Premessa Fin dalla sua fondazione nel 1980, il comitato tecnico IEC TC81 "Protezione contro i fulmini" della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) ha elaborato varie norme relative alla protezione contro i fulmini per immobili, alla protezione di sistemi elettronici, alla valutazione del rischio e alla simulazione degli effetti derivanti da fulmini. Le suddette norme sono state elaborate una dopo l'altra a seconda delle necessità, e sono state pubblicate con numeri diversi senza apparente sistema di collegamento tra di esse. L'insieme di norme è diventato così sempre più confuso per l'utilizzatore. Perciò l'IEC TC81 ha deciso nel settembre 2000 di introdurre una nuova struttura di norme con un ordine chiaro per la protezione contro i fulmini (serie: IEC 62305). In questa nuova struttura saranno inserite sia le norme riviste che le norme nuove. In seguito alla decisione dell'IEC e dell’EN TC81 relativa al nuovo ordine delle norme di protezione contro i fulmini è stato deciso a livello della relativa commissione elettrotecnica italiana CEI CT 81, responsabile per l’Italia, di stabilire un nuovo ordine per le norme di protezione contro i fulmini italiane. Questo progetto è stato realizzato nel febbraio 2006 mediante la pubblicazione di una nuova serie completa di norme per la protezione contro i fulmini del CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) e al contempo con il ritiro di diverse norme relative alla protezione contro i fulmini pubblicate fino a quel momento. Al momento della stipula di nuovi contratti per la progettazione e realizzazione di un sistema di protezione contro i fulmini, l'impresa esecutrice dovrà da ora in poi orientarsi alla serie di norme CEI EN 62305 (classificazione CEI 81-10), in modo da poter eseguire i lavori alla regola dell’arte e secondo lo stato della tecnica attuale. A questo scopo è necessario che l'appaltatore familiarizzi con il contenuto delle nuove norme per la protezione contro i fulmini. Con il presente MANUALE PER LA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI nella sua nuova edizione desideriamo offrire a voi, esperti del settore, indipendentemente dal fatto che operiate nella progettazione o nell'esecuzione, un aiuto nella conoscenza approfondita della nuova serie di norme CEI EN 62305. La Vostra Azienda DEHN ITALIA Gennaio 2008 Vista aerea dello stabilimento DEHN + SÖHNE www.dehn.it BLITZPLANER 3 Marchi registrati – BLITZDUCTOR® – BLITZPLANER® – DEHNALU-DRAHT® – DEHNbloc® – DEHNfix® – DEHNgrip® – DEHNguard® – DEHNport® – DEHNQUICK® – DEHNrapid® – DEHNsnap® – DEHNventil® – HVI® – LifeCheck® – ... MIT SICHERHEIT DEHN. e il nostro logo sono marchi registrati della DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG. 4 BLITZPLANER www.dehn.it Indice 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 www.dehn.it BLITZPLANER 5 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 6 BLITZPLANER www.dehn.it 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 7.6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172 7.6.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica . . . . . . . . . . . . . . . . .172 7.6.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 7.7 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174 7.7.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174 7.7.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica . . . . . . . . . . . . . . . . .175 7.7.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 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-up per limitatori di sovratensioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202 www.dehn.it BLITZPLANER 7 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 8 BLITZPLANER www.dehn.it Descrizione dei simboli Simbolo* ϑ Descrizione Simbolo* Descrizione Simbolo* Descrizione Conduttore PEN Scaricatore a gas (semplice) Equipotenziale locale Limitatore di sovratensione Conduttore N Resistenza, elemento di disaccoppiamento generico Equipotenziale antifulmine Scaricatore per corrente di fulmine Conduttore PE Trasformatore Conduttore flessibile, p. es. elemento di dilatazione Diodo Zener, unipolare Ponticello di dilatazione (su giunture del calcestruzzo) Condensatore Resistenza variabile Induttanza Resistenza termica variabile Interfaccia Spinterometro di sezionamento Boccola (di una presa a spina o connettore) Morsetto LPS esterno Varistore Diodo soppressore bipolare Involucro con morsetti Dispositivo di protezione da sovratensioni combinato per sistemi energetici e informatici Terra generico Lightning Protection Zone – Zona di proetzione da fulminazione Limitatore di sovratensione per ambienti Ex Spia di segnalazione Zona a rischio di esplosione Barra equipotenziale Lightning Electromagnetic Pulse – Impulso elettromagnetico di fulmine Switching Electromagnetic Pulse – Impulso elettromagnetico da commutazione Semiconduttore Fusibile generico Equipotenziale antifulmine Scaricatore per corrente di fulmine Yellow/Line TYPE 1 Equipotenziale locale Limitatore di sovratensione Yellow/Line TYPE 2 - 4 Equipotenziale antifulmine Scaricatore per corrente di fulmine (SPD tipo 1) Equipotenziale locale Limitatore di sovratensione (SPD tipo 2, SPD tipo 3) Prova scaricatori LifeCheck Trasduttore fibra ottica / KNX * secondo CEI CLC/TR 50469:2005-11 (classificazione CEI 81-11) Il simbolo della classe di scaricatori Yellow/Line Caratteristica Simbolo Descrizione Capacità di scarica (secondo le categorie EN 61643-21) A B C D Efficacia di protezione dello scaricatore M (Limitazione inferiore ai livelli di immunità L secondo EN 61000-4-5) K K Coordinamento energetico k (verso un altro scaricatore della Yellow/Line) Q www.dehn.it 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: 2 o superiore Livello di immunità richiesto per l’utenza finale: 3 o superiore Livello di immunità richiesto per l’utenza finale: 4 Scaricatore con impedenza di disaccoppiamento integrata e adatto al coordinamento con uno scaricatore marcato con Q Scaricatore adatto al coordinamento con uno scaricatore a impedenza di disaccoppiamento inegrata k BLITZPLANER 9 Abbreviazioni AC Alternating Current - corrente alternata ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line LPS Lightning Protection System - sistema di protezione contro i fulmini LPZ Lightning Protection Zone - zona di protezione da fulminazione NT Network Terminator - terminazione di rete AP Access point - punto di consegna BA Building Automation - domotica BD Building Distribution - distributore di edificio NTBA Network Terminator Basic Access- terminazione di rete per l’accesso base BT Bassa tensione PE Conduttore di protezione CD Distribuzione di comprensorio PEN Conduttore di protezione e neutro CEI Comitato Elettrotecnico Italiano PSU Power Supply Unit - alimentazione CMR Tecnica di Controllo, Misura e Regolazione PV Fotovoltaico DC Direct Current - corrente continua QCR Quadro di connessione in rete DDC Direct Digital Control RBS Radio Base Station EBB Equipotential Bonding Bar -Barra equipotenziale RCD Residual Currentprotective Device - dispositivo di protezione a corrente differenziale MEBB Main Equipotential Bonding Bar -Barra equipotenziale principale SEMP Switching Electromagnetic Pulse - impulso elettromagnetico da commutazione SPD Surge Protective Device - dispositivo di protezione da sovratensione TC Telecomunicazione TO Terminale /presa di telecomunicazione TOV Temporary Overvoltage - sovratensione temporanea 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 UPS Uninterruptible Power Supply - alimentazione continua LEMP Lightning Electromagnetic Pulse - impulso elettromagnetico VDE Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V. Lightning Protection Level - livello di protezione VDS Verband der Schadenversicherer e.V. Associazione degli Assicuratori LEMP Protection Measures System - sistema di protezione LEMP MSC Mobile Switching Centre LPL LPMS 10 BLITZPLANER www.dehn.it 1 Stato della tecnica per la costruzione di impianti di protezione contro i fulmini 1.1 Norme per l'installazione Fino al 31.01.2007 erano valide in Italia le norme CEI 81-1 e 81-4, e la guida 81-8. Queste norme rispecchiavano come contenuto a quanto era stato pubblicato dall'IEC, Comitato Tecnico 81 nel 2001. Dopo tale anno i vari Comitati Nazionali hanno discusso, aggiunto e completato le suddette norme, presentando nuove bozze internazionali classificate IEC 62305. All'inizio del 2006 le norme IEC sull'argomento “Protezione contro i fulmini” hanno pubblicato la norma costituita dalle parti 1 fino a 4 della serie IEC 62305. Quasi contemporaneamente sono state pubblicate anche le norme europee EN 62305, parte 1 fino a 4. Con data di pubblicazione 04-2006 il Comitato Tecnico del CEI, il CT 81 ha pubblicato la traduzione della norma con la dicitura CEI EN 62305, parte 1 fino a 4 con classificazione CEI 81-10/1 fino 4. Queste nuove norme sono entrate in vigore con il 06-2006. Strutture in progettazione o in costruzione fino al 31.01.2007 potevano ancora seguire la vecchia norma, escluso strutture ospedaliere e quelle con pericolo di esplosione, le quali dovevano fin dall'inizio seguire la progettazione secondo la nuova norma. La differenza alle norme sostituite si trova soprattutto anche nelle definizioni e nei termini diversi. Questo è da osservare nell'applicazione della norma. Con la nuova norma viene riportato il nuovo “stato della tecnica” nel campo della protezione contro i fulmini su base attuale europea. Le parti 3 e 4 della CEI EN 62305 sono le parti di norma che indicano il metodo di protezione con la scelta dei metodi e l'applicazione delle protezioni. Le parti CEI EN 62305-1 e -2 invece sono le due norme che servono a definire se un impianto di protezione serva o meno, soprattutto con la seconda parte che descrive il metodo adatto per la valutazione del rischio. CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1): Principi generali Questa parte contiene le informazioni relative al pericolo da fulmine, alle caratteristiche del fulmine e ai parametri significativi per la simulazione degli effetti prodotti dai fulmini. Inoltre viene fornita una visione d'insieme sulla serie di norme CEI EN 62305. Vengono altresì illustrati i procedimenti e i principi di protezione che costituiscono la base per le parti successive. CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2): Valutazione del rischio La valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2 si basa su un'analisi dei rischi stessi al fine di stabilire per prima cosa la necessità di una protezione contro i fulmini. Dopodiché viene stabilita la misura di protezione ottimale dal punto di vista tecnico ed economico. Infine viene determinato il rischio residuo rimanente. Partendo dallo stato senza protezione dell'oggetto, il rischio rimanente viene continuamenTitolo te ridotto finché non risulta inferiore al rischio accettabile. Protezione contro i fulmini Parte 1: Principi generali Questa procedura può essere Protezione contro i fulmini applicata per la determinazioParte 2: Valutazione del rischio ne semplice della classe di protezione di un sistema di proteProtezione contro i fulmini zione contro i fulmini secondo Parte 3: Danno materiale alle strutture CEI EN 62305-3, oppure per la e pericolo per le persone determinazione di un sistema di protezione complesso conProtezione contro i fulmini Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici tro i campi elettromagnetici nelle strutture impulsivi (LEMP) secondo CEI EN 62305-4. La classificazione come norma CEI EN 62305, CEI 8110 con le parti 1 fino a 4 ha dimostrato che essa è divisa nel suo contenuto in modo notevolmente diverso di quello delle norme vecchie. Con la suddivisione della norma in parti è stata data una suddivisone molto chiara sui contenuti degli argomenti trattati. Classificazione CEI EN 62305-1 (CEI 81-10 Parte 1): 2006-06 CEI EN 62305-2 (CEI 81-10 Parte 2): 2006-06 CEI EN 62305-3 (CEI 81-10 Parte 3): 2006-06 CEI EN 62305-4 (CEI 81-10 Parte 4): 2006-06 Tabella 1.1.1 Norme per la protezione contro i fulmini dal 01.06.2006 www.dehn.it BLITZPLANER 11 CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3): Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone Questa parte tratta la protezione di edifici e persone dai danni materiali e dal pericolo di morte, che potrebbero essere causati dall'effetto della corrente da fulmine oppure da scariche pericolose, in particolare in caso di fulminazione diretta. Come misura di protezione viene usato un sistema protettivo composto da protezione esterna (captatore, dispositivo di discesa e impianto di messa a terra) e protezione interna (equipotenzializzazione antifulmine e distanza di sicurezza). Il sistema di protezione contro i fulmini viene definito attraverso la sua classe di LPS, considerando che dalla classe di LPS I alla classe IV l'efficacia diminuisce. La classe di LPS necessaria viene stabilita mediante l'analisi del rischio secondo CEI EN 62305-2, sempre che non venga già stabilita da un regolamento specifico (ad esempio prescrizioni per l'edilizia). CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4): Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture Questa parte tratta la protezione di edifici contenenti sistemi elettrici ed elettronici dagli effetti dei disturbi elettromagnetici (LEMP) prodotti dai fulmini. Prendendo come base le misure di protezione secondo CEI EN 62305-3, attraverso queste norme vengono considerati anche gli effetti dei campi elettrici ed elettromagnetici, di tensioni e correnti indotte, che possono essere provocati da fulminazioni dirette o indirette. Il significato e la necessità di queste norme deriva dall'utilizzo crescente di molteplici sistemi elettrici ed elettronici, raggruppabili genericamente sotto il termine di sistemi di comunicazione. Per la protezione dei sistemi di comunicazione, l'edificio viene suddiviso in zone di protezione da fulmine (LPZ). In questo modo, le differenze da un luogo all'altro a seconda del numero, del tipo e della sensibilità degli apparecchi elettrici ed elettronici potranno essere presi in considerazione nella scelta delle misure di protezione. Per ogni zona di protezione da fulmine e con l'aiuto della valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2, vengono scelte le misure di protezione in grado di offrire una protezione ottimale al minimo costo. Le norme CEI, CEI EN 62305 parti da 1 a 4, possono essere applicate per la progettazione, installazione, ispezione e manutenzione dei sistemi di protezione contro i fulmini per strutture, inclusi gli impianti, gli oggetti e le persone che si trovano all'interno delle strutture stesse. 12 BLITZPLANER 1.2 Contratti d'opera Fondamentalmente l'imprenditore è responsabile che la sua opera sia esente da difetti. Il punto decisivo della definizione che un'opera sia senza difetti, è quella che essa sia stata prodotta in ottemperanza delle riconosciute regole della tecnica. Le norme del campo, come per esempio EN, CEI, DIN, VDE sono utilizzate per dare vita alle “riconosciute regole della tecnica”. Se le norme sono rispettate, si può ipotizzare che le opere siano esenti da difetti. Il significato pratico di una prova apparente sta nel fatto che, in caso di un'azione legale di un committente, il quale si rivale di un'opera imperfetta o difettosa (per esempio nella messa in opera di un impianto parafulmine) trova poche possibilità di avere ragione, se il produttore può provare che ha rispettato le norme e le bozze di norma. In riferimento a questo effetto le norme e le bozze di norma hanno lo stesso valore. Queste supposizioni in merito alle norme valgono fino a quando la norma non viene abrogata o che venga dimostrato che concretamente essa non sia più allo stato dell'arte. Le norme CEI ed UNI non possono prescrivere in modo statico le riconosciute regole della tecnica, perché le presupposizioni e le possibilità delle tecniche cambiano continuamente. Nel momento in cui le norme vengono abrogate e sostituite da nuove norme o bozze di norma, le stesse sono loro quelle che rappresentano il nuovo stato dell'arte. Imprenditori e committenti di un'opera concordano regolarmente, senza precisa indicazione, che l'opera corrisponda ai principi generali dello stato dell'arte. Se l'opera diverge in modo negativo dallo stato dell'arte, allora è imperfetta. Questo può avere come conseguenza che l'imprenditore, secondo le regole della responsabilità della qualità di prodotto, possa essere chiamato in causa. Una responsabilità per un difetto di prodotto può però solo essere attivata, se l'opera risultava difettosa già al momento della consegna. Circostanze sopraggiunte successivamente come lo sviluppo dello stato dell'arte – non possono far diventare un prodotto in fase della consegna privo di difetto, difettoso successivamente. Per la domanda di difettosità di una direzione lavori è unicamente decisivo, lo stato dell'arte al momento del collaudo. Visto che in futuro, per la fine dei lavori ed il collaudo di un impianto parafulmine, è unicamente valida la nuova norma per la protezione dalle scariche atmosferiche, questi impianti andranno realizzati www.dehn.it secondo quest'ultima. Non è sufficiente che la prestazione sia stata data in corrispondenza allo stato dell'arte al momento della sua messa in opera, se tra il contratto, la messa in opera ed il collaudo sono state raggiunte nuove conoscenze tecniche e di conseguenza è cambiato lo stato dell'arte. Opere che sono state eseguite, quando erano valide le vecchie norme e che sono già state collaudate, non diventano difettose, anche se con le nuove norme attualizzate venisse richiesto “uno standard migliore”. Impianti di protezione contro le scariche atmosferiche, escluso gli impianti nucleari, sono sempre da adattare allo stato attuale dell'arte. Impianti già esistenti che sono da verificare nell'ambito dei controlli periodici, sono da verificare secondo la norma in base alla quale sono stati eretti. 1.3 Norme di prodotto I materiali, componenti ed elementi dei sistemi di protezione contro i fulmini devono essere progettati e testati per resistere alle probabili sollecitazioni elettriche, meccaniche e chimiche che potranno subire durante il loro utilizzo. Questo riguarda sia i componenti della protezione contro i fulmini esterna che i componenti della protezione contro i fulmini interna. CEI EN 50164-1 (CEI 81-5): Prescrizioni per i componenti di connessione Questa norma descrive i metodi di prova per i componenti di connessione utilizzati per i sistemi di protezione contro i fulmini. Gli elementi che rientrano in tale categoria sono: ⇒ morsetti ⇒ connettori ⇒ elementi di collegamento ⇒ elementi di ponticellamento ⇒ elementi di dilatazione ⇒ punti di misuraTutti i nostri morsetti e connettori soddisfano i requisiti di tale norma di prova. EN 50164-2: Prescrizioni per i conduttori e i dispersori Questa norma specifica i requisiti per conduttori, aste di captazione, aste di adduzione e dispersori. www.dehn.it EN 50164-3: Prescrizioni per gli spinterometri Questa norma specifica le prescrizioni e le prove per gli spinterometri adatti ai sistemi di protezione contro i fulmini. Gli spinterometri oggetto di questa norma sono adatti per il collegamento al dispersore dell'impianto di terra, sia per sistemi elettrici sia per sistemi di telecomunicazione e per le installazioni di protezione catodica CEI EN 61643-11 (CEI 37-8): Limitatori di sovratensione connessi a sistemi di bassa tensione - Prescrizione e prove In riferimento agli scaricatori e ai limitatori in Italia non esisteva alcuna norma. In passato, qualcheduno si riferiva in Italia alle IEC 99-1 e 99-4 (adesso CEI EN 60099-1 e -4) che erano le vecchie norme per gli scaricatori MT ed AT. Gran parte degli utenti italiani e dei fornitori, se volevano un prodotto “a norma”, si riferivano alle norme tedesche E DIN VDE 0675-6 e alle loro appendici. In queste norme gli scaricatori erano suddivisi nelle classi A, B, C e D, dove A era la classe che definiva lo scaricatore per linea aerea. Il 05-2002 è stata pubblicata la prima norma europea di prodotto EN 61643-11 per quanto riguarda i requisiti e le prove dei dispositivi per protezione da sovratensioni in impianti a bassa tensione. Dal 01.04.2004 è entrata in vigore la norma italiana CEI EN 61643-11 (CEI 37-8). Questa norma di prodotto è il risultato di una standardizzazione internazionale nell'ambito delle organizzazioni IEC e CENELEC. I metodi di prova descritti al loro interno corrispondono in molti casi ai requisiti ed alle prove delle bozze di norma autorizzate E DIN VDE 0675 parte 6, E DIN VDE 0675 parte 6/A1 e E DIN VDE 0675 parte 6/A2; tuttavia, la norma CEI EN 6164311 (CEI 37-8) introduce alcune novità anche per l'utente. Per il termine "dispositivo di protezione da sovratensioni" in futuro verrà anche nella lingua italiana utilizzata la sigla "SPD" (Surge Protective Device). La caratteristica di classificazione per i dispositivi SPD in futuro sarà la classe di prova. I dispositivi destinati alla protezione da sovratensioni vengono ora differenziati in SPD-Tipo 1, SPDTipo 2 e SPD-Tipo 3. Nella tabella 1.1.3 vengono elencate le correlazioni tra la vecchia classificazione tedesca e la nuova classificazione europea/italiana secondo le norme di prodotto per i dispositivi destinati alla protezione da sovratensioni. BLITZPLANER 13 PRIME NORME TEDESCHE ATTUALE (valido da 04.12.2004) E DIN VDE 0675-6 E DIN VDE 0675-6/A1 E DIN VDE 0675-6/A2 CEI EN 61643-11 (CEI 37-8) Scaricatore di classe di prova B SPD-Tipo 1 Scaricatore di classe di prova C SPD-Tipo 2 Scaricatore di classe di prova D SPD-Tipo 3 Tabella 1.1.3 Classificazione dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD) CEI EN 61643-21 (CEI 37-6): Dispositivi di protezione dagli impulsi collegati alle reti di telecomunicazione e di trasmissione dei segnali - Prescrizioni di prestazione e metodi di prova Questa norma descrive le prescrizioni di tipo prestazionale ed i metodi di prova per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni che vengono impiegati per la protezione delle reti di telecomunicazione e delle reti di trasmissione segnali, come ad esempio: ⇒ reti dati ⇒ reti di trasmissione sonora ⇒ impianti di rivelazione pericoli ⇒ sistemi di automazione CLC/TS 61643-22 (CEI 37-10): 2006-04 Limitatori di sovratensioni di bassa tensione, Parte 22: La Specifica Tecnica europea tratta i limitatori di sovratensioni (SPD) connessi alle reti di telecomunicazione e trasmissione dei segnali. La Specifica Tecnica ha lo scopo di fornire i principi su cui basarne la scelta, l'applicazione in esercizio, la collocazione negli impianti e il coordinamento. CEI EN 61663-1 (CEI 81-6) Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee di telecomunicazione Installazioni in fibra ottica CEI EN 61663-2 (CEI 81-9) Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee di telecomunicazione Linee in conduttori metallici 14 BLITZPLANER www.dehn.it 2 Parametri della corrente da fulmine 2.1 Scariche atmosferiche e propagazione della corrente da fulmine Ogni anno l'area della