza di > 5 m solitamente è necessa-ria una protezione della linea.

Per il dimensionamento dei dispositivi di protezio-ne dalle sovratensioni indicati sotto e , deveessere verificata la corrente massima I nel rispetti-vo ramo. Questo viene fatto attraverso la relazioneI = P/U, con U come tensione portante e P comepotenza dell'amplificatore per il dimensionamen-to dello scaricatore di sovratensione e la poten-za dell'altoparlante per il dimensionamento dellimitatore di sovratensione . Se si tratta di piùaltoparlanti collocati in un ristretto ambiente per-tinente, P è la somma delle singole potenze deglialtoparlanti

È consigliato di collegare i morsetti di terra deidispositivi di protezione dalle sovratensioni a

installati nelle vicinanze dell'impianto alpunto equipotenziale più vicino (barra equipoten-ziale supplementare)

Quando si trovano degli altoparlanti in zona diprotezione LPZ 0A (zona a rischio da fulminazionediretta) su strutture senza protezione contro i ful-mini esterna, sono da installare degli scaricatoricombinati all'entrata nella struttura (Figura 9.8.2).Se viene installato soltanto uno scaricatore di cor-

rente da fulmine puro, possono essere danneggia-ti gli altoparlanti all’interno della struttura colle-gati a questa linea.

Se gli altoparlanti su una struttura con protezionecontro i fulmini esterna si trovano in zona di prote-zione LPZ 0B (zona protetta dalle scariche da fulmi-nazione diretta), sono da installare dei limitatori disovratensione all'entrata nella struttura (Figura9.8.3)

Figura 9.8.2 Struttura senza protezione contro i fulmini esterna ealtoparlante a tromba in LPZ 0A protetto con scaricatorecombinato

Figura 9.8.3 Struttura con protezione contro i fulmini esterna e alto-parlante a tromba in LPZ 0B protetto con limitatore disovratensione

1

BCT MLC BE 110, Art. 919 327BCT BAS, Art. 919 506(correnti < 1 A)

1

EB


1

EB

DCO RK ME 110, Art. 919 923AD DCO RK GE, Art. 919 979(correnti < 0,5 A)

1

Gli impianti rivelatori di pericoli (incendio o intru-sione) devono svolgere funzione di segnalazioneattiva in situazioni di pericolo ed essere passivi insituazioni non pericolose. I malfunzionamenti diquesti sistemi (mancata segnalazione in caso dipericolo presente oppure segnalazione di allarmesenza presenza di pericolo) sono indesiderate ecostose. I costi connessi ai falsi allarmi degliimpianti rivelatori di pericolo ammontano nei pae-si industrializzati a diverse centinaia di milioni diEuro all'anno. Un altro aspetto dei malfunziona-menti è la possibile messa in pericolo diretta o indi-retta delle persone. A questo proposito si ricorda ilmalfunzionamento dell'impianto antincendio nel-la torre dell'aeroporto Rhein-Main di Francofortenel 1992, dove a causa di un fulmine si è verificataun'errata attivazione dell'impianto antincendio. Inpochi minuti i controllori di volo hanno dovutolasciare la sala di controllo. Gli aerei in arrivo han-no dovuto in questa situazione critica essere dirot-tati verso altri aeroporti. Si sono verificati impor-tanti ritardi del traffico aereo.

I falsi allarmi degli impianti rivelatori di pericolosono tuttavia fastidiosi anche per altri aspetti:

⇒ in caso di ripetuti falsi allarmi, l'operatore nonpuò più fidarsi dell'impianto e mette in dubbiol'utilità di un tale impianto (investimento)

⇒ il personale di sorveglianza inizia ad ignorarele segnalazioni di allarme

⇒ i vicini vengono disturbati da allarmi acustici

⇒ le forze di intervento (ad es. vigili del fuoco)vengono chiamate senza motivo

⇒ l'attivazione degli impianti di segnalazioneincendio causa interruzioni di servizio

⇒ si producono danni a causa della non-segnala-zione di pericoli esistenti.

Tutti questi fattori creano costi inutili e possonoessere evitati, se già allo stadio della progettazio-ne le possibili cause di questi falsi allarmi vengonoriconosciute e neutralizzate attraverso misure pre-ventive adeguate. Per questo sono state pubblica-te dall'Associazione generale tedesca del settoreassicurativo (GDV) le altre direttive VdS (Vds 2095;VdS 2311; Vds 2833). Una misura richiesta nelledirettive VdS è la protezione da fulmine e dasovratensioni.

Una protezione da fulmini e sovratensioni coordi-nata previene i falsi allarmi causati da scaricheatmosferiche e aumenta la possibilità di riconosci-mento precoce e segnalazione di un allarme. Durante l'installazione di impianti di segnalazioneallarmi comparabili, per i quali per ragioni di costoè meglio evitare l’approvazione VdS (ad es. abita-zioni civili, … ), le direttive possono essere utilizza-te allo stesso modo per la pianificazione e l'instal-lazione così come per l'implementazione di misurespecifiche coordinate tra costruttore e operatore.Gli impianti di segnalazione di incendio più fre-quentemente installati oggi giorno hanno unamaggiore immunità ai disturbi secondo IEC 61000-4-5 contro le sovratensioni transienti sulle lineeprimarie e secondarie nonché sulle entrate dellabassa tensione. Tuttavia, una protezione completacontro i danni causati da fulmine e sovratensionipuò essere raggiunta solo attraverso misure di pro-tezione antifulmini esterne ed interne.

Principi di sorveglianza Per impianti di segnalazione di pericolo vengonoapplicati diversi principi di sorveglianza:

⇒ Tecnologia di linea ad impulsi

L'informazione del segnalatore attivato vienetrasmessa in forma digitale. Questo permetteil riconoscimento del dispositivo di allarme e lalocalizzazione precisa della sorgente di perico-lo (figura 9.9.1).

⇒ Tecnologia di linea a corrente continua

Ogni linea di segnalazione viene controllata inpermanenza secondo il principio della corren-te di riposo. Se viene attivato un dispositivo diallarme collegato alla linea e l'apparecchiaturadi controllo segnala l'allarme questa vieneinterrotta. In questo caso può essere identifi-cata la relativa linea di segnalazione, ma non ilrilevatore in questione (figura 9.9.3 e 9.9.4).

Indipendentemente dal principio di sorveglianzaadottato, i conduttori degli impianti di segnalazio-ne pericoli utilizzati devono essere integrati nellaprotezione da fulmini e da sovratensioni del siste-ma complessivo.

Suggerimenti di protezionePer la protezione delle linee di segnalazione contecnologia di linea in corrente continua è consi-gliato il dispositivo BLTZDUCTOR XT, BXT ML4 BE…La scelta dipende dalla tensione delle linee di


9.9 Protezione da sovratensioni per impianti d’allarme


segnalazione che è di solito12 o 24 V. L'utilizzo del dispo-sitivo BLITZDUCTOR XT tipoML4 BE permette di nonmodificare eccessivamente laresistenza di circuito dellelinee di allarme.

Le uscite della centrale disegnalazione come ad esem-pio la segnalazione acustica oottica dovrebbero essere pro-tette, in modo indipendentedalla tecnologia di linea conun BLITZDUCTOR XT. E’necessario accertarsi che nonvenga superata la tensionenominale dei dispositivi diprotezione. Per correntinominali > 1 A può essere uti-lizzato in alternativa l'appa-recchio di protezione DEH-Nrail tipo DR M 2P 30.

La centrale di allarme è nor-malmente collegata alla retetelefonica fissa tramite com-binatore telefonico. Per que-sta applicazione è adatto ildispositivo di protezione dasovratensioni BLITZDUCTORXT, BXT ML4 BD 180 (vedereper completezza anche ilcapitolo 9.14 "Protezione dasovratensioni per le linee ditelecomunicazione").

E' importante anche la prote-zione sull'alimentazione direte. Per questo si raccoman-da l'utilizzo di dispositivi diprotezione da sovratensioneDEHNguard modular (vederetabella 9.9.2).

Per sistemi di segnalazionecertificati dall'Associazionegenerale tedesca del settoreassicurativo (riconoscimentoVdS), è necessario contattareil produttore dell'impianto disegnalazione. Gli impianti,così come la protezione dafulmini e sovratensioni devo-no essere installati secondo

L1 N PE

8 8 8 8 8

8 8 8 8 8

4

4

4

4

Sensori gruppo 1

Sensori gruppo 2

Sensori gruppo 3

Sensori gruppo 4

Sensori gruppo 5

Sensori gruppo 6

Sensori gruppo 7

Zona panico

Interrutt. a chiave

Zona 1

Interrutt. a chiave

Zona 2

Segnalatore

Allarme esterno 1

Linea sabotaggio

Allarme esterno 2

Allarme esterno 3

ContattimagneticiSensorirottura vetri

6

6

Sensori infrarossi 1

Sensori infrarossi 2

Sensore ultrasuoni2 2 Pulsante antirapina 1+2

2

2

6

6

2

Interruttore a chiave 1

Interruttore a chiave 2

Segnalazione attivazione 1

Segnalazione attivazione 2

Buzzer 1

Sirena 1

Sirena 2

Lampeg-giante

Cent

rale

alla

rme

3

1

Figura 9.9.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica digi-tale

L1 N PE

A− A+

B− B+

Allarme esterno 1

Allarme esterno 2

Allarme esterno 3

2 Sirena 1

Sirena 2

Lampeg-giante

Cent

rale

alla

rme

2

2

10

2

2

Loop analogico

3

1

2

Telecom

Visualizzazione-Tastiera

Figura 9.9.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio - loop analogico


VdS 2095 (impianto disegnalazione incendio), VdS2311 (centrale antintrusio-ne) oppure VdS 2833.

Gli schemi allegati rappre-sentano degli esempi di pro-tezione da sovratensioni dicentrali di segnalazioneincendio e antintrusione,operanti secondo il princi-pio di linee a corrente conti-nua o a impulsi.

Se le centrali di segnalazio-ne incendio e antintrusionedevono essere integrate inun sistema di protezionecontro i fulmini, tutti i con-duttori entranti nell’edificiodevono essere collegati ascaricatori di corrente dafulmine oppure scaricatori

L1 N PE

Linea 1

Linea 2

Allarme esterno 1

Allarme esterno 2

Allarme esterno 3

Sirena 1

Sirena 2

Lampeggiante

Cent

rale

alla

rme

Ronzatore

3

Contatti magnetici esensori rottura vetri

Sensore IR 1Int. a chiave 1

Segnalazioneattivazione 1

Contatti magnetici esensori rottura vetri

Sensore IR 2

Segnalazioneattivazione 2

Int. a chiave 2

3

3

Pulsanteantirapina

3

Telecom

1

3

2

Figura 9.9.3 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica analogica

L1 N PE

Sensori gruppo 1

Sensori gruppo 2

Sensori gruppo 3

Sensori gruppo 4

Allarme esterno 1

Allarme esterno 2

Allarme esterno 3

Sirena 1

Sirena 2

Lampeg-giante

Cent

rale

alla

rme

2

2

2

2

10

4

8

8

4

Tastiera

Impianto Sprinkler

Tastiera vigili VV

Segnalatore VV

Segnalatore princ.

2

2

2

2

1

3Telecom

Figura 9.9.4 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio in tecnica analogica

combinati. A questo proposito si rimanda alletabelle 9.9.1 e 9.9.2.

Con una protezione specifica da fulmini e da sovra-tensioni su impianti di segnalazione pericoli è pos-sibile ottenere un netto aumento dell'affidabilitàdi servizio di questi sistemi. Questo riguarda da unlato la prevenzione di falsi allarmi e dall'altro lapossibilità di evitare i costi che derivano da questifalsi allarmi. Una limitazione efficace dei danni èdata inoltre dalla possibilità di avviare in modoaffidabile i soccorsi. Questo permette di evitaresituazioni catastrofiche (ad esempio messa in peri-colo di persone, inquinamento, ecc.). E' opportunonotare, a questo proposito, che in caso di dannifunzionali o ambientali, la responsabilità ricade inprima istanza sull'operatore dell'impianto. Taleresponsabilità riguarda i massimi livelli aziendali,

cioè manager e amministratori. Dal punto di vistagiuridico, l'operatore di un impianto è un “profa-no tecnico”, che non è in grado di valutare i peri-coli che possono derivare da una soluzione tecnicaerrata. E' compito quindi degli esperti in elettro-tecnica prevedere le soluzioni tecniche adeguate,ed accertarsi che le soluzioni proposte rispondanoeffettivamente ai requisiti necessari. Il ripiego sullericonosciute regole dell'arte non è sufficiente,quando lo stato della tecnica descrive già una solu-zione tecnica di livello più elevato. Questo puòautorizzare quindi i cosidetti “profani tecnici” acontestare la soluzione tecnica proposta. Indipen-dentemente dal fatto che i sistemi di allarme eantintrusione siano omologati o meno dal VdS, perla loro installazione dovrebbe essere prevista unaprotezione da sovratensioni.


N°




951 200

951 110

3

Scaricatore combinato, multipolare, tipo 1 (LPZ 0A – 2)


Sistema TN monofase

Sistema TT monofase

Sistema TN trifase


Sistema TT trifase

Sistema TN-S monofase

Sistema TN-C monofase

Sistema TT monofase





DEHNguard DG S 275


952 300

952 400

952 310

952 200

952 070

952 110

limitatore di sovratensione, multipolare, tipo 2 (LPZ 0B – 1 e superiore)

Tabella 9.9.2 Scelta dei dispositivi di protezione

N° Dispositivo diprotezioneBLITZDUCTOR XT ...

DescrizioneDispositivo universale quadripolare in tecnica a morsettiera per laprotezione di impianti e apparecchi dell'informatica composto daelemento base e modulo di protezione con LifeCeck integrato

Art.

BXT ML4 BE 12 oBXT ML4 BE 24+ BXT BAS

Scaricatore combinato: scaricatore di corrente da fulmine e dasovratensione per l'applicazione nel concetto di protezione dafulminazione a zone sec. EMC ai passaggi 0A verso 1 o 0A verso 2

920 322o. 920 324+ 920 300

1

BXT ML4 BD 180+ BXT BAS

Scaricatore combinato: scaricatore di corrente da fulmine e dasonratensione per l'applicazione nel concetto di protezione dafulminazione a zone sec. EMC ai passaggi 0A verso 1 o 0A verso 2

920 347+ 920 300

2

Tabella 9.9.1 Descrizione degli scaricatori

In uffici e in edifici pubblici moderni come scuole,per l'automazione di processi funzionali della tec-nica di automazione dell'edificio viene integrato ilsistema bus KNX. Il KNX offre la possibilità di tra-sformare processi complessi con un unico sistema,compatibile. Questo investimento a prova di futu-ro potrebbe, tuttavia, essere distrutto velocemen-te per effetto di un fulmine. In questo caso l'auto-mazione dell'edificio non è più disponibile e sicreano ulteriori costi dovuti alla sostituzione ericonfigurazione del sistema. Perciò, durante laprogettazione e l'esecuzione di questi sistemi com-plessi, devono essere decise le misure contro glieffetti diretti ed indiretti di una scarica da fulmine.

