9
04
Aggiornamento delle
misure di protezione contro
i fulmini e le sovratensioni
per impianti di depurazione
Le risorse delle acque potabili, scarse e in continua diminuzione, richiedono un trattamento più efficiente dell'acqua. Gli impianti di depurazione hanno quindi un ruolo centrale nel ciclo
dell'acqua potabile. L'alta efficienza necessaria per gli impianti
di depurazione (Figura 9.4.1) richiede un'ottimizzazione del
processo tecnico e nel contempo l'abbassamento degli attuali
costi di esercizio. Negli ultimi anni sono state investite a questo
scopo considerevoli somme in impianti di misurazione elettronici e sistemi di comando/automazione elettronici decentrati.
I nuovi sistemi elettronici, tuttavia, presentano una ridotta
resistenza nei confronti delle sovratensioni transienti rispetto
alla tecnica convenzionale. Le condizioni strutturali dei grandi
impianti all'aperto, il crescente impiego di sistemi di controllo
e i vari dispositivi di misura diffusi, aumentano ancora di più
il rischio dalle interferenze provocate da scariche atmosferiche o sovratensioni. Se non vengono prese adeguate misure
di protezione, un guasto a una delle componenti dell'impianto
potrebbe compromettere l'intero funzionamento del sistema. In
questo caso, le conseguenze potrebbero essere gravi: dai costi
per il ripristino della funzionalità dell'impianto fino ai costi non
quantificabili per l'eliminazione dei possibili inquinamenti della
falda acquifera. Per far fronte a questa minaccia in modo efficace e per aumentare la disponibilità degli impianti, vanno prese
delle misure di protezione contro i fulmini, interne ed esterne.
vasca ritenzione acque piovane
Valutazione del rischio per la centrale di controllo
del depuratore
L'esempio che segue è stato calcolato in conformità alla norma
CEI EN 62305-2 - (CEI 81-10/2). Si sottolinea espressamente
che la procedura viene illustrata a titolo puramente esemplificativo. La soluzione illustrata non è in alcun modo vincolante e
può essere sostituita con altre soluzioni equivalenti. Di seguito
vengono elencate solo le principali caratteristiche dell'esempio. Come prima cosa viene discusso e compilato, insieme al
gestore, un modulo con le domande relative all’impianto e al
suo utilizzo. Questo procedimento premette di preparare un
concetto di protezione antifulmine a zone che sia comprensibile a tutte le persone coinvolte. Questo concetto comprende
i requisiti minimi, i quali tuttavia potranno essere migliorati
tecnicamente in ogni momento.
Descrizione dell'impianto
Il controllo di processo completo dell'impianto di depurazione
è centralizzato nell'unità di controllo dell'impianto stesso. A
causa dei numerosi collegamenti verso le stazioni e le sottostazioni di misura, in caso di fulminazione possono penetrare
nei locali di comando pericolose correnti parziali da fulmine e
sovratensioni attraverso i relativi conduttori. Questo in passato
ha causato ripetuti guasti e distruzioni di impianti. La stessa
cosa vale per i cavi dell'alimentazione e le linee telefoniche. La
centrale di controllo del depuratore deve essere protetta con-
sollevamento
griglia grossa / fine
areazione / dissabbiatore, separatore grassi
accettazione bottini
edificio operativo
trattamento primario
flocculante
vasca sedimentatore
scarico
vasca ossidazione /
nitrificazione - denitrificazione
fiume
Figura 9.4.1 Rappresentazione schematica di un impianto di depurazione
292 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI
www.dehn.it
edificio operativo
punto di misura
MCE
Protezione per...
Impianti di
alimentazione
Dispositivo di misura dell'ossigeno
Sistema TN
Sistema TT
per esempio da
4 a 20 mA
Tipo
DEHNguard DG M TN 275
DEHNguard DG M TN 275 FM
DEHNguard DG M TT 2P 275 o
DEHNguard DG M TT 2P 275 FM
BLITZDUCTOR BXT ML4 BE S 24 + BXT BAS basetta o
BLITZDUCTOR BXT ML2 BE 24 + BXT BAS basetta
Art.