Repubblica Italiana è mediamente colpita da oltre un milione di fulmini. Per una superficie di 301.336 km2, questo significa una densità media di fulmini al suolo di ca. tre scariche per km2 ogni anno. L'effettiva densità dei fulmini dipende tuttavia in gran parte dalla conformazione geografica del terreno e può essere desunta, come primo orientamento, dai valori medi dei fulmini a terra contenuti nella norma CEI 81-3. Oggi in Italia è possibile determinare il punto di impatto di un fulmine con una precisione dell'ordine di ca. 500 m grazie al sistema di rilevamento dei fulmini SIRF. A questo scopo, sul territorio italiano sono distribuite sedici stazioni di misurazione, sincronizzate una con l'altra attraverso il segnale orario ad alta precisione del Global Positioning System (GPS). Queste stazioni di misurazione registrano l'istante in cui l'onda elettromagnetica della scarica del fulmine giunge in corrispondenza del rispettivo ricevitore, e il punto di impatto del fulmine viene calcolato in base alla differenza dei diversi tempi di rilevamento dell'onda magnetica registrati dai vari ricevitori ed alle conseguenti differenze di durata dell'onda magnetica a partire dal punto di scarica del fulmine in corrispondenza dei vari ricevitori. I dati così rilevati vengono archiviati centralmente e messi a disposizione dell'utente organizzati in diversi pacchetti. Ulteriori informazioni su questo servizio possono essere reperite consultando il sito web www.fulmini.it. Presupposto per la formazione dei fenomeni temporaleschi è il moto ascensionale delle masse d'aria calda con un'umidità sufficientemente elevata. Questo moto può avvenire con modalità diverse. Nei cosiddetti temporali di calore, il terreno si surriscalda localmente per via di un intenso irraggiamento solare, così gli strati d'aria più vicini al suolo si scaldano e salgono verso l'alto. Nel caso di temporali frontali, in seguito all'arrivo di un fronte freddo, una massa di aria fredda si incunea sotto l'aria calda e la obbliga a salire verso l'alto. Nei temporali orografici, invece, l'aria calda vicina al suolo viene sollevata verso l'alto dalle correnti costrette ad innalzarsi quando incontrano un rilievo. Altri fattori fisici intensificano ulteriormente la spinta verso l'alto delle masse d'aria, formando canali di correnti ascensionali con velocità verticali fino a 100 km/h che danno origine ai cumuli, densi www.dehn.it ammassi di nubi tipicamente di 5-12 km di altezza e 5-10 km di diametro. Per via dei processi di separazione delle cariche elettrostatiche, come attrito e nebulizzazione, le gocce d'acqua e le particelle di ghiaccio contenute nelle nubi si caricano elettricamente. Nella parte alta della nube temporalesca si accumulano le particelle con carica positiva, nella parte bassa quelle con carica negativa. Alla base della nube si forma inoltre una piccola sacca di cariche positive che deve la sua origine all'effetto corona, un fenomeno per cui attorno ai corpi appuntiti situati a terra al di sotto della nube (piante, per esempio) si accumulano delle cariche positive che vengono poi trasportate verso l'alto dal vento. Se, per via della densità di carica spaziale presente, in una cella temporalesca si vengono a creare intensità di campo locali dell'ordine di numerose centinaia di kV/m, si producono delle scariche guida che precedono la scarica del fulmine vero e proprio. I fulmini nube-nube provocano una compensazione della differenza di potenziale tra i centri delle cariche positive e quelli delle cariche negative all'interno delle nubi e non colpiscono direttamente alcun oggetto al suolo. Questi rappresentano tuttavia un pericolo per i sistemi elettrici ed elettronici a causa dei campi elettromagnetici impulsivi (LEMP) che essi irradiano e devono quindi essere ugualmente presi in considerazione. Figura 2.1.1 Fulmine discendente (nube-terra) BLITZPLANER 15 Leader Leader Figura 2.1.2 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente negativo (fulmine nube-terra) Figura 2.1.3 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente positivo (fulmine nube-terra) I fulmini che colpiscono il terreno producono una compensazione della differenza di potenziale tra le cariche elettriche delle nubi e le cariche al suolo. In particolare, si possono creare due tipi di fulmini: I fulmini discendenti positivi possono invece avere origine da un accumulo di cariche positive alla base della nube temporalesca (Figura 2.1.3). Per quanto riguarda la polarità, si ha un 90% circa di fulmini negativi contro un 10% di fulmini positivi: questa ripartizione dipende dalla conformazione geografica del terreno. In corrispondenza di oggetti al suolo esposti e di altezza considerevole (come pali di antenne radio, torri per telecomunicazioni, campanili di chiese) o in corrispondenza delle vette di montagne, si possono verificare fulmini ascendenti (fulmini terranube), riconoscibili dalle ramificazioni della scarica principale rivolte verso l'alto (Figura 2.1.4). Nel caso di un fulmine ascendente l'elevata intensità di ⇒ fulmini discendenti (fulmini nube-terra) ⇒ fulmini ascendenti (fulmini terra-nube) Nel caso dei fulmini discendenti, la scarica elettrica viene preceduta da scariche guida dirette verso il basso, cioè da nube a terra: questo tipo di fulmine si verifica per lo più su aree pianeggianti e in corrispondenza di costruzioni basse. I fulmini nube-terra sono riconoscibili dalle ramificazioni dirette verso terra (Figura. 2.1.1). Più frequentemente, si verificano fulmini discendenti negativi, nei quali dalla nube temporalesca si spinge verso terra un canale di cariche negative (scarica guida o leader) (Figura 2.1.2) che aumenta con una velocità di circa 300 km/h a "passi" di 10 m per volta intervallati da pause di alcune decine di µs. Quando la scarica guida è vicina al terreno (da qualche centinaio a poche decine di metri), il campo elettrico attorno alle parti del suolo che più si trovano vicine alla scarica guida (come alberi, colmi dei tetti) aumenta in modo tale da superare la rigidità dielettrica dell'aria, per cui in questi punti parte una scarica verso l'alto che incontra la scarica guida e dà origine alla scarica principale. 16 BLITZPLANER Figura 2.1.4 Fulmine ascendente (terra-nube) www.dehn.it Leader Leader Figura 2.1.5 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente negativo (fulmine terra-nube) Figura 2.1.6 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente positivo (fulmine terra-nube) campo necessaria per dare origine ad una scarica guida o leader non viene raggiunta all'interno della nube, ma è determinata dalla distorsione del campo elettrico in corrispondenza dell'oggetto esposto e del conseguente aumento di intensità di campo. A partire da questo punto al suolo, la scarica guida si spinge verso la nube portando con sé il suo accumulo di cariche elettriche. I fulmini ascendenti si verificano sia con polarità negativa (Figura 2.1.5), sia con polarità positiva (Figura 2.1.6). Poiché nei fulmini ascendenti le scariche guida si instaurano a partire da oggetti al suolo molto isolati verso le nubi, gli oggetti di notevole altezza possono essere interessati più volte dalla scarica di un fulmine nel corso di un temporale. Per quanto riguarda gli oggetti colpiti da un fulmine, i fulmini discendenti (nube-terra) comportano una sollecitazione maggiore rispetto ai fulmini ascendenti (terra-nube). Alla base dei calcoli delle misure di protezione contro i fulmini vengono pertanto considerati i parametri dei fulmini discendenti. A seconda del tipo, ogni fulmine è composto da uno o più fulmini parziali. Si distinguono correnti impulsive di durata inferiore a 2 ms e correnti di lunga durata superiori a 2 ms. Altre caratteristiche distintive dei fulmini parziali sono la polarità (negativa o positiva) e la posizione temporale nel- l'ambito della scarica del fulmine (primo fulmine parziale, fulmine parziale susseguente o sovrapposto). Le combinazioni possibili di fulmini parziali sono illustrate nella figura 2.1.7 per quanto riguarda i fulmini discendenti e nella figura 2.1.8 per i fulmini ascendenti. www.dehn.it Le correnti da fulmine composte da correnti impulsive e da correnti di lunga durata sono correnti impresse, cioè gli oggetti colpiti non esercitano alcun effetto di ritorno sulle correnti da fulmine. Nei percorsi delle correnti da fulmine indicati nelle figure 2.1.7 e 2.1.8 vengono indicati quattro parametri di effetto significativi per la tecnica della protezione contro i fulmini: ⇒ ampiezza della corrente da fulmine I; ⇒ carica della corrente da fulmine Qfulmine, composta dalla carica della corrente impulsiva Qimp e dalla carica della corrente di lunga durata Qlungo; ⇒ energia specifica W/R della corrente da fulmine; ⇒ ripidità di/dt del fronte d'onda della corrente da fulmine. Nei capitoli seguenti verranno descritti gli effetti dei singoli parametri e il modo in cui tali parametri influenzano il dimensionamento degli impianti di protezione contro i fulmini. BLITZPLANER 17 ±I ±I Primo colpo breve Colpo lungo Positivo o negativo t Positivo o negativo t Negativo t −I -I Colpi brevi susseguenti Negativo t Figura 2.1.7 Possibili componenti di un fulmine discendente ±I ±I Colpi brevi sovrapposti Colpo breve Colpo lungo Primo colpo lungo Positivo o negativo t Positivo o negativo t −I −I Colpi brevi susseguenti Negativo t Negativo t ±I Colpo lungo singolo Positivo o negativo t Figura 2.1.8 Possibili componenti di un fulmine ascendente 18 BLITZPLANER www.dehn.it 2.2 Ampiezza della corrente da fulmine Le correnti da fulmine sono correnti indipendenti dal carico, cioè una scarica del fulmine può essere considerata come una fonte di corrente pressoché ideale. Se una corrente elettrica di questo tipo scorre attraverso parti conduttrici, in base all'intensità della corrente e all'impedenza della parte conduttrice attraversata dalla corrente, si avrà una caduta di tensione sulla parte conduttrice stessa. Nel caso più semplice questa condizione può essere descritta con la legge di Ohm: U=I ⋅ R Potenziale relativo al punto di riferimento r Distanza dal punto d’impatto Se una corrente si forma in un unico punto su una superficie conduttrice omogenea, si crea il cosiddetto gradiente di potenziale. Questo effetto si verifica anche in caso di fulmine in una zona di terra omogenea (Figura 2.2.1). Se si trovano degli esseri viventi (persone o animali) all'interno del gradiente di potenziale, si forma una tensione di passo, che può avere come conseguenza una scossa elettrica pericolosa (Figura 2.2.2). Più la conduttività del terreno è alta, più piatto risulterà il gradiente di potenziale. Il rischio di pericolose tensioni di passo diminuisce conseguentemente. Se il fulmine colpisce un edificio, che è già provvisto di impianto di protezione contro i fulmini, la corrente da fulmine che si scarica attraverso l'impianto di messa a terra dell'edificio provoca una caduta di tensione sulla resistenza RE dell'impianto di messa a terra dell'edificio (Figura 2.2.3). Finché tutti gli elementi conduttori all'interno dell'edificio che si possono toccare così come tutti gli elementi conduttori introdotti dall'esterno nell'edificio vengono mantenuti allo stesso potenziale, non esiste alcuna possibilità di pericolo per persone all'interno dell'edificio. Perciò è necessario eseguire l'equipotenzializzazione di tutte le parti con- Captatore Î Calata Figura 2.2.1 Distribuzione di potenziale in caso di abbattimento del fulmine su un terreno omogeneo Û Dispersore distante Impianto di terra con resistenza di terra RE Corrente Corrente impulsiva da fulmine Î Tempo Figura 2.2.2 Animali morti in seguito a folgorazione da tensione di passo www.dehn.it Figura 2.2.3 Aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra di un edificio rispetto al potenziale di riferimento di terra attraverso il valore di cresta della corrente di fulminazione BLITZPLANER 19 trovano nelle vicinanze di conduttori attraversati dalla corrente da fulmine. La figura 2.3.1 mostra delle possibili configurazioni di circuiti di conduttori, all'interno dei quali possono essere indotte delle tensioni attraverso le correnti da fulmine. La tensione rettangolare U indotta durante l'intervallo Δt in un circuito di conduttore è: I = 100 kA L1 L2 L3 PEN Stazione di trasformazione U = M ⋅ Δi / Δt M UE Distanza r Figura 2.2.4 Messa in pericolo di impianti elettrici attraverso l'aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra duttrici che si possono toccare, presenti all'interno dell'edificio. Se questo viene trascurato, esiste il rischio di pericolose tensioni di contatto in caso di fulminazione. L'aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra causato dalla corrente da fulmine può rappresentare un pericolo per gli impianti elettrici (Figura 2.2.4). Nell'esempio illustrato, la terra d'esercizio della rete di alimentazione a bassa tensione si trova fuori dal gradiente di potenziale causato dalla corrente da fulmine. In questo modo il potenziale della terra d'esercizio, in caso di fulminazione dell'edificio non è identico al potenziale di terra dell'impianto utilizzatore all'interno dell'edificio. Nell'esempio raffigurato, la differenza è di 1000 kV. Questo rappresenta un pericolo per l'isolamento dell'impianto elettrico e degli apparecchi elettrici ad esso collegati. 2.3 Pendenza della corrente da fulmine La pendenza dell'aumento di corrente da fulmine Δi/Δt, che diventa effettiva durante l'intervallo dt, determina l'altezza delle tensioni indotte elettromagneticamente. Tali tensioni vengono indotte in tutti i circuiti di conduttori aperti o chiusi, che si 20 BLITZPLANER Struttura Calata Î / T1 1 3 s1 1000 kV mutua induttanza del circuito Δi/Δt pendenza dell'aumento di corrente da fulmine Come già descritto, le scariche dei fulmini sono composte da un certo numero di colpi. A seconda del momento in cui si verificano, all'interno di una scarica del fulmine si distinguono la prima corrente impulsiva e le correnti impulsive susseguenti. La differenza principale tra i due tipi di corrente impulsiva è che nel fulmine guida, poiché è necessaria la creazione di un canale del fulmine, è presente una pendenza della corrente da fulmine meno ripida che nel colpo susseguente, che invece trova un canale già completamente conduttore. s3 UE 1 Cappio nella calata con possibile distanza di innesco s1 2 Spira formata da calata e conduttore nell'installazione con possibile distanza di innesco s2 s2 2 3 Spira di installazione con possibile distanza di innesco s3 Corrente RE = 10Ω 100 % Corrente da fulmine 90 % Î 10 % t Fronte d'onda T1 Tensione rettangolare indotta Tensione RB U T1 t Figura 2.3.1 Tensione rettangolare indotta in circuiti attraverso la ripidità Δi/Δt della corrente da fulminazione www.dehn.it Metallo fuso M2 (μH) 10 1 1 Corrente 0.1 a=3m 0.01 a=1m 0.001 tempo a = 0,1 m 0.1 a = 0,3 m a = 0,03 m a = 0,01 m 0.3 1 3 10 30 Colpo lungo Corrente 0.1 · 10-3 0.01 · 10-3 Corrente da fulmine a = 10 m s (m) tempo Esempio di calcolo con una spira d’installazione (p. es. impianto d’allarme) Δi Δt a U a 10 m s 3m Δi Δt 150 kA μs (richiesta elevata) a s Dal diagramma risulta per M2 ≈ 4,8 μH 1 U = 4,8 · 150 = 720 kV Punta di captazione Figura 2.4.1 Conversione di energia nel punto di abbattimento del fulmine attraverso la carica della corrente di fulminazione punti in cui la corrente da fulmine sotto forma di arco elettrico prosegue oltre un tratto di isolamento. L'energia W trasformata alla base dell'arco elettrico risulta essere il prodotto della carica Q e della caduta di tensione anodica/catodica UA,K, con valori micrometrici (Figura 2.4.1). Il valore UA,K in media è di alcune decine di V ed è influenzato dal flusso e dalla forma della corrente: Figura 2.3.2 Esempio di calcolo per tensioni quadrate indotte in spire a forma quadrata Per la stima della massima tensione indotta in circuiti di conduttori viene perciò utilizzata la pendenza di salita della corrente da fulmine del fulmine susseguente. Un esempio di stima della tensione indotta in un circuito di conduttore è raffigurato in figura 2.3.2. 2.4 Carica della corrente da fulmine La carica Qfulmine della corrente di fulminazione è composta dalla carica prodotta dalla corrente impulsiva Qimp e dalla carica prodotta dalla corrente di lunga durata Qlungo. La carica Q = ∫ idt della corrente di fulminazione è determinante per la conversione di energia direttamente sul punto di abbattimento di un fulmine e in tutti gli altri www.dehn.it W = Q ⋅ U A, K Q carica della corrente di fulminazione UA,K caduta di tensione anodica/catodica La carica della corrente da fulmine provoca delle fusioni sui componenti del sistema di protezione contro i fulmini che vengono colpiti direttamente dal fulmine. Ma anche per la sollecitazione degli spinterometri di sezionamento e di dispositivi di protezione da sovratensioni basati su tecnologia spinterometrica la carica è determinante. Recenti ricerche hanno dimostrato che soprattutto la carica prolungata Qlungo della corrente di lunga durata a causa dell'azione prolungata dell'arco elettrico è in grado di fondere o fare evaporare grossi volumi di materiale. Un confronto degli effetti prodotti dalla carica impulsiva Qimp e dalla carica di lunga durata Qlungo è raffigurato nelle figure 2.4.2 e 2.4.3. BLITZPLANER 21 W / R = ∫ i 2 dt 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Acciaio zincato Rame 100 kA (10/350 µs) 100 kA (10/350 µs) Figura 2.4.2 Effetti dell'arco elettrico della corrente impulsiva da fulmine su superficie metallica L'energia specifica viene perciò spesso chiamata “impulso quadrato di corrente”. Tale energia è determinante per il riscaldamento dei conduttori attraversati dalla corrente impulsiva da fulmine, così come per l'effetto della forza esercitata sui conduttori attraversati dalla corrente impulsiva da fulmine (Figura 2.5.1). Per l'energia W convertita in un conduttore con una resistenza R vale: W = R ⋅ ∫ i 2 dt = R ⋅ W/ R R resistenza in corrente continua del conduttore (dipendente dalla temperatura) W/R energia specifica 10,00 mm 10,00 mm Alluminio Rame d = 0,5 mm; 200 A, 350 ms d = 0,5 mm; 200 A, 180 ms 10,00 mm 10,00 mm Acciaio inossidabile Acciaio d = 0,5 mm; 200 A, 90 ms d = 0,5 mm; 200 A, 100 ms Il calcolo del riscaldamento di conduttori attraversati da corrente di fulmine può diventare necessario quando durante la progettazione e l'installazione di sistemi di protezione contro i fulmini devono essere considerati i rischi relativi alla protezione delle persone, al pericolo di incendio e di esplosione. Nel calcolo si parte dal presupposto che l'energia termica totale viene creata dalla resistenza ohmica dei componenti del sistema di proEnergia specifica W/R 10,00 mm Acciaio zincato d = 0,5 mm; 200 A, 100 ms Forza sui conduttori paralleli Figura 2.4.3 Perforazione di lamiere prodotte dall'azione di archi elettrici di corrente a lunga durata Energia specifica 2.5 Energia specifica L'energia specifica W/R di una corrente impulsiva è l'energia che la corrente impulsiva produce su una resistenza di 1Ω. Questa conversione di energia è data dall'integrale del quadrato della corrente impulsiva sul tempo per la durata della corrente impulsiva: 22 BLITZPLANER Riscaldamento Forza Corrente di fulmine Tempo Figura 2.5.1 Effetti del riscaldamento e della forza prodotti dall’energia specifica della corrente da fulmine www.dehn.it Sezione [mm2] Alluminio W/R [MJ/Ω] Materiale Acciaio W/R [MJ/Ω] Rame W/R [MJ/Ω] Acciaio inossidabile W/R [MJ/Ω] 4 10 16 25 50 F 2,5 – 564 146 52 12 3 5,6 – – 454 132 28 7 I F 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 Tabella 2.5.1 Aumento della temperatura ΔT in K di diversi materiali conduttori tezione contro i fulmini. Inoltre si presuppone che, a causa della brevità del processo, non sarà possibile alcuno scambio di calore con l'ambiente circostante. Nella tabella 2.5.1 sono elencati gli aumenti di temperatura di diversi materiali impiegati per la protezione contro i fulmini e le loro sezioni in funzione dell'energia specifica. Le forze elettrodinamiche F generate da una corrente i in un conduttore con un percorso lungo e parallelo di lunghezza l e distanza d (Figura 2.5.2) si possono approssimativamente calcolare con l'equazione seguente: F (t ) = µ0 / 2π ⋅ i 2 (t ) ⋅ l / d F(t) forza elettrodinamica i d 100 corrente µ0 costante di campo magnetico in aria (4π • 10-7 H/m) l lunghezza del conduttore d distanza tra i conduttori posizionati in parallelo www.dehn.it i i i i Figura 2.5.2 Effetto della forza elettrodinamica tra conduttori paralleli L'effetto della forza sui due conduttori è attrattivo in caso di direzione di corrente uguale, mentre in caso di direzione di corrente opposta, è repulsivo. Tale effetto è direttamente proporzionale al prodotto delle correnti nei conduttori ed è inversamente proporzionale alla distanza tra i conduttori. Ma anche nel caso di un solo conduttore piegato si verifica un effetto di forza sul conduttore stesso. In tale caso la forza sarà proporzionale al quadrato della corrente nel conduttore piegato. L'energia specifica della corrente impulsiva determina così la sollecitazione che causa una deformazione reversibile o irreversibile dei componenti e del sistema di protezione contro i fulmini. Questi effetti vengono presi in considerazione durante gli svolgimenti delle prove previste dalle norme di prodotto relative ai requisiti degli elementi di connessione per sistemi di protezione contro i fulmini. 2.6 Assegnazione di parametri della corrente da fulmine ai livelli di protezione Per poter definire il fulmine come una grandezza perturbatrice, vengono fissati dei livelli di protezione da I a IV. Per ogni livello di protezione è necessario definire una serie di: ⇒ valori massimi (criteri di dimensionamento utilizzati per impostare i componenti della protezione contro i fulmini in modo che soddisfino i requisiti richiesti) e ⇒ valori minimi (criteri di intercettazione necessari per poter determinare le zone protette con una sufficiente sicurezza in caso di abbattimento di un fulmine (raggio della sfera rotolante) BLITZPLANER 23 Valori massimi (criteri di dimensionamento) Valori minimi (criteri di intercettazione) Livello di protezione Massimo valore della corrente di picco Probabilità che i parametri della corrente da fulmine effettiva siano inferiore ai valori massimi della corrente da fulmine Livello di protezione I 200 kA 99 % I 3 kA 99 % 20 m II 150 kA 98 % II 5 kA 97 % 30 m III 100 kA 97 % III 10 kA 91 % 45 m IV 100 kA 97 % IV 16 kA 84 % 60 m Tabella 2.6.1 Valori limite dei parametri di protezione contro i fulmini e rispettive probabilità Minimo Probabilità che i Raggio valore della parametri della della corrente di sfera corrente da picco fulmine effettiva rotolante siano superiori ai valori minimi della corrente da fulmine Tabella 2.6.2 Valori limite dei parametri di protezione contro i fulmini e rispettive probabilità Le tabelle 2.6.1 e 2.6.2 indicano l'assegnazione dei livelli di protezione ai valori massimi e minimi dei parametri di protezione contro i fulmini. 