Protezione da fulmini o da sovratensioni?Per prendere una decisione relativa agli scaricatoridi sovratensione nel modo giusto, devono essereconsiderate le condizioni di base. Queste riguarda-no non solo i dati elettrici specifici del sistema qua-li tensione nominale, corrente nominale, frequen-za, ma anche i parametri di rischio, che devonoessere controllati. E' diverso, se il rischio di fulmi-nazione diretta in un edificio nel quale è installatoil KNX, deve essere considerato nel dimensiona-mento delle misure di protezione, oppure se sidesidera solamente la protezione da sovratensioni.Se devono essere controllate le fulminazioni diret-te e il potenziale di distruzione ad esse collegato,l'infrastruttura del sistema KNX dovrà essere pro-


9.10 Protezione da fulmini e sovratensioni per sistemi KNX

gettata secondo il concetto di protezione da fulmi-nazione a zone. Il concetto di protezione da fulmi-nazione a zone è specificato nella norma CEI EN62305-4 e descrive le misure di protezione control'impulso elettromagnetico causato dai fulmini.Una parte importante è costituita dalla divisionedell'infrastruttura da proteggere in zone di prote-zione. Tanto più piccoli devono essere i parametridi rischio elettromagnetico, tanto più alto sarà ilnumero ordinale delle zone di protezione da ful-mini. I sistemi elettrici ed elettronici come il siste-ma KNX devono essere classificati in base alla loroimmunità ai disturbi, nelle zone di protezione;questo permette di offrire un ambiente elettroma-gneticamente sicuro, anche in caso di fulminazionidirette, in modo che il sistema continui a funziona-re, senza essere disturbato o distrutto. Come regola empirica può essere utilizzata laseguente definizione: Se è installata una protezio-ne contro i fulmini esterna, secondo CEI EN 62305-3, è necessario eseguire, secondo il concetto diprotezione a zone corrispondente, una protezionecontro i fulmini e le sovratensioni efficace per ilKNX. Per sistemi KNX si parla spesso di misure diprotezione primarie e secondarie. Se l'obiettivo delle misure di protezione è sola-mente la protezione da sovratensioni (protezionesecondaria), il potenziale dal rischio di una fulmi-nazione diretta non viene considerato. Nel caso diuna fulminazione diretta o molto ravvicinataall'edificio con KNX installato, devono essere presiin considerazione dei danni. Vengono solamentecontrollati i disturbi che provengono dall'accop-piamento induttivo o capacitivo, che si verificanodurante le scariche ad alcuni chilometri di distanzaoppure in caso di commutazioni. Alle scariche deifulmini sono collegati dei campi di disturbo elet-tromagnetici che possono creare nei circuiti delletensioni e correnti pericolose.

Cablaggio tra più edificiIn un complesso esteso di edifici, dotato di sistemadi protezione contro i fulmini, si desidera integra-re un impianto KNX e proteggerlo contro le sovra-tensioni transienti. Una portineria si trova a circa50 m dall'edificio principale. Entrambi gli edificisono dotati di sistema di protezione contro i fulmi-ni. Poiché la portineria è collegata all'impiantoKNX dell'edificio principale attraverso un condut-tore Bus, devono essere prese delle misure di pro-tezione contro i fulmini interne sia per la linea230/400V sia per la linea Bus.

Figura 9.10.1 Applicazione BUStector


Condizioni generali 1:Collegare i due edifici con un conduttore di terra(cavo in rame).Soluzione 1: figura 9.10.2, tabella 9.10.1

Condizioni generali 2:Collegamento dei due edifici con cavi e conduttoriinseriti in un cunicolo, con armatura integrata nelsistema equipotenziale su entrambi gli estremi.Questa condizione può essere soddisfatta anchemediante una bandella in acciaio da 100 mm2 col-locata sopra dei cavi interrati e collegato sui duelati alla barra equipotenziale. Soluzione 2: figura 9.10.3, tabella 9.10.1

Condizioni generali 3:Il collegamento KNX tra i due edifici avviene attra-verso un collegamento in fibra ottica. Se il cavo infibra ottica è protetto con una treccia metallica(protezione contro roditori), la treccia deve esserecollegata all'entrata nell'edificio con il sistemaequipotenziale.Soluzione 3: figura 9.10.4, tabella 9.10.1

Durante la progettazione e l'esecuzione di unsistema KNX è inevitabile che il progettista e ilcostruttore intraprendano delle misure adatte peril funzionamento regolare del sistema stesso. Inparticolare occorre prestare attenzione all'am-

N° Protezione per ... Dispositivi di protezione Art.

Sistema trifase TN-CSistema trifase TN-SSistema trifase TT

Sistema trifase TN-CSistema trifase TN-SSistema trifase TT

DEHNventil DV M TNC 255DEHNventil DV M TNS 255DEHNventil DV M TT 255

BLITZDUCTOR XT, Typ BXT ML4 BD 180+ BXT BAS

DEHNguard DG M TNC 275DEHNguard DG M TNS 275DEHNguard DG M TT 275

BUStector BT 24

951 300951 400951 310

920 347920 300

952 300952 400952 310

925 001

1

2

3

4

Tabella 9.10.1 Descrizione degli scaricatori

Distributore KNX Distributore KNX

Edificio principale - complesso Portineria

Cavi energia

Cavo bus

3 4

1 2

3

4

2 1

EBBEBB EBB

Figura 9.10.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici senza connessione dei sistemi di messa a terra


biente nel quale il sistema KNX viene integrato einstallato. Le interfacce con le altre infrastrutture,come sistemi in bassa tensione, di telecomunica-zione e dati devono essere protetti, come il busKNX contro il rischio di disturbo o distruzione.

Contro l'effetto delle tensioni di disturbo sonodisponibili delle misure di protezione da fulmini e

da sovratensioni realizzabili con specifici dispositi-

vi di protezione. Questi possono proteggere l'in-

stallazione KNX dell'edificio in modo economico

purché vengano fatte le dovute considerazioni tec-

niche ed economiche durante la fase di progetto e

venga eseguita una corretta installazione.

Distributore KNX Distributore KNX


Cavo energia

Cavo bus

Cunicolo oppure50 mm2 acciaio

43

EBB EBB EBB

4

3

Figura 9.10.3 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici con connessione dei sistemi di messa a terra

EBB EBB EBB

distributore KNX Distributore KNX


Cavi energia

Fibra ottica

43

1 1

4

3

Convertitore ottico /KNX

Figura 9.10.4 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici senza connessione dei sistemi di messa a terra, con cablaggiodel KNX in fibra ottica


Le sovratensioni provocano disturbi, ma anchedistruzioni, specialmente negli impianti EDP, cau-sando interruzioni di servizio. Questo può crearedei seri disservizi in un'azienda. Di seguito impian-ti e sistemi possono anche restare fermi per perio-di prolungati. L'utilizzo affidabile degli impiantiEDP richiede perciò oltre ad un'alimentazionegarantita e il salvataggio regolare dei dati, anchel'applicazione di concetti di protezione contro lesovratensioni.

Cause di danni

I guasti negli impianti EDP vengono causati tipica-mente da:

⇒ fulminazioni distanti che provocano sovraten-sioni transienti condotti sulle linee di energia,dati o comunicazione

⇒ fulminazioni ravvicinate che provocano campielettromagnetici, attraverso i quali le sovra-tensioni transienti di accoppiamento sui con-duttori di energia, dati o comunicazioni

⇒ fulminazioni dirette, che provocano nelleinstallazioni dell'edificio delle notevoli diffe-renze di potenziale e delle correnti parziali difulminazione non ammesse.

Scelta dei dispositivi di protezione da sovraten-sioni

Per una protezione da sovratensioni efficace ènecessario che le misure di protezione scelte per idiversi sistemi vengano coordinate da operatoriqualificati come operatori elettronici, informatici edi telecomunicazione, oltre che dai produttoridegli apparecchi. Per progetti di grandi dimensioni

9.11 Protezione per reti ETHERNET- e Fast Ethernet

QG

QS

QS

4

5 5

Serv

er

Distributored’edifico

fibra ottica

Permutatoretelefonico

Distributore dipiano TC

Centrale TC

EBB

1

4

4

11

12

8 9

65

7

3

2

N° Dispositivo di protezione Tipo Art.

DEHNbloc Maxi

DEHNrapid LSA

Striscia di sezionamento

Staffa di montaggio 10x10CP


DEHNguard® modular

DEHNrail modular

DEHNpatch

DEHNlink (a monte dello Splitter)

SFL-Protector

NET-Protector per 8x2doppini

Custodia di montaggio 19"

DEHNflex M

Modulo di protezione telefonico DSM

DATA-Protector

DBM 1 255

DRL 10 B 180 FSD

TL2 10 DA LSA

MB2 10 LSA

K12

DG M TNS 275

DR M 2P 255

DPA M CAT6 RJ45H 48

DLI TC 1 I

SFL PRO

NET PRO TC 2 LSA

EG NET PRO 19"

DFL M 255

DSM TC 1 SK

DATA PRO 4TP

900 025

907 401

907 996

907 995

563 200

952 400

953 200

929 110

929 027

912 260

929 072

929 034

924 396

924 271

909 955

1

2

3

4

5

6

7

12

8

9

11

10

EDP

6

11

6

10

Figura 9.11.1 Edificio amministrativo con impianti con elevata richiesta di disponibilità


è necessario consultare un esperto (ad es. uno stu-dio di progettazione o di ingegneria).

Protezione del sistema di alimentazione

La figura 9.11.1 illustra un esempio di edificioamministrativo. Per l'alimentazione di energiapossono essere installati degli scaricatori di corren-te da fulmine di tipo 1 (ad es. DEHNbloc Maxi) elimitatori di sovratensione di tipo 2 (ad es. DEH-Nguard modular). Per la protezione degli apparec-chi finali possono essere utilizzati DEHNrail, SFL-Protector oppure DEHNflex M.

Protezione delle linee dati e telefoniche

Sia la trasmissione dati sia la trasmissione vocalerichiedono elementi di protezione specifici per unfunzionamento sicuro. Anche se si possono utilizza-re collegamenti in fibra ottica tra gli armadi didistribuzione di edifici e di piano, tra l'armadio didistribuzione di piano e l'apparecchio finale si uti-lizzano solitamente conduttori in rame. Una prote-zione (p. es. DEHNpatch) dei componenti attivi sirende perciò necessaria. Anche gli apparecchi finalidovrebbero essere protetti (p. es. DEHNpatch).

L'M-Bus serve per la trasmissione dei dati di letturadei contatori per apparecchi di misura dei consumi.Tutti gli apparecchi collegati al sistema M-Bus pos-sono essere rilevati centralmente, direttamente sulposto oppure per mezzo di trasmissione dati da unpunto di controllo esterno. Questo migliora la qua-lità del servizio per gli utenti e permette di control-lare il consumo energetico di un intero edificio inogni momento.

Di seguito vengono descritte alcune misure di pro-tezione contro le sovratensioni, che soddisfano lerichieste di disponibilità per questo sistema.

M-BusL'M-Bus (Meter-Bus, dall'inglese Meter = apparec-chio di misura, contatore) è un bus di campo otti-mizzato dal punto di vista dei costi per la trasmis-sione dei dati del consumo energetico. Come

mostrato nella figura 9.12.1, un master centrale(nel caso più semplice un PC con convertitore dilivello a valle) comunica attraverso un bus a 2 filicon gli slave. Attraverso l'utilizzo di ripetitori, l'im-pianto può essere suddiviso in segmenti M-Bus. Perogni segmento possono essere collegati fino amax. 250 slave, come contatori di calore, di acqua,contatori elettronici, di gas, sensori e attuatori diogni tipo. Sempre più costruttori implementanol'interfaccia M-Bus compreso di protocollo nei lorocontatori di consumo. L'M-Bus è uno standard europeo e viene descrittonella norma EN 1434.

In passato i dati energetici dei singoli edifici veni-vano trasmessi via cavo dedicato dalla rete verso lacentrale. Spesso, per complessi di edifici sparsi, siutilizza invece per la trasmissione dati un collega-mento via modem.


9.12 Protezione da sovratensioni per M-Bus

Linea diretta

RS 232

RS 485Interfaccia

RS 485 M - Bus

Centrale M-Bus

Segmento Bus

M-Bus

Linea telefonica

Modem Modem

RS 232

Centrale M-Bus

RS 485

Interfaccia

M-Bus M-Bus

Centrale M-Bus Controllo a distanza di

un impianto M-Bus con5 contatori

RS 232

RS 232

Modem

Ripetitore

Rete telefonica

Figura 9.12.1 Esempio di sistema M-Bus

Il sistema M-Bus viene utilizzato per la contabiliz-zazione dei costi di consumo e il controllo a distan-za di:

⇒ sistemi di teleriscaldamento locale e distret-tuale

⇒ case plurifamiliari

La lettura dei contatori per energia elettrica puòavvenire attraverso sistemi centrali e decentrati. Sei contatori si trovano nelle immediate vicinanze,viene scelta un'architettura di sistema semplice edeconomico. In questo caso viene effettuato uncablaggio a stella di ogni singolo contatore sullacentrale del sistema. In caso di sistema decentratoi dati dei contatori installati in loco vengono primaraccolti in sottostazioni e poi inviati attraverso lalinea bus alla centrale del sistema. L'M-Bus è un sistema bus a 2 fili, che viene alimen-tato dal bus-master. Per tutti gli slave dell’M-Busnon è previsto un riferimento con la terra. La ten-sione massima del bus è 42 V.

L'ampliamento della rete così come la massimavelocità di trasmissione sono limitate dal numerodi apparecchi M-bus, dai dispositivi di protezione,dal percorso e tipo dei cavi. L’insieme di tutte le linee e degli apparecchi M-Buscollegati oltre ai dispositivi di protezione connessicreano nel segmento M-Bus una capacità. Questacapacità limita la velocità di trasmissione dati.La velocità di trasmissione dati massima per ognisegmento M-Bus può essere determinata per mez-zo della tabella seguente (Tabella 9.12.1).

Se vengono utilizzati dei dispositivi di protezione,devono essere osservate le capacità e le impeden-ze in serie dei dispositivi di protezione che devonoessere prese in considerazione nella definizionedelle utenze. Nelle seguenti tabelle sono elencatele capacità e le impedenze in serie dei dispositivi diprotezione da sovratensioni (Tabella 9.12.2)

Scelta degli apparecchi di protezione da sovraten-sioni per sistemi M-Bus

Per il sistema M-Bus le linee bus sono posateall'esterno degli edifici. Perciò gli apparecchi sonoesposti alle sovratensioni transitorie da fulmine edevono essere protetti in modo adeguato. Di segui-to vengono descritti i circuiti di protezione da sovra-tensioni per i sistemi M-Bus con l'aiuto di due esem-pi di applicazione.

Esempio di applicazione: edificio con protezionecontro i fulmini esterna

Se un edificio possiede la protezione contro i fulminiesterna, deve essere realizzato il collegamento equi-potenziale antifulmine. Questo comprende il colle-gamento del sistema di protezione contro i fulminicon tubazioni, installazioni metalliche all'interno del-l'edificio e con l'impianto di messa a terra. Inoltre tut-te le parti messe a terra dell'impianto elettrico in bas-sa tensione e dell'impianto informatico devono esse-re inserite nell'equipotenzialità antifulmine. Tutti iconduttori attivi - entranti e uscenti dall'edificio - del-le linee di alimentazione e informatiche devono esse-re collegati indirettamente attraverso gli scaricatoridi corrente da fulmine all'equipotenzialità antifulmi-ne. Se non sono presenti degli scaricatori di correnteda fulmine all'entrata nell'edificio, (ad es. nelladistribuzione generale degli impianti utilizzatori inbassa tensione), la committente deve essere informa-ta che questi dovranno essere installati.