952 200
952 205
952 110
952 115
920 224 + 920 300
920 324 + 920 300
Figura 9.4.2 Suddivisione della centrale di controllo in zone di protezione da fulminazione LPZ. Esempio: selezione dei dispositivi di protezione
contro le sovratensioni per il dispositivo di misura dell'ossigeno
tro i danni da incendio (provocato da una fulminazione diretta), mentre i sistemi elettrici ed elettronici (sistemi di comando
e automazione, telecontrollo, ecc.) devono essere protetti contro l'effetto degli impulsi elettromagnetici da fulmine (LEMP).
Condizioni supplementari.
¨¨ Sono già state prese delle misure di protezione contro i fulmini, come una protezione contro i fulmini esterna secondo
la precedente norma CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1), dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) del tipo
VGA 280/4 all'ingresso del conduttore di alimentazione
230/400 V nell'edificio, SPD VM 280 della classe di prova C
installati nei quadri elettrici del sistema CMR.
¨¨ I possibili tipi rilevanti di danno sono i seguenti. L2: perdita
del servizio pubblico (fornitura e smaltimento dell'acqua)
e L4: perdite economiche (strutture ed il loro contenuto).
Il tipo di danno L1: danno alle persone è stato escluso,
dal momento che l'impianto dovrebbe operare in futuro in
modo completamente automatico.
www.dehn.it
Il risultato, dopo la valutazione della situazione attuale, è che
per i tipi di danno L2 e L4 il rischio di danno calcolato R è ancora nettamente più elevato del rischio tollerabile RT.
Possibili misure di protezione per contenere entrambi i tipi di
danno entro R < RT.
¨¨ Installazione di un sistema di protezione contro i fulmini
in classe LPS III secondo la norma CEI EN 62305-3 (CEI 8110/3), anche conforme alle raccomandazioni della pubblicazione tedesca VdS del 2010.
¨¨ Installazione di SPD Tipo 1 secondo la norma CEI EN 6164311 (CEI 37-8) (alimentazione di energia) e SPD di categoria
D1 secondo la norma CEI EN 61643-21 (CEI 37-6) per il
sistema informatico (linee CMR e telecomunicazione) nelle
aree di passaggio tra le zone LPZ 0A e LPZ 1.
¨¨ SPD Tipo 2 secondo la norma CEI EN 61643-11 (CEI 37-8)
(alimentazione di energia) e SPD di categoria DC2 secondo
la norma CEI EN 61643-21 (CEI 37-6) per il sistema informatico (linee CMR e telecomunicazione) nelle aree di passaggio tra le zone LPZ 0B e LPZ 1 e tra LPZ 1 e LPZ 2.
GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 293
α° 80
70
60
50
40
30
I
20
II
III
IV
10
0
02
10
20
30
40
50
60
h [m]
Figura 9.4.3 Metodo dell'angolo di protezione secondo
CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3)
Concetto di zona di protezione contro i fulmini
Per garantire la massima protezione dal punto di vista tecnico
ed economico, la centrale di controllo viene suddivisa in zone
di protezione contro il fulmini (LPZ). In seguito, viene effettuata una valutazione dei rischi per ogni zona LPZ in modo da
valutare i relativi tipi di danno. Vengono stabilite le interdipendenze reciproche delle zone LPZ e vengono fissate le misure di
protezione necessarie, in modo da raggiungere la protezione
desiderata in tutte le zone di protezione. Le zone sono state
suddivise in zona di protezione 1 (LPZ 1) e zona di protezione
2 (LPZ 2), nel modo seguente:
¨¨ unità di elaborazione nella centrale di controllo (LPZ 2),
¨¨ dispositivo di 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 secondo l.a norma CEI
EN 62305-4 (CEI 81-10/4), tutti i conduttori nei passaggi tra le
zone di protezione da fulminazione devono essere provvisti di
misure di protezione contro le sovratensioni.