24 BLITZPLANER www.dehn.it 3 Progettazione di un impianto di protezione contro i fulmini dove la superficie singola è inferiore ai 2000 m2, quella complessiva comunque supera i 2000 m2; 3.1 Necessità dell'impianto LPS situazione normativa L'impianto di protezione contro i fulmini LPS ha il compito di proteggere edifici dalle fulminazioni dirette e di conseguenza da un eventuale incendio o dalle conseguenze della corrente da fulmine impressa (fulmine senza innesco). Quando disposizioni nazionali come leggi, decreti ecc. o normative lo richiedono, devono essere installate delle misure di protezione contro i fulmini. Quando queste prescrizioni non contengono alcuna specificazione sui dettagli delle misure di protezione contro i fulmini, si consiglia di installare almeno un LPS di classe III secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10 parte 3). Altrimenti la necessità della protezione e la scelta delle rispettive misure di protezione dovrebbero essere calcolate tramite una valutazione del rischio. La valutazione del rischio viene descritta nella norma CEI EN 62305-2 (CEI 81-10 parte 2) (vedi capitolo 3.2.1). Per la locazione, il tipo di costruzione o la tipologia della struttura una fulminazione può avere delle gravissime conseguenze. Impianto LPS sempre necessario Strutture nelle quali è da prevedere comunque un sistema di protezione contro i fulmini, anche se non esplicitamente richiesto dalle disposizioni legislative, ma consigliato, sono: 1 2 Luoghi di pubblico spettacolo con palcoscenico oppure tribune coperte per eventi o spettacoli cinematografici, se le aree appartenenti hanno, singolarmente o complessivamente, una capacità di oltre 100 persone; Luoghi di pubblico spettacolo dove le aree appartenenti hanno, singolarmente o complessivamente, una capacità di oltre 200 persone; per scuole, musei e strutture simili questa raccomandazione riguarda soltanto i servizi tecnici nelle sale per riunioni con oltre 200 persone e le rispettive vie di fuga; 3 Strutture commerciali e una superficie calpestabile con più di 2000 m2; 4 Centri commerciali contenenti diversi servizi collegati direttamente o tramite vie di fuga www.dehn.it 5 Centri di esposizione le quali aree, singolarmente o complessivamente, hanno una superficie oltre i 2000 m2; 6 Alberghi con oltre 400 ospiti oppure più di 60 posti letto; 7 Grattacieli; 8 Ospedali oppure altre strutture con analoga tipologia; 9 Autorimesse e autosili di medie e grandi dimensioni; 10 Strutture: 10.1 contenenti esplosivi, come fabbriche di munizioni, depositi di munizioni o esplosivi, 10.2 come stabilimenti/officine di produzione con luoghi a rischio di esplosione, come fabbriche di vernici, impianti chimici, ampi depositi con 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 facilmente combustibile, come anche – depositi o stabilimenti con elevato carico d'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 strutture circostanti, come – alte ciminiere, – torri ed – edifici alti. BLITZPLANER 25 Il seguente elenco dà una panoramica dei “principi generali” validi in Italia, che hanno come contenuto la necessità, l'esecuzione e la verifica degli impianti di protezione contro i fulmini. Norme per gli impianti di protezione contro i fulmini: CEI EN 62305-1 CEI 81-10/1: 2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 1: Principi generali Contiene i principi generali per la protezione contro i fulmini delle persone e delle strutture con il loro contenuto e gli impianti in essi presenti, nonchè per i loro servizi entranti. CEI EN 62305-2 CEI 81-10/2: 2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 2: Valutazione del rischio Valutazione del rischio per le strutture. Questa norma è applicabile alla valutazione del rischio dovuto a fulmine a terra in una struttura o in un servizio. CEI 81-3: 1999-05 Questa norma riporta il valore medio del numero di fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato dei comuni d'Italia in ordine alfabetico. I valori indicati sono necessari ai fini della valutazione del rischio e della esecuzione della protezione contro i fulmini di una struttura. CEI EN 50164-1 CEI 81-5: 2000-01 Componenti per la protezione contro i fulmini Parte 1: Prescrizioni per i componenti di connessione Sono definite le prescrizioni per i componenti di connessione metallici, come connettori, componenti di connessione, ponticellamento e dilatazione, nonchè punti di misura per i sistemi di protezione contro i fulmini. EN 50164-2: 2007-03 Componenti per la protezione contro i fulmini Parte 2: Prescrizioni per i conduttori e i dispersori In questa norma sono descritti p. es. le dimensioni e le tolleranze per conduttori metallici e dispersori nonchè prescrizioni per le prove dei valori elettrici e meccanici dei materiali. CEI EN 62305-3 CEI 81-10/3: 2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone CEI CLC/TR 50469 CEI 81-11: 2006-03 Impianti di protezione contro i fulmini Segni grafici Contiene informazioni sulla progettazione, realizzione, verifica e manutenzione delle misure di protezione contro i fulmini per le strutture. Riporta i segni grafici da utilizzare negli schemi relativi alla progettazione degli impianti di protezione contro i fulmini. CEI EN 62305-4 CEI 81-10/4: 2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture Contiene informazioni sulla progettazione, realizzazione, manutenzione, verifica periodica, manutenzione e sulle prove dei sistemi di protezione contro gli effetti LEMP per strutture contenenti impianti elettrici e particolarmente sistemi elettronici sensibili (concetto di protezione a zone) 26 BLITZPLANER Norme specifiche per gli impianti di terra: CEI 64-12: 1998-02 Guida per l'esecuzione dell'impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario La guida dà indicazioni per la disposizione e esecuzione dei dispersori di fondazione con alcuni esempi pratici. Spiega i metodi per evitare o diminuire la corrosione dei dispersori e con i dispersori di altri impianti installati. www.dehn.it CEI EN 50162 CEI 9-89: 2005-11 Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi elettrici a corrente continuaVengono stabiliti i principi generali da adottare per minimizzare gli effetti della corrosione da correnti vaganti su strutture interrate o immerse in acqua e la scelta di misure adeguate per la protezione. CEI 11-1: 2000-01 Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata Nel capitolo 7.5 e nell'allegato H sono descritte le misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni. CEI 11-37: 2003-07 Guida per l'esecuzione degli impianti di terra nei sistemi utilizzatori di energia alimentati a tensione maggiore di 1 kV CEI 64-8/4: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 4: Prescrizioni per la sicurezza Nel capitolo 410 della norma sono descritte le misure per la protezione contro i contatti indiretti (collegamento equipotenziale) CEI 64-8/4: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 4: Prescrizioni per la sicurezza Sezione 443: Protezione contro le sovratensioni di origine atmosferica o dovute a manovra In questa sezione è definita la tensione di tenuta all'impulso per le categorie di tenuta all'impulso I a IV. Questi valori sono la base per l'impiego dei dispositivi di protezione secondo CEI EN 61643-11: 2004-02 Limitatori di sovratensione di bassa tensione. Nel capitolo 5 di questa norma sono indicati i vantaggi di un collegamento totale di tutti gli impianti di terra della rete che si può assimilare ad una prestazione di mutuo soccorso non solo per le fulminazioni dirette dei sostegni, ma anche per le fulminazioni molto più frequenti delle linee. CEI 64-8/5: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 5: Scelta ed installazione dei componenti elettrici Norme speciali per la protezione interna contro i fulmini e le sovratensioni, sistema equipotenziale Contiene le disposizioni per la realizzazione del sistema di messa a terra nonchè i provvedimenti per il sistema equipotenziale (collegamento equipotenziale, collegamento equipotenziale supplementare). Nella serie normativa CEI 64-8 sono da osservare le seguenti parti: CEI 64-8/1: 2004-06 Impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 1: Oggetto, scopo e principi fondamentali Capitolo 131.7: dalla norma viene richiesta la protezione delle persone e delle cose contro le conseguenze dannose di sovratensioni derivanti p. es. da fenomeni atmosferici (fulmini) e sovratensioni di manovra. www.dehn.it CEI 64-8/7: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari Sezione 712: Sistemi fotovoltaici solari di alimentazione Protezione contro le sovratensioni di origine atmosferica o dovute a manovra. Indica le misure necessarie per ridurre l'effetto delle sovratensioni indotte dai fulmini e mostra degli schemi di inserzione per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni. BLITZPLANER 27 IEC 60364-5-53: 2002-06 (TC 64) Impianti elettrici utilizzatori in edifici Parte 5-53: Scelta ed installazione dei componenti elettrici - Dispositivi di protezione, di sezionamento e di commando. Sezione 534: Dispositivi di protezione contro le sovratensioni. In questa norma sono descritte le modalità per l'installazione dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni della classe di prova I, II e III in concordanza con la protezione contro i contatti indiretti negli impianti elettrici utilizzatori a bassa tensione. CEI EN 6100-4-5 CEI 110-30: 1997-06 Compatibilità elettromagnetica (EMC) Parte 4: Tecniche di prova e di impulso Sezione 5: Prova di immunità ad impulso La norma si riferisce ai requisiti minimi di immunità alle sovratensioni derivanti da transitori di commutazioni oppure da fulmini, per apparecchiature elettriche ed elettroniche. CEI EN 60664-1 CEI 109-1: 2004-01 Coordinamento dell'isolamento per le apparecchiature nei sistemi a bassa tensione Parte 1: Principi, prescrizioni e prove Definisce le distanze di isolamento e comprende i metodi di prova dielettrici relativi al coordinamento dell'isolamento. Questi valori sono la base per l'utilizzo di dispositivi di protezione dalle sovratensioni. Particolarmente per sistemi elettronici come televisione, radiofonia, tecnologia dell'informazione (impianti di telecomunicazione) CEI EN 50310 CEI 306-4: 2006-06 Applicazione della connessione equipotenziale e della messa a terra in edifici contenenti apparecchiature per la tecnologia dell'informazione La norma tratta la connessione equipotenziale e la messa a terra negli edifici nei quali sono installate apparecchiature per la tecnica dell’informazione. Fa riferimento alle prestazioni di sicurezza, di fun- 28 BLITZPLANER zionalità e di compatibilità elettromagnetica e dà un aiuto all'individuazione del miglior sistema di messa a terra e di connessione equipotenziale per le esigenze della tecnologia dell'informazione CEI EN 61643-21 CEI 37-6: 2003-01 Dispositivi di protezione dagli impulsi a bassa tensione Parte 21: Dispositivi di protezione dagli impulsi collegati alle reti di telecomunicazione e di trasmissione dei segnali - Prescrizioni e metodi di prova CEI CLC/TS 61643-12 CEI 37-11: 2006-11 Limitatori di sovratensione di bassa tensione Parte 12: Limitatori di sovratensioni connessi a sistemi di bassa tensione - Scelta e principi applicativi La specifica tecnica ha lo scopo di guidare gli utilizzatori dei limitatori di sovratensione nella loro scelta e i principi applicativi su cui basarla utilizzando anche l'analisi del rischio. CEI CLC/TS 61643-22 CEI 37-10: 2006-06 Limitatori di sovratensione di bassa tensione Parte 22: limitatori di sovratensioni connessi alle reti di telecomunicazione e di trasmissione dei segnali - Scelta e principi applicativi La specifica tecnica tratta i limitatori di sovratensione (SPD) connessi alle reti di telecomunicazione e trasmissione dei segnali, con lo scopo di fornire i principi su cui basarne la scelta, l'applicazione in esercizio, la collocazione negli impianti e il coordinamento. CEI EN 60728-11 CEI 100-126: 2005-09 Impianti di distribuzione via cavo per segnali televisivi, sonori e servizi interattivi Parte 11: Sicurezza Questa parte descrive i requisiti di sicurezza applicabili agli impianti di ricezione TV e radio e attenenti alla protezione dalle sovratensioni e dalle scariche atmosferiche del sistema d'antenna tramite dispositivo di captazione LPS e della succesiva distribuzione via cavo con SPD. www.dehn.it CEI EN 61663-1 CEI 81-6: 2000-05 Protezione contro i fulmini delle strutture - Linee di telecomunicazione Parte 1: Installazioni in fibra ottica Nel capitolo 12.3 sono definiti dei dettagli di impianti per le zone con rischio di esplosione 0. Per tutte le zone con rischio di esplosione viene richiesto un ampio sistema di connessione equipotenziale. La norma descrive un metodo per calcolare il numero dei possibili guasti e per selezionare le misure di protezione applicabili e indica un affidabile risultato degli eventi dannosi. Tiene conto però soltanto dei guasti primari (interruzione del servizio), ma non dei guasti secondari (danneggiamento della guaina del cavo, perforazione). CEI EN 50281-1-2 CEI 31-36: 1999-09 Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di polvere combustibile Parte 1-2: Costruzioni elettriche protette da custodie - Scelta, installazione e manutenzione. CEI EN 61663-2 CEI 81-9: 2003-09 Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee di telecomunicazione Parte 2: Linee in conduttori metallici CEI EN 61400-2 CEI 88-2: 1997-08 Sistemi di generazione a turbina eolica Parte 2: Sicurezza degli aerogeneratori di piccola taglia Riguarda la sicurezza, la garanzia della qualità e l'integrità tecnica relativa ai sistemi che generano corrente ad una tensione a 1000 V c.a. o 1500 V c.c. La norma riguarda soltanto la protezione contro i fulmini delle linee di telecomunicazione e trasmissione di segnali con conduttori metallici che sono installati all'esterno degli edifici (p. es. reti di accesso, linee tra edifici). Impianti particolari CEI EN 61173 CEI 82-4: 1998-04 Protezione contro le sovratensioni dei sistemi fotovoltaici per la produzione di energia La norma fornisce una guida sulla protezione contro le sovratensioni per sistemi fotovoltaici, sia isolati che connessi in rete. Aiuta a identificare le fonti di pericolo derivanti da sovratensioni e fulminazioni e definisce i tipi di protezione quali sistemi di captazione dei fulmini (LPS) e dispositivi di protezione (SPD). IEC/TR 61400-24: 2002-07 Sistemi di generazione a turbina eolica Parte 24: Protezione contro i fulmini Identifica i problemi generici della protezione contro i fulmini dei generatori a turbina eolica. Descrive metodi appropriati per la valutazione del rischio e metodi di protezione contro i fulmini per i generatori a turbina eolica. Informazioni sulle norme sono reperibili al seguente indirizzo: www.ceiweb.it CEI EN 60079-14 CEI 31-33: 2004-05 Costruzionie elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 14: Impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas (diversi dalle miniere). Nel capitolo 6.5 viene precisato, che devono essere osservati gli effetti dalle scariche di fulmini. www.dehn.it BLITZPLANER 29 3.2 Valutazione del rischio e scelta dei componenti di protezione 3.2.1 Valutazione del rischio Una valutazione del rischio previdente implica il calcolo dei rischi per l'azienda. Fornisce degli elementi che permettono di prendere le decisioni opportune al fine di limitare tali rischi e rende trasparente quali rischi devono essere coperti da assicurazioni. Nell'ambito della gestione delle assicurazioni, tuttavia, deve essere considerato che per raggiungere determinati obiettivi, le assicurazioni non sono sempre appropriate (ad esempio per il mantenimento della capacità operativa). Le probabilità che si avverino determinati rischi non possono essere modificate attraverso le assicurazioni. Per le aziende che lavorano con grandi impianti elettronici oppure forniscono servizi (e queste oggigiorno costituiscono la maggioranza), deve essere considerato in particolare anche il rischio derivante da fulminazione. Occorre osservare che il danno causato dalla non-disponibilità di impianti elettronici, della produzione e dei servizi oltre alla perdita di dati, spesso supera di molto il danno materiale di determinati impianti. Nella protezione contro i fulmini il pensiero innovativo relativo ai rischi di danno sta lentamente guadagnando importanza. Le analisi dei rischi hanno come obiettivo l'oggettivazione e la quantificazione del pericolo al quale sono esposti gli edifici e i loro contenuti in caso di una fulminazione diretta e indiretta. Le ripercussioni di questa nuova mentaltà di pensiero risultavano dapprima nella norma sperimentale CEI 81-4. La norma sperimentale è stata sostituita dalla nuova norma CEI EN 62305-2 classificazione CEI 81-10/2. La nuova norma è la conversione nazionale dello standard internazionale IEC 623052:2006 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 elaborato un progetto di protezione contro i fulmini comprensibile per tutte le parti coinvolte che sia ottimale dal punto di vista tecnico ed economico. Cioè, che con una spesa il più possibile contenuta, possa essere garantita la protezione necessaria. Le misure di protezione che scaturiscono dall'analisi del rischio vengono quindi descritte in dettaglio nelle altre parti della norma appartenente alla nuova serie normativa CEI EN 62305. 30 BLITZPLANER 3.2.2 Basi per la valutazione del rischio Il rischio R per un danno da fulminazione risulta in generale, secondo la norma CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2), dalla relazione: R=N ⋅ P ⋅ L dove: N numero di eventi pericolosi, significa numero dei fulmini a terra sull'area in questione “quanti fulmini si abbattono all'anno sulla superficie da valutare?”; P probabilità di danno: “con quale probabilità un fulmine causa un determinato danno?”; L la perdita, che significa la valutazione quantitativa dei danni: “quali effetti, ammontare, entità, conseguenze ha un determinato danno?”. Il compito della valutazione del rischio comprende quindi la determinazione dei tre parametri N, P e L per tutte le componenti di rischio rilevanti. Nel contempo devono essere individuati e stabiliti numerosi parametri singoli. Tramite un confronto tra il rischio R individuato in questo modo e il rischio accettabile RT, possono in seguito essere espresse delle affermazioni sui requisiti e il dimensionamento delle misure di protezione contro i fulmini. Un'eccezione costituisce la valutazione delle perdite economiche. Per questo tipo di danno l'entità delle misure di protezione deve essere giustificata unicamente sotto l'aspetto tecnico economico. In questo caso non esiste un rischio accettabile RT ma una procedura per la valutazione della convenienza economica della protezione. 3.2.3 Frequenza delle fulminazione Vengono distinte le seguenti frequenze di fulminazione che possono interessare una struttura: ND numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta della struttura; NM numero di eventi pericolosi per fulminazione in prossimità della struttura con effetto magnetico; NL numero di eventi pericolosi per fulminazione sul servizio entrante dall'esterno; NI numero di eventi pericolosi per fulminazione in prossimità del servizio. www.dehn.it Fulmini nube-terra per anno e per km2 1,5 2,5 4,0 Figura 3.2.3.1 Densità di fulmini al suolo in Italia (Guida CEI 81-3:1999) www.dehn.it BLITZPLANER 31 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 è descritto dettagliatamente nell'allegato A della CEI EN 62305-2. Per prima cosa si parte dalla densità di fulmini al suolo Ng (numero dei fulmini per km2 per anno) della zona in cui è ubicato l'oggetto da proteggere. I valori locali della densità dei fulmini sono riportati nella Guida CEI 81-3: 1999-05 “Valori medi del numero dei fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato dei Comuni d'Italia, in ordine alfabetico”. A causa del periodo di registrazione relativamente breve e dell'efficienza inizialmente limitata viene consigliato di applicare un fattore di sicurezza del 25 % sui valori indicati. Am è l'area di raccolta che si ottiene tracciando intorno alla struttura una linea ad una distanza di 250 m (Figura 3.2.3.3). Dalla superficie così definita, viene di seguito dedotta l'area di raccolta equivalente valutata con il coefficiente ambientale Ad Cd. All'interno della struttura, le fulminazioni nell'area Am causano quindi esclusivamente sovratensioni da induzione magnetica sulle spire di installazione. La frequenza di fulminazioni dirette su un servizio di alimentazione entrante NL risulta da: N L = N g ⋅ Al ⋅ Ce ⋅ Ct ⋅ 10 -6 Per la frequenza di fulmini diretti ND sulla struttura, viene utilizzata la seguente relazione: N D = N g ⋅ Ad ⋅ Cd ⋅ 10 -6 Ad è l'area di raccolta di una struttura isolata in terreno pianeggiante (Figura 3.2.3.2), Cd è il coefficiente di posizione, con il quale viene considerato l'effetto dell'ambiente (costruzioni, terreno, alberi ecc.) (Tabella 3.2.3.1). Il calcolo di ND corrisponde alla procedura già nota dalla CEI 81-4. In modo simile è possibile calcolare la frequenza delle fulminazioni nelle vicinanze NM: L'area di raccolta dei fulmini su un servizio Al (Figura 3.2.3.3) dipende dal tipo di linea (linea aerea, cavo interrato) e dalla lunghezza LC del conduttore, in caso di cavi interrati dalla resistività del terreno ρ, mentre per le linee aeree dipende dall'altezza da terra del conduttore HC (Tabella 3.2.3.2). Se la lunghezza del conduttore non è nota oppure risulta troppo impegnativo individuarla, può essere inserito il valore worst-case di LC = 1000 m. HC altezza (m) da terra dei conduttori di linea; ρ N M = N g ⋅ Am ⋅ 10 -6 Linea aerea resistenza specifica (Ωm) del terreno, nel quale o sul quale è stato posato la linea, fino ad un valore massimo di ρ = 500 Ωm; Cavo interrato Al ⎡⎣ LC − 3 ⋅ ( H a + H b )⎤⎦ ⋅ 6 ⋅ H C ⎡⎣ LC − 3 ⋅ ( H a + H b )⎤⎦ ⋅ Ai 1000 ⋅ LC 25 ⋅ LC ⋅ Tabella 3.2.3.2 Area di raccolta Al e Ai in 32 BLITZPLANER ρ ρ m2 www.dehn.it Am 250 m Ai 2 . Di 3Hb Ad W W L Figura 3.2.3.2 Area di raccolta Ad dei fulmini diretti su una struttura isolata Linea lato “a” Linea lato “b” Aa Ha Wa Lc Figura 3.2.3.3 Area di raccolta Ad, Am, Al, Ai dei fulmini in prossimità di una struttura LC lunghezza (m) della linea, misurata dalla struttura fino al primo nodo di distribuzione / il primo punto nel quale sono installati dispositivi di protezione da sovratensione, fino ad una lunghezza massima di 1000 m; H Al Hb L 3H 3Ha altezza (m) della struttura; Hb altezza (m) della struttura; Ha altezza (m) della struttura connessa all'estremità della linea. Se all'interno dell'area AI non si trova un conduttore di bassa tensione, bensì una linea di media tensione, l'ampiezza delle sovratensioni in ingresso alla struttura sarà ridotta dal presente trasformatore MT/BT. In questi casi occorre considerare un fattore di correzione Ct = 0,2. Il fattore di correzione Ce (coefficiente ambientale) infine, dipende dalla densità di costruzione (Tabella 3.2.3.4). Il numero di eventi pericolosi sul servizio NL deve essere individuato singolarmente per ogni servizio entrante alla struttura. Le fulminazioni sull'area AI solitamente causano nella struttura in esame una scarica di elevata energia che può causare un incendio, un'esplosione, una reazione meccanica o chimica. La frequenza NL non comprende quindi le sovratensioni pure con conseguenti disturbi o guasti sui sistemi elettrici ed elettronici, ma piuttosto effetti meccanici e termici in caso di fulminazione. Le sovratensioni sui servizi entranti vengono determinati dal numero di fulminazione in prossimità di un servizio entrante NI: N l = N g ⋅ Ai ⋅ Ct ⋅ Ce ⋅ 10 −6 L'area Ai (Figura 3.2.3.3) dipende anche in questo caso dal tipo di conduttore (linea aerea, cavo interrato), dalla lunghezza LC della linea, in caso di cavi interrati dalla resistività del terreno ρ, mentre per linee aeree dipende dall'altezza da terra del conduttore HC (Tabella 3.2.3.3). Nel caso estremo (worst-case) valgono le stesse assunzioni. L'area di raccolta Ai di solito è nettamente più grande 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 La H 1:3 1 Tabella 3.2.3.4 Coefficiente ambientale Ce www.dehn.it BLITZPLANER 33 rispetto a AI. In questo modo si tiene conto del fatto che le sovratensioni che causano dei disturbi o guasti ai sistemi elettrici ed elettronici possono essere provocate anche da fulminazioni distanti dalla linea. I fattori di correzione Ct e Ce corrispondono ai fattori già sopra nominati. La frequenza Nl è da verificare singolarmente per il servizio entrante nella struttura. 