Capacità complessivadel segmento M-Bus

fino a 382 nF

fino a 1528 nF

fino a 12222 nF

Velocità massima ditrasmissione dati

9600 Baud

2400 Baud

300 Baud

Tabella 9.12.1 Velocità massima di trasmissione dati

Dispositivi di protezione Art.BLITZDUCTOR CT BCT MLC BD 48

BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 24

BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 5

DEHNconnect DCO RK MD 48

DEHNconnect DCO RK ME 24

DEHNconnect DCO RK MD HF 5

919 345

919 323

919 320

919 942

919 921

919 970

Capacità: filo/filo Impedenza per filo≤ 0,6 nF

≤ 0,7 nF

≤ 3 nF

≤ 0,6 nF

≤ 0,5 nF

≤ 19 pF

2,2 Ω

2,2 Ω

1,4 Ω

0,4 Ω

1,8 Ω

1 Ω

Tabella 9.12.2 Valori relativi a capacità e impedenza in serie dei dispositivi di protezione da sovratensioni

Ulteriori misure per la protezione di impianti e siste-mi elettrici sono le misure di protezione dalle sovra-tensioni. Queste misure permettono, in aggiuntaall’equipotenzialità antifulmine, la protezione del-l'impianto elettrico e dei sistemi anche in caso di ful-minazione diretta.

Se il collegamento all'equipotenzialità antifulmine ele misure di protezione dalle sovratensioni vengonoeseguite in modo accurato, questo contribuirà al fun-zionamento sicuro dei sistemi elettrotecnici. I guasti,anche in caso di fulminazione diretta vengono sensi-bilmente ridotti.

Utilizzo in cascata di scaricatori di corrente da ful-mine e di sovratensioni

Il coordinamento energetico è il principio dell'utiliz-zo in cascata di scaricatori di corrente da fulmine eda sovratensioni. Il coordinamento energetico viene

di solito raggiunto attraverso l'impedenza dellalinea di collegamento tra gli scaricatori di almeno15 m. Se questo non è possibile, tramite l'utilizzo discaricatori coordinati della famiglia DEHNbloc Maxie limitatori di sovratensione della famiglia DEHNguard, il concetto di protezione può essereadattato individualmente alle caratteristiche del-l’impianto.

Un'altra possibilità è costituita dall'utilizzo delloscaricatore combinato DEHNventil. Questo scarica-tore combinato unisce in un solo dispositivo, scarica-tore di corrente da fulmine e limitatore di sovraten-sione, lavora senza bobina di disaccoppiamento edè disponibile come unità completa pronta per ilcablaggio per qualsiasi sistema in bassa tensione(TN-C, TN-S, TT) (Tabella 9.12.3).

Fino ad una lunghezza di linea ≤ 5 m tra DEHNven-til e l'apparecchio finale è assicurata una protezione


UPS

Edificio 1

Modem

PC-Server

COM 2Calcolatore

COM 1Calcolatore

Ripetitore

0 ... 20 mA

Sonda di temperaturaPT 100

3 1

4 2

3 4

1 23 4

1 2

1 3

2 4

1 3

2 4

1 2

3 4

1 2

3 4

M-Bus-box M-Bus-box

Edificio 2

Rete 230 V

3 4

1 2

3 4

1 2

M-B

us

10 11

1

2

3

4

5

8 9

6 7

12

Lunghezzadella linea

≥ 15 m

Figura 9.12.2 Concetto di protezione per sistema M-Bus per edifici con protezione contro i fulmini esterna

sufficiente, senza il bisogno di aggiungere dispositi-vi di protezione supplementari. Per le linee condistanze maggiori sono necessari dei dispositivi diprotezione da sovratensioni supplementari sull'ap-parecchio finale, ad es. DEHNrail.

Le tabelle 9.12.3, 9.12.4 e 9.12.5 mostrano i disposi-tivi di protezione da sovratensioni da utilizzaresecondo la figura 9.12.2.

Esempio di applicazione:

Edificio senza protezione contro i fulmini esterna

La figura 9.12.3 illustra un esempio di come devonoessere inseriti i dispositivi di protezione in un siste-ma M-Bus per ottenere una protezione efficace dasovratensioni.

Nelle tabelle 9.12.6. e 9.12.7. sono elencati i disposi-tivi di protezione da utilizzare.


N° in figura 9.12.2 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art.

Sistema trifase TN-C

Sistema trifase TN-S

Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT






951 300

951 400

951 310

951 200

951 110

10

Tabella 9.12.3 Scelta dello scaricatore combinato a seconda del sistema di rete

N° in figura 9.12.2 Protezione per ... Dispositivi BLITZDUCTOR CT Tipo Art.

M-Bus

0 - 20 mA, 4 - 20 mA

Misura temperaturaPT 100, PT 1000

BCT MLC BD 48 + elemento base BCT BAS

BCT MLC BE 24 + elemento base BCT BAS

BCT MLC BE 5 + elemento base BCT BAS

919 345 + 919 506

919 323 + 919 506

919 320 + 919 560

1 7 a

8

9

Tabella 9.12.4 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale

N° in figura9.12.2 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art.



Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT

DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso PEN

DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso PE +DEHNbloc DB 1 255 H - N verso PE

DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso N+ DEHNgap DGP BN 255 - N verso PE

2 x DEHNbloc DB 1 255 H - Fase L + N verso PE

DEHNbloc DB 1 255 H - Fase L verso N+ DEHNgap DGP BN 255 - N verso PE

900 120

900 120900 222

900 120900 132

900 222

900 222900 132

10



Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT






952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

11 12

Tabella 9.12.5 Protezione da sovratensioni per l’alimentazione elettrica


UPS

Edificio 1

Modem

PC-Server

COM 2Calcolatore

COM 1Calcolatore

Ripetitore

0 ... 20 mA

Sonda di temperaturaPT 100

3 1

4 2

3 4

1 23 4

1 2

1 3

2 4

1 3

2 4

1 2

3 4

1 2

3 4

M - Bus - Box M - Bus - Box

Edificio 2

Rete 230 V

3 4

1 2

3 4

1 2

M-B

us

10

1

2

3

4

5

8 9

6 7

11

Figura 9.12.3 Concetto di protezione per sistema M-Bus per edifici senza protezione contro i fulmini esterna

N° in figura 9.12.3 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art.

10 11

Sistema trifase TN

Sistema trifase TN

Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT






952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

Tabella 9.12.7 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica

N° in figura 9.12.3 protezione per ... Dispositivi di protezione Art.

M-Bus

0 - 20 mA, 4 - 20 mA

Misura temperatura PT 100, PT 1000

DEHNconnect DCO RK MD 48

DEHNconnect DCO RK ME 24

DEHNconnect DCO RK MD HF 5

919 942

919 921

919 970

1 7 a

8

9

Tabella 9.12.6 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale

Sia perché il PROFIBUS viene applicato come siste-ma di comunicazione nel controllo di processo, siaperché viene utilizzato come mezzo di trasmissio-ne tra varie zone e oggetti del sistema, è richiestoper questo tipo di bus una elevata richiesta didisponibilità. A questa richiesta sulla disponibilitàsi contrappone - a causa dei luoghi nei quali vieneusato - un alto grado di rischio dalle sovratensioni.

PROFIBUSPROFIBUS è la denominazione assegnata da SIE-MENS ai prodotti di comunicazione (hardware esoftware) conformi allo standard PROFIBUS (Pro-cess Field Bus) definito nella DIN 19245 e EN 50170.Denominazioni alternative per PROFIBUS FMS eProfibus DP sono le denominazioni di prodottoSIEMENS, SINEC L2 e SINEC L2-DP. Mentre il PROFI-BUS FMS è utilizzato solo per velocità di trasmissio-

ne dati fino a 500 kBit/s, il PROFIBUS DP è in gradodi trasmettere dati con velocità fino a 12 Mbit/s. Ilpunto di forza dell'applicazione del PROFIBUS FMS(SINEC L2) sta soprattutto nella possibilità di tratta-re grosse quantità di dati nella gestione di proces-si e di gruppi. Il veloce PROFIBUS DP è concepitoinvece per applicazioni in sistemi realizzati con PLCdecentrati.

L'ultimo sviluppo nel segmento PROFIBUS è il PRO-FIBUS-PA a sicurezza intrinseca, che nel settore delcontrollo di processo è utilizzabile anche negliambienti con rischio di esplosione.

Come mezzo di trasmissione si utilizza di solito uncavo bus a 2 fili. Le caratteristiche fisiche del siste-ma bus corrispondono essenzialmente allo stan-dard RS 485.


9.13 Protezione da sovratensioni per PROFIBUS FMS, PROFIBUS DPe PROFIBUS PA

1 2 3 4

Quadro di comando /sala di controllo

Equipotenzializzazione

Linea bus

Utenti bus1 − 4

230/400 V

1

4 5 6

2 2 1

5 46

Figura 9.13.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per SIMATIC NET PROFIBUS FMS e DP

N° in figura 9.13.1 Dispositivo di protezione DEHN tipo Art.

all’ingresso nell'edificio

all’utenza

BLITZDUCTOR XT BXT ML4 B 180+ elemento base BXT BAS

BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5+ elemento base BXT BAS

920 310920 300

920 370920 300

1

2

Tabella 9.13.1 Protezione da sovratensioni per linee bus PROFIBUS DP / PROFIBUS FMS


Il collegamento delle utenze del bus può avvenirein diversi modi:

⇒ Collegamento attraverso connettore D-Submi-niaturizzato a 9 poli (assegnazione tipica deiPin 3/8)

⇒ Collegamento tramite morsetti a vite

⇒ Collegamento tramite morsetti bus

Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni

Edificio con protezione contro i fulmini esternaSe un edificio possiede un sistema di protezionecontro i fulmini esterno, deve essere realizzato ilcollegamento con l'equipotenzialità antifulmine.Questo comprende la connessione del sistema diprotezione contro i fulmini con tubazioni, installa-zioni metalliche all'interno dell'edificio e dell'im-

pianto di messa a terra. Inoltre devono essere inse-rite nell'equipotenzialità antifulmine tutte le partimesse a terra degli impianti di alimentazione einformatici.Tutti i fili attivi - entranti e uscenti dall'edificio - dicondutture e cavi di alimentazione e informaticivengono connessi indirettamente attraverso scari-catori di corrente da fulmine all'equipotenzialitàantifulmine. Se non sono presenti degli scaricatoridi corrente da fulmine all'entrata nell'edificio dell'impianto utilizzatore in bassa tensione e nelladistribuzione generale in bassa tensione, è neces-sario informare la committente della necessità diinstallare i suddetti scaricatori.

Ulteriori misure per la protezione di impianti elet-trici e sistemi sono le misure di protezione dasovratensioni. Queste misure permettono in

N° in figura 9.13.2 DEHN-Typ Art.Dispositivo di protezione

all’utenza BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD EX 24+ elemento base BXT BAS EX

oppure DEHNpipe DPI MD EX 24 M 25

920 381920 301

929 960

Tabella 9.13.2 Protezione da sovratensione per linee bus PROFIBUS PA

Quadro di comando /Sala controllo

Equipotenzializzazione

PROFIBUS DP

230/400 V

Zona non Ex Zona Ex

3

654

1 5

5 5 5

Figura 9.13.2 Impiego dei dispositivi di protezione nel bus a sicurezza intrinseca PROFIBUS PA


aggiunta al collegamento equipotenziale antiful-mine di proteggere l'impianto elettrico e i sistemianche in caso di fulminazione diretta.

I servizi esterni 230/400 V AC, entranti nella distri-buzione in bassa tensione, vengono protetti da unSPD Tipo 1, DEHNventil modular. Questo è fornibi-le come unità completa, pronta per il cablaggio inogni sistema in bassa tensione (TNC-C, TN-S, TT)(Tabella 9.13.3). Oltre all'indicazione di funzione e

difetto questo SPD Tipo 1 dispone di un morsetto a3 poli per il telesegnalamento.Con lunghezze delle linee di ≤ 5 m tra DEHNventile distribuzione per le utenze finali, esiste già, sen-za ulteriori dispositivi, una sufficiente protezione.Con linee più lunghe, sono necessari ulterioridispositivi di protezione, p.es. DEHNrail, per ladistribuzione finale.

Nelle tabelle 9.13.1 e 9.13.2 sono indicati i disposi-tivi di protezione per le linee bus e la tabella 9.13.3

N° in figura9.13.1 e 9.13.2

Art.

951 300

951 305

951 400

951 405

951 310

951 315

951 200

951 205

951 110

951 115

4

952 300

952 305

952 400

952 405

952 310

952 315

952 200

952 205

952 110

952 115

Scaricatore combinato – tipo 1

Limitatore di sovratensione – tipo 2

5

Protezione per ...



Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT



Sistema trifase TT

Sistema monofase TN

Sistema monofase TT

Alimentazione a 230-V

Alimentazione a 24-V-DC

Dispositivi di protezione


DEHNventil DV M TNC 255 FM


DEHNventil DV M TNS 255 FM


DEHNventil DV M TT 255 FM


DEHNventil DV M TN 255 FM


DEHNventil DV M TT 2P 255 FM


DEHNguard DG M TNC 275 FM


DEHNguard DG M TNS 275 FM


DEHNguard DG M TT 275 FM


DEHNguard DG M TN 275 FM


DEHNguard DG M TT 2P 275 FM

DEHNrail DR M 2P 255

DEHNrail DR M 2P 255 FM

DEHNrail DR M 2P 30

DEHNrail DR M 2P 30 FM

953 200

953 205

953 201

953 206

Limitatore di sovratensione – tipo 3

6

Tabella 9.13.3 Protezione da sovratensioni per l’alimentazione elettrica

indica i dispositivi di protezione da utilizzare perl'alimentazione elettrica.

Edificio senza protezione contro i fulmini esternaSe non è presente una protezione contro i fulminiesterna, le utenze bus devono essere connessi a deidispositivi di protezione da sovratensioni. In que-

sto caso è possibile fare a meno dell'utilizzo di sca-ricatori di corrente da fulmine sui conduttori di ali-mentazione e informatici. Nella figura 9.13.1 e 9.13.2 è possibile ometteresulla linea di alimentazione lo scaricatore di cor-rente da fulmine n° 4, e sul cavo bus lo scaricatoredi corrente da fulmine n° 1.