La Figura 9.4.2 illustra a titolo esemplificativo le misure di
protezione contro le sovratensioni per il dispositivo di misura
dell'ossigeno nella vasca di ossidazione. I cavi sul campo si trovano in zona LPZ 0B in tutto il loro percorso. Pertanto si possono impiegare SPD di tipo 2 per la protezione del dispositivo di
misura dell'ossigeno e del sistema di controllo in quanto non
sono previste correnti di fulmine (parziali) nella zona LPZ 0B .
Sistema di protezione contro i fulmini
Il sistema di protezione contro i fulmini esistente nella centrale
di controllo del depuratore è stato valutato secondo i requisiti della classe di protezione LPS III. Il collegamento indiretto
esistente tra le strutture installate sul tetto (apparecchi di climatizzazione) tramite spinterometri è stato rimosso. La protezione contro la fulminazione diretta è stata realizzata tramite
294 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI
aste di captazione, rispettando le distanze di sicurezza e gli
angoli di protezione richiesti (Figura 9.4.3). Pertanto, in caso
di fulminazione diretta sulla centrale di controllo, le correnti parziali da fulmine non potranno più entrare nell'edificio e
causare danni. Il numero delle calate (4) non ha dovuto essere modificato, data le dimensioni della centrale di controllo
(15 m x 12 m). L'impianto di messa a terra locale nella centrale
di controllo del depuratore è stato controllato in tutti i punti
di misurazione e il valori sono stati documentati. Non è stato
necessario di effettuare lavori di ammodernamento.
Equipotenzialità antifulmine per tutti i sistemi di
conduttori entranti nell'impianto di depurazione.
Tutti i sistemi conduttivi entranti nel depuratore devono essere per principio integrati nell’equipotenzialità antifulmine
(Figura 9.4.4). Ciò si ottiene con il collegamento diretto di
tutti i componenti metallici e il collegamento indiretto di tutti
i sistemi sotto tensione attraverso i dispositivi di protezione
contro le sovratensioni. Questi SPD Tipo 1 (alimentazione di
energia) e SPD Tipo D1 (sistemi informatici) devono presentare una capacità di scarica della corrente di fulmine con forma
d’onda di prova del tipo 10/350 μs. Il collegamento equipotenziale antifulmini deve essere realizzato il più vicino possibile
all'ingresso nell'edificio, per evitare l’entrata di correnti di fulmine all'interno dell'edificio stesso.
Collegamento equipotenziale
Nell'intera centrale di controllo del depuratore viene eseguito un collegamento equipotenziale coerente, secondo la
normativa IEC 60364-4-41 (HD 60364-4-41), IEC 60364-5-54
(HD 60364-5-54) e CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). Il sistema
equipotenziale già esistente viene verificato al fine di evitare
delle differenze di potenziale tra le diverse parti conduttrici
estranee. Anche le strutture portanti dell'edificio, tubazioni,
serbatoi ecc. vengono integrati nel sistema equipotenziale,
in modo che non possano verificasi differenze di potenziale,
anche in caso di guasto. Con l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni, la sezione del conduttore di terra in
rame verso il collegamento equipotenziale deve essere, per gli
SPD installati nel sistema di alimentazione, almeno 16 mm2
e per gli SPD installati nel sistema informatico (per esempio
BLITZDUCTOR) almeno 6 mm2, oppure la sezione prescritta
nelle istruzioni di installazione. Inoltre, negli ambienti con atmosfere potenzialmente a rischio d'esplosione, i collegamenti
dei conduttori equipotenziali, ad esempio alle barre equipotenziali, devono essere a prova di allentamento (ad esempio per
mezzo di rondelle elastiche).
Protezione da sovratensioni dell'impianto di
alimentazione a bassa tensione
Nell'applicazione illustrata, all'ingresso nell'edificio viene sostituito il dispositivo SPD del tipo VGA 280/4 con un SPD Tipo
www.dehn.it
MEB
DNO
Telecontrollo, telecomunicazioni
Ex i
Apparecchiatura di misura e controllo
PROFI
BUS
riscaldamento
gas
dispersore di fondazione
Num. in
Fig.