3.2.4 Probabilità di danno Il parametro "probabilità di danno" indica con quale probabilità una possibile fulminazione può causare un determinato danno. Si ipotizza quindi l'abbattimento di un fulmine nell'area interessata; il valore della probabilità di danno potrà in tal caso essere al massimo 1. Vengono distinti i seguenti 8 tipi di probabilità di danno: PA scossa elettrica su esseri viventi attraverso fulminazione diretta sulla struttura; PB incendio, esplosione, effetto meccanico e chimico attraverso fulminazione diretta sulla struttura; PC guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione diretta sulla struttura; PM guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione al suolo in prossimità della struttura; PU scossa elettrica su esseri viventi per fulminazione diretta su un servizio connesso; PV incendio, esplosione, effetto meccanico e chimico attraverso fulminazione diretta su un servizio connesso; PW guasti a sistemi elettrici/elettronici attraverso fulminazione diretta su un servizio entrante; PZ guasti a sistemi elettrici/elettronici per fulminazione in prossimità del servizio entrante. Le probabilità di danno sono descritte dettagliatamente nell'allegato B della CEI EN 62305-2 (CEI 8110/2). Possono essere dedotte direttamente dalle tabelle oppure risultano dalla funzione di una combinazione di ulteriori fattori. Non avviene più la suddivisione in semplici fattori di probabilità e di riduzione, come nella norma sperimentale CEI 81-4. Alcuni fattori di riduzione adesso vengono attribuiti piuttosto all'allegato C come perdita (prima: componenti di rischio). I valori per entrambi i parametri risultano dalle tabelle 3.2.4.1 e 3.2.4.2. Bisogna osservare che possono variare anche altri valori, se si basano su ricerche o valutazioni dettagliate. 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 I 0,02 Struttura con sistema di captazione conforme ad un LPS di Classe I e con uno schermo metallico continuo o organi di discesa costituiti dai ferri d’armatura del calcestruzzo Struttura con copertura metallica od organi di captazione, eventualmente comprendenti componenti naturali, atti a garantire una completa protezione contro la fulminazione diretta di ogni installazione sulla copertura e con organi di discesa costituiti dai ferri d’armatura del calcestruzzo 0,01 0,001 Tabella 3.2.4.1 Probabilità di danno PB per la definizione delle misure di protezione contro i danni materiali 34 BLITZPLANER www.dehn.it 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 (attitudine a sopportare correnti più elevate, livello di protezione inferiore, ecc.) 0,005 - 0,001 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 3.2.5 Tipi di danno e perdita A seconda della costruzione, dell'utilizzo e del tipo di struttura, i tipi di danno rilevanti possono essere molto diversi. La norma CEI EN 62305-2 (CEI 8110/2) distingue i quattro seguenti tipi di perdite: L1 perdita di vite umane (lesione oppure morte di persone); L2 perdita di servizio pubblico; l'azienda si basa sulla continua disponibilità del sistema di elaborazione dati (Call-Center, banca, automazione industriale), al danno hardware complessivo si aggiungerà anche un danno conseguente molto più elevato (insoddisfazione dei clienti, perdita di clienti, operazioni commerciali mancate, perdita di produzione, ecc.). Per la valutazione degli effetti dei danni viene utilizzato il fattore di perdita L. Il fattore di perdita viene principalmente suddiviso in: 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 da diversi tipi di danno. I tipi di danno, in una relazione causale, costituiscono nel senso vero la “causa”, i tipi di perdita “l'effetto” (Tabella 3.2.5.1). I possibili tipi danno per un determinato tipo di perdita possono essere molteplici. Devono quindi essere definiti prima i tipi di perdita rilevanti per un determinato oggetto. Di seguito potranno essere stabiliti i tipi di danno. 3.2.6 Fattore di perdita Se un determinato danno si è verificato in una struttura, allora deve essere determinato il suo effetto. Ad esempio, un guasto o un danno ad un impianto di elaborazione dati (tipo di perdita L4: perdite economiche) può avere conseguenze molto diverse. Nel caso in cui non vengano persi dati importanti per l'azienda, è rivendicabile tutt'al più il danno hardware che ammonterà ad alcune migliaia di Euro. Se invece tutta l'attività del- www.dehn.it Lt perdita per danni ad esseri viventi di seguito a tensioni di contatto e di passo; Lf perdita per danni materiali in una struttura; Lo perdita per guasto di impianti elettrici ed elettronici interni. A seconda del tipo di perdita rilevante, verranno valutati l'entità del danno, l'importo del danno o le conseguenze. Nell'allegato C della CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) sono indicate le basi di calcolo delle perdite per quattro tipi di perdita. Spesso un utilizzo di tali equazioni risulta molto impegnativo. Per casi abituali vengono perciò proposti nell'allegato C anche dei valori medi per il fattore di perdita L in funzione al relativo tipo di danno. Ulteriormente ai fattori di perdita l'allegato C tratta anche quattro fattori di riduzione rx e un ”fattore d'incremento” hz. ra coefficiente di riduzione della perdita di vite umane per gli effetti delle tensioni di contatto e di passo associato al tipo di superficie del suolo; BLITZPLANER 35 Struttura Punto d’impatto Esempio Fulmine sulla struttura Sorgente di danno Tipo di danno Tipo di perdita S1 D1 L1, L4b D2 L1, L2, L3, L4 D3 L1a, L2, L4 Fulmine in prossimità della struttura S2 D3 L1a, L2, L4 Fulmine su un servizio entrante S3 D1 L1, L4b D2 L1, L2, L3, L4 D3 L1a, L2, L4 D3 L1a, L2, L4 Fulmine in prossimità di un servizio entrante S4 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 impatto S1 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 danno D1 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 perdita L1 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). Tabella 3.2.5.1 Tipi di danno e tipi di perdita subordinati al punto d'impatto del fulmine 36 BLITZPLANER www.dehn.it ru coefficiente di riduzione della perdita di vite umane per gli effetti delle tensioni di contatto e di passo associato al tipo di pavimentazione; rp coefficiente di riduzione per la diminuzione delle perdite correlato alle misure atte a ridurre le conseguenze di un incendio; rf denza dal punto di abbattimento del fulmine e le componenti di rischio risultanti. Se il fulmine si abbatte direttamente su una struttura, si verificano le seguenti componenti di rischio (Tabella 3.2.7.1): RA componente relativa ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo in caso di fulminazione diretta; coefficiente di riduzione della perdita dovuto al danno materiale dipendente dal rischio d'incendio della struttura; RB componente relativa ai danni materiali causati da scariche pericolose all'interno della struttura in caso di fulminazione diretta; hz coefficiente di incremento del valore della perdita dovuta a danno materiale in presenza di condizioni di pericolo particolari (p. es. panico, pericolo per l'ambiente o le strutture circostanti). RC componente relativa al guasto di impianti interni su sistemi elettrici ed elettronici a causa di sovratensioni dovute a fulminazione diretta. Se il fulmine si abbatte nelle vicinanze della struttura al suolo oppure su una costruzione vicina, si verifica la seguente componente di rischio: 3.2.7 Componenti di rischio rilevanti dovute a fulminazioni diverse Tra il tipo del danno, il tipo di perdita e le componenti di rischio rilevanti risultanti esiste una stretta relazione. Per prima cosa verrà illustrata la dipen- Sorgente di danno Fulminazione (riferita alla struttura) Diretta S1 Tipo di danno RM componente relativa al guasto di impianti interni su sistemi elettrici ed elettronici a causa Fulminazione diretta sulla struttura Indiretta S2 Fulminazione in prossimità della struttura D1 Shock elettrico di esseri viventi S4 S3 Fulminazione Fulminazione diretta sul servi- in prossimità del servizio entrante zio entrante RU = (NL + NDA) PU ra Lt RA = ND PA ra Lt Rs = RA + RU D2 Incendio, explosione, RB = ND PB r h rf Lf effetti meccanici e chimici RV = (NL + NDA) PV r h rf Lf Rf = RB + RV D3 Guasti di sistemi elettrici ed elettronici RC = ND PC Lo Rd = RA + RB + RC RM = NM PM Lo RW = (NL + NDA) PW Lo RZ = (NI – NL) PZ Lo Ro = RC + RM + RW + RZ Ri = RM + RU + RV + RW + RZ 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 aggiunge anche il numero di eventi pericolosi per fulminazioni dirette sulla struttura connessa NDa (vedi Figura 3.2.3.3). Per la componente di rischio RZ il numero di eventi pericolosi per fulminazioni in prossimità del servizio NI deve essere però ridotto per il numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta sul servizio NL. www.dehn.it BLITZPLANER 37 di sovratensioni dovute a fulminazione in prossimità della struttura. Se il fulmine si abbatte direttamente su una linea connessa alla struttura, si verificano le seguenti componenti di rischio: RU componente relativa ad esseri viventi per tensioni di contatto all'interno della struttura dovute alla corrente da fulmine che fluisce attraverso la linea entrante nella struttura; RV componente relativa ai danni materiali per scariche pericolose nella struttura dovuti alla corrente da fulmine trasmessa attraverso il servizio entrante; RW componente relativa al guasto di sistemi elettrici ed elettronici interni causato da sovratensioni dovute a fulminazione diretta sul servizio entrante. Se il fulmine si abbatte infine al suolo in prossimità di una linea entrante nella struttura, si verifica la seguente componente di rischio: RZ componente relativa al guasto di sistemi elettrici ed elettronici interni a causa di sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla struttura. Le otto componenti di rischio complessive (che in linea di massima devono essere individuate separatamente per ogni tipo di perdita) possono ora essere combinate secondo due diversi criteri: il luogo di abbattimento e il tipo di danno. Se è di interesse la combinazione relativa al luogo di abbattimento del fulmine, e quindi l'analisi della tabella 3.2.7.1 a colonne, risulta il rischio: ⇒ in caso di fulminazione diretta sulla struttura: Rd = RA + RB + RC ⇒ in caso di fulminazione indiretta in prossimità della struttura: Ri = RM + RU + RV + RW + RZ 38 BLITZPLANER Se invece si desidera analizzare il tipo di danno, i rischi si possono comporre nel modo seguente: ⇒ per danni ad esseri viventi dovuti a tensioni pericolose di contatto e di passo: RS = RA + RU ⇒ per danni materiali dovuti a incendio, esplosione, azione meccanica e chimica per effetto meccanico e termico da fulminazione: R f = RB + RV ⇒ per guasti di sistemi elettrici ed elettronici dovuti a sovratensioni: RO = RC + RM + RW + RZ 3.2.8 Rischio accettabile per danni da fulminazione Per la decisione sulla scelta delle misure di protezione contro i fulmini occorre verificare se il rischio R, verificato per i tipi di perdita rilevanti, supera il valore di rischio ammissibile RT (quindi ancora tollerabile) o no. Questo vale però soltanto per i tre tipi di perdita L1 - L3, che sono di cosiddetto interesse pubblico, dove per una struttura sufficientemente protetta contro i fulmini vale: R ≤ RT R rappresenta la somma di tutti i componenti di rischio riferite ad un determinato tipo di perdita L1 - L3: R = ∑ RV La CEI EN 62305-2 indica dei valori massimi tollerabili RT per questi tre tipi di perdita (Tabella 3.2.8.1). www.dehn.it 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 Tabella 3.2.8.1 Tipici valori di rischio tollerabile RT 3.2.9 Scelta delle misure di protezione contro i fulmini Le misure di protezione contro i fulmini devono portare alla limitazione del rischio R a valori inferiori al rischio tollerabile RT. Attraverso il calcolo dettagliato dei rischi rilevanti per un determinato tipo di struttura, cioè con la suddivisione in singo- le componenti di rischio RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW e RZ, la scelta delle misure di protezione contro i fulmini può essere eseguita in modo estremamente preciso. Il diagramma di flusso indica la procedura secondo CEI EN 62305-2 (Figura 3.2.9.1). Se si presume che il rischio calcolato R supera il rischio tollerabile RT, è Identificare la struttura da proteggere Identificare i tipi di perdita relativi alla struttura Per ciascun tipo di perdita identificare e calcolare le componenti di rischio RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW, RZ R > RT No Struttura protetta Sì È installato l’LPMS ? Sì È installato l’LPS ? Calcolare nuovi valori delle componenti di rischio Sì No RB > RT No No Sì Installare un tipo adeguato di LPS Installare un tipo adeguato di LPMS Installare altre misure di protezione Figura 3.2.9.1 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione per i tipi di perdita L1 ... L3 www.dehn.it BLITZPLANER 39 da verificare se il rischio per danni materiali dovuto alla fulminazione diretta nella struttura RB, supera il rischio tollerabile RT. In caso affermativo deve essere installato un sistema di protezione contro i fulmini completo con un'adeguata protezione interna ed esterna. Se RB è sufficientemente ridotto, nel secondo passo viene controllato se il rischio dovuto all'impulso elettromagnetico da fulmine (LEMP) può essere ridotto sufficientemente tramite ulteriori misure di protezione. Seguendo la procedura indicata nella figura 3.2.9.1 possono quindi essere scelte le misure di protezione per la riduzione delle componenti di rischio che presentano dei valori relativamente alti, cioè misure di protezione di un'efficacia relativamente elevata nel caso analizzato. 3.2.10 Perdite economiche / redditività delle misure di protezione Per alcune strutture è rilevante il tipo di perdita L4: perdite economiche è rilevante. In questi casi non si può calcolare con il rischio tollerabile RT. È invece da valutare se le misure di protezione sono giustificabili dal punto di vista economico. Valori assoluti come un definito rischio tollerabile RT, non sono dei criteri di paragone, bensì valori relativi: diverse varianti di misure di protezione della struttura vengono paragonate fra di loro e la variante ottimale verrà realizzata, cioè quella con i più bassi costi delle perdite per il pericolo da fulminazione rimanenti. Si possono e si dovrebbero quindi, analizzare diverse varianti di protezione. La procedura fondamentale è indicata nella figura 3.2.10.1, la figura 3.2.10.2 raffigura il diagramma di flusso pertinente secondo CEI EN 62305-2. Questo nuovo metodo inizialmente apre sicuramente nuove discussioni nel settore, premettendo che già prima della progettazione vera e propria delle misure di protezioni contro i fulmini sono possibili delle valutazioni (indicative) dei costi. Una dettagliata e attualizzata banca dati in questi casi può dare degli ottimi servizi. Nelle strutture, oltre al tipo di perdita L4, di solito sono rilevanti anche uno o più degli altri tipi di perdita L1–L3. In questi casi è da proseguire inizialmente con la procedura dimostrata in figura 3.2.9.1, questo significa che il rischio R per i tipi di perdita L1–L3 deve essere inferiore al rischio tollerabile RT. Se questa situazione è data, in un secondo passo viene controllata l'utilità delle misure di protezione pianificate secondo la figura 3.2.10.1 e figura 3.2.10.2. Anche qui ci sono nuovamente diverse possibilità nelle varianti di protezione, dove infine dovrebbe essere realizzata quella più economica, però sempre a condizione che per tutti i rilevanti tipi di perdita di interesse pubblico L1 – L3 valga: R < RT. Costi annuali Costi annuali delle perdite per il pericolo da fulminazione Ammontare delle misure di protezione Costi annuali delle perdite per il pericolo da fulminazione Senza misure di protezione Con misure di protezione variante 1 Ammontare delle perdite x numero medio annuo di eventi pericolosi Costi complessivi Variante economica conveniente Perdita annuale per fulminazione Ammontare delle misure di protezione Costi annuali delle perdite per il pericolo da fulminazione Compresi: Ammontare della perdita: costi del ripristino più costi consecutivi (p. es. fermo produzione, perdita di dati) Probabilità di perdita: relativa alle misure di protezione Costi annuali delle misure di protezione Ammortamento, manutenzione, interessi (annuali) Con Misura di protezione misure di protezione variante 2 Figura 3.2.10.1 Procedimento principale per la sola valutazione economica e il calcolo dei costi annuali 40 BLITZPLANER www.dehn.it gole componenti di rischio risultano tuttora come prodotto di: Calcolare tutte le componenti di rischio RX relative ad R4 ⇒ numero annuo dei fulmini N (eventi pericolosi), dove si fanno in particolare dei calcoli sulle aree di raccolta equivalenti (allegato A); Calcolare il costo annuale CL della perdita totale ed il costo CRL della perdita residua in presenza delle misure di protezione ⇒ una probabilità di danno P, con la quale una fulminazione 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 danno (allegato C). Calcolare il costo annuale CPM delle misure di protezione scelte CPM + CRL > CL Sì Non è conveniente adottare misure di protezione No È conveniente adottare misure di protezione Figura 3.2.10.2 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione per le perdite economiche 3.2.11 Differenze fondamentali della CEI EN 62305-2:2006 (CEI 81-10/2) alla CEI 81-4:1996 Se si paragonano le quattro parti della serie di Norme CEI EN 62305:2006-04 (CEI 81-10) con le precedenti Norme CEI 81-1, 4, e 8, la parte 2 (valutazione del rischio) presenta le più grandi novità e modifiche. Questo deriva in particolare dalle seguenti circostanze: ⇒ Qui non sono descritte delle misure di protezione, nelle quali delle varianti significative sono da implementare soltanto con grande difficoltà. ⇒ Sono definite piuttosto delle procedure di calcolo, come equazioni, parametri e i loro valori, nelle quali sono possibili delle modificazioni in modo molto facile. ⇒ Per questa parte normativa, particolarmente in confronto alla CEI 81-4 e 8, finora esistevano delle esperienze limitate, così che da questa parte erano da aspettarsi gli adeguamenti più significativi. Invariato resta intanto il procedimento generale per la valutazione del rischio. Il rischio, cioè le sin- www.dehn.it In parte nelle equazioni sono stati adeguati soltanto alcuni parametri, ovvero i loro valori, in parte i calcoli sono stati modificati totalmente, così che non è sempre possibile un confronto dei risultati parziali tra norma “vecchia” CEI 81-4 e “nuova” CEI 81-10 parte 2, bensì soltanto un paragone dei risultati finali di un determinato progetto. Dato che l'utente però effettua raramente il calcolo della valutazione del rischio manualmente, ma piuttosto con l'aiuto di un software, non se ne accorgerà nemmeno di tante variazioni. Le variazioni diventano però evidenti dal fatto che sono stati cambiati i simboli per alcuni parametri, altri parametri non vengono più esaminati e ancora altri parametri sono totalmente nuovi. Se viene confrontata la “nuova” CEI 81-10/2 con la “vecchia” CEI 81-4, si possono riassumere le seguenti modifiche: ⇒ I calcoli del numero degli eventi NX, secondo l'allegato A, sono stati cambiati solo leggermente. ⇒ I calcoli e rispettivamente le definizioni delle probabilità di danno PX nell'allegato B hanno subito cambiamenti sostanziali. Adesso i valori risultano direttamente da tabelle (PA, PB, PC), dalla comparazione di due valori che possono essere estratti direttamente dalle tabelle (PU, PV, PW, PZ), e solo in un unico caso, per ricavare il valore dalla tabella, deve essere effettuata una moltiplicazione di quattro parametri (PM). Il calcolo della probabilità di danno tramite alcune semplici probabilità basilari P e fattori di riduzione k, conosciuto dalla “vecchia” CEI 81-4, è sostituito. ⇒ I danni medi δX vengono cambiati nell'allegato C in perdite (meglio: fattori di perdita) LX. Le BLITZPLANER 41 equazioni per il calcolo dei fattori di perdita LX e anche i valori tipici di questi fattori di perdita, nella maggior parte, restarono però invariati. Nell'allegato C si trovano adesso però anche alcuni fattori di riduzione rX per misure di protezione che finora erano utilizzati per il calcolo della “vecchia” probabilità di danno. Adesso sono integrati nei fattori delle perdite LX. ⇒ Il software semplificato per la valutazione del rischio per le strutture “Simplified Risk Assessment Calculator SIRAC”, che è parte integrante della “nuova” CEI EN 62305-2 come allegato J. Purtroppo permette solamente dei calcoli molto limitati, perchè non è possibile o solo in modo limitato, di scegliere e inserire molti dei parametri. Per alcune situazioni molto semplici, questa versione comunque risulta sufficiente. Secondo CEI EN 62305-2 adesso è possibile anche una considerazione di diverse zone di protezione da fulmine e un'osservazione differenziata dei singoli servizi entranti e dei sistemi elettrici ed elettronici da loro alimentati. ⇒ Programmi commerciali sulla base di banca dati come DEHNsupport, che rispecchiano la completa funzionalità della “nuova” norma e permettono inoltre la possibilità di elaborare e archiviare ulteriori dati di progetto e di effettuare ulteriori calcoli. Enorme importanza nel futuro ha anche la valutazione dell'utilità economica delle misure di protezione contro i fulmini (tipo di perdita 4: perdite economiche). Se questa valutazione nella vecchia norma CEI 81-4 veniva effettuata indirettamente e in modo incompleta attraverso la scelta del rischio tollerabile, adesso avviene sulla base di un procedimento strettamente economico: vengono confrontati i costi annuali che derivano con e senza misure di protezione (sezione 3.2.10). Si fa notare ancora una volta che questa procedura è giustificabile soltanto per il tipo di perdita L4: perdite economiche, ma naturalmente non per i tre tipi di perdita L1-L3 di cosiddetto interesse pubblico: perdita di vite umane, perdita di servizio (tecnico) pubblico e perdita di patrimonio culturale insostituibile. Qui valgono tuttora valori per il rischio tollerabile che devono essere rispettati. Già per la “vecchia” norma CEI 81-4 tra gli utilizzatori si sentiva il bisogno di supporti come p. es. software di calcolo, senza i quali una corretta applicazione era praticamente impossibile. La “nuova” CEI EN 62305-2 nella sua composizione risulta anch'essa di simile complessità, in alcune parti addirittura molto più complessa, così che anche quì sono indispensabili dei supporti, se si vuole che la norma si affermi sul mercato. Questi software di calcolo possono essere: ⇒ Programmi di calcolo a foglio elettronico come EXCEL. 