Le linee di telecomunicazione sono oltre alle con-dutture per l'alimentazione elettrica i più impor-tanti collegamenti verso "l'esterno". Nei processiad alta tecnologia degli impianti industriali e del-l'ufficio, è sempre più importante disporre diun'interfaccia con il "mondo esterno" in grado difunzionare senza interruzioni. Una non-disponibi-lità pone l'utente di questo servizio di fronte a dif-ficili problemi. La perdita di prestigio causata daidisturbi all'impianto sul terminale della rete ditelecomunicazione NT (NTBA, NTPM oppure il ter-minale della rete di dati) causati da sovratensioni,è solo uno degli aspetti di questo problema. Perl'utilizzatore si creano a breve termine grosse per-dite, dato che ad es. gli ordini di clienti non posso-no essere evasi e i dati aziendali possono essereattualizzati solo localmente, senza possibilità dicondivisione a livello interregionale. Per quantoriguarda la questione di che cosa vale la pena pro-teggere, non si tratta solo di garantire la protezio-ne hardware, ma anche la disponibilità permanen-te di un importante servizio attraverso il gestoredella rete fissa.

Secondo le statistiche delle assicurazioni relative aidanni su apparecchi elettronici, la causa più fre-quente di danni è la sovratensione. L'origine piùfrequente è la sovratensione causata da fulmina-zione diretta o remota. La sovratensione causatada fulminazioni dirette su una struttura rappresen-ta la sollecitazione più grave, ma anche il caso piùraro.

Le linee di telecomunicazione coprono come retespesso una superficie di diversi km2.

Con una frequenza di fulmini (in Italia) da ca. 1 a 6fulmini per km2 all'anno, occorre spesso mettere inconto, su reti particolarmente estese, un possibileaccoppiamento di sovratensioni. Il sistema più sicu-ro per proteggere una struttura dalle conseguenzedei fulmini, è l'impianto di protezione contro i ful-mini, composto da misure di protezione contro ifulmini, esterne ed interne.

Questa misura complessiva è tuttavia compito delproprietario della struttura e comprende anche,nell'ambito della protezione contro i fulmini inter-na, l'equipotenzialità antifulmine completa, quin-di, anche l’integrazione dei circuiti terminali Tele-com nel collegamento equipotenziale. Questo vie-ne descritto nelle norme di protezione antifulminiCEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) e CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4).

La pericolositàLe linee di collegamento verso la centrale telefoni-ca urbana così come il cablaggio all'interno del-l'esercizio vengono eseguiti con cavi in rame, il cuieffetto schermante è molto ridotto. Con la posaall’esterno di edifici dei servizi entranti, possonocrearsi delle differenze di potenziale tra le installa-zioni dell'edificio e le linee entranti. Deve esserequindi considerato un aumento di potenziale deifili attraverso accoppiamento galvanico e indutti-vo. In caso di posa parallela di condutture perl’energia e linee di segnale, eventuali sovratensio-ni da commutazioni sul lato energia potrebbero,anch’esse, provocare dei disturbi irradiati cheinfluenzano le linee. Partendo da casi di danni rea-li su impianti si cercava un circuito di protezione dasovratensioni, facilmente installabile anche succes-sivamente sui terminali TC.Una frequente richiesta dei clienti - che rappresen-ta anche un elemento di affidabilità del servizioofferto - è l'utilizzo di un circuito di protezione dasovratensioni già sul lato d’ingresso, per evitare lapenetrazione di pericolose sovratensioni nella NT edi seguito attraverso la NT stessa. È raccomandabi-le in questo caso la protezione da sovratensioniper i fili a/b e per l'alimentazione 230V del modem.La stessa cosa vale per gli impianti telefonici, doveè necessario proteggere anche le partenze degliapparecchi derivati.

Protezione da sovratensioni per ADSL con termi-nale rispettivamente analogico o ISDN

Presupposti per un terminale ADSLOltre al collegamento telefonico tradizionale, uncollegamento ADSL ha bisogno, a seconda dellavariante di accesso, di una scheda di rete o ATM nelPC e uno speciale modem ADSL più uno Splitterper la separazione del traffico telefonico e dati. Ilcollegamento telefonico può essere eseguito ascelta come collegamento analogico o ISDN. Lo splitter separa il segnale vocale analogico o ilsegnale ISDN digitale dai dati ADSL mantenendotutti i parametri di sistema importanti come impe-denze, attenuazioni, livelli ecc. Esegue quindi lafunzione di un separatore di frequenze. Lo splitterè collegato sul lato entrata con la borchia telefoni-ca. Sul lato uscita mette a disposizione del modemADSL i segnali a frequenza più alta della bandaADSL da un lato, e dall'altro lato regola la comuni-cazione nella zona di bassa frequenza con la NToppure l'apparecchio finale analogico. Poiché lo


9.14 Protezione da sovratensioni per utenze di telecomunicazione


splitter deve essere compatto ed economico, vienedi solito realizzato in forma passiva, cioè senza unapropria alimentazione.

I modem ADSL vengono prodotti in diverse versio-ni. Gli apparecchi esterni usano molto spesso uno

splitter separato. Sul PC il modem ADSL viene col-legato attraverso interfaccia Ethernet (10 Mbit/s),ATM25 oppure USB. Inoltre, il modem richiede unatensione di alimentazione 230V (Figura 9.16.3 e9.16.4).

Rete fissa Utente

Telefono analogico

APL1)Splitter

PC

Ethernet 10 MBitoppure ATM 25

RJ 45Modem ADSL

230 V~

QS

BBA 2)

N°

1

2

4

5

1 4

3

3

1) Access Point Line2) Broadband Adapter5

Tipo Art.

BLITZDUCTOR® XT 920 347BXT ML4 BD 180 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401+ DRL PD 180 +907 430+ EF 10 DRL +907 498

NT-Protector NT PRO 909 958

DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027

DSM DSM TC 1 SK 924 271

DEHNguard® modularDG M TT 275 952 310

3

2 4

Figura 9.14.1 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per ADSL con terminale analogico

Rete fissa Utente

TelefonoISDN

APL1)

Splitter

PC

ModemADSL

230 V~BBA2)

S0

RJ 45NT

QS1) Access Point Line2) Broadband Adapter

*BLITZDUCTOR® CT e NT-Protector sono ufficialmenteammessi dalla Deutsche Telecom per la protezionedella borchia

RJ 45

N°

1

2

3

4

1

3

6

5

6

3

2 4 5

Ethernet 10 MBitoppure ATM 25

Tipo Art.

BLITZDUCTOR® XT 920 347BXT ML4 BD 180 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401+ DRL PD 180 +907 430+ EF 10 DRL +907 498

NT-Protector NT PRO 909 958

DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955

ISDN-Protector ISDN PRO 909 954

DEHNlink DLI ISDN I 929 024DSM DSM IDSN SK 924 270

DEHNguard® modular DG M TT 275 952 310

Figura 9.14.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per allacciamento ISDN e ADSL


Protezione da sovratensioni per trasmissione datia distanza ISDN con collegamento multiplex pri-marioCon ISDN (integrated service digital network) ven-gono offerti diversi servizi in una rete pubblica.Attraverso la trasmissione digitale possono esseretrasmessi sia voce sia dati. Un terminale di rete (NT)è il punto di consegna per l'utente. La linea di ali-mentazione della centrale telefonica è a quattrofili. Inoltre l'NT deve essere alimentata a 230 V.La figura 9.14.2 dimostra la protezione di un allac-ciamento ISDN con i rispettivi dispositivi di prote-zione dalle sovratensioni.

Collegamento multiplex primario

Il collegamento multiplex primario (NTPM) possie-de 30 canali B ognuno con 64 kBit/s e un canale Dcon 64 kBit/s. Attraverso il collegamento multiplexprimario possono essere eseguite trasmissioni datifino a 2 Mbit/s. L'NT viene alimentato con interfac-cia U2m - l'interfaccia utente è denominata S2m. Suquesta interfaccia possono essere allacciati grandiimpianti con numerosi apparecchi derivati oppurecollegamenti dati con elevato volume di dati.

La protezione da sovratensione di un tale allaccia-mento è indicato in figura 9.14.3.

Rete fissa Utente

APL1)NT

Telefonoanalogico

Centrale TC

U2m S2m-

1) Access Point Line

N°

1

2

1

3

4

QS

5

Tipo Art.

BLITZDUCTOR® XT 920 375BXT ML4 BD HF 24 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401+ DRL HD 24 +907 470+ EF 10 DRL +907 498

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027

DSM DSM TC 1 SK 924 271

DEHNguard® modularDG M TT 275 952 310

SFL-Protector SFL PRO 912 2601 1 1

2 23

Figura 9.14.3 Protezione da sovratensioni per impianti TC “ISDN multiplex primario”


Negli impianti industriali chimici e petrolchimicidurante la produzione, il trattamento, lo stoccag-gio e il trasporto di sostanze infiammabili (ad es.benzina, alcool, gas liquido, polveri esplosive) sicreano spesso delle zone a rischio di esplosione,nelle quali devono essere evitate le sorgenti diinnesco di qualsiasi genere. Nei regolamenti diprotezione in materia viene evidenziato il pericolodi questi impianti durante le scariche atmosferiche(fulmine). Occorre pertanto prestare la massimaattenzione ai rischi di incendi o esplosione da sca-riche di fulmini dirette o indirette che derivanoanche dall'ampia estensione di simili impianti.Per ottenere la disponibilità e la sicurezza dell'im-pianto richiesta, è necessario applicare un procedi-mento concettuale per la protezione contro cor-renti da fulmine e sovratensioni delle parti diimpianto, elettriche ed elettroniche di processo.

Concetto a zone di protezione da fulminazioneNegli ambienti con rischio di esplosione vengonospesso utilizzati circuiti di misura a sicurezza intrin-seca. La figura 9.15.1 illustra lo schema di principiodi tale sistema e la divisione in zone di protezioneda fulmine (vedere capitolo 7.2). In base alla dispo-nibilità molto elevata necessaria su questi sistemi e

per poter soddisfare i requisiti di sicurezza nellazona Ex, le seguenti zone sono state divise in zonadi protezione da fulmine 1 (LPZ 1) e zona di prote-zione da fulmine 2 (LPZ 2):

⇒ Elettronica di elaborazione nel locale di con-trollo (LPZ 2)

⇒ Trasduttore per misurazione di temperaturanel serbatoio (LPZ 1)

⇒ Spazio interno del serbatoio (LPZ 1)

In base al concetto di zone di protezione da fulmi-nazione secondo CEI EN 62305-4 tutte le linee aipassaggi delle zone di protezione devono esseredotate di misure di protezione da sovratensionicorrispondenti, che vengono elencate di seguito.

Protezione contro i fulmini esternaLa protezione contro i fulmini esterna è l’insiemedi tutti gli impianti installati al di fuori o sulla strut-tura da proteggere e impianti esistenti per la cap-tazione e la scarica della corrente da fulmine versol'impianto di messa a terra. Un sistema di protezione contro i fulmini perambienti con rischio di esplosione corrisponde -considerando dei requisiti normali- al livello di pro-

9.15 Protezione da fulmini e sovratensioni per circuiti a sicurezza intrinseca

Serbatoio metallico consufficiente sezione dell'involucro

Aereazione

Equipotenzializzazione a maglia

Schermo della struttura,p.es. armatura


Conduttore versopotenziale distante

Figura 9.15.1 Suddivisione di un impianto EX in zone di protezione da fulminazione (LPZ)


d'onda 10/350 µs. Gli impianti di protezione dasovratensioni di tipo diverso, devono essere coor-dinati tra loro.

Collegamento equipotenziale

In tutte le zone a rischio di esplosione deve essereeseguito un collegamento equipotenziale coeren-te. Anche le strutture di sostegno dell'edificio e leparti di costruzione, tubazioni, contenitori ecc.devono essere integrati nell'equipotenzialità inmodo che non si possa creare alcuna differenza dipotenziale, anche in caso di guasto. Le connessionidei conduttori equipotenziali devono essere auto-bloccanti per evitare degli allentamenti. Il collega-mento equipotenziale deve essere realizzato,installato e provato con cura, secondo le parti 410,540 e 610 della CEI 64-8. Per l'utilizzo dei dispositi-vi di protezione da sovratensioni la sezione delconduttore per il collegamento equipotenzialedeve essere dimensionata con almeno 4 mm2 Cu.

Protezione da sovratensioni nel circuito a sicurez-za intrinseca

Già durante la progettazione devono essere con-cordate le zone di protezione da fulminazione e lezone Ex. Questo implica, che i requisiti per l'utiliz-zo di dispositivi di protezione da sovratensioni nel-la zona Ex e nei passaggi tra le zone di protezioneda fulminazione devono essere soddisfatti comple-tamente. Il luogo di installazione del dispositivo diprotezione da sovratensioni deve essere scelto conla massima attenzione. Questo si trova sul passag-gio da LPZ 0B a LPZ 1. Così, la penetrazione di sov-ratensioni pericolose nella zona a rischio di esplo-sione Ex 0 oppure 20 viene evitato, dal momentoche l'impulso del disturbo viene già scaricato pri-ma. Anche la disponibilità - importante per il pro-cesso - del trasmettitore di temperatura vieneaumentata notevolmente. Inoltre devono esseresoddisfatti i requisiti secondo EN 60079-14 (Figura9.15.5):

⇒ utilizzo di dispositivi di protezione da sovra-tensioni con una capacità minima di scarica di10 impulsi ad 10 kA (8/20 µs) ciascuno senzaguasto o limitazione della funzione di prote-zione da sovratensioni (Tabella 9.15.1).

⇒ inserimento del dispositivo di protezione in uninvolucro schermato metallico e messa a terracon conduttore di almeno 4 mm2 Cu.

tezione II. In casi specifici, con condizioni particola-ri (prescrizioni di legge) oppure a seguito del risul-tato di una valutazione del rischio secondo CEI EN62305-2, è possibile deviare da questa norma.

Per impedire delle fulminazioni dirette sui deposi-ti a serbatoi, questi sono molto spesso provvisti diaste di captazione e per distanze superiori dotatidi funi di captazioni supplementari (figura 9.17.2).

I requisiti seguenti si basano sempre sul livello diprotezione II. Come per tutti gli impianti di prote-zione contro i fulmini, anche qui deve essererispettata la distanza di sicurezza.

Equipotenzialità antifulmine all'esterno dellazona Ex

L'utilizzo di impianti di protezione da sovratensio-ni nell'impianto di utenza in bassa tensione e impi-anti di telecomunicazione al di fuori della zona Ex(locale di controllo) non presenta variazioni rispet-to ad altre applicazioni. In questo contesto si ricor-da che gli impianti di protezione da sovratensioniper le linee da LPZ 0A a LPZ 1 (Figura 9.15.3 e9.15.4) devono avere una capacità di scarica di cor-rente da fulmine indicata nella forma

Vasca incalcestruzzo

Aste di captazioneFuni di captazione

Figura 9.15.2 Sistema di captazione con aste e funi di captazioneper un serbatoio


Z Caldaia

EBB

Equipotenzialità antifulmine

Tubo da serbatoio con protezione catodica

Equipotenzialità antifulmine

LPS

este

rno

Gas

Acqua

Energia

Figura 9.15.3 Esecuzione dell’equipotenzialità antifulmine secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) su base del collegamento equipotenzialeprincipale secondo CEI 64-410, -540

Figura 9.15.4 DEHNventil DV M TT 255 nelquadro di comando per la pro-tezione sull'alimentazione

BLITZDUCTOR

BXT ML4 BD EX 24

2’

4’

1’3’

protected

2

4

13BLITZDUCTOR

BXT ML4 BD EX 24

2’

4’

1’3’

prot

ecte

d

2

4

13

Zona Ex 0

Lunghezza cavo max. 1 m

EB

BLITZDUCTOR XT

BXT BAS EX, BXT ML4 BD EX 24 /

BXT ML4 BC EX 24

Zona Ex 1, 2

min. 4 mm2min. 4 mm2

Figura 9.15.5 Dispositivi di protezione da sovratensioni in un circuito a sicurezza intrinseca

⇒ installazione dei conduttori tra lo scaricatore el'apparecchiatura in un tubo di metallo messoa terra sui entrambi i lati oppure utilizzo diconduttori schermati con una lunghezza max.di 1m.

In conformità con la definizione nel concetto diprotezione il PLC nel locale di controllo viene defi-

nito come zona LPZ 2. Il conduttore a sicurezzaintrinseca uscente dal trasmettitore di temperaturaviene anch'esso collegato sul passaggio da LPZ 0B aLPZ 1 attraverso un dispositivo di protezione dasovratensioni BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD EX 24.Questo dispositivo di protezione all'altra estremitàdel conduttore posato all'esterno tra gli edificideve possedere la stessa capacità di scarica del dis-positivo di protezione installato sul serbatoio.Dopo il dispositivo di protezione da sovratensioniviene utilizzata una linea a sicurezza intrinsecaattraverso un barriera a sicurezza intrinseca (Figu-ra 9.15.5 e 9.15.6). Da questo punto parte un cavoschermato verso il PLC nella zona LPZ 2. Grazie allaconnessione a terra dello schermo del cavo sui duelati, al passaggio LPZ 1 verso LPZ 2 non è più neces-sario un dispsitivo di protezione, dal momento cheil disturbo residuo previsto viene attenutato note-volmente dallo schermo del cavo messo a terra suentrambi i lati.

Criteri di scelta dei dispositivi di protezione dasovratensioni nel circuito a sicurezza intrinsecaCon l'esempio di un trasduttore per misurazione ditemperatura (Tabella 9.15.1) viene mostrato, qualipunti devono essere considerati per la scelta deidispositivi di protezione da sovratensione (SPD):

Tenuta all'isolamento dell’apparecchiaturaPer evitare che attraverso correnti di dispersione sicrei una distorsione dei valori di misura, i segnalidei sensori provenienti dal serbatoio vengono spes-

so isolati galvanicamente. Iltrasduttore di misurazioneha, tra l'anello di corrente asicurezza intrinseca 4…20mA e il sensore di tempera-tura messo a terra, unatenuta all'isolamento di 500V AC. L‘apparecchiaturapuò quindi essere considera-ta "isolata". L'utilizzo di dis-positivi di protezione da sov-ratensioni non deve influen-zare questo isolamento. Se iltrasduttore per misurazionepossiede una resistenza diisolamento < 500 V AC, il cir-cuito di misura a sicurezzaintrinseca si considera messoa terra. In questo caso devo-no essere utilizzati dei dis-


Dati tecnici Trasduttore TH02 Dispositivo di protezioneBCT MOD MD EX 30

Luogo d'installazione

Categoria

Tensione

Corrente

Frequenza

Immunità ai disturbi

Provato secondo

Isolamento da PE 500 V

Capacità interna Ci

Impedenza interna Li

Zona 1

ib

Ui max. 29,4 V DC

Ii max. 130 mA

fHart = 2200 Hzmodulazione in freq.

secondo NE 21,p. es. 0,5 kV filo/filo

ATEX, CE

sì

Ci = 15 nF

Li = 220 μH

Zona 1

ia

Uc = 34,8 V DC

IN = 500 mA

fG = 6 MHz

capacità di scarica 10 kA (8/20 μs)classe scaricatore Y/L T

ATEX, CE, IEC 61643-21

sì

trascurabile

trascurabile

Tabella 9.15.1 Esempio per trasduttore di misura temperatura

Figura 9.15.6 BCT MOD MD EX 24 per circuiti a sicurezza intrinseca

positivi di protezione, il cui livello di protezione,con una corrente impulsiva di scarica nominale di10 kA (impulso 8/20 µs) sia al di sotto della tenutaall'isolamento del trasduttore "messo a terra" (ades. Up (filo/PG) ≤ 35 V).

Tipo di protezione “a sicurezza intrinseca” - cate-goria “ia” o “ib”Il trasduttore per misurazione e il dispositivo diprotezione da sovratensioni sono montati nellazona Ex 1, per cui la categoria di protezione ib peril loop di corrente 4…20 mA è sufficiente. La prote-zione da sovratensioni utilizzata soddisfa i piùseveri requisiti ia ed è quindi anche adatta perapplicazioni ib.

Valori massimi ammessi per L0 e C0Prima di mettere in funzione un circuito di misuraa sicurezza intrinseca, deve essere dimostrato checorrisponda ai requisiti per la sicurezza intrinseca.L'alimentatore, il trasduttore di misura, i cavi uti-lizzati e i dispositivi di protezione da sovratensionidevono soddisfare i criteri per una loro connessio-ne. Se necessario, devono essere inserite nella con-siderazione anche le induttanze e le capacità deidispositivi di protezione. Per il dispositivo di prote-zione da sovratensioni DEHN, del tipo BCT MODMD EX 24 (Figura 9.15.6), secondo la certificazionedi omologazione UE (PTB 99 ATEX 2092), la capaci-tà interna e le induttanze sono trascurabili e nondevono essere considerate durante l'analisi dei cri-teri di collegamento.

Valori massimi per tensione Ui e corrente IiIl trasduttore di misurazione a sicurezza intrinsecada proteggere possiede,secondo i dati tecnici perapplicazioni Ex, una tensio-ne di alimentazione massi-ma Ui e una corrente di cor-tocircuito massima Ii (Tabel-la 9.15.1). La tensione massi-mia continuativa Uc del dis-positivo di protezione deveessere almeno equivalentealla tensione a vuoto massi-ma dell'apparecchio di ali-mentazione. Anche la cor-rente nominale del disposi-tivo di protezione deve sop-portare almeno la correntedi cortocircuito presunta Ii

sul trasduttore per misurazione in caso di guasto.Se durante la scelta degli scaricatori di sovratensio-ne non si tiene conto di queste condizioni, il dispo-sitivo di protezione potrebbe essere sovraccaricatoe quindi guastarsi oppure compromettere la sicu-rezza intrinseca del circuito di misura a causa di unaumento di temperatura non permesso sul disposi-tivo di protezione.

Coordinamento del dispositivo di protezione dasovratensioni con apparecchi finaliLa raccomandazione NAMUR NE 21 stabilisce irequisiti di protezione da disturbi per l'utilizzogenerico delle apparecchiature (ad es. trasduttoreper misurazione) utilizzati nelle tecnologie di con-trollo e di processo. Gli ingressi di segnale di taliapparecchiature devono poter resistere a sollecita-zioni di tensione di 0,5 kV tra i conduttori (tensio-ne trasversale) e 1,0 kV filo del conduttore verso


Figura 9.15.7 Limitatore di sovratensioni per apparecchi in campoDEHNpipe, DPI MD EX 24 M2

Interfaccia asicurezza intrinseca

Dispositivo di protezionecon approvazione FISCO1)

Art.

0 - 20 mA,4 - 20 mA(anche HART)

I / O digitale

NAMUR-segnale

PROFIBUS - PA

Foundation Fieldbus

BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX

BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX

DCO RK MD EX 24

DPI MD EX 24 M 2

919 580 + 919 507

919 581 + 919 507

919 960

929 960

PROFIBUS - DP BCT MOD MD HFD EX 6 + BCT BAS EX 919 583 + 919 5071) FISCO = Fieldbus Intrinsically Safe Concept

Tabelle 9.15.2 Dispositivi di protezione da sovratensione per l’impiego in circuiti di misura e sistemibus a sicurezza intrinseca


terra (tensione longitudinale). Il circuito di prova ela forma d'onda da utilizzare sono descritte nellanorma EN 61000-4-5. A seconda dell'ampiezzadell'impulso di prova viene attribuita all'appa-recchio finale una certa immunità ai disturbi.Queste immunità ai disturbi, degli apparecchi fina-li, vengono documentate dalle classi 1-4. La classe1 indica l'immunità ai disturbi minima, e la classe 4l'immunità ai disturbi massima. In caso di rischioda fulmine o sovratensione, i disturbi impulsivicondotti (tensione, corrente e energia) devonoessere limitati ad un valore, corrispondente allaclasse di immunità ai disturbi dell'apparecchiofinale. Le sigle di coordinamento Q sui dispo-sitivi di protezione forniscono un riferimentodiretto alla classe di immunità dell'apparecchiofinale. P1 descrive la classe di immunità dell'appa-recchio finale, mentre Type 2 descrive la capacità di

scarica dell'apparecchio di protezione di 10 kA(forma d’onda 8/20 µs).Il rischio per gli impianti chimici e petrolchimici acausa di una scarica da fulmine e l'effetto elettro-magnetico risultante sono descritti in specifichedisposizioni. Durante la realizzazione del concettodi protezione da fulminazione a zone nella pro-gettazione e implementazione di impianti di ques-to tipo, è possibile minimizzare i rischi di scintillecausate da una fulminazione diretta o dalle scari-che di energia dei disturbi condotti, seguendosemplici regole di sicurezza senza incidere eccessi-vamente sui costi. Gli scaricatori di sovratensioneutilizzati devono soddisfare i requisiti della prote-zione contro il rischio di esplosione e del coordina-mento verso l'apparecchio finale, nonché i requisi-ti derivanti dai parametri di esercizio dei circuitiCMR (Tabella 9.15.2).


Il trend all'uso dell'energia rinnovabile come ener-gia eolica, tecnica solare, biomasse e geotermica èin continuo sviluppo. Un enorme potenziale dimercato a livello mondiale, non solo per il settoreenergetico, ma anche per il settore terziario e leimprese elettriche. In Germania nel frattempo sono collegati in rete19.000 impianti a energia eolica con quasi 21.000MW e coprono già oltre il tre percento del fabbiso-gno di energia elettrica.Le previsioni per il futuro sono molto positive.L'istituto per l'energia eolica della Germania(DEWI), prognostica per l'anno 2030 circa 4000impianti ad energia eolica in alto mare. Così sareb-be possibile di produrre una potenza nominale di20.000 megawatt tramite parchi eolici offshore.L’importanza di impianti eolici è evidente. Se osser-viamo il mercato energetico, la disponibilitàgarantita dell'energia generata è un aspetto mol-to importante.

Rischio dalle scariche atmosfericheL'esercente di questi impianti non può permettersiimpianti fermi. Contrariamente gli elevati investi-menti per un impianto ad energia eolica, si devonoammortizzare entro pochi anni. Impianti ad ener-gia eolica sono impianti elettrici ed elettronici sofi-sticati, concentrati in spazi molto ristretti. Si puòtrovare tutto quello che offre l'elettrotecnica el'elettronica: impianti di commutazione, motori eazionamenti, invertitori di frequenza, sistemi buscon attuatori e sensori. Facilmente si capisce chedelle sovratensioni possono causare diversi danni.A causa della posizione e l'altezza della costruzio-ne, gli impianti ad energia eolica sono soggetti allafulminazione diretta. Così il rischio di fulminazioneaumenta al quadrato con l'altezza della costruzio-ne. Impianti ad energia eolica Megawatt, raggiun-gono un'altezza complessiva fino a 150 m e sonoperciò particolarmente soggetti a rischio. Servedunque una protezione contro i fulmini e le sovra-tensioni completa.

Numero degli eventi pericolosiIl numero annuale dei fulmini nube - terra, per unadeterminata regione risulta, dal livello isocerauni-co. In Europa per zone costiere e di collina vale unnumero medio di uno a tre fulmini a terra per km2

e anno. Per il dimensionamento delle misure di protezionecontro i fulmini deve essere osservato, che con unaaltezza dell'oggetto di > 60 m in zona esposta alla

fulminazione che oltre i fulmini discendenti devo-no essere calcolate anche i fulmini ascendenti ter-ra - nube. Così risultano dei valori più alti che indi-cati dalla relazione sopra indicata.I fulmini terra - nube, partendo da alti oggettiesposti, hanno un'elevata carica di corrente da ful-mine, che sono principalmente di grande impor-tanza per le misure di protezione delle pale delrotore e per il dimensionamento degli scaricatoridi corrente da fulmine.

NormativaDi base per il dimensionamento del concetto diprotezione sono in prima linea i risultati di unaaccurata valutazione dei rischi, nonchè le direttivedelle compagnie assicurative. L'associazione delle compagnie assicurative dellaGermania, nella sua guida Vds - 2010 per una pro-tezione contro i fulmini e le sovratensioni orienta-ta al rischio degli impianti ad energia eolica, consi-glia almeno un livello di protezione II, per soddi-sfare le richieste di protezione minime di questiimpianti.

Misure di protezioneIn questa relazione viene descritta principalmentela realizzazione di misure di protezione contro ifulmini e le sovratensioni per gli apparecchi e siste-mi elettrici ed elettronici di un impianto ad ener-gia eolica. I problemi complessi per la protezionedelle pale del rotore e le parti rotanti montati sucuscinetti, richiedono di una dettagliata verifica, esono specifici per ogni costruttore e tipo.Engineering e servizio prove per l'ottimizzazionedi specifiche soluzioni al committente, vengono

9.16 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di generatori eolici Multi-Megawatt

Figura 9.16.1 Laboratorio della DEHN + SÖHNEcorrente impulsiva da fulmine massima 200 kA dell'onda10/350 µs


offerte nel laboratorio (Figura 9.16.1) dell'aziendaDEHN + SÖHNE:

⇒ Test specifici su quadri elettrici precablati, perla protezione dell’impianto elettrico;

⇒ Tenuta alle correnti da fulmine dei cuscinetti;

⇒ Test di corrente da fulmine per le calate e ricet-tori delle pale dei rotori.

Questi esperimenti nel laboratorio dimostranol'efficienza delle misure di protezione scelte e sup-portano l'ottimizzazione del “pacchetto di prote-zione”.

Concetto di protezione a zone da fulminazioneIl concetto di protezione a zone da fulminazione èun provvedimento di strutturazione per realizzareun ambiente EMC all'interno dell'oggetto (Figura9.16.2). L'ambiente definito EMC viene specificatodalla immunità ai disturbi degli apparecchi elettri-ci utilizzatori.Il concetto di protezione a zone, come misura diprotezione include quindi, di ridurre i disturbi con-dotti e di campo alle interfacce di zona a valoriprestabiliti. A questo scopo l'oggetto da protegge-re viene suddiviso in zone di protezione. Le zone diprotezione risultano dalla costruzione dell'impian-to eolico e dovrebbero rispettare la loro struttura(Figura 9.16.2). E' decisivo, che gli effetti dei para-metri da fulminazione diretta dall'esterno in zonadi protezione LPZ 0A, tramite schermatura e l'in-stallazione di dispositivi di protezione da sovraten-sioni possono essere ridotti in maniera tale, che isistemi e apparecchi collocati all’interno dell'im-pianto eolico possono funzionare senza esseredisturbati.

SchermaturaLa navicella dovrebbe essere costruita come scher-mo metallico chiuso in se stesso. All'interno dellanavicella si ottiene così un volume con un campoelettromagnetico, relativo all'esterno, sensibil-mente attenuato. I quadri di commutazione ecomando nella navicella e se presenti nell'edificiodi servizio, dovrebbero essere anche loro di costru-zione metallica. I collegamenti dovrebbero essereprovvisti di uno schermo di grande sezione perportare elevate correnti. Conduttori schermati dalpunto di vista della tecnica antidisturbo, sono effi-caci contro gli accoppiamenti EMC, se gli schermisono collegati all'equipotenzialità su entrambi ilati. La connessione degli schermi deve avvenire

con morsetti a contatto su tutta la circonferenzadel conduttore, senza che siano installati delle lun-ghe trecce di connessione, innefficaci dal puntoEMC.

Impianto di terraPer la messa a terra di un impianto a energia eoli-ca, deve essere utilizzata in ogni caso l'armaturametallica della torre. La realizzazione di un disper-sore di fondazione nel basamento della torre, e sepresente nella fondazione dell’edificio di servizio,è preferibile anche dal punto di vista del pericolodi corrosione dei conduttori di terra.

Le terre del basamento della torre e dell'edificio(Figura 9.16.3) di servizio dovrebbero essere con-nessi tramite una rete di terra a maglia, per otte-nere un impianto di terra molto esteso.

In quale misura devono essere installati intorno albasamento della torre degli anelli di terra per laregolazione dei potenziali, dipende dalla necessitàdi dover ridurre, per la protezione delle persone,eventuali tensioni di passo e di contatto troppoelevate in caso di fulminazione.

LPZ 1LPZ 2

LPZ 2

LPZ 1Lineeuscenti

Edificio di servizio

Navicella

Schermo elettromagnetico

Canale schermato

Schermo a tubo o simile

Figura 9.16.2 Concetto di protezione a zone per impianto eolico

Protezioni sulle linee LPZ 0A al passaggio dallazona di protezione LPZ 0A a LPZ 1 e oltrePer il sicuro funzionamento degli apparecchi elet-trici ed elettronici è da realizzare, oltre la scherma-tura contro i disturbi in campo, anche la protezio-ne contro i disturbi condotti nelle linee alle inter-facce delle zone di protezione (LPZ)Al passaggio dalla zona di protezione da LPZ 0A aLPZ 1(tipicamente indicato come equipotenzialitàantifulmine) devono essere impiegati dei dispositi-vi di protezione, in grado di scaricare senza dannidelle elevate correnti da fulmine. Questi dispositividi protezione sono denominati come scaricatori dicorrente da fulmine SPD Tipo 1 e provati con cor-renti impulsive a onda 10/350 µs.

Al passaggio da LPZ 0B a LPZ 1 e LPZ 1 e oltre, sonoda dominare soltanto impulsi di modesto conte-nuto energetico derivanti da tensioni indotte dal-l’esterno o da sovratensioni causate nel sistemastesso. Questi dispositivi di protezione sono deno-minati come limitatori di sovratensione SPD Tipo 2e provati con correnti impulsive a onda 8/20.I rispettivi dispositivi di protezione sono da sce-gliere in base ai dati tecnici dei sistemi elettrici edelettronici.

I dispositivi di protezione da utilizzare nella retedi alimentazione elettrica, devono essere capaci diestinguere in modo affidabile la corrente susse-guente a frequenza di rete.Questo è il secondo importante valore di dimen-sionamento oltre la capacità di scarica delle cor-renti impulsive.La figura 9.16.4 mostra lo scaricatore di correnteda fulmine DEHNbloc Maxi con spinterometroincapsulato.Questo scaricatore di corrente da fulmine puòessere montato nell'impianto da proteggere, sen-


Armaturadell'edificio

Palo / torre

Fondazione in calcestruzzo

Ferri d'armatura

Dispersore ad anello

Conduttoredi terra

Canale per caviDispersore di fondazione

Figura 9.16.3 Rete di terra per un impianto ad energia eolica

Figura 9.16.4 Installazione dello scaricatore coordinato DEHNbloc Maxi nel sistema 400/690 V TN-C

za dover rispettare delle distanze minime da partinudi sotto tensione. Il dispositivo di protezioneDEHNbloc viene utilizzato p.es. per linee in bassatensione in uscita dagli impianti ad energia eolica.

Limitatori di sovratensione (Figura 9.16.5) sonodimensionati per sollecitazioni, che si possonomanifestare da accoppiamenti induttivi o da com-mutazioni. Nell'ambito del coordinamento ener-getico sono da installare a valle degli scaricatori dicorrente da fulmine. Sono costruiti con un varisto-re all'ossido metallico controllato termicamente,nel quale risulta una corrente susseguente di reteestremamente ridotta e quindi trascurabile.

Contrariamente agli scaricatori per sistemi di ali-mentazione energetici, per i dispositivi di protezio-ne degli impianti informatici bisogna osservare laloro compatibilità con il sistema e le caratteristichetecniche delle linee dati e CMR. Questi dispositividi protezione sono da collegare in serie alla lineainformatica. Devono essere in grado di ridurre i

livelli di disturbo a valori inferiori alla sensibilitàdegli apparecchi da proteggere

Se nell'ambito del concetto di protezione a zoneda fulmine si osserva una linea telefonica unica,può essere considerata una corrente parziale dafulmine del 5% su questa linea. Per il livello di pro-tezione III/IV risulta quindi una corrente parzialeda fulmine di 5 kA, onda 10/350 µs.

Come scaricatore da corrente da fulmine e limita-tore di sovratensione è illustrato nella figura 9.16.6lo scaricatore combinato BLITZDUCTOR XT, BCTMOD BE. Questo scaricatore può essere impiegatosecondo EMC per la protezione degli apparecchifinali nella zona di protezione da fulmine I e oltre.Il BLITZDUCTOR XT è di esecuzione quadripolare elimita sia tensioni longitudinali che anche trasver-sali. Può essere montato direttamente a fianco del-la morsettiera e/o in sostituzione di essa sulla gui-da di montaggio, risparmiando spazio, grazie allasua costruzione particolare.


Figura 9.16.5 Limitatore di sovratensione DEHNguard,DG MOD 750 + DG M WE 600

Figura 9.16.6 Installazione degli scaricatori di corrente da fulmine eda sovratensione BLITZDUCTOR XT


I sistemi di trasmissione /ricezione radio sono costrui-ti in genere, che correnti dafulmine accoppiati vengonocondotti in modo sicuroattraverso il conduttore diterra al dispersore. E' evi-dente che, è da proteggerecontro le sovratensioni cau-sate dalle correnti da fulmi-ne anche la stazione di tra-smissione / ricezione (RBSradio base station). Alla RBSappartengono l'alimenta-zione (PSU power supplyunit), la tecnologia per latrasmissione radio e la tecni-ca di connessione alla retetelefonica fissa (opzionale).

9.17.1 Alimentazione230/400 V AC

L'alimentazione della RBSdeve essere effettuata sepa-rata dall'alimentazione del-l'edificio con una linea dialimentazione dedicata. Èda evitare l'alimentazioneattraverso dei quadri didistribuzione secondari col-locati nell'edificio. La misu-ra dell'energia avviene nellazona del quadro di conse-gna dell'edificio. Immedia-tamente prima o diretta-mente nella RBS avviene ladistribuzione dei vari circui-ti. (In Italia i quadri di distri-buzione sono collocati quasiesclusivamente direttamen-te o vicini alla RBS).Per la protezione dell'ali-mentazione (PSU) di unaRBS vengono utilizzati degliscaricatori combinati da ful-mine e da sovratensione abase spinterometrica deltipo DEHNvap CSP 3P 100.Questo dispositivo di prote-zione dalle sovratensioni èuno scaricatore di Tipo 1,dimensionato per le richie-

9.17 Protezione da sovratensioni per sistemi di trasmissione /ricezione radio (Radiomobile)

Figura 9.17.1 Stazione radiomobile duale

Figura 9.17.2 Schema di principio

Tetto

Scantinato

Quadro diconsegna edificio

kWh

Quadrodistribuzione

Illuminazione

Condizionatore

Presa

Dispersore esistente

MEBB

EBB

RBS (impianto ditrasmisione /ricezione

ste della protezione dei PSU nei sistemi di trasmis-sione / ricezione radio. Il DEHNvap CSP 3P 100 FMviene installato una volta immediatamente primadella RBS o direttamente all'interno, e anche nellazona di consegna dell'energia. Tramite il dispositi-vo di protezione nel quadro di distribuzione, lacorrente da fulmine viene accoppiata in mododefinito e nel quadro di consegna di nuovo disac-coppiato in modo definito. La figura 9.17.2 dimo-stra lo schema di principio con i punti di installazio-ne dei dispositivi di protezione da sovratensioni.Inoltre nella figura 9.17.2 è illustrato lo schema diprincipio di una RBS montata su un tetto e l'instal-lazione del DEHNvap CSP 3P 100 FM. Alcunicostruttori della tecnica di trasmissione e ricezioneradio hanno standardizzato l'impiego di limitatoridi sovratensione secondo tabella 9.17.2. La rispetti-va installazione del DEHNguard Modular DG M TT275 è illustrata nella figura 9.17.3.

Dipendente dal tipo di rete di fornitura a bassatensione (sistema TT, sistema TN-C o sistema TN-S)avviene l'installazione di dispositivi di protezioneda fulmini e da sovratensioni. La norma internazio-nale IEC 60364-5-53 descrive l'utilizzo degli scarica-tori di corrente da fulmini e limitatori di sovraten-

sione in concordanza alla “protezione contro icontatti indiretti” in impianti utilizzatori in bassatensione. Oltre a questa richiesta della protezionedelle persone, nell'utilizzo di dispositivi di prote-zione da sovratensioni bisogna accertarsi, che siagarantito il coordinamento energetico degli appa-recchi finali da proteggere. Ampi test con diversicostruttori di PSU confermano il coordinamentodel DEHNvap CSP 3P 100 FM e così l'efficacia diprotezione di questi dispositivi di protezione dasovratensione anche senza l'installazione di unlimitatore di sovratensione Tipo 2 nella RBS.Per mantenere uniforme la protezione da sovra-tensioni in tutti i siti del gestore, e per essere indi-pendenti dai diversi sistemi di rete in riguardo allaprogettazione, il DEHNvap CSP 3P 100 FM tramiteil circuito “3+1” integrato nel dispositivo di prote-zione, offre una soluzione universale per tutti isistemi TN-C, TN-C e TT.Un segno di qualità, particolarmente da osservarenell'utilizzo di dispositivi di protezione di correnteda fulmine e sovratensione oppure anche scaricato-ri combinati, è una sufficiente capacità di estinzionee limitazione della corrente susseguente di rete. Sol-tanto così è possibile di evitare l'intervento intem-pestivo delle protezioni di impianto e la conseguen-


Figura 9.17.3 Costruzione principale di una RBS con applicazione di DVA CSP 3P 100 FM e DG M TT 275

Ascensore

Tetto

Antenna

QS

Alimentazione in BT

Palo

Cavi d'antenna

RBS (impianto ditrasmissione / ricezione)

DVA CSP 3P 100 FM

Cavo d'antenna

Equipotenzializzazione funzionale a maglia

DG M TT 275

te interruzione dell'alimentazione. Questo segno diqualità, descritto come “selettività” dei dispositivi diprotezione da corrente da fulmine e da sovratensio-ni, come anche per SPD combinati, deve esseregarantito. Per applicazioni nel settore degli impian-ti di trasmissione e ricezione radio, è da richiedereuna selettività secondo la seguente tabella 9.17.1.

9.17.2 Allacciamento alla rete fissa (se disponibile!)

Per la connessione della RBS alla tecnica di commu-tazione subordinata (BSC, MSC) a seconda delgestore della rete vengono scelti allacciamenti direte fissa (conduttori in rame) oppure la trasmissio-ne via ponte radio. Negli allacciamenti alla rete fis-sa, in caso di fulminazione diretta sull'impiantod’antenna, anche le linee di telecomunicazionesono attraversate da cor-renti parziali da fulmine.Con gli scaricatori com-binati si può ottenereanche qui una adeguataprotezione. Sarranno dautilizzare dei dispositividi protezione corrispon-denti alla tabella 9.17.3.

9.17.3 Tecnica di trasmissioneradio

Per la protezione dellatecnica di trasmissioneradio, la scelta dei dispo-sitivi di protezione dasovratensioni idonei, èda fare principalmenteseconda la rispettivabanda radio (frequenza)e il meccanismo di colle-gamento (Connector).Bisogna fare attenzionea una sufficiente capaci-tà di scarica, per pontiradio l'idoneità all'ali-mentazione remota e aseconda dell'uso, anchea una intermodulazionepassiva bassa (PIM). Latabella 9.17.4 indica unascelta di prodotti di pro-tezione DEHN + SÖHNE.

9.17.4Protezione da fulmini, messa a terra,equipotenzializzazione

Nella progettazione e realizzazione di impianti ditrasmissione / ricezione radio in riguardo alla mes-sa a terra, equipotenzializzazione, protezione con-tro i fulmini e le sovratensioni è da osservare prin-cipalmente la norma CEI EN 62305-3. È da differen-ziare se l'impianto di trasmissione / ricezione radioè da realizzare su una struttura, per la quale esisteo è già in progetto un sistema di protezione controi fulmini, oppure se l’oggetto non è dotato di siste-ma di protezione contro i fulmini. A seconda dellasituazione sono da adottare delle misure di prote-zione per la messa a terra e equipotenzialitàsecondo CEI EN 62305-3. Nel capitolo 5.2.4.2 sonodescritte delle misure di protezione contro i fulmi-ni adatte per impianti radiomobili.


Tabella 9.17.1 Selettività degli scaricatori Tipo 1

Tabella 9.17.3 Protezione da sovratensioni per allacciamenti alla rete fissa

Tabella 9.17.4 Protezione da sovratensioni per la tecnica di trasmissione

Non interventodi un fusibile...

...con guasto aterra, corrente aterra fino a

Descrizione prodottoArt.

20 A gL/gG 50 kAeffDEHNvap CSP 3P 100 FM900 360

N° in figura9.17.2

Tabella 9.17.2 Limitatore di sovratensioni standardizzato Tipo 2

Utilizzo Descrizione prodotto Art.

“Protezione baseda sovratensioni ”

DEHNguard ModularDG M TT 275

952 310

N° in figura9.17.2

Tecnica diconnessione

Descizione prodotto Art.

LSA-PLus,serie2

Morsetti a vite(consigliato DEHN)

DEHNrapid DRL 10 B 180 FSD

BLITZDUCTOR XT BXT BD 180BLITZDUCTOR XT el. base BXT BAS

907 401

920 347920 300

N° in figura9.17.2

Banda /frequenza Descrizione prodotto Art.

GSM/876 ... 960 +GSM/1710 ... 1880UMTS

RiFu/2400

WLAN /2400

TETRA/380 ... 512

DEHNgate DGA L4 7 16 B oppureDEHNgate DGA L4 N B

DEHNgate DGA G N

DEHNgate DGA G BNC

DEHNgate DGA L4 7 16 S

929 048929 049

929 044

929 042

929 047

N° in figura9.17.2


9.18.1 Protezione contro i fulmini esovratensioni per impianti fotovoltaici (PV)

In base alla durata garantita dei generatori PV di20 anni, le loro posizioni esposte e l'elettronicasensitiva dell'inverter, è indispensabile una efficaceprotezione contro i fulmini e sovratensioni. Nonsoltanto proprietari di edifici si decidono per unimpianto PV sul tetto di casa loro, ma anche socie-tà private investono sempre più frequentementein impianti collettivi, che vengono realizzati sucoperture di grandi dimensioni di edifici industria-li o su aree libere inutilizzate.Dovuto al bisogno di aree estese per il generatorePV e il luogo molto esposto, gli impianti PV duran-te i temporali sono sottoposti particolarmente alrischio dagli effetti delle scariche atmosferiche.Cause per le sovratensioni negli impianti PV sonole tensioni da accoppiamenti induttivi e capacitividi seguito a scariche atmosferiche e commutazionisulla rete elettrica collegata a monte. Sovratensio-ni nell'impianto PV, derivanti da fulminazioni, pos-sono causare dei danneggiamenti ai pannelli PV eagli inverter. Questo può avere delle gravi conse-guenze per l'esercizio dell'impianto. Da un lato cisono da sostenere elevati costi per le riparazionip.es. dell'inverter, dall'altra parte possono essercidelle sensibili riduzioni dell'utile per il gestore inseguito al fuori servizio dell'impianto.

Necessità della protezione contro i fulmini

Nella realizzazione di impianti PV bisogna general-mente distinguere se l'impianto viene montato suun edificio con o senza impianto di protezionecontro i fulmini. Per edifici pubblici come p.es. luo-ghi di pubblico spettacolo, scuole, ospedali, giàsotto l'aspetto sicurezza sono necessari dei sistemidi protezione contro i fulmini. Qui è da distingue-re tra strutture, sulle quali possono manifestarsifacilmente delle fulminazioni o dove tali possonoavere delle gravi conseguenze. Queste strutturebisognose di protezione sono da dotare con unefficace e durevole sistema di protezione contro ifulmini. Per edifici privati, senza uso pubblico, avolte viene rinunciato alle misure di protezionecontro i fulmini. Questo avviene per delle scelteeconomiche ma anche per la mancata sensibilitàverso questa tematica. Se come luogo di installazione viene scelto un edi-ficio senza impianto di protezione contro i fulmini

esterno, emerge la questione, se dopo la realizza-zione del generatore solare sul tetto, non ci sianoda prevedere delle misure di protezione contro ifulmini per l’intera struttura. Secondo le attualicoscienze scientifiche, l'installazione di pannellifotovoltaici sul tetto di edifici, non aumenta inmodo significante il rischio di fulminazione, cosic-ché la richiesta per misure di protezione contro ifulmini non può essere derivata direttamente dal-la presenza di un impianto PV. Il rischio per gliimpianti elettrici dell'edificio può però essere piùelevato in caso di fulminazione. Questo è motivatodal fatto, che dalla posa dei conduttori fotovoltai-ci all'interno dell'edificio, in condotti o passerelleesistenti, risultano enormi disturbi condotti e dicampo causati dalle correnti da fulmine. È necessa-ria quindi una valutazione coerente del rischiocontro i fulmini secondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) e di rispettare nella progettazione l'esitorisultante. DEHN ITALIA offre per questa valutazione il soft-ware “DEHNsupport”. La valutazione del rischioqui prestabilita, garantisce la realizzazione di unconcetto di protezione contro i fulmini, che puòessere seguito facilmente da tutti gli interessati,ottimizzato tecnicamente e economicamente, chesignifica di avere la protezione necessaria a costipossibilmente bassi.

Diverse compagnie assicurative europee si orienta-no già alla valutazione dei rischi secondo EN62305-2 e indicano delle misure di protezione con-tro i fulmini dal punto di vista dell'economia assi-curativa. Così vengono assegnati ad oggetti deilivelli di protezione in modo semplificato. In que-sto contesto sono indicati anche edifici con impian-ti a energia rinnovabile come p.es. edifici con unimpianto PV (> 10 kW). Da qui risulta la realizza-zione di un impianto di protezione contro i fulmi-ni con livello di protezione III. Inoltre sono richiesteanche delle misure di protezione contro le sovra-tensioni. Un sistema di protezione contro i fulmini con livel-lo di protezione III viene qui considerato idoneoper le esigenze di normali impianti fotovoltaici etermici solari: “impianti fotovoltaici e termici sola-ri su edifici non devono compromettere le misuredi protezione contro i fulmini esistenti. Impiantifotovoltaici e termici solari sono da proteggeredalle fulminazioni dirette con dispositivi di capta-zione isolati secondo 5.2 e 6.3 della CEI EN 62305-3(CEI 81-10/3). Se non può essere evitato il collega-

9.18 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per impianti PV ecentrali solari


mento diretto, devono essere osservati gli effettidalle correnti da fulmine parziali, accoppiati all’in-terno della struttura.

Protezione dalle sovratensioni degli inverterfotovoltaici anche con fulminazioni diretteNell'esecuzione di un impianto PV su un edificiocon protezione contro i fulmini esterna, si dovreb-be principalmente fare attenzione di collocare ipannelli PV nell'area protetta da un dispositivo dicaptazione isolato. Inoltre bisogna rispettare ladistanza di sicurezza tra la costruzione portantedei pannelli PV e il sistema di protezione contro ifulmini esterno, per evitare delle scariche pericolo-se incontrollate. Altrimenti possono essere intro-dotti nell'interno della struttura significanti cor-renti parziali da fulmine.

Spesso viene richiesto dal committente, che il tettovenga coperto completamente con pannelli PV,per realizzare un utile più alto possibile. In questicasi spesso non si può più rispettare la distanza disicurezza e la struttura portante per il fotovoltaicoè da integrare nella protezione contro i fulminiesterna. Secondo CEI EN 62305-3 (CEI EN 81-10/3)in questi casi sono da considerare anche le corren-ti accoppiate all'interno della struttura e deveessere garantit equipotenzialità antifulmine. Que-sto significa che adesso deve essere realizzatal’equipotenzialità antifulmine anche per le lineeDC, interessate da correnti da fulmine. Secondo laCEI EN 62305-3 (CEI EN 81-10/3) le linee DC devonoessere collegate a un dispositivo di protezione dal-le sovratensioni (SPD) di Tipo1. Finora non esistevano deidispositivi di protezione dallesovratensione Tipo 1 a basespinterometrica per l’applica-zione sul lato corrente conti-nua di impianti PV. Il proble-ma consisteva nel fatto, chedopo l'innesco dello spintero-metro, non era più possibiledi estinguerlo a causa dellacorrente continua percorsa, el’arco restava innescato.

Con lo scaricatore combinatoDEHNlimit PV 1000 (Figura9.18.1.1), la DEHN + SÖHNE è

riuscita a sviluppare uno scaricatore spinterometri-co, che estingue anche le correnti continue. Il DEH-Nlimit PV 1000, è così lo scaricatore ideale per leapplicazioni in impianti ad energia fotovoltaica. Latecnologia dello spinterometro autoestinguenteincapsulato permette così una protezione sicuradel generatore fotovoltaico e dell'inverter, anchein caso di correnti da fulmine. Questo scaricatorecombinato può essere utilizzato per impianti PVcon UOC STC fino a 1000V. Il DEHNlimit PV 1000 hauna elevata capacità di scarica di 50 kA 10/350 µs.

Scaricatore fotovoltaico unipolare Tipo 2con dispositivo di corto circuito integratoLa costruzione interna del limitatore di sovraten-sione Tipo 2, DEHNguard PV 500 SCP (Figura9.18.1.2) stabilisce nuovi criteri in punto di sicurez-za. In questo scaricatore è stato combinato il giàaffermato dispositivo di controllo e sezionamentoThermo-Dynamik-Control, a doppio effetto, conun ulteriore dispositivo di corto circuito. Questometodo di monitoraggio dello scaricatore comple-tamente nuovo, crea uno stato di esercizio sicuro,senza il rischio d'incendio in caso di sovraccaricodei dispositivi, ad esempio per un guasto all'isola-mento nel circuito fotovoltaico.

Nel seguente esempio viene descritto in modo piùdettagliato il funzionamento del dispositivo di cor-to circuito nel DEHNguard PV 500 SCP :

Figura 9.18.1.1 Scaricatore combinato Tipo 1, DEHNlimit PV,per la protezione di inverter fotovoltaici dallesovratensioni anche in caso di fulminazionidirette

Figura 9.18.1.2 Limitatore PV unipolareTipo 2, DEHNguard PV500 SCP, con dispositivodi corto circuito


1. Figura 9.18.1.3: Durante l'esercizo dell'impiantoPV si manifesta un guasto all’isolamento nel gene-ratore PV.

2. Figura 9.18.1.4: Questo causa il sovraccarico dellimitatore di sovratensione per il superamento del-la tensione massima continuativa Uc.

3. Figura 9.18.1.5: Viene attivato il dispositivo com-binato di sezionamento e di corto circuito del DEHNguard PV 500 SCP che è capace di condurreautonomamente la corrente di corto circuito fino a80 A finchè non venga ripristinato l'impianto PV.Così sarà stabilito uno stato di esercizio sicuro per-fino in caso di guasto all’isolamento nel circuitodel generatore PV, senza che si può manifestarealcun pericolo d'incendio per l'impianto.

Esempi di applicazione

Edificio senza protezione contro i fulmini esternaNella figura 9.18.1.6 è illustrato il concetto di pro-tezione dalle sovratensioni per un impianto PV suun edificio senza protezione contro i fulmini ester-na. Qui i possibili punti d'installazione per disposi-tivi di protezione da sovratensione possono essere:

⇒ Ingresso DC dell'inverter

⇒ Uscita AC dell'inverter

⇒ Alimentazione della rete in bassa tensione (BT)

Nell'alimentazione BT dell'edificio viene installatoun dispositivo di protezione da sovratensioni, SPDdi Tipo 2, DEHNguard. Questo limitatore di sovra-tensione del tipo DEHNguard M è fornibile comeunità completa, precablata per ogni sistema in bas-sa tensione (TN-C, TN-S, TT) (Tabella 9.18.1.1). Sel'inverter PV non si trova distante oltre 5 m dalpunto di installazione di questo DEHNguard (ali-mentazione BT), allora l'uscita AC dell'inverter èsufficientemente protetta. In caso di conduttoripiù lunghi sono da installare ulteriori dispositivi diprotezione da sovratensioni SPD Tipo 2, prima del-l’uscita AC dell’inverter (Tabella 9.18.1.1).

Ogni linea di stringa in ingresso, tra positivo enegativo è da collegare a terra con un dispositivodi protezione da sovratensione tipo DEHNguardPV 500 SCP. Con questo circuito di protezione dallesovratensioni possono essere protetti in modo sicu-

=

~+

–

SCP SCP

=

~+

–

+

–

SCP SCP

=

~+

–

+

–

SCP SCP

Figura 9.18.1.3 Guasto all’isolamento sul generatore PV

Figura 9.18.1.4 Sovraccarico del limitatore di sovratensione per causadi un guasto all’isolamento

Figura 9.18.1.5 L'attivazione del dispositivo di sezionamento e di c.toc.to del DEHNguard PV 500 SCP garantisce il funziona-mento sicuro anche in caso di guasto nel generatore PV

ro, impianti PV con una tensionedel generatore fino a 1000 V DC.

La tensione d'esercizio dei disposi-tivi di protezione da sovratensioniè da scegliere in modo che siasuperiore al 10 % della tensione avuoto del generatore presunta inuna fredda giornata invernale conmassima radiazione solare.

Edificio con protezione contro ifulmini esterna e rispetto delladistanza di sicurezzaL’efficienza regolare del sistema diprotezione contro i fulmini deveessere dimostrato con i protocollidi collaudo o tramite una verificaperiodica. Se in fase di controllodel sistema di protezione contro ifulmini, vengono verificato deidifetti alla protezione contro i ful-mini esterna (p.es. forte corrosio-ne, connessioni allentati o aperti),il costruttore dell'impianto PV ha ildovere di comunicare questi difettiper iscritto al proprietario dell'edi-ficio. La costruzione dell'impianto PVsulla coperture del tetto, deveessere eseguita in considerazionedella protezione contro i fulminiesterna esistente. L'impianto PV èquindi da installare nel volumeprotetto della protezione contro ifulmini esterna, per essere protet-to da fulminazione diretta. Idoneidispositivi di captazione, come astedi captazione, possono impedirefulminazioni dirette sui pannelliPV. Le aste di captazione necessarieeventualmente aggiuntive dainstallare, sono da posizionare inmodo da impedire una fulminazio-ne diretta del pannello PV, senzaombreggiare i pannelli. Deve esse-re osservato che tra i componentiPV e parti metallici come impiantodi protezione contro i fulmini,grondaie, lucernari, collettori sola-ri oppure antenne deve essererispettata la distanza di sicurezza s


QCR

kWh kWh

UscitaAC

IngressoDC

Quadro di misura-distribuzione primaria

Rete

ss

=~

Figura 9.18.1.7 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificiocon protezione contro i fulmini esterna e rispetto della distanza di sicurezza s

QCR

kWh kWh

UscitaAC

IngressoDC


Rete

=~

Conduttoredi terra

Figura 9.18.1.6 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificiosenza protezione contro i fulmini esterna

secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). La distanzadi sicurezza deve essere calcolata conforme a CEIEN 62305-3 (CEI 81-10/3). L'impianto PV illustratoin figura 9.18.1.7 si trova nel volume protetto del-la protezione contro i fulmini esterna.

Il concetto di protezione contro le sovratensioniper un impianto PV su un edificio con protezionecontro i fulmini esterna e un'adeguata distanza disicurezza tra i pannelli PV e la protezione contri i

fulmini esterna, viene illustrato in figura 9.18.1.7.

Parte fondamentale di un sistema di protezionecontro i fulmini è l'equipotenzialità antifulmineper tutti i sistemi conduttori esterni, entranti all'in-terno dell'edificio. La richiesta dell'equipotenziali-tà antifulmine viene soddisfatta dal collegamentodiretto di tutte le parti metalliche e il collegamen-to indiretto, tramite scaricatori di corrente da ful-


Figura9.18.1.6

Protezione per... Dispositivi di protezione Art.

Sistema TN-C DEHNguard M, DG M TNC 275DEHNguard M, DG M TNC 275 FM

952 300952 305

Sistema TN-S DEHNguard M, DG M TNS 275DEHNguard M, DG M TNS 275 FM

952 400952 405

Alimentazione BT

Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 275DEHNguard M, DG M TT 275 FM

952 310952 315

2 x (rispettivamentetra positivo e negativoverso terra)

DEHNguard, DG PV 500 SCPDEHNguard, DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

Ingresso DC dell'invertitore

Sistema TN DEHNguard M, DG M TN 275DEHNguard M, DG M TN 275 FM

952 200952 205

Uscita AC dell'inverter/corrente alternata, installazione dell'inverter nel sottotetto

Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 2P 275DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM

952 110952 115

Tabelle 9.18.1.1 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici senza protezione contro i fulmini esterna

Figura9.18.1.7


Sistema TN DEHNguard M, DG M TN 275DEHNguard M, DG M TN 275 FM

952 200952 205

Uscita AC dell’inverter/corrente alternata, installazione dell’inverter nel sottotetto

Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 2P 275DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM

952 110952 115

2 x (rispettivamentetra positivo e negativoverso terra)

DEHNguard, DG PV 500 SCPDEHNguard, DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

Ingresso DC dell’inverter

Alimentazione BTSistema TN-C DEHNventil M, DV M TNC 255 951 300Sistema TN-SSistema TT

DEHNventil M, DV M TT 255 951 310

Tabella 9.18.1.2 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna e conrispetto della distanza di sicurezza s


mine, di tutti i sistemi in tensio-ne. I collegamenti equipoten-ziali antifulmine dovrebberoessere effettuati il più vicinopossibile al punto di ingressonella struttura dei sistemi elinee, per evitare l'infiltrazionedi correnti parziali da fulmine.L'alimentazione in bassa ten-sione dell'edificio viene protet-ta da uno scaricatore combina-to multipolare DEHNventil contecnologia spinterometrica. E'predisposto per il montaggio suguida e può essere montato nelquadro di misura. Il tipo didispositivo di protezione vienescelto in base alla rete di forni-tura esistente (Tabella 9.18.1.2).

Lo scaricatore combinato uni-sce scaricatore di corrente dafulmine e di sovratensione inun unico dispositivo, è senzabobina di disaccoppiamento eviene fornito come unità com-pleta pronta per il cablaggio in ogni sistema in bas-sa tensione (TN-C, TN-S, TT). Per apparecchi finalicon lunghezza di collegamento < 5 m al DEHNven-til, esiste una protezione sufficiente senza disposi-tivi di protezione supplementari. Per collegamentipiù lunghi sono da installare ulteriori dispositivi diprotezione SPD Tipo 2 o 3. Se l'uscita AC dell'inver-ter non si trova distante più di 5 m dal punto di

installazione del DEHNventil, allora sul lato AC nonoccorrono ulteriori dispositivi di protezione.Ogni cavo di stringa entrante è da collegare ad undispositivo di protezione da sovratensioni del tipoDEHNguard PV 500 SCP tra positivo e negativo ver-so terra, all'ingresso DC dell'inverter.

Figura9.18.1.8


Sistema TN DEHNventil M, DV M TN 255DEHNventil M, DV M TN 255 FM

951 200951 205

Sistema TT monofaseSistema TT monofase

DEHNventil M, DV M TT 2P 255DEHNventil M, DV M TT 2P 255 FM

951 110951 115

Uscita AC dell'inverter/corrente alternata, installazione dell'inverter nel sottotetto

Per ogni cavo di stringa DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330Ingresso DC dell'inverter

Alimentazione BTSistema TN-C DEHNventil M, DV M TNC 255 951 300Sistema TN-SSistema TT

DEHNventil M, DV M TT 255 951 310

Tabella 9.18.1.3 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna senzarispetto della distanza di sicurezza s

QAC

kWh kWh

UscitaAC

IngressoDC


Rete

<s<s

=~

Figura 9.18.1.8 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificio conprotezione contro i fulmini esterna senza rispetto della distanza di sicurezza s

Edificio con protezione contro i fulmini esternasenza rispetto della distanza di sicurezza

Per ottenere dei redditi possibilmente alti, spessoviene occupato l’intero tetto da pannelli PV. Permotivi tecnici e pratici, spesso non è più possibile dirispettare la distanza di sicurezza. In questi punti,deve essere effettuato un collegamento diretto traLPS esterno e i componenti metallici dell'impiantoPV. Secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) in questicasi sono però da osservare gli effetti delle corren-ti accoppiate nei conduttori DC all'interno dellastruttura e deve essere garantita l'equipotenzialitàantifulmine. Significa che allora deve essere effet-tuata l'equipotenzialità antifulmine anche perquelle condutture DC che sono attraversate da cor-renti da fulmine (Figura 9.18.1.8).

Secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) le conduttu-re DC devono essere collegate a un dispositivo diprotezione SPD Tipo 1. Viene utilizzato lo scarica-tore combinato DEHNlimit PV 1000, che in questocaso viene inserito in parallelo al collegamento distringa. Lo scaricatore combinato di Tipo 1 DEHNlimit PV 1000 è stato sviluppato apposita-mente per l'impiego in sistemi fotovoltaici per laproduzione di energia elettrica. La tecnologia del-lo spinterometro autoestinguente incapsulato per-mette una protezione sicura del generatore PV edell’inverter, anche con correnti da fulmine diretti.

Per l'allacciamento alla rete in bassa tensione deveanche essere effettuata l'equipotenzialità antiful-mine, dove viene utilizzato il DEHNventil modular,un dispositivo di protezione dalle sovratensionicon tecnologia spinterometrica (Tabella 9.18.1.3).Se l'inverter PV si trova in prossimità dell'allaccia-mento in bassa tensione, a distanza non superioreai 5 m, allora è protetta pure l'uscita AC dell'inver-ter.

Misure di protezione dalle sovratensioni, agisconosoltanto localmente, così anche la protezione perl’inverter PV. Se l'inverter PV è installato nel sotto-tetto, allora la protezione dalle sovratensioni del-l'inverter deve essere garantita tramite ulterioridispositivi di protezione dalle sovratensioni, che inquesto caso avviene pure con dispositivi di prote-zione dalle sovratensioni Tipo 1, DEHNventilmodular. Motivo per l'applicazione di questodispositivo di protezione è il fatto, che anche ilconduttore di protezione e il collegamento ACsono attraversati da correnti parziali da fulmine

che devono essere controllati da questo dispositivodi protezione dalle sovratensioni.

Annotazione

La protezione dalle sovratensioni di pannelli foto-voltaici a silicio amorfo, in alcuni casi, deve essereconsiderata separatamente.

9.18.2 Protezione contro i fulmini esovratensioni per centrali solari

In un tipo di impianto, così complesso, come unacentrale solare, è necessario di valutare il rischiodei danni da fulminazione in conformità alla CEIEN 62305-2 (CEI 81-10/2) e di rispettare le conclu-sioni risultanti nella progettazione. La protezionedi una centrale solare ha lo scopo di proteggere sial'edificio operativo, che il campo dei pannelli con-tro i danni da incendio (fulminazione diretta) e isistemi elettrici ed elettronici (inverter, sistema disupervisione, conduttura principale del generato-re) contro l'effetto dell'impulso elettromagneticodel fulmine (LEMP).

Dispositivo di captazione e calate

Per la protezione del campo dei pannelli PV, i pan-nelli devono essere posizionati entro il volumeprotetto da un dispositivo di captazione isolato.Per impianti superiori ai 10 kW è consigliato solita-mente almeno un livello di protezione III. Con ilsistema della sfera rotolante rispettivo al livello diprotezione, viene determinato il numero e l'altez-za delle aste di captazione. Inoltre si deve osserva-re che sia rispettata la distanza di sicurezza s secon-do CEI EN 62305-3 tra i supporti per i pannelli e leaste di captazione. Parallelamente anche l'edificiooperativo viene dotato di un sistema di protezionecontro i fulmini esterno con analogo livello di pro-tezione. Il collegamento delle calate all'impiantodi terra avviene tramite apposite bandiere di con-nessione. A causa del pericolo di corrosione il pun-to di uscita dal terreno o calcestruzzo delle bandie-re di collegamento, dev'essere realizzato resisten-te alla corrosione (acciaio inossidabile AISI 316)oppure protetto con adeguate misure, nel casodell'utilizzo di acciaio zincato (p.es. nastro anticor-rosione, tubo autorestringente).


Impianto di terraL'impianto di terra (Figura 9.18.2.1) viene eseguitocome dispersore ad anello (dispersore orizzontale)con maglie di 20 m x 20 m. I supporti metallici suiquali vengono montati i pannelli PV, sono da colle-gare ogni 10 m all'impianto di terra. L'impianto diterra dell'edificio operativo è eseguito comedispersore di fondazione secondo CEI EN 62305-3.L'impianto di terra dell'impanto PV e quello del-l'edificio operativo, sono da collegare tra di lorocon almeno un conduttore (30 mm x 3,5 mm ban-della in acciaio inossidabile AISI 316 oppure acciaiozincato). Il collegamento dei singoli impianti di ter-ra, riduce la resistenza di terra totale. Tramite lamagliatura degli impianti di terra viene creata una“superficie equipotenziale”, che riduce sensibil-mente la sollecitazione da tensioni delle conduttu-re elettriche in seguito alla fulminazione tra strin-ga e edificio operativo. I dispersori orizzontalisono interrati ad una profondità di almeno 0,5 m ele maglie sono interconnesse con dei morsetti a

croce. I punti di collegamento interrati sono daavvolgere con un nastro anticorrosione. Questovale anche per la posa interrata della bandella AISI 316.

Equipotenzialità antifulmineTutti i sistemi conduttori entranti dall'esternoall'interno del edificio operativo, devono essereintegrati principalmente nell'equipotenzialitàantifulmine. La richiesta dell’equipotenzializzazio-ne viene soddisfatta tramite il collegamento diret-to di tutte le masse metalliche e il collegamentoindiretto tramite scaricatori di corrente da fulminedi tutti i sistemi sotto tensione. Il collegamentoequipotenziale antifulmine dovrebbe essere ese-guito il più vicino possibile all’entrata nella struttu-ra, per evitare la penetrazione di correnti parzialida fulmine nell'edificio. In questo caso (Figura9.18.2.2) l'allacciamento alla rete in bassa tensionenell'edificio operativo, viene protetto tramite unoscaricatore combinato, multipolare DEHNventil(Tabella 9.18.2.1). Inoltre devono essere protette con uno scaricatoredi corrente da fulmine spinterometrico, le linee DCentranti nell'invertiter PV e nell'edificio operativo.Per questo uso è adatto lo scaricatore combinatoDEHNlimit PV 1000.

Misure di protezione contro le sovratensioninel campo di pannelli PVPer ridurre le sollecitazione dell'isolamento all'in-terno dei pannelli solari nel caso di una fulmina-zione sul dispositivo di captazione isolato, nellacassetta di terminazione il più vicino possibile algeneratore solare, vengono installati dei dispositi-vi di protezione da sovratensioni con controllo ter-mico. Per generatori con tensioni fino a 1000 V DCviene inserito tra polo positivo e negativo versoterra un limitatore di sovratensione tipo DEH-Nguard PV 500 SCP. In questo caso sono sufficenti idispositivi di protezione da sovratensioni Tipo 2,perchè i moduli fotovoltaici si trovano nel volumeprotetto del sistema di protezione contro i fulminiesterno.Nella pratica si è affermato l’uso di dispositivi diprotezione da sovratensioni con contatti puliti perla segnalazione dello stato di esercizio del disposi-tivo di sezionamento termico. Si possono cosìallungare gli intervalli tra i controlli periodici deidispositivi di protezione da sovratensioni. I disposi-tivi di protezione da sovratensioni nelle cassette diterminazione dei generatori fotocoltaici funziona-


Edificio

operativo

Asta di captazione

Quadro di terminazione

Stringa

Impianto di terraLargh. maglia 20 x 20 m

Conduttura DC

Figura 9.18.2.1 Mappa di un impianto PV di grandi dimensioni postoin campo

no da protezione locale per i moduli fotovoltaici egarantiscono che non si effettuano delle scarichepericolose nei pannelli PV, a causa di disturbi con-dotti o di campo.

AnnotazioneLa protezione dalle sovratensioni di pannelli foto-voltaici a silicio amorfo, in alcuni casi deve essereconsiderata separatamente.

Misure di protezione dalle sovratensioni persistemi informaticiNell'edificio operativo è collocato un sistema disupervisione a distanza, che serve per un facile eveloce controllo del funzionamento dell'impiantofotovoltaico. Disturbi all'impianto PV possonoessere così rilevati e ripristinati in modo precocedall'operatore. Il sistema di controllo a distanzapermette la continua disponibilità dei dati sulla


=∼


Quadro dicampoSala inverter

Pannelli PV

Palo di captazionecomponibile

1

3

2

3

Figura 9.18.2.2 Schema di principio della protezione dalle sovratensioni per una centrale fotovoltaica

N° in figura9.18.2.2


Sistema TN-CSistema TN-SSistema TT

DEHNventil, DV M TNC 255DEHNventil, DV M TNS 255DEHNventil, DV M TT 255

951 300951 400951 310

1

Ingresso DC dell’inverter DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330

Quadro di campo DEHNguard DG PV 500 SCPDEHNguard DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

2

3

Tabella 9.18.2.1 Scelta dei dispositivi di protezione per centrali fotovoltaiche

produzione del generatore solare, per ottimizzarela redditività dell'impianto PV. Come viene illustra-to nella figura 9.18.2.3 tramite sensori esterni sulimpianto PV, vengono effettuate le misure dellavelocità del vento, temperatura del modulo e tem-peratura ambiente. Questi valori misurati possonoessere letti direttamente dall'unità di rilievo. L'uni-tà di rilievo dati e provvista di interfacce come

RS 232 o RS 485 per il collegamento a un PC e/omodem per lettura e controllo remoto. Così il per-sonale di servizio è in grado di verificare, via dia-gnosi a distanza, la causa del disturbo e di seguitorimuoverla in modo mirato. Il modem in figura9.18.2.3 è collegato all'apparecchio di terminazio-ne reta (NT) di un accesso base ISDN. I sensori perla misura della velocità del vento e la temperatura


Figura 9.18.2.3 Concetto di protezione per rilievo ed elaborazioni dati

=∼

Unità rilevazionedati di misura

Borchia Modem1

32

4

4

N° in figura9.18.2.3


Alimentazione e ingresso dati dei NTBA NT PRO 909 9581

Impianti e apparecchi della tecnica CMR contrasmissione a 4 fili, p.es. sistema bus RS 485

BLITZDUCTOR VT, BVT RS 485 5 918 4012

Anemometro, p.es. trasmissione analogica deivalori di misura 4 - 20 mA

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 24+ Basisteil BXT BAS

920 324920 3003

Sensore temperatura ambiente e temperaturapannelli

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 5+ Basisteil BXT BAS

920 320920 300

4

Tabella 9.18.2.2 Dispositivi di protezione da sovratensione per rilievo ed elaborazione dati

dei moduli sono montati, analogamente ai Pannel-li PV, nel volume protetto dalle scariche dirette.Sulle linee di misura non si manifestano quindi del-le correnti da fulmine, però comunque delle sovra-tensioni transienti, condotte, che si instaurano pereffetto di induzione con fulminazioni sul sistemadi captazione isolato. Per garantire una trasmissio-ne continua e senza disturbi dei dati di misuraall'unità di misura in qualsiasi momento, le lineedei sensori entranti all'interno dell'edifico devonoessere collegati a dei dispositivi di protezione dasovratensioni (Tabella 9.18.2.2). Nella scelta dei

dispositivi di protezione da sovratensione bisognafare attenzione, che non ci siano delle influenzesui valori di misura. Deve essere garantito anchel'inoltro dei dati di misura tramite modem ISDNsulla rete di telecomunicazione fissa, per potereffettuare il continuo controllo e l'ottimizzazionedella produttività dell'impianto. Per questo vieneprotetta l'interfaccia Uk0 prima della borchia, alquale è connesso il modem ISDN, con un adattato-re di protezione da sovratensione. Con questoadattatore è inoltre garantita anche la protezionedell'alimentazione 230 V della borchia.


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