Protezione per
LPS esterno
dispositivo di protezione da sovratensioni
Art.
*contatti di segnalazione remoti flottanti
Impianti di alimentazione
Impianto TN-C
DEHNventil DV M TNC 255
DEHNventil DV M TNC 255 FM*
DEHNventil DV ZP TNC 255
951 300
951 305
900 390
Impianto TN-S/TT
DEHNventil DV M TT 255
DEHNventil DV M TT 255 FM*
DEHNventil DV ZP TT 255
951 310
951 315
900 391
Sistemi informatici
BLITZDUCTOR BXT ML2 BD 180 o
BLITZDUCTOR BXT ML4 BD 180
+ BXT BAS basetta
920 247
920 347
+ 920 300
Circuiti e impianto di misura a sicurezza intrinseca
BLITZDUCTOR BXT ML2 BD S EX 24 o
BLITZDUCTOR BXT ML4 BD EX 24
+ BXT BAS basetta
920 280
920 381
+ 920 301
per es. Profibus DP
BLITZDUCTOR BXT ML2 BD HFS 5
+ BXT BAS basetta
920 271
+ 920 300
Telecontrollo, telecomunicazioni
Apparecchiatura di misura e controllo
Sistema bus
Figura 9.4.4 Equipotenzializzazione antifulmine secondo DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3), integrazione 1
www.dehn.it
GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 295
Figura 9.4.5 DEHNventil nel quadro di comando per la protezione
dell’impianto di alimentazione
Figura 9.4.6 Morsettiera DEHNconnect con dispositivo di protezione
da sovratensioni integrato per la protezione dell'intero
sistema CMR
1 combinato DEHNventil M TNS 255 FM 255 (Figura 9.4.5),
dal momento che il precedente SPD non soddisfa più i requisiti
per i sistemi di protezione contro i fulmini secondo la norma
CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). Gli SPD Tipo 2 VM 280 sono stati esaminati con uno strumento di prova per scaricatori tipo
PM 10. Poiché i valori riscontrati si trovavano ancora entro le
tolleranze, non si è ritenuto indispensabile rimuovere gli SPD
esistenti. Se vengono installati ulteriori SPD per la protezione
di apparecchi utilizzatori, questi dovranno essere coordinati tra
di loro e con gli apparecchi utilizzatori da proteggere. Bisogna
in ogni caso osservare le indicazioni fornite dalle rispettive
istruzioni di installazione.
Per il resto, l'applicazione dei dispositivi di protezione contro le
sovratensioni negli impianti utilizzatori a bassa tensione non
differisce dalle altre applicazioni (informazioni più precise a
questo proposito si possono trovare nel documento DS 649 E
"Guida alla selezione per Red/Line").
Protezione da sovratensioni per reti informatiche
Il punto di passaggio di tutti i conduttori informatici verso
l'impianto di depurazione, dal punto di vista della tecnica di
sicurezza, è l'entrata nell'edificio. In questo punto vengono
utilizzati gli SPD in grado di scaricare corrente di fulmine (categoria D1) del tipo DRL 10 B 180 FSD. Dal punto di fornitura, i
conduttori vengono direttamente portati verso i quadri elettrici
e collegati. In base alla valutazione dei rischi, i conduttori in ingresso per i segnali a 20 mA e l'impianto di telecontrollo vanno protetti con scaricatori adeguati della serie DEHNconnect o
296 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI
Figura 9.4.7 Dispositivi di protezione da sovratensioni DEHNconnect. Entrata dei cavi dall'intercapedine nel pavimento
BLITZDUCTOR. Questi dispositivi sono adatti per l'utilizzo nel
concetto di protezione a zone (categoria C2) e sono compatibili con l'impianto (Figure 9.4.6 e 9.4.7).
In questo modo viene assicurato un concetto completo di protezione da sovratensioni per l’intero cablaggio informatico.
Ulteriori applicazioni per la protezione degli impianti di depurazione sono contenuti nel documento DS 107 E, scaricabile
dal sito www.dehn-international.com.
www.dehn.it