42 BLITZPLANER 3.2.12 Riassunto L'applicazione nella pratica delle procedure indicate e dei dati è molto impegnativa e non sempre semplice. Questo, tuttavia, non deve esimere gli esperti nel campo della protezione contro i fulmini, e soprattutto le persone pratiche della materia, dall'occuparsi di questo argomento. La valutazione quantitativa del rischio da fulminazione per una struttura costituisce un miglioramento notevole rispetto alla situazione riscontrata finora in cui le decisioni a favore o contro le misure di protezione contro i fulmini erano spesso unicamente soggettive e non sempre basate su riflessioni comprensibili per tutti i soggetti coinvolti. Una tale valutazione quantitativa quindi rappresenta un presupposto significativo per decidere se, in che misura e quali misure di protezione da fulmini devono essere previste per una determinata struttura. Così, a lungo termine, verrà fornito anche un contributo all'accettazione della protezione da fulmini ed alla prevenzione di danni. 3.2.13 Supporti per la progettazione L'applicazione impegnativa e non sempre semplice della procedura per la valutazione del rischio per le strutture può essere migliorata significativamente attraverso una soluzione ottenuta con il supporto del computer. Le procedure e i dati specificati nella norma CEI EN 62305-2 sono stati implementati nel software di facile accesso “DEHNsupport”. DEHNsupport offre www.dehn.it all'utente un supporto mirato nella progettazione. Sono disponibili i seguenti supporti per la progettazione: ⇒ Valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2 ⇒ Calcolo della distanza di sicurezza ⇒ Calcolo della lunghezza dei dispersori ⇒ Calcolo dell'altezza delle aste di captazione 3.3 Ispezione e manutenzione 3.3.1 Tipi di ispezioni e qualifiche degli ispettori Per assicurare una protezione duratura della struttura, delle persone che si trovano al suo interno e dei sistemi elettrici ed elettronici, i parametri meccanici ed elettrici di un sistema di protezione contro i fulmini devono rimanere stabili per tutta la durata del sistema. A questo scopo serve un programma di ispezione e di manutenzione del sistema di protezione contro i fulmini concordato, che deve essere stabilito dalle autorità, dal progettista del sistema di protezione contro i fulmini oppure dal costruttore del sistema di protezione insieme al proprietario della struttura. Se durante l'ispezione di un sistema di protezione contro i fulmini vengono rilevati dei difetti, la responsabilità di eliminare immediatamente tali difetti è compito del gestore/proprietario della struttura. La prova del sistema di protezione contro i fulmini deve essere eseguita da personale specializzato nella protezione contro i fulmini. Poiché il termine "specialista nel campo della protezione contro i fulmini" non è definito in modo univoco, dovrebbe innanzitutto essere chiarito - prima della questione delle qualifiche del verificatore - se nelle disposizioni in materia dell'oggetto di prova venga richiesto un esperto oppure un perito. L'esperto nella protezione contro i fulmini è chi, in base alla sua specializzazzione, alle sue conoscenze ed esperienze, come anche conoscenza delle relative norme di settore, è in grado di progettare, realizzare e verificare dei sistemi di protezione contro i fulmini. Come criteri di “specializzazione ed esperienze” si intende un'esperienza lavorativa pluriennale nel settore della protezione contro i fulmini. I settori progettazione, realizzazione e verifica hanno diverse pretese all'esperto in protezione contro i fulmini. www.dehn.it Un esperto possiede, in base alla sua formazione ed esperienza, anche conoscenze sufficienti nel campo delle attrezzature tecniche per le prove. È inoltre informato sulle regolamentazioni in materia di sicurezza sul posto di lavoro, direttive e norme, in modo tale da poter valutare il buono stato di sicurezza delle attrezzature tecniche. Attenzione: un esperto non è un perito! Un perito possiede, in base alla sua formazione ed esperienza, particolari conoscenze nel campo delle attrezzature tecniche per le prove. È inoltre informato sulle regolamentazioni in materia di sicurezza sul posto di lavoro, direttive e norme, in modo tale da poter valutare il buono stato di sicurezza di attrezzature tecniche complesse. Il suo compito è quello di esaminare le attrezzature tecniche e di valutarle attraverso una perizia. Possono essere periti ad esempio ingegneri delle associazioni di controllo tecnico, periti industriali, oppure altri ingegneri specializzati. Su impianti con obbligo di ispezione, è generalmente necessario fare effettuare le ispezioni da un perito. Indipendentemente dalle qualifiche necessarie del verificatore, attraverso le ispezioni deve essere garantita la funzionalità del sistema di protezione contro i fulmini rispetto agli effetti di fulminazioni dirette e indirette per quanto riguarda le persone, il contenuto, l'equipaggiamento tecnico della struttura, le tecniche di servizio, la tecnica di sicurezza e la struttura stessa in combinazione con eventuali interventi di manutenzione necessari. Per questo deve essere messo a disposizione del verificatore la documentazione di progettazione del sistema di protezione contro i fulmini contenente i criteri della progettazione, la descrizione della progettazione e i disegni tecnici. Le ispezioni da effettuare vengono distinte nel modo seguente: Esame della progettazione L'esame della progettazione deve garantire che il sistema di protezione contro i fulmini con le sue componenti corrisponda da tutti i punti di vista allo stato della tecnica attuale al momento della progettazione. Tale esame è da effettuare prima dell'adempimento della prestazione. Verifica durante la costruzione I componenti del sistema di protezione contro i fulmini che non sono più accessibili dopo il com- BLITZPLANER 43 pletamento della costruzione, devono essere ispezionati durante il loro posizionamento nella struttura. Tali parti comprendono p. es.: ⇒ dispersore di fondazione ⇒ impianto di messa a terra ⇒ collegamenti delle armature ⇒ armature in calcestruzzo utilizzate come schermatura ⇒ sistemi di calate e le loro connessioni che vengono poi annegate nel calcestruzzo La verifica comprende il controllo della documentazione tecnica così come l'ispezione a vista con la valutazione della qualità di esecuzione svolta. Collaudo Il collaudo si effettua dopo il completamento del sistema di protezione contro i fulmini. In tale occasione devono essere esaminati completamente: ⇒ il rispetto del concetto di protezione secondo le norme (progettazione), ⇒ l'esecuzione (regola dell arte) tenendo conto di: ⇒ tipologia d'uso, ⇒ equipaggiamento tecnico della struttura e ⇒ condizioni sul luogo. Ispezione a vista I sistemi di protezione contro i fulmini delle strutture, come le zone critiche dei sistemi di protezione contro i fulmini (ad esempio in caso di influenza consistente dovuta a condizioni ambientali critiche), devono essere sottoposti a ispezioni visive tra un'ispezione periodica e l'altra. Queste dovranno essere eseguite con intervalli da 1 a 2 anni (Tabella 3.3.1.1). Ispezione supplementare Oltre alle ispezioni periodiche è necessario effettuare una verifica del sistema di protezione contro i fulmini in caso di: ⇒ modifiche consistenti della tipologia ,d'uso ⇒ modifiche della struttura, ⇒ aggiunzioni, Ispezione periodica Le ispezioni effettuate regolarmente sono il presupposto per l'efficacia continuativa di un sistema di protezione contro i fulmini. Devono essere eseguite ad intervalli variabili da 1 a 4 anni. La tabella 3.3.1.1 contiene dei suggerimenti per gli intervalli tra le ispezioni complete di un sistema di protezione contro i fulmini in condizioni ambientali medie. Se esistono degli obblighi imposti per legge dai Livello di protezione decreti con dei termini di verifica, tali termini valgono come requisiti minimi. Se attraverso specifici obblighi di legge, vengono prescritte, delle ispezioni regolari dell'impianto elettrico della struttura, nell'ambito di tale verifica dovrà essere anche esaminata la funzionalità delle misure di protezione contro i fulmini interne. ⇒ ampliamenti oppure, ⇒ riparazioni su una struttura protetta. Queste ispezioni devono essere eseguite anche quando si accerta un caso di fulminazione sul sistema di protezione contro i fulmini. Ispezione visiva Ispezione completa (anni) (anni) Ispezione completa di impianti critici (anni) I e II 1 2 1 III e IV 2 4 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 - 15 mesi quando questo sia considerato vantaggioso per la verifica della variazione stagionale della resistenza del terreno. Tabella 3.3.1.1 Intervalli massimi delle verifiche dell'LPS 44 BLITZPLANER www.dehn.it 3.3.2 Procedura dell'ispezione L'ispezione include il controllo della documentazione tecnica, l'ispezione a vista e le prove. Controllo della documentazione tecnica La documentazione deve essere controllata sotto l'aspetto di: ⇒ completezza e ⇒ conformità alle norme. L'ispezione a vista Attraverso l'ispezione a vista occorre verificare che: ⇒ il sistema complessivo corrisponda alla documentazione tecnica, ⇒ il sistema complessivo della protezione contro i fulmini esterna e interna si trovi in condizioni regolari, ⇒ non vi siano connessioni lasche o rotture nei conduttori e nelle giunzioni del sistema di protezione contro i fulmini, ⇒ tutte le connessioni a terra visibili siano intatte, ⇒ tutti i conduttori e componenti del sistema siano ancorate correttamente e gli elementi che assicurano la protezione meccanica siano intatti e al loro posto, ⇒ non vi siano state effettuate aggiunte o modifiche alla struttura protetta che richiedono delle misure di protezione addizionali, ⇒ i dispositivi di protezione da sovratensione installati nei sistemi di alimentazione e nei sistemi informatici siano stati installati correttamente, ⇒ i dispositivi di protezione da sovratensioni non siano scollegati o danneggiati, ⇒ non siano intervenuti i dispositivi di sovracorrente installati a monte dei dispositivi di protezione da sovratensione, ⇒ siano state eseguite le connessioni equipotenziali della protezione contro i fulmini sugli ampliamenti di nuovi circuiti di alimentazione, installati nella struttura dopo l'ultima verifica, ⇒ i collegamenti equipotenziali all'interno della struttura siano efficienti e integri, ⇒ siano stati presi i provvedimenti necessari in caso di ravvicinamenti del sistema di protezione contro i fulmini rispetto agli altri impianti. www.dehn.it Avvertenze: per impianti di messa a terra installati da oltre 10 anni, lo stato e la consistenza del conduttore di terra e i suoi collegamenti possono essere valutati soltanto con un dissotterramento in diversi punti. Prove Attraverso le prove devono essere esaminati la continuità dei collegamenti e lo stato dell'impianto di messa a terra. ⇒ Continuità dei collegamenti Deve essere verificato che tutti i collegamenti e le connessioni dei captatori, le derivazioni, i collegamenti equipotenziali, le schermature ecc. presentino una bassa resistenza (ohmica). Il valore di riferimento è < 1 Ω. ⇒ Stato dell'impianto di messa a terra La continuità dell'impianto di messa a terra in tutti i punti di misura deve essere misurata per verificare la continuità dei conduttori e dei connettori (valore di riferimento < 1 Ω). Inoltre devono essere misurate la continuità verso le masse metalliche (ad esempio gas, acqua, aerazione, riscaldamento), la resistenza di terra complessiva del sistema di protezione contro i fulmini e la resistenza di terra di ciascun dispersore locale e dei dispersori ad anello parziali. I risultati delle prove devono essere confrontati con le prove precedenti. Se si verifica uno scarto considerevole rispetto ai valori di misurazione precedenti, devono essere eseguiti ulteriori accertamenti. 3.3.3 Documentazione Per ogni ispezione deve essere redatto un rapporto. Questo dovrà essere conservato - unitamente al progetto dell'LPS e ai rapporti delle ispezioni precedenti - presso il committente della struttura/ sistema oppure presso l'ufficio amministrativo competente. Per la valutazione del sistema di protezione contro i fulmini devono essere messi a disposizione del verificatore, ad esempio, i seguenti documenti: ⇒ criteri di progettazione; ⇒ descrizione del progetto; BLITZPLANER 45 ⇒ disegni tecnici relativi alla protezione contro i fulmini interna ed esterna; ⇒ Tipo di ispezione ⇒ relazioni su manutenzioni e ispezioni precedenti. b) ispezione durante l'esecuzione; Il rapporto di prova dovrebbe contenere le indicazioni seguenti: d) ispezione periodica e) ispezione supplementare ⇒ Generalità f) ispezione a vista a) proprietario, indirizzo; b) costruttore del sistema di protezione contro i fulmini, indirizzo; c) anno di costruzione. a) c) ispezione del progetto; prima ispezione; ⇒ Risultato dell'ispezione a) modifiche riscontrate nella struttura e/o nel sistema di protezione contro i fulmini; ⇒ Indicazioni sulla struttura b) scostamenti da norme, decreti, vincoli e direttive di applicazione corrispondenti al momento della costruzione; a) c) locazione; b) tipologia; c) tipo di costruzione; d) tipo di copertura del tetto; e) livello di protezione LPL. ⇒ Indicazioni sul sistema di protezione contro i fulmini a) difetti riscontrati; d) resistenza di terra oppure continuità del dispersore ad anello sui singoli punti di sezionamento con indicazione del metodo di misurazione e del tipo di apparecchio di misurazione; e) resistenza di terra complessiva (misurazione senza o con conduttore di protezione e massa metallica nell'edificio). materiale e sezione dei conduttori; b) numero delle calate, ad esempio punti di sezionamento (identificazione secondo le indicazioni sul disegno); distanza di sicurezza calcolata; ⇒ Verificatore c) tipo dell'impianto di messa a terra (ad esempio dispersore ad anello, dispersore verticale, dispersore di fondazione); c) e) data dell'ispezione; d) esecuzione dell'equipotenzialità antifulmine verso masse metalliche, verso impianti elettrici e verso barre equipotenziali esistenti. f) firma della ditta/organizzazione del verificatore. ⇒ Documenti basilari per la verifica a) nome del verificatore; b) ditta/organizzazione del verificatore; nome dell'assistente; d) numero di pagine del rapporto di ispezione; Un esempio di rapporto di ispezione corrispondente ai requisiti della norma DIN V VDE V 0185-3 è riportato nel sito web www.dehn.de. descrizione e disegni del sistema di protezione contro i fulmini; b) norme e disposizioni relative alla protezione contro i fulmini in vigore al momento della costruzione; c) a) ulteriori documenti per la verifica (ad esempio decreti, vincoli) relativi al periodo della costruzione. 46 BLITZPLANER 3.3.4 Manutenzione La manutenzione e le verifiche dei sistemi di protezione contro i fulmini devono essere coordinate. Dovrebbero essere fissate, per tutti i sistemi di protezione contro i fulmini, oltre alle ispezioni, anche delle manutenzioni periodiche. www.dehn.it La frequenza dei lavori di manutenzione dipende dai seguenti fattori: ⇒ misurazione della resistenza dell'impianto di messa a terra; ⇒ perdita di qualità causata da agenti atmosferici o ambientali; ⇒ ispezione a vista di tutti i dispositivi di protezione da sovratensione (tipicamente i dispositivi di protezione da sovratensione sulle linee di ingresso del sistema di alimentazione e del sistema informatico) per rilevare eventuali danneggiamenti o interventi; ⇒ effetto di fulminazioni dirette e dei possibili danni causati da queste ultime; ⇒ livello di protezione della struttura in esame. Le attività di manutenzione dovrebbero essere definite in modo differenziato per ogni sistema di protezione contro i fulmini, e dovrebbero diventare parte integrante del programma di manutenzione complessivo della struttura. Dovrebbe altresì essere stabilita una manutenzione periodica. Questa permette un confronto dei risultati rilevati al momento con quelli delle manutenzioni precedenti. Inoltre, questi valori potranno essere utilizzati come confronto per le verifiche future. Le seguenti misure dovrebbero essere previste in una manutenzione periodica: ⇒ controllo di tutti i conduttori e componenti del sistema di protezione contro i fulmini; ⇒ misurazione della continuità elettrica delle installazioni del sistema LPS; www.dehn.it ⇒ rifissaggio di componenti e conduttori; ⇒ prova della inalterata efficacia del sistema di protezione contro i fulmini dopo eventuali aggiunzioni o modifiche alla struttura. Di tutti i lavori di manutenzione dovrebbe essere redatto un rapporto completo. Questo dovrebbe contenere le modifiche effettuate o da effettuare. Questi rapporti forniscono un aiuto per la valutazione degli elementi e delle installazioni del sistema di protezione contro i fulmini. Sulla loro base è possibile effettuare e aggiornare le manutenzioni periodiche. I protocolli di manutenzione dovrebbero essere custoditi insieme ai disegni di progetto ed ai rapporti di ispezione del sistema di protezione contro i fulmini. BLITZPLANER 47 4 Sistema di protezione contro i fulmini Sistema di protezione contro i fulmini (LPS) Equipotenzialità antifulmine Distanze di sicurezza Impianto di terra Sistema di calate Sistema di captatori secondo CEI EN 62305 Figura 4.1 Componenti di un sistema di protezione contro i fulmini I sistemi di protezione contro i fulmini hanno il compito di proteggere le strutture da incendi o da distruzione meccanica e le persone dentro agli edifici da danni o persino da morte. Un sistema di protezione contro i fulmini è costituito da una protezione esterna e una interna (Figura 4.1). Le funzioni della protezione contro i fulmini esterna sono: ⇒ intercettare le fulminazioni dirette con un sistema di captatori; ⇒ condurre la corrente da fulmine in modo sicuro verso terra con un sistema di calate; ⇒ distribuire la corrente di fulmine nella terra attraverso l'impianto di messa a terra. 48 BLITZPLANER La funzione della protezione contro i fulmini interna è ⇒ evitare la formazione di scariche pericolose all'interno della struttura. Questo viene ottenuto attraverso l'equipotenzialità o la distanza di sicurezza tra gli elementi del sistema di protezione e altri elementi conduttori all'interno della struttura. L'equipotenzialità antifulmine riduce le differenze di potenziale causate dalla corrente di fulmine. Viene ottenuta attraverso il collegamento diretto di tutte le parti conduttrici separate dell'impianto tramite conduttori oppure dispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) (Figura 4.2). www.dehn.it Distanza di sicurezza Sistema di captatori Sistema di calate Quadro di consegna energia Scaricatore di corrente da fulmine per 230/400 V, 50 Hz Impianto di terra Scaricatore di corrente da fulmine per linea telefonica Sistema equipotenziale antifulmine Sistema equipotenziale per riscaldamento, clima, acqua Dispersore di fondazione Figura 4.2 Sistema di protezione contro i fulmini (LPS - Lightning Protection System) In base ad una serie di regole costruttive, per i sistemi di protezione contro i fulmini, sono state fissate le quattro classi di LPS I, II, III e IV corrispondenti ai livelli di protezione LPL. Ciascuna classe di LPS comprende regole costruttive dipendenti dalla classe di LPS (ad esempio raggio della sfera rotolante, larghezza delle maglie) e indipendenti dalla classe di LPS (ad esempio sezioni, materiali). www.dehn.it Per assicurare la continuità di servizio dei sistemi informativi complessi anche in caso di fulminazione diretta, sono necessarie delle misure supplementari - considerando come base il sistema di protezione contro i fulmini - per la protezione da sovratensioni dei sistemi elettronici. Le misure di protezione complete sono descritte nel capitolo 7 come concetto di protezione contro i fulmini. BLITZPLANER 49 5 Protezione contro i fulmini esterna 5.1 Dispositivi di captazione I dispositivi di captazione di un sistema di protezione dai fulmini hanno il compito di preservare il volume da proteggere dalle fulminazioni dirette. Devono quindi essere impostati in modo da poter evitare fulminazioni incontrollate sull'edificio/ struttura. Attraverso un dispositivo di captazione ben dimensionato potranno essere ridotti gli effetti dei fulmini su una struttura. I dispositivi di captazione possono essere composti da diversi elementi, che sono liberamente combinabili tra di loro: Per stabilire la disposizione e le posizioni dei dispositivi di captazione, possono essere utilizzati tre metodi: ⇒ metodo della sfera rotolante; ⇒ metodo della maglia; ⇒ metodo dell'angolo di protezione. Il metodo della sfera rotolante è il metodo di progettazione più universale, raccomandabile soprattutto per i casi più complicati dal punto di vista della geometria. In seguito vengono descritti i tre diversi metodi. 5.1.1 Metodi di calcolo e tipi di dispositivi di captazione ⇒ aste; ⇒ fili e funi tese; ⇒ conduttori amagliati Metodo della sfera rotolante - "modello elettricogeometrico" Quando si determina la posizione dei dispositivi di captazione del sistema di protezione contro i fulmini, è necessario prestare particolare attenzione alla protezione degli angoli e bordi della struttura da proteggere. Ciò vale soprattutto per dispositivi di captazione sui tetti e sulle parti superiori delle facciate. I dispositivi di captazione devono essere disposti principalmente negli angoli e sui bordi. Nel caso di fulmini nube-terra, un canale discendente avanza con passi tortuosi verso terra. Quando il canale discendente è vicino alla terra, da alcune centinaia a poche decine di metri, viene superata la rigidità dielettrica dell'aria vicina alla terra. A questo punto parte dalla terra un'altra scarica "leader" simile al canale discendente in direzione della punta del canale discendente: cioè una con- Asta di captazione Larghezza maglia M Calata h2 Angolo di protezione α Sfera rotolante h1 r Dispersore Altezza massima struttura Classe dell’LPS I II III IV Raggio della Larghezza della sfera (r) maglia (M) 20 m 30 m 45 m 60 m 5x5m 10 x 10 m 15 x 15 m 20 x 20 m Figura 5.1.1 Metodo per la disposizione dei dispositivi di captazione su edifici alti 50 BLITZPLANER www.dehn.it Sfera rotolante Canale discendente Punta del canale discendente Punto distante dalla punta del canale discendente Controscarica ascendente Controscarica ascendente Punto più vicino alla punta del canale discendente a nz hB sta ale Di fin ica ar sc Una sfera rotolante può, come dimostrato con questo modello, non solo toccare la punta della torre, ma anche la navata della chiesa in più punti. In tutti i punti di contatto sono possibili delle fulminazioni. Figura 5.1.1.1 Controscarica in partenza, che determina il punto di abattimento del fulmine troscarica verso l'alto. Così viene stabilito il punto di abbattimento di un fulmine (Figura 5.1.1.1). Il punto di partenza della controscarica verso l'alto e quindi il futuro punto di abbattimento del fulmine viene determinato soprattutto dalla punta dal canale discendente. La punta del canale discendente può avvicinarsi a terra solo fino ad una determinata distanza. Questa distanza viene stabilita attraverso l'intensità di campo del terreno durante l'avvicinamento della punta del canale discendente. La minima distanza tra punta del canale discendente e punto di partenza della controscarica verso l'alto viene chiamato distanza della scarica finale hB (corrisponde al raggio della sfera rotolante). Appena dopo il superamento della rigidità dielettrica in un punto, si forma la controscarica verso l'alto, che, superando la distanza di scarica disruptiva finale, causa la scarica disruptiva finale. Sulla base di osservazioni dell'effetto di protezione di funi di guardia e pali dell'alta tensione, è stato elaborato il cosiddetto "modello elettrico-geometrico". Si basa sull'ipotesi che la punta del canale discendente si avvicina agli oggetti sulla terra in modo arbitrario e non influenzato fino alla distanza della scarica disruptiva finale. Il punto di abbattimento viene in seguito determinato dall'oggetto che presenta la distanza più breve dal canale discendente. La controscarica che parte da lì si "impone" (Figura 5.1.1.2). www.dehn.it Figura 5.1.1.2 Modello della sfera rotolante Fonte: Prof. Dr. A. Kern, Aquisgrana, Germania Suddivisione in classi di LPS e raggio della sfera rotolante In prima approssimazione, esiste una proporzionalità tra il valore di cresta della corrente da fulmine e la carica elettrica accumulata nel canale discendente. Inoltre, l'intensità di campo della terra in caso di un crescente canale discendente, in prima approssimazione è dipendente in modo lineare dalla carica accumulata nel canale discendente. Esiste quindi una proporzionalità tra il valore di cresta I della corrente di fulmine e la distanza della scarica disruptiva finale hB (= raggio della sfera rotolante): r = 10 ⋅ I 0 , 65 r in m I in kA La protezione contro i fulmini di edifici viene descritta nella norma CEI EN 62305-1. Questa norma definisce tra l'altro la classificazione in diverse classi di LPS e stabilisce le misure di protezione contro i fulmini da esse derivanti. Sono definite quattro classi di LPS, basate sui corrispondenti LPL. La classe I offre la protezione più alta, mentre la classe IV offre, nel confronto, la protezione più bassa. Oltre alla classe di LPS è definita anche l'efficacia di intercettazione dei dispositivi di captazione, cioè quale percentuale delle probabili fulminazioni può essere controllata sicu- BLITZPLANER 51 Livello di protezione LPL Probabilità per i valori limite dei parametri da fulmine Raggio della sfera rotolante (distanza scarica finale hB) r in m Minimo valore di cresta della corrente I in kA < valori massimi secondo tabella 5 CEI EN 62305-1 > valori minimi secondo tabella 6 CEI EN 62305-1 IV 0,84 0,97 60 16 III 0,91 0,97 45 10 II 0,97 0,98 30 5 I 0,99 0,99 20 3 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 corrente I. Fonte: Tabella 5,6 e 7 della CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1) ramente tramite i dispositivi di captazione. Da qui si ricava il tratto della scarica disruptiva finale e quindi il raggio della sfera rotolante. Le relazioni tra livello di protezione, efficienza dei dispositivi di captazione, distanza della scarica disruptiva finale/ raggio della sfera rotolante e valore di cresta della corrente sono raffigurati nella tabella 5.1.1.1. Considerando come base l'ipotesi del "modello elettrico-geometrico", secondo il quale la punta del canale discendente si avvicina agli oggetti sulla terra in modo arbitrario e non influenzato fino alla distanza della scarica finale, è possibile dedurre un procedimento generale, che permette di controllare lo spazio da proteggere. Per eseguire questo procedimento della sfera rotolante è necessario un modello in scala dell'oggetto da proteggere (ad esempio in scala 1:100), sul quale siano riprodotti i bordi esterni e, all'occorrenza, i dispositivi di captazione. A seconda della posizione dell'oggetto in esame, è anche necessario includere gli edifici e oggetti circostanti, dal momento che questi potrebbero risultare efficaci come "misure di protezione naturali" per gli oggetti in esame. E' necessario, inoltre, utilizzare una sfera rotolante in scala corrispondente al livello di protezione desiderato con il raggio corrispondente alla distanza della scarica finale (il raggio r della sfera rotolante deve a seconda del livello di protezione corrispondere in scala al raggio di 20, 30, 45 o 60 m). Il centro della sfera rotolante utilizzata corrisponde alla punta del canale discendente, verso la quale si formano le rispettive controscariche. La sfera rotolante viene quindi fatta rotolare attorno all'oggetto in esame, e tutti i punti di contatto - che corrispondono ai possibili punti di abbattimento del fulmine - vengono segnati. In seguito la sfera rotolante viene fatta rotolare in 52 BLITZPLANER tutte le direzioni sopra l'oggetto in esame. Di nuovo vengono segnati tutti i punti di contatto. Si rileveranno così sul modello tutti i punti di un eventuale abbattimento del fulmine; possono anche essere rilevate zone di abbattimenti laterali. Si potranno individuare chiaramente anche le zone protette che derivano dalla geometria dell'oggetto da proteggere e dal suo ambiente circostante. In questi punti non è necessario installare un dispositivo di captazione (Figura 5.1.1.3). Occorre tuttavia osservare che in cima a torri sono già state rilevate tracce di fulminazione su alcune parti che non erano state toccate direttamente dalla sfera rotolante. Questo si può spiegare con il fatto che in caso di fulmini multipli, la base del fulmine si è spostata a seconda delle condizioni del vento. Può, perciò, accadere, che intorno ai punti di abbattimento rilevati si crei una zona di circa un metro, anch'essa soggetta a possibili abbattimenti di fulmini. Sfera rotolante r r r r r r Struttura Figura 5.1.1.3 Utilizzo schematico del metodo della sfera rotolante su un edificio con una superficie complessa www.dehn.it Esempio 1: nuova costruzione di un edificio amministrativo a Monaco Nella fase di progettazione del nuovo edificio amministrativo è stato deciso - a causa della geometria complessa - di utilizzare il metodo della sfera rotolante per identificare le zone a rischio di fulminazione. Questo è stato possibile perché era disponibile un modello architettonico dell'edificio in scala 1:100. Come requisito per il sistema di protezione contro i fulmini è stato stabilito il livello di protezione I, cioè, il raggio della sfera rotolante nel modello era di 20 cm (Figura 5.1.1.4). Nei punti in cui la sfera rotolante tocca le parti dell'edificio, si può verificare una fulminazione con relativo valore di cresta di corrente minima di 3 kA (Figura 5.1.1.5). In tali punti erano quindi necessari dei dispositivi di captazione adeguati. Se oltre a questo, in quei punti oppure nelle immediate vicinanze venivano localizzati degli impianti elettrici (ad esempio sul tetto dell'edificio), dovevano essere adottate delle misure di captazione ampliate. Attraverso l'utilizzo del metodo della sfera rotolante è stata così evitata l'installazione di impianti di captazione laddove dal punto di vista della tecnica di protezione non erano strettamente necessari. D'altro canto è stato possibile migliorare la protezione da fulminazioni dirette, ove necessario (Figura 5.1.1.5). Esempio 2: Duomo di Aquisgrana Il duomo si trova nel centro storico di Aquisgrana ed è circondato da diversi edifici alti. Direttamente vicino al duomo si trova un modello in scala 1:100, che serve a far capire meglio ai visitatori la geometria del duomo. Gli edifici circostanti offrono al duomo di Aquisgrana, in parte, una protezione naturale contro le fulminazioni. A questo scopo, e anche per dimostrare l'efficacia delle misure di protezione contro i fulmini, sono stati riprodotti gli edifici circostanti in scala-modello (1:100) (Figura 5.1.1.6). La figura 5.1.1.6 mostra inoltre le sfere rotolanti dei livelli di protezione II e III (cioè con raggi di 30 cm e 45 cm) sul modello. Lo scopo era quello di dimostrare l'aumento dei requisiti richiesti ai dispositivi di captazione con la riduzione del raggio della sfera rotolante, cioè quali zone del duomo di Aquisgrana con un livello do protezione II più elevata possono essere www.dehn.it Figura 5.1.1.4 Nuovo edificio amministrativo: modello con sfera rotolante del livello di protezione I Fonte: WBG Wiesinger Figura 5.1.1.5 Nuovo edificio della sede amministrativa dell'assicurazione DAS: zone a rischio di fulminazione per il livello di protezione I nella vista dall'alto (estratto) Fonte: WBG Wiesinger Figura 5.1.1.6 Duomo di Aquisgrana: modello con ambiente circostante e sfere rotolanti per i livelli di protezione II e III Fonte: Prof. Dr. A. Kern, Aquisgrana, Germania BLITZPLANER 53 aggiuntivamente considerate come esposte al pericolo di abbattimento del fulmine. La sfera rotolante con raggio minore (corrispondente al livello di protezione superiore) tocca Penetrazione p r Conduttore di captazione naturalmente il modello in tutte le parti toccati anche dalla sfera più grande. E' quindi necessario rilevare solo le parti di contatto supplementari. Per il dimensionamento dell'impianto di captazione per una struttura oppure una costruzione montata sul tetto, è - come dimostrato - determinante la profondità di penetrazione della sfera rotolante. Con la seguente formula è possibile calcolare la profondità di penetrazione p della sfera rotolante, quando questa viene fatta rotolare, ad esempio, su "rotaie". Questo si può ottenere ad esempio con due funi tese. Δh d 1 2 p = r − ⎡⎣ r 2 − ( d / 2 ) ⎤⎦ 2 Figura 5.1.1.7 Profondità di penetrazione p della sfera rotolante I 20 30 45 60 Zona protetta quadrangolare tra quattro aste di captazione Δh p d r r Classe dell'LPS II III IV Figura 5.1.1.8 Impianto di captazione per strutture sul tetto onale Struttura sul tetto Lucernario Δh iag d D Figura 5.1.1.9 Calcolo Δh con diverse aste di captazione secondo il metodo della sfera rotolante 54 BLITZPLANER r raggio della sfera rotolante d distanza tra le due aste o tra i due conduttori di captazione paralleli La figura 5.1.1.7 illustra questo approccio. Se la superficie del tetto o delle strutture poste al di sopra del tetto stesso deve essere protetta da fulminazione diretta, questo viene spesso realizzato con l'utilizzo di aste di captazione. Attraverso il posizionamento a quadrato delle aste, che di solito non vengono collegate, la sfera non rotola "su rotaie", ma penetra più in profondità, e così si aumenta la profondità di penetrazione della sfera (Figura 5.1.1.8). L'altezza delle aste di captazione Δh dovrebbe sempre essere tenuta più alta del valore individuato della profondità di penetrazione p e quindi dalla flessione della sfera. Attraverso questo aumento di altezza dell'asta viene garantito che la sfera rotolante non tocchi l'oggetto da proteggere. Un'altra possibilità per individuare l'altezza delle aste di captazione, è ricavabile dalla tabella 5.1.1.2. Determinante per la profondità di penetrazione della sfera rotolante è la maggiore distanza delle aste tra di esse. Attraverso la maggiore distanza può essere trovata sulla tabella la profondità di penetrazione p (flessione). Le aste di captazione devono essere dimensionate in base all'altezza della costruzione sul tetto (relativa alla posizione dell'asta di captazione) e in base alla profondità di penetrazione (Figura 5.1.1.9). www.dehn.it d Penetrazione della sfera rotolante [m] (arrotondato) p. es. grondaia Distanza tra le aste di Classe dell'LPS con raggio della sfera rotolante in metri captazione [m] I (20 m) II (30 m) III (45 m) IV (60 m) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 23 26 29 32 35 0,03 0,10 0,23 0,40 0,64 0,92 1,27 1,67 2,14 2,68 3,64 4,80 6,23 8,00 10,32 0,02 0,07 0,15 0,27 0,42 0,61 0,83 1,09 1,38 1,72 2,29 2,96 3,74 4,62 5,63 0,01 0,04 0,10 0,18 0,28 0,40 0,55 0,72 0,91 1,13 1,49 1,92 2,40 2,94 3,54 0,01 0,03 0,08 0,13 0,21 0,30 0,41 0,54 0,68 0,84 1,11 1,43 1,78 2,17 2,61 Tabella 5.1.1.2 Flessione della sfera rotolante con due aste oppure due conduttori di captazione paralleli Se, ad esempio, viene individuata tramite calcolo oppure tramite tabella un'altezza dell'asta di captazione di 1,15m, di solito viene utilizzata una misura commerciale di 1,5 m. Metodo delle maglie L'impianto di captazione a maglie può essere applicato universalmente e indipendentemente dall'altezza dell'edificio e dalla forma del tetto. Sulla copertura del tetto viene posta una rete di captazione con una larghezza delle maglie corrispondente al livello di protezione (Tabella 5.1.1.3). Per l'impianto di captazione a maglie, la flessione della sfera rotolante viene semplificata e presunta come zero. La posizione delle singole maglie può essere scelta liberamente utilizzando il punto più alto e gli spigoli esterni dell'edificio, così come le componenti di costruzione in metallo, utilizzabili come impianto di captazione naturale. I conduttori di captazione sugli spigoli perimetrali delle strutture devono essere installate il più vicino possibile agli spigoli stessi. Una scossalina in metallo può essere utilizzata come dispositivo di captazione e/o di calata, se le misure minime necessarie per gli elementi naturali dell'impianto di captazione vengono soddisfatti (Figura 5.1.1.10). www.dehn.it Figura 5.1.1.10 Dispositivo di captazione a maglie Metodo dell'angolo di protezione Il metodo dell'angolo di protezione è dedotto dal modello di fulmine geometrico-elettrico. L'angolo di protezione viene determinato dal raggio della sfera rotolante. L'angolo di protezione paragonabile con il raggio della sfera rotolante si ottiene, quando una linea obliqua taglia la sfera rotolante in modo che le superfici così create siano di misura uguale (Figura 5.1.1.11). Questa procedura è da utilizzare per edifici di misure simmetriche (ad esempio tetti a punta) oppure per strutture sul tetto (ad esempio antenne, tubi di sfiato). L'angolo di protezione dipende dal livello di protezione e dall'altezza dell'impianto di captazione sopra il piano di riferimento (Figura 5.1.1.12). I conduttori di captazione, aste di captazione, pali e funi dovrebbero essere posizionati in modo da far rientrare tutte le parti della struttura da proteggere all'interno del volume protetto dall'impianto di captazione. Il volume protetto può essere "a forma conica" oppure "a forma di tenda" ottenibile ad esempio con l'utilizzo di una fune tesa (Figure da 5.1.1.13 a 5.1.1.15). Se vengono posizionate le aste di captazione per la protezione di strutture installate sulla superficie del tetto, l'angolo di protezione α può variare. Classe dell'LPS Lato di magliatura I 5x5m II 10 x 10 m III 15 x 15 m IV 20 x 20 m Tabella 5.1.1.3 Lato di magliatura BLITZPLANER 55 Metodo dell'angolo di protezione Sfera rotolante α° 80 70 r 60 50 Angolo di protezione 40 30 Identico contenuto ddi superficie Asta di captazione α° I 20 Base II III IV 10 0 02 10 20 30 40 50 60 h (m) Figura 5.1.1.11 Angolo di protezione e raggio della sfera rotolante confrontabile Figura 5.1.1.12 Angolo di protezione α come funzione dell'altezza h in base al livello di protezione Angolo α h1 α° α° Angolo α α1 α2 H h2 h1 Fune di captazione Figura 5.1.1.14 Esempio per impianto di captazione con angolo di protezione α h1 Figura 5.1.1.13 Volume protetto a forma di cono α° h1 h1: Altezza fisica dell'asta di captazione L'angolo α è dipendente dal livello di protezione e dall'altezza dal suolo del conduttore di captazione Figura 5.1.1.15 Area protetta da una fune di captazione 56 BLITZPLANER Nota: L'angolo di protezione α1 si riferisce all'altezza del dispositivo di captazione h1 sopra la superficie del tetto da proteggere (livello di riferimento); L'angolo di protezione α2 si riferisce all'altezza h2 = h1 + H, dove il livello di riferimento è a livello del suolo. Figura 5.1.1.16 Volume protetto da un'asta di captazione verticale www.dehn.it Altezza asta di captazione h in m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 LPL I Angolo α Distanza a in m Angolo α 71 71 66 62 59 56 53 50 48 45 43 40 38 36 34 32 30 27 25 23 2,90 5,81 6,74 7,52 8,32 8,90 9,29 9,53 10,00 10,00 10,26 10,07 10,16 10,17 10,12 10,00 9,81 9,17 8,86 8,49 74 74 71 68 65 62 60 58 56 54 52 50 49 47 45 44 42 40 39 37 36 35 36 32 30 29 27 26 25 23 Angolo LPL II Distanza a in m 3,49 6,97 8,71 9,90 10,72 11,28 12,12 12,80 13,34 13,76 14,08 14,30 14,95 15,01 15,00 15,45 15,31 15,10 15,39 15,07 15,26 15,40 16,71 15,00 14,43 14,41 13,76 13,66 13,52 12,73 Angolo α 77 77 74 72 70 68 66 64 62 61 59 58 57 55 54 53 51 50 49 48 47 46 47 44 43 41 40 39 38 37 36 35 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 α Altezza h dell'asta di captazione Distanza a LPL III Distanza a in m 4,33 8,66 10,46 12,31 13,74 14,85 15,72 16,40 16,93 18,04 18,31 19,20 20,02 19,99 20,65 21,23 20,99 21,45 21,86 22,21 22,52 22,78 24,66 23,18 23,31 22,60 22,66 22,67 22,66 22,61 22,52 22,41 23,11 22,93 22,73 22,50 22,23 21,94 21,62 21,27 20,89 20,48 20,05 19,59 19,10 Angolo α 79 79 76 74 72 71 69 68 66 65 64 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 53 50 49 49 48 47 46 45 44 44 43 42 41 40 40 39 38 37 37 36 35 35 34 33 32 32 31 30 30 29 28 27 27 26 25 25 24 23 LPL IV Distanza a in m 5,14 10,29 12,03 13,95 15,39 17,43 18,24 19,80 20,21 21,45 22,55 22,57 23,45 24,25 24,96 25,61 26,18 26,69 27,13 27,53 27,87 28,16 30,52 28,60 28,76 29,91 29,99 30,03 30,03 30,00 29,94 30,90 30,77 30,61 30,43 30,21 31,05 30,77 30,47 30,14 30,90 30,51 30,11 30,81 30,35 29,87 29,37 29,99 29,44 28,87 29,44 28,82 28,18 27,51 28,02 27,31 26,58 27,05 26,27 25,47 Tabella 5.1.1.4 Angolo di protezione α dipendente dal livello di protezione contro i fulmini www.dehn.it BLITZPLANER 57 Nella figura 5.1.1.16 il piano di riferimento per l'angolo di protezione α1 è la superficie del tetto. L'angolo di protezione α2 ha come piano di riferimento il suolo, e quindi l'angolo α2 secondo la figura 5.1.1.12 e la tabella 5.1.1.4 è minore rispetto a α1. Nella tabella 5.1.1.4 il rispettivo angolo di protezione può essere individuato secondo il livello di protezione e la distanza corrispondente (zona di protezione). Gli organi di captazione di un sistema di protezione contro i fulmini esterno non isolati per la protezione di una struttura possono essere realizzati nei seguenti modi: Se il tetto è fatto in materiale non infiammabile, i conduttori di captazione possono essere disposte sulla superficie della struttura (ad esempio tetto a Metodo dell'angolo di protezione per dispositivi di captazione isolati di costruzioni sul tetto Particolari problemi si verificano quando delle strutture sul tetto - che spesso vengono installate in un secondo momento - fuoriescono dalle zone protette, ad esempio fuori dalle maglie. Se queste strutture sul tetto contengono in più anche degli impianti elettrici o elettronici, come ad esempio aeratori, antenne, sistemi di misurazione oppure telecamere, allora sono necessarie delle misure di protezione complementari. Quando questi dispositivi sono direttamente collegati al sistema di protezione contro i fulmini esterno, in caso di fulminazione verranno introdotte nella struttura delle correnti parziali, che possono causare la distruzione di impianti sensibili alle sovratensioni. Attraverso l'installazione di dispositivi di captazione isolati possono essere evitate le fulminazioni su queste strutture poste al di sopra del tetto. Per proteggere le strutture sul tetto più piccole (comprendenti impianti elettrici) sono adatte le aste di captazione come illustrato in figura 5.1.1.17. Queste formano una zona di protezione a forma conica e impediscono una fulminazione diretta sulle strutture poste sul tetto. Figura 5.1.1.17 Protezione di piccole strutture sul tetto da fulminazione diretta con aste di captazione Figura 5.1.1.18 Tetto a falda con staffa portafilo Durante il dimensionamento dell'altezza dell'asta di captazione (vedere anche capitolo 5.6) deve essere presa in considerazione la distanza di sicurezza s. Dispositivi di captazione isolati e non isolati Si distinguono due tipi di dispositivi di captazione per l'esecuzione di un sistema di protezione contro i fulmini esterno: ⇒ isolato ⇒ non isolato Le due esecuzioni sono combinabili tra loro. 58 BLITZPLANER Figura 5.1.1.19 Tetto piano con aste di captazione e staffe portafilo: protezione per lucernari www.dehn.it falda oppure tetto piano). Di solito vengono utilizzati materiali da costruzione non infiammabili. In questo modo le componenti del sistema di protezione contro i fulmini esterno possono essere montate direttamente sulla struttura (Figure 5.1.1.18 e 5.1.1.19). Se il tetto è composto da materiali facilmente infiammabili, come ad esempio nel caso di tetti morbidi fatti p.es. di paglia, la distanza tra le parti infiammabili del tetto e l'impianto di captazione costituito da aste, funi o maglie non deve essere inferiore a 0,4 m. Le parti facilmente infiammabili della struttura da proteggere non devono trovarsi a contatto diretto con le parti del sistema di protezione dai fulmini esterno. Non possono nemmeno trovarsi sotto la copertura del tetto, la quale in caso di fulminazios α Distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3 Angolo di protezione secondo tabella 5.1.1.4 ne potrebbe venire perforata (vedere anche capitolo 5.1.5 sugli edifici con copertura morbida). In caso di dispositivi di captazione isolati, l'intera struttura viene protetta dalla fulminazione diretta attraverso aste di captazione, pali di captazione oppure con funi tese su pali di captazione. Gli organi di captazione devono essere installati in modo da rispettare la distanza di sicurezza s dalla struttura. Le figure 5.1.1.20 e 5.1.1.21 illustrano un tipo di struttura con dispositivi di captazione isolati. La distanza di sicurezza s tra gli organi di captazione e la struttura deve essere rispettata. Questi impianti isolati dalla struttura vengono spesso utilizzati quando sono presenti sul tetto dei materiali infiammabili, come ad esempio la canna palustre, oppure anche in caso di ambienti a rischio d'esplosione, quali distributori di benzina. Si rimanda anche al capitolo 5.1.5 "Impianto di captazione per edifici con copertura morbida". α α s s Palo di captazione Palo di captazione Struttura protetta Piano di riferimento Figura 5.1.1.20 Sistema di protezione contro i fulmini isolato con due pali isolati secondo il metodo dell'angolo di protezione: proiezione su una superficie verticale Un'altra possibilità di realizzare degli impianti di captazione isolati consiste nel fissare i dispositivi di captazione (aste, conduttori oppure funi) all'oggetto da proteggere con materiali isolanti come ad esempio resina in poliestere rinforzato. Questa forma di isolamento può essere limitata ad una zona oppure essere utilizzata per tutte le parti dell'impianto. Spesso viene utilizzata per strutture sul tetto come impianti di aerazione o di raffreddamento, e parti elettricamente continue verso l'interno dell'edificio (vedere anche capitolo 5.1.8). Elementi naturali di impianti di captazione s1, s2 Distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3 s1 Fune di captazione orizzontale Palo di captazione s2 s2 Struttura protetta Palo di captazione Piano di riferimento Figura 5.1.1.21 Sistema di protezione contro i fulmini isolato, composto da due pali di captazione isolati, collegati tramite una fune di captazione: proiezione su una superficie verticale attraverso due pali www.dehn.it Possono essere impiegati come elementi naturali di un impianto di captazione parti di costruzione metalliche come ad esempio attici, grondaie, ringhiere oppure rivestimenti. In un edificio con struttura portante in acciaio, tetto e facciata in metallo, queste parti sono - in determinate condizioni - utilizzabili per il sistema di protezione contro i fulmini esterno. Rivestimenti in lamiera metallica, ai lati o sull'edificio da proteggere, possono essere utilizzati, se il collegamento elettrico tra le diverse parti è eseguito in modo duraturo. Per collegamento elettrico duraturo si intende ad esempio un collegamento realizzato tramite saldatura, a pressione, avvitatura oppure rivettatura. BLITZPLANER 59 Classe dell'LPS I a IV at Materiale Spessore a Spessore b t mm t` mm piombo - 2,0 acciaio (inox, zincato) 4 0,5 titanio 4 0,5 rame 5 0,5 alluminio 7 0,65 zinco - 0,7 impedisce perforazione, surriscaldamento e incendio b 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 Se il collegamento elettrico continuo non è assicurato, questi elementi devono essere ulteriormente collegati ad esempio tramite bandelle o cavi di ponticellamento. Se lo spessore della lamiera metallica non è inferiore al valore t indicato nella tabella 5.1.1.5 e se non è rilevante la perforazione della copertura sul punto di abbattimento del fulmine nè l'accensione dei materiali combustibili sottostanti, questo tipo di lamiera può essere utilizzato come dispositivo di captazione. Non è prevista alcuna differenziazione degli spessori per livello di protezione. Se, tuttavia, fosse necessario prendere provvedimenti contro il rischio di perforazione o riscaldamento inammissibile sul punto di abbattimento del fulmine, lo spessore della lamiera metallica non dovrà essere inferiore al valore t indicato nella tabella 5.1.1.5. Questi spessori t dei materiali richiesti, in genere, ad esempio per coperture metalliche, non possono essere rispettati. Per tubi o serbatoi esiste tuttavia la possibilità di rispettare questi spessori minimi (spessore di parete). Tuttavia, se l'aumento di temperatura (riscaldamento) sui lati interni del tubo oppure del serbatoio risultasse pericoloso per il fluido contenuto (pericolo di incendio o di esplosione), questi non dovranno essere utilizzati come organo di captazione (vedere anche capitolo 5.1.4). Se i requisiti relativi allo spessore minimo non ven- 60 BLITZPLANER gono rispettati, le parti quali tubazioni o serbatoi, devono essere poste in una zona protetta da fulmini. Queste parti naturali possono essere tuttavia in grado di condurre corrente da fulmine e possono quindi essere utilizzate come conduttore o calata. Un sottile rivestimento di vernice, 1 mm di bitume oppure 0,5 mm di PVC non sono da considerare come isolamento in caso di fulminazione diretta. Per la grande quantità di energia che viene generata durante la fulminazione diretta, questo tipo di rivestimento viene perforato. Le parti naturali degli organi di calata non devono presentare dei rivestimenti sulle superficie di contatto. In presenza di corpi metallici sulla superficie del tetto, queste possono essere utilizzate come impianti naturali di captazione, quando non esiste un collegamento conduttivo con l'interno dell'edificio. Attraverso il collegamento di tubi o condutture elettriche all'interno della struttura, le correnti parziali da fulmine possono entrare all'interno dell'edificio e influenzare o addirittura distruggere gli impianti elettrici/elettronici sensibili. Per evitare tali correnti parziali da fulmine devono essere previsti, per le costruzioni sul tetto sopraccitate, dei dispositivi di captazione isolati. La disposizione del dispositivo di captazione isolato può avvenire secondo il metodo della sfera rotolante o dell'angolo di protezione. Un dispositivo di captazione con una larghezza di maglie corrispondente al relativo livello di protezione può essere realizzato, se per il sistema (isolato) completo può essere mantenuta la distanza di sicurezza s. Un sistema di elementi di costruzione universale per la realizzazione di impianti di captazione separati viene descritto nel capitolo 5.1.8. 5.1.2 Dispositivi di captazione per edifici con tetto a doppio spiovente Per dispositivi di captazione sui tetti si intendono tutti gli elementi metallici, ad esempio funi, aste, punte di captazione. I punti di abbattimento preferiti dai fulmini, come punte di cuspidi, camini, colmi e displuvi, spigoli di cuspidi e di grondaie, parapetti, antenne e altre strutture emergenti dal tetto, devono essere dotati di impianti di captazione. Di regola, su tetti a doppia falda viene installata sulla superficie del tetto una rete di captazione a www.dehn.it h Figura 5.1.2.1 Dispositivo di captazione su tetto a doppio spiovente Figura 5.1.2.2 Altezza della struttura sul tetto di materiale non conduttivo (ad es. PVC), h ≤ 0,5 m maglie con una larghezza di maglia realizzata secondo il livello di protezione (ad esempio 15 m x 15 m per il livello di protezione III) (Figura 5.1.2.1). La posizione delle singole maglie può essere scelta considerando l'utilizzo del colmo e degli spigoli perimetrali e gli elementi metallici utilizzati come dispositivo di captazione. I conduttori di captazione perimetrali degli edifici devono essere posati il più direttamente possibile sugli spigoli. Per la chiusura perimetrale dell’impianto di captazione a maglie sulla copertura del tetto, di solito viene utilizzata la grondaia metallica. A condizione che la grondaia sia essa stessa collegata in modo elettricamente continuo, sul punto di incrocio tra il dispositivo di captazione e la grondaia del tetto verrà montato un morsetto per grondaia. Le costruzioni sul tetto in materiale non conduttivo (metallico) (p. es. tubi di sfiato in PVC) vengono Figura 5.1.2.3 Dispositivo di captazione supplementare per tubi di sfiato considerate sufficientemente protette, quando non 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 sporgente deve essere provvista di dispositivo di captazione (p. es. punta di captazione) e collegata al conduttore di captazione più vicino. Possono essere utilizzati per questo anche ad esempio un tondino in acciaio con un diametro di 8 mm fino ad un'altezza libera massima di 0,5 m, come illustrato nella figura 5.1.2.3. I corpi metallici sul tetto senza collegamenti conduttivi verso l'interno della struttura non hanno necessità di essere collegati al dispositivo di captazione, se rispondono a tutti i seguenti requisiti: ⇒ le costruzioni sul tetto non devono sporgere dal piano delle maglie più di 0,3 m; ⇒ le costruzioni sul tetto possono racchiudere una superficie massima di 1 m2 (ad esempio un lucernario); ⇒ le costruzioni sul tetto possono avere una lunghezza massima di 2 m (ad esempio coperture in lamiera). Figura 5.1.2.4 Edificio con impianto fotovoltaico Fonte: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld, Germania www.dehn.it Solo se vengono rispettati tutti e tre i requisiti, è possibile rinunciare ad un collegamento. Inoltre, deve essere rispettata, nell'ambito di queste condizioni, la distanza di sicurezza verso gli organi di captazione e di discesa (Figura 5.1.2.4). Sui camini, le aste di captazione dovranno essere installate in modo da fare rientrare l'intero camino nel volume protetto. Per il dimensionamento delle aste di captazione viene adottato il metodo dell'angolo di protezione. BLITZPLANER 61 Figura 5.1.2.5 Antenna con asta di captazione isolata: Fonte: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz, Austria Se il camino è in muratura oppure in mattoni, l'asta di captazione potrà essere montata direttamente sul camino stesso. Se all'interno del camino si trova un tubo metallico, ad esempio in edifici vecchi ristrutturati, allora dovrà essere rispettata la distanza di sicurezza verso questa parte conduttiva. In questo caso vengono utilizzati dei dispositivi di captazione isolati, e le aste di captazione devono essere posizionate utilizzando dei distanziatori. Il tubo interno metallico è da collegare al sistema equipotenziale. L'impianto per la protezione di antenne paraboliche deve essere realizzato in modo simile a quello utilizza- Staffa portafilo per tetto tipo FB2 Art. 253 050 to per la protezione di camini con tubo in acciaio inossidabile all'interno. In caso di fulminazione diretta su antenne, possono entrare delle correnti parziali da fulmine all'interno dell'edificio da proteggere attraverso gli schermi dei cavi coassiali e causare i già descritti disturbi e danneggiamenti. Per evitare questo, le antenne vengono equipaggiate con dispositivi di captazione isolati (p. es. aste di captazione) (Figura 5.1.2.5). I dispositivi di captazione sul colmo del tetto possiedono un volume protetto a forma di tenda (secondo il metodo dell'angolo di protezione). L'angolo dipende dall'altezza rispetto al piano di riferimento (ad esempio livello del suolo) e dal livello di protezione scelto. 5.1.3 Dispositivi di captazione per edifici con tetto piano Per la realizzazione del dispositivo di captazione su strutture con tetti piani (Figure 5.1.3.1 e 5.1.3.2) viene utilizzato il metodo della maglia. Sulla copertura del tetto viene installata una rete di captazione a forma di maglia con la larghezza della maglia in corrispondenza al livello di protezione adattato (Tabella 5.1.1.3). La figura 5.1.3.3 illustra l'applicazione pratica del sistema di captazione a maglia, con aste di captazione integrate per la protezione di costruzioni sul tetto come lucernari, moduli fotovoltaici oppure Elemento di dilatazione Treccia di ponticellamento art. 377 015 Collegamento flessibile Distanza delle staffe ca. 1m Staffa portafilo per tetto tipo FB Art. 253 015 Figura 5.1.3.1 Dispositivo di captazione 62 BLITZPLANER www.dehn.it impianti di aerazione. Il modo in cui queste strutture devono essere trattate, verrà spiegato nel capitolo 5.1.8. Figura 5.1.3.2 Dispositivo di captazione su un tetto piano Figura 5.1.3.3 Applicazione di aste di captazione Le staffe portafilo su tetti piani vengono posate a circa un metro di distanza l'una dall'altra. I conduttori di captazione vengono collegati con la scossalina, in quanto parte naturale dell'impianto di captazione. A causa della dilatazione termica dei materiali utilizzati per le scossaline, i singoli segmenti sono provvisti di "lamiere scorrevoli". Se la scossalina viene utilizzata come organo di captazione, questi singoli segmenti devono essere intercollegati in modo duraturo ed elettricamente continuo, senza limitare la capacità di dilatazione. Questo può essere realizzato con bandelle di ponticellamento, ganasce o corde (Figura 5.1.3.4). Anche per i sistemi di captatori e di calate devono essere considerate le dilatazioni termiche causate da sbalzi di temperatura (vedere capitolo 5.4). In caso di fulminazione sulla scossalina possono verificarsi delle perforazioni dei materiali utilizzati. Se questo non può essere accettato, è necessario un ulteriore organo di captazione, ad esempio utilizzando delle punte di captazione, posizionate secondo il metodo della sfera rotolante (Figura 5.1.3.5). Staffe portafilo per coperture piane saldate in modo omogeneo Figura 5.1.3.4 Ponticellamento dell'attico Ponticello Sfera rotolante Punta di captazione Scossalina metallica Parapetto Figura 5.1.3.5 Esempio per la protezione di un attico metallico quando non è ammessa la perforazione (vista frontale) www.dehn.it Sotto l'effetto aspirante del vento, le guaine, se fissate solo in modo meccanico, possono muoversi in orizzontale rispetto alla superficie del piano di copertura. Per impedire che le staffe portafilo per il tondino di captazione sulla superficie liscia non vengano spostati, è necessario effettuare un ulteriore fissaggio di sicurezza del tondino di captazione. Le staffe portafilo tradizionali non possono essere incollate in modo duraturo sulle guaine, dal momento che di solito non esiste una compatibilità della colla con la stessa. Una possibilità di fissaggio semplice e sicura è quella con le staffe portafilo del tipo KF in combinazione con ganasce (tagliando delle strisce su misura) dello stesso materiale della guaina. La striscia viene incastrata nella staffa di plastica e saldata da tutti e due i lati sulla guaina. Staffe e ganasce sono da posizionare immediatamente accanto al sormonto saldato della guaina, distanziati tra loro di ca. 1 m. La striscia di guaina viene saldata con la copertura secondo le indicazione del costruttore BLITZPLANER 63 Distanza delle staffe ca. 1 m ~70 00 00 ~3 ~3 ~9 0 Collegamento flessibile Figura 5.1.3.6 Guaina impermeabilizzante → staffa portafilo per tetto piano tipo KF / KF2 della guaina. In questo modo viene evitato lo slittamento del tondino di captazione sulle coperture piane. Con una pendenza del tetto superiore al 5%, ogni staffa portafilo deve essere provvista di fissaggio. Le staffe portafilo, con guaine impermeabilizzanti fissate meccanicamente, devono essere posizionate immediatamente accanto al fissaggio della guaina. Durante questi lavori occorre osservare, che i lavori di saldatura e incollatura sulla copertura impermeabile possono avere delle conseguenze sulla garanzia per l'impermeabilizzazione. I lavori devono quindi essere eseguiti solo dopo aver consultato la ditta esecutrice della copertura, oppure devono essere eseguiti direttamente da quest'ultima (Figura 5.1.3.6). 5.1.4 Dispositivi di captazione su coperture metalliche I moderni edifici industriali e commerciali hanno spesso dei tetti e delle facciate in metallo. Le lamiere e lastre hanno di solito uno spessore da 0,7 a 1,2 mm. La figura 5.1.4.1 illustra un esempio di costruzione di una copertura metallica. Quando il fulmine si abbatte direttamente su di essa, nel punto d'impatto si può verificare una perforazione a causa della fusione e dell'evaporazione. La dimensione della perforazione dipende dall'energia del fulmine, oltre che dalle proprietà del materiale (ad esempio lo spessore). Il problema maggiore è il danno conseguente, ad esempio l'entrata di acqua nel punto interessato. Prima che venga notato il danno, possono passare giorni o Dettaglio B Dettaglio A Elaborazione: BLIDS – SIEMENS I = 20400 A Figura 5.1.4.1 Copertura metallica, esecuzione con ribordatura tonda 64 BLITZPLANER Abitazione Figura 5.1.4.2 Esempio di danno su copertura in lamiera www.dehn.it Adatto a tutte le classi LPS Distanza dei Altezza della conduttori orizzontali punta di captazione*) 3m 0,15 m 4m 0,25 m 5m 0,35 m 6m 0,45 m *) valori consigliati Tabelle 5.1.4.1 Protezione contro i fulmini per coperture in metalloAltezza delle punte di captazione Raggio della sfera rotolante secondo la classe dell'LPS Punta di captazione Figura 5.1.4.3 Impianto di captazione per coperture in metallo - Protezione contro la perforazione 1 3 1 2 settimane. L'impermeabilizzazione del tetto viene compromessa e/o il soffitto inizia a evidenziare tracce di umidità. La protezione contro la pioggia non è più garantita. Un esempio di danno, che è stato valutato con il sistema di rilevamento dei fulmini Siemens (BLIDS), evidenzia questa problematica (Figura 5.1.4.2). Una corrente di ca. 20.000 A ha colpito una copertura in lamiera causando la sua perforazione (Figura 5.1.4.2: Dettaglio A). Poiché la copertura in lamiera non era messa a terra con un dispositivo di calata, si sono verificate, sugli spigoli perimetrali, delle scariche verso elementi metallici naturali nel muro (Figura 5.1.4.2: Dettaglio B), che hanno anch'esse causato delle perforazioni. Per evitare questo tipo di danni, deve essere installato anche su un tetto in metallo "sottile" un sistema di protezione contro i fulmini esterno adeguato, con conduttori e morsetti a prova di corrente di fulmine. La norma di protezione dai fulmini CEI EN 62305, indica chiaramente il pericolo di danneggiamenti su tetti in metallo. Se risulta necessario un sistema di protezione contro i fulmini esterno, le lamiere metalliche devono presentare i valori minimi indicati nella tabella 5.1.1.5. Gli spessori t non sono rilevanti per la copertura di un tetto. Le lamiere metalliche con spessore t' possono essere utilizzate come dispositivo di captazione naturale solo se ne è ammessa la loro perforazione, il surriscaldamento e la fusione. Questo tipo di danno al tetto - poiché non è più garantita la Connettore parallelo Fe/tZn Art. 307 000 Punta di captazione 2 Staffa portafilo per coperture metalliche guida libera, staffa portafilo DEHNgrip INOX Art. 223 011 Al Art. 223 041 3 Staffa portafilo per coperture metalliche guida fissa, con cavallotto INOX Art. 223 010 Al Art. 223 040 Staffa portafilo a guida libera Treccia di ponticellamento Connettore KS Connessione alla copertura Ponticello Figura 5.1.4.4a Staffa portafilo per tetto in metallo - Lamiera con ribordatura tonda www.dehn.it Figura 5.1.4.4b Staffa portafilo per tetto in metallo Ribordatura tonda BLITZPLANER 65 Figura 5.1.4.5 Installazione-tipo di una copertura in lamiera grecata, staffa portafilo con cavallotto Figura 5.1.4.6 Installazione-tipo per una copertura con ribordatura protezione anti-pioggia del tetto stesso - deve essere discussa con il proprietario del fabbricato. Anche nelle norme viene consigliato l'accordo con il committente. Se il committente non accetta un danneggiamento del tetto in caso di impatto di un fulmine, allora è necessario installare un impianto di captazione separato. L'impianto di captazione deve essere installato in modo che la sfera rotolante (raggio r a seconda della classe di protezione scelta) non tocchi il tetto in metallo (Figura 5.1.4.3). E' raccomandabile installare, per il montaggio dei dispositivi di captazione, un cosiddetto "tetto a porcospino" con conduttori longitudinali e punte di captazione. Figura 5.1.4.7 Asta di captazione per lucernari su copertura con ribordatura tonda La staffa portafilo con blocco fisso è raffigurata nella figura 5.1.4.5 con l'esempio di un tetto in lamiera grecata. Nella figura 5.1.4.5 è rappresentata, vicino alla staffa portafilo, anche una punta di captazione. La staffa portafilo deve essere agganciata alla vite di fissaggio sopra la guarnizione del foro, per evitare in modo sicuro la possibile entrata di acqua. Nella figura 5.1.4.6 la staffa portafilo a guida libera viene raffigurata nell'esempio di una copertura con ribordo. Nella figura 5.1.4.6 è raffigurato altresì il collegamento alla copertura metallica in corrispondenza del bordo del tetto. Impianti non protetti, sporgenti dal tetto, come ad esempio lucernari e coperture delle canne fumarie, sono dei punti d'impatto esposti alle fulminazioni. Per evitare una fulminazione diretta su questi impianti, devono essere installate delle aste di captazione vicino a queste sporgenze. L'altezza delle aste di captazione dipende dall'angolo di protezione α (Figura 5.1.4.7). Indipendentemente dal livello di protezione, nella pratica si sono affermate le altezze delle punte di captazione indicate nella tabella 5.1.4.1. Per il fissaggio dei conduttori e delle punte di captazione la copertura non deve essere forata. Per i vari tipi di tetti metallici (ribordato, ondulato, grecato) sono disponibili diversi tipi di staffe portafilo. Nella figura 5.1.4.4a viene rappresentata una forma possibile di esecuzione per una copertura metallica con ribordatura tonda. 5.1.5 Principio di dispositivo di captazione per edifici con copertura morbida Occorre osservare che, nel percorso del conduttore, la staffa portafilo che si trova nel punto più alto del tetto deve essere con blocco fisso del tondino, mentre tutte le altre staffe portafilo, a causa della dilatazione termica dovuta alla variazione di temperatura, devono essere a guida libera (Figura 5.1.4.4b). La disposizione secondo il livello di protezione III risponde in generale ai requisiti per un edificio di questo tipo. In casi singoli particolari, può essere eseguita una valutazione dei rischi secondo la norma CEI EN 62305-2. Edifici con coperture morbide (tetti morbidi) richiedono una particolare posa dell'impianto di captazione. 66 BLITZPLANER www.dehn.it Legenda conduttore di captazione punto di connessione punto di sezionamento conduttore di terra calata Distanze importanti (misure minime) a 0,6 m captatore / colmo b 0,4 m captatore / copertura c 0,15 m gronda / staffa per gronda d 2,0 m conduttore di captazione / rami degli alberi Il calcolo della distanza di sicurezza è riportato nel capitolo 5.6. I conduttori installati sul colmo dovrebbero avere preferibilmente una campata massima fino a 15 m, mentre le calate fino a 10 m, senza supporti supplementari. I sostegni per il conduttore di captazione devono essere fissati alla struttura del tetto (travetti e guide) tramite bulloni passanti e rondelle (Figure da 5.1.5.1 a 5.1.5.3). Figura 5.1.5.1 Impianto di captazione per edifici con copertura morbida Così, i captatori a fune su tali tetti (in canna palustre, paglia o stiancia) devono essere stesi su sostegni isolanti. Anche nella zona della gronda devono essere rispettate determinate distanze. Se si trovano delle parti metalliche sulla copertura del tetto (come banderuole, impianti di irrigazione, scale), queste devono essere mantenute completamente entro il volume protetto di dispositivi di captazione isolati. Per il montaggio successivo di un sistema di protezione contro i fulmini su un tetto, le distanze devono essere mantenute maggiori, in modo che anche dopo una nuova copertura del tetto le misure minime vengano in ogni caso rispettate. 1 Il valore tipico per la distanza delle calate è di 15 m per il livello di protezione III. La distanza esatta tra le calate risulta dal calcolo della distanza di sicurezza s secondo la norma CEI EN 62305-3. Se ciò non fosse possibile, è da realizzare un efficiente sistema di protezione contro i fulmini tramite impianto LPS esterno isolato con aste di captazione vicino all'edificio, oppure con funi o reti di captazione tese tra dei pali di fianco alla struttura. 6 2 3 Pos 1 2 3 4 5 6 Descrizione cappello con asta palo di legno staffa portafilo per tetto staffa per gronda tirante captatore p. es. corda Al sec. DIN 48811 A 48812 − 48827 48827 B − Art. 145 309 145 241 240 000 239 000 241 002 840 050 1 2 3 4 5 6 4 5 Figura 5.1.5.2 Componenti per copertura morbida www.dehn.it BLITZPLANER 67 Se un tetto morbido confina con una copertura metallica e l'edificio deve essere protetto con un impianto LPS esterno, tra il tetto morbido ed il resto del tetto dovrà essere inserita una copertura non conduttiva elettricamente, p. es. mateFigura 5.1.5.3 Tetto in canna palustre riale plastico, di almeno 1 m di larghezza. I rami degli alberi devono essere tenuti ad una distanza di almeno 2 m dal tetto morbido. Se gli alberi si trovano molto vicini ad un edificio e lo superano in altezza, sul bordo del tetto di fronte agli alberi (spigolo della grondaia, colmo) dovrà essere installata una fune di captazione, che deve essere collegata all'impianto di protezione dai fulmini. Le distanze necessarie devono essere mantenute. Un'altra possibilità per proteggere gli edifici con tetto morbido dalla fulminazione, è l'installazione di un palo di captazione, che pone l'intero edificio all'interno del volume protetto. Questo è descritto nel capitolo 5.1.8 "Impianti di captazione isolati" (palo di captazione componibile in acciaio per la protezione contro i fulmini). Una nuova possibilità della protezione contro i fulmini, architettonicamente gradevole, è l'impiego di calate isolate. Figura 5.1.5.4 Fattoria storica con impianto di protezione esterno (Fonte foto: Hans Thormählen GmbH & Co.KG.) 68 BLITZPLANER Esempio per l’installazione di calate isolate: ristrutturazione del tetto di una fattoria storica (Figura 5.1.5.4). In riguardo ai sempre maggiori danni nel settore fulmini e sovratensioni dalla parte di alcuni assicuratori, esiste la richiesta di adottare misure di protezione contro i fulmini e sovratensioni nella stipulazione o nella modifica di contratti esistenti. La base per l'estimazione del rischio è la valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) Per la fattoria storica venne eseguito un sistema di protezione contro i fulmini con livello di protezione III. Per la progettazione del sistema di captazione sono in prima parte da determinare, con l'aiuto della sfera rotolante, le rispettive zone protette. Secondo le definizioni normative, per il livello di protezione III il raggio della sfera rotolante è di 45 m. Così per il sistema di captazione venne calcolata un'altezza di 2,30 m, che mette in zona protetta i due camini sul colmo e i tre nuovi lucernari su un lato del tetto (Figura 5.1.5.5) Per un sostegno sufficientemente elevato del sistema di captazione e il collocamento delle calate isolate venne scelto un tubo portante in vetroresina. Per dare sufficiente stabilità meccanica, nella parte inferiore il tubo portante è realizzato in alluminio. Da quest'area per effetti induttivi possono formarsi delle scariche pericolose verso parti metalliche nelle vicinanze. Per evitare questo, nel raggio di 1 m dall'organo di captazione non si trovano delle parti collegati a terra o delle apparecchiature elettriche. L'isolamento elettrico tra dispositivo di captazione e di calata da una parte e tra i corpi metallici e i componenti dell'impianto elettrico e del sistema informatico all'interno della struttura da proteggere dall’altra, può essere raggiunto rispettando la distanza di sicurezza s tra queste parti non isolate. La distanza di sicurezza deve essere calcolata secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). La calata isolata HVI corrisponde a una distanza di sicurezza equivalente in aria di s = 0,75 m oppure in caso di muratura s = 1,50 m. La sistemazione della calata è raffigurata in figura 5.1.5.6. La conduttura HVI, viene installata all'interno del tubo portante. L'equipotenzializzazione, dovuta www.dehn.it 1m 1,5 m Sostegno in vetroresina-AL ∅ 50 mm nte con r= 45m ola ot ar r Sfe al sistema costruttivo della conduttura HVI viene effettuata su una barra collettrice principale. Le misure equipotenziali vengono eseguite con corda flessibile H07V-K 1 x 16 mm2. Per l'ancoraggio del tubo portante viene costruito un supporto speciale (trave di legno), e le calate vengono posate di seguito lungo le capriate esistenti del tetto (Figura 5.1.5.6). 10 m In prossimità della gronda le condutture HVI attraversano il cornicione (Figura 5.1.5.7). Legenda: calata 2m condttura HVI® (sotto tetto) conduttore di terra punto di sezionamento copertura in canna 13 m Per scopi architettonici, di seguito vengono installate delle calate in alluminio. Il passaggio dalla conduttura HVI alla calata nuda non isolata in prossimità dall'impianto di terra viene eseguito secondo le istruzioni di montaggio del sistema DEHNconductor. In questo caso non era necessario adottare l'elemento finale. Figura 5.1.5.5 Sezione dell'edificio principale Sostegno con conduttura HVI®I interna Pellicola impermeabile Colmo di canna Travetto Conduttura HVI®I posata sotto il tetto fino alla gronda EBB Passaggio del cornicione Legenda: calata conduttura HVI® (sotto tetto) Conduttura HVI® interna conduttore di terra E-EBB punto di sezionamento copertura in canna Figura 5.1.5.6 Descrizione di principio e illustrazione della posa della calata lungo le capriate www.dehn.it BLITZPLANER 69 Passaggio del cornicione Conduttura HVI® Figura 5.1.5.7 Conduttura HVI® attraverso il cornicione 5.1.6 Tetti carrabili e calpestabili Su tetti calpestabili non possono essere installati dei conduttori di captazione (ad esempio con dei blocchi in calcestruzzo). Una possibile soluzione consiste nel posare i conduttori di captazione nel calcestruzzo oppure nelle giunture dei pannelli del piano calpestabile. Se il conduttore di captazione viene posato in tali giunture, negli incroci delle maglie devono essere installati, come punto di abbattimento definito, dei funghi di captazione. La larghezza delle maglie non può superare il valore corrispondente al livello di protezione Fungo di captazione dopo l'asfaltatura Attenzione: Vietato l'accesso al parcheggio durante i temporali! Se è garantito che durante un temporale non si trovano delle persone su tale superficie, le misure sopra indicate sono sufficienti. Le persone che possono accedere al tetto ad uso parcheggio, devono essere avvertite con appositi cartelli, che l'accesso al tetto ad uso parcheggio in caso di temporale e vietato e deve essere liberato immediatamente fino al termine del temporale (Figura 5.1.6.1). Se anche durante il temporale deve essere ammessa la presenza di persone sulla superficie del tetto, l'impianto di captazione dovrà essere progettato in modo che le persone con altezza presupposta di 2,5 m (con braccio alzato) risultino protette contro le fulminazioni dirette. L'impianto di captazione può essere dimensionato attraverso il metodo della sfera rotolante o il metodo dell'angolo di protezione, a seconda del livello di protezione implementato (Figura 5.1.6.2). Questi impianti di captazione possono essere eseguiti con funi tese oppure con aste di captazione. Queste ultime possono essere fissate ad esempio su elementi di costruzione come parapetti o simili. Inoltre, anche i pali di illuminazione, ad esempio, possono fungere da asta di captazione per la protezione delle persone. In questo caso devono tuttavia essere considerate anche le correnti parziali h = 2,5 m + s r Fune di captazione supplementare h Fungo di captazione Art. 108 001 (vedere capitolo 5.1.1, tabella 5.1.1.3) Conduttori nel calcestruzzo o nelle fughe del pavimento Discesa tramite armatura Dimensionamento altezza delle aste secondo il volume protetto occorrente Figura 5.1.6.1 Protezione contro i fulmini per tetti ad uso parcheggio - Protezione dell'edificio 70 BLITZPLANER Figura 5.1.6.2 Protezione contro i fulmini per tetti ad uso parcheggio - Protezione dell'edificio e delle persone www.dehn.it da fulmine, che possono essere condotte all'interno dell'edificio attraverso i conduttori di alimentazione. L'equipotenzialità antifulmini per tali conduttori è assolutamente necessaria. 5.1.7 Impianto di captazione per tetti verdi e tetti piani Dal punto di vista economico ed ecologico, un inverdimento del tetto può essere ragionevole. Le ragioni di questa scelta sono: insonorizzazione, protezione del manto di copertura, abbattimento della polvere presente nell'ambiente, isolamento termico supplementare, filtraggio e trattenimento dell'acqua pluviale e miglioramento naturale del clima di abitazione e di lavoro. Va aggiunto che un inverdimento del tetto in molte regioni viene incoraggiato dalle amministrazioni. Occorre tuttavia distinguere tra i cosiddetti inverdimenti estensivi e quelli intensivi. L'inverdimento estensivo richiede minore manutenzione rispetto all'inverdimento intensivo, che richiede lavori di cura come fertilizzazione, irrigazione e taglio. Per entrambi i tipi di inverdimento deve essere posato sul tetto un substrato di terra o granulato. Questo risulta alquanto dispendioso, quando il granulato o substrato deve essere asportato di seguito a una fulminazione diretta. Se il sistema di protezione contro i fulmini esterno non esiste, si può verificare un danneggiamento dell'impermeabilizzazione del tetto nel punto d'impatto del fulmine. La pratica ha dimostrato che indipendentemente dal tipo di manutenzione, anche sulla superficie di un tetto verde può e deve essere installato un sistema di captazione per un impianto di protezione contro i fulmini esterno. La norma per la protezione contro i fulmini CEI EN 62305-3 prescrive, in caso di impianto di captazio- Figura 5.1.7.1 Tetto verde www.dehn.it ne a maglie, una larghezza delle maglie dipendente dal livello di protezione scelto (vedere capitolo 5.1.1, tabella 5.1.1.3). Un dispositivo di captazione installato nello strato di copertura dopo alcuni anni è difficilmente da controllare, dal momento che le punte o i funghi di captazione, a causa della crescita della vegetazione, non sono più visibili e possono essere danneggiati durante i lavori di manutenzione. A questo si aggiunge il pericolo di corrosione per i conduttori di captazione inseriti nel manto di copertura. I conduttori delle maglie di captazione distribuite in modo regolare sopra il manto di copertura sono, malgrado la crescita della vegetazione, controllabili, e è possibile in qualsiasi momento, attraverso le punte e le aste di captazione, alzare il livello dell'impianto di captazione e farlo "crescere insieme alla vegetazione". Per la creazione di impianti di captazione esistono diverse possibilità. Di solito viene installata sulla superficie del tetto, indipendentemente dall'altezza dell'edificio, una rete di captazione con una larghezza di maglie di 5 x 5 m (classe di LPS I) fino ad una larghezza massima delle maglie di 15 x 15 m (classe di LPS III). La posizione delle maglie deve essere determinata soprattutto favorendo gli spigoli esterni del tetto ed eventualmente le costruzioni metalliche utilizzate come impianto di captazione. Come materiale per impianti di captazione su tetti verdi si è affermato il tondino in acciaio inossidabile (INOX) AISI 316. Per l'installazione del tondino nel manto di copertura (nel substrato di terra o granulato) non deve essere utilizzato tondino in alluminio (Figure da 5.1.7.1 a 5.1.7.3). Figura 5.1.7.2 Impianto di captazione su tetto verde Figura 5.1.7.3 Posa del conduttore sopra il manto di copertura BLITZPLANER 71 5.1.8 Impianti di captazione isolati elettrica. Così gli impianti elettrici o elettronici all'interno dell'edificio potevano essere disturbati o persino distrutti. L'unico rimedio per evitare queste correnti "infiltrate", sono degli impianti di captazione isolati che rispettano la distanza di sicurezza s. La figura 5.1.8.1 illustra l'entrata di una corrente parziale da fulmine all'interno di una struttura. Le più svariate costruzioni sul tetto possono essere protette così con diverse esecuzioni di impianti di captazione isolati. Le costruzioni sul tetto, come impianti di condizionamento e di raffreddamento, ad esempio per un elaboratore dati centrale, si trovano oggi solitamente su grandi edifici ad uso ufficio e industriali. Devono essere trattati in modo simile anche le antenne, i lucernari azionati elettricamente, le insegne pubblicitarie con illuminazione integrata e tutte le altre costruzioni emergenti sul tetto, che possiedono un collegamento conduttivo ad esempio tramite linee elettriche o canali verso l'interno dell'edificio. Aste di captazione Secondo lo stato attuale della tecnica di protezioPer le costruzioni sul tetto più piccole (ad esempio ne contro i fulmini, queste costruzioni sul tetto piccoli ventilatori) la protezione può essere ottevengono protette da fulminazione diretta con un nuta attraverso singole aste di captazione oppure impianto di captazione isolato. In questo modo si attraverso la combinazione di diverse aste di capevita che le correnti parziali da fulmine possano tazione. Le aste di captazione di un'altezza fino a entrare all'interno dell'edificio, dove potrebbero 2,0 m possono essere fissate indipendentemente compromettere o addirittura distruggere gli con una o due basi in calcestruzzo (ad esempio impianti elettrici/elettronici sensibili. articolo 102 010) (Figura 5.1.8.2). In passato, queste strutture sul tetto venivano collegate direttamente. A partire da un'altezza di 2,5 m fino a 3,0 m, le aste Attraverso il collegamento diretto, correnti parziadi captazione devono essere fissate agli oggetti da li da fulmine venivano condotte all'interno delproteggere con distanziatori in materiale isolante l'edificio. Successivamente è stato introdotto il "collegamento indiretto" tramite spinterometro. Così, le fulminazioni diretCollegamento tramite te sulle strutture Collegamento diretto spinterometro di sezionamento installate sul tetto TETTO potevano scaricarsi parzialmente attraverso il "conduttore interno", mentre in I° piano caso di fulminazione distante dall'edificio lo spinterometro non Pianoterra doveva raggiungere Linee dati la tensione di innesco. Questa tensione di circa 4 kV veniva quasi sempre raggiunta, e quindi si Scantinato infiltrava all'interno EBB dell'edificio una corrente parziale da fulminazione, ad esempio tramite un cavo di alimentazione Figura 5.1.8.1 Rischio derivante dal collegamento diretto delle costruzioni sul tetto 72 BLITZPLANER www.dehn.it Figura 5.1.8.2 Impianto di captazione isolato - Protezione mediante asta di captazione Figura 5.1.8.3 Asta di captazione con distanziatore (ad esempio distanziatore DEHNiso) (Figura 5.1.8.3). ra di 6 m, sono necessari ulteriori sostegni, per poter resistere alle sollecitazioni del vento. Le aste di captazione indipendenti possono essere utilizzate per varie applicazioni (ad esempio antenne, impianti fotovoltaici). Questo tipo di dispositivo di captazione si distingue per la rapidità di montaggio, dal momento che non devono essere eseguiti fori o molti avvitamenti (Figure da 5.1.8.6 a 5.1.8.7). Se tutta la struttura o l'impianto (ad esempio impianto fotovoltaico, deposito di esplosivi) deve essere protetto con aste di captazione, devono essere utilizzati dei pali di captazione. Questi pali vengono erretti su un plinto in calcestruzzo. Con questi pali possono essere raggiunte altezze da terra fino a 19 m, oppure, per esecuzioni speciali, anche più alte. E' possibile anche tendere delle funi tra i pali, se questi sono predisposti. La lunghezza standard dei pali in acciaio componibili per Se le aste devono essere fissate anche contro le influenze laterali del vento, allora il sostegno angolare è una soluzione praticabile (Figure 5.1.8.4 e 5.1.8.5). Se sono necessarie delle aste di captazione di altezza superiore, ad esempio per costruzioni di grandi dimensioni sul tetto, alle quali non può essere fissato niente, queste aste di captazione possono essere posate utilizzando un dispositivo di posizionamento speciale. Con l'ausilio di un treppiede le aste di captazione possono essere posizionate senza ancoraggi fino a raggiungere un'altezza di 8,5 m. Questi telai vengono fissati al suolo con comuni basamenti in calcestruzzo sovrapposti. A partire da un'altezza libe- Figura 5.1.8.4 Sostegno angolare dell'asta di captazione www.dehn.it Figura 5.1.8.5 Fissaggio dell'asta di captazione Figura 5.1.8.6 Sistema di captazione isolato per l'impianto fotovoltaico BLITZPLANER 73 Figura 5.1.8.7 Impianto di captazione isolato per strutture sul tetto Figura 5.1.8.8 Protezione contro la corrosione Figura 5.1.8.9 Posizionamento di un palo nella zona di passaggio tramite componibile in acciaio per la un nastro anticorrosione per protezione contro i fulmini l'applicazione sotto terra la protezione contro i fulmini viene fornita in singoli elementi componibili, particolarmente comodi per il trasporto. Ulteriori informazioni (ad esempio montaggio, costruzione) su questi pali telescopici in acciaio per la protezione contro i fulmini sono reperibili nelle istruzioni di montaggio n° 1574 (Figure 5.1.8.8 e 5.1.8.9). te raggio (a seconda della classe di protezione) può anche essere utilizzato per il dimensionamento dei conduttori o delle funi. L'impianto di captazione a maglia può essere anch'esso utilizzato, mantenendo la distanza di sicurezza s, che deve essere rispettata tra le parti dell'impianto e il dispositivo di captazione. In questo caso vengono posizionati p. es. i distanziatori isolanti verticalmente su blocchi di calcestruzzo in Funi o conduttori tesi sopra l'edificio Secondo CEI EN 62305-3 possono essere stese delle funi di captazione sopra l'edificio da proteggere. Le funi di captazione generano ai lati un volume protetto a forma di tenda, e alle estremità un volume protetto a forma di cono. L'angolo di protezione α dipende dal livello di protezione e dall'altezza degli impianti di captazione sopra il piano di riferimento. Il metodo della sfera rotolante con il corrisponden- Figura 5.1.8.10 Impianto di captazione sospeso fonte: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld, Germania 74 BLITZPLANER Figura 5.1.8.11 Treppiede per aste indipendenti www.dehn.it Figura 5.1.8.12 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi Figura 5.1.8.13 Dettaglio DEHNiso-Combi modo che la maglia viene stesa ad un'altezza superiore (Figura 5.1.8.10). DEHNiso-Combi Una possibilità facile da usare per installare conduttori o funi in conformità ai tre metodi di progettazione per impianti di captazione (sfera rotolante, angolo di protezione, maglia) viene offerta dalla linea di prodotti DEHNiso-Combi. Navata La navata dovrebbe avere una protezione contro i fulmini propria, che, in caso di campanile annesso, deve essere collegata attraverso la via più breve ad almeno una calata del campanile. In caso di navata trasversale, il conduttore di captazione lungo il colmo trasversale deve avere una calata su ogni estremità. Attraverso dei tubi di sostegno in alluminio con "tratto di isolamento" (poliestere rinforzato), che vengono fissati all'oggetto da proteggere, si ottiene una posa isolata delle funi. Per mezzo di distanziatori in poliestere rinforzato viene realizzato un ulteriore percorso isolato verso le calate o gli altri dispositivi di captazione (ad esempio maglia). Ulteriori informazioni sull'utilizzo sono reperibili negli opuscoli DS 123, DS 111 e nelle istruzioni di montaggio n° 1475. Le esecuzioni descritte possono essere combinate liberamente tra di loro, per adattare il dispositivo di captazione alle condizioni del luogo (Figura 5.1.8.11 fino a 5.1.8.14). 5.1.9 Impianto di captazione per campanili e chiese Protezione contro i fulmini esterna Nei maggiori casi, un sistema di protezione contro i fulmini con livello di protezione III soddisfa i normali requisiti richiesti per chiese e campanili. In casi singoli particolari, ad esempio per edifici di grande valore culturale, deve essere eseguita un'analisi accurata dei rischi secondo CEI EN 62305-2. www.dehn.it Figura 5.1.8.14 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi BLITZPLANER 75 Campanile I campanili con un'altezza fino a 20 m devono essere provvisti di una calata. Se il campanile e la navata fanno parte della stessa costruzione, la calata deve essere collegata attraverso la via più breve con il sistema di protezione dai fulmini esterno della navata (Figura 5.1.9.1). Se la calata del campanile coincide con la calata della navata, può essere utilizzata una calata comune. Campanili più alti di 20 m dovrebbero avere almeno due calate. Almeno una di queste calate deve essere collegata con la protezione contro i fulmini esterna della navata attraverso la via più breve. Le calate dei campanili generalmente devono essere posate sull'esterno dei campanili stessi. La posa all'interno del campanile non è consigliata. Anche la distanza di sicurezza s verso parti metalliche e impianti elettrici del campanile (ad esempio orologi, campane) e sotto il tetto (ad esempio impianto di condizionamento, aerazione e riscaldamento) deve essere rispettata attraverso una disposizione della protezione contro i fulmini esterna adeguata. La distanza di sicurezza richiesta può - in particolare per quanto riguarda l'orologio del campanile - costituire un problema. In questo caso, per evitare scariche pericolose in alcune parti del sistema di protezione contro i fulmini esterno, la parte conduttiva verso l'interno può essere sostituita con Calata Figura 5.1.9.1 Disposizione della calata su un campanile 76 BLITZPLANER un elemento isolante (ad esempio con un tubo in poliestere rinforzato). Per chiese di costruzione più recente, edificate in cemento armato, può essere utilizzata come calata l'armatura in acciaio del calcestruzzo purché sia garantita la sua continuità elettrica. Se vengono utilizzati degli elementi prefabbricati in cemento armato, l'armatura può essere utilizzata come calata solo se sugli elementi prefabbricati in cemento sono previste delle giunzioni per il collegamento continuo dell'armatura. L'equipotenzialità antifulmini con i sistemi elettrici (impianto elettrico, telefono e diffusione sonora) viene eseguita all'ingresso nell'edificio e per il comando delle campane in alto nel campanile e all'impianto di comando. 5.1.10 Dispositivi di captazione per impianti a energia eolica Richiesta per la protezione contro i fulmini La IEC 61400-24 descrive le necessarie misure di protezione contro i fulmini per gli impianti a energia eolica. Nelle prescrizioni di certificazione della Lloyd Germania, viene richiesto, per impianti eolici con un'altezza del mozzo fino a 60 m, un sistema di protezione contro i fulmini della classe di LPS III, e con altezza del mozzo oltre 60 m della classe di LPS II. Per impianti offshore la richiesta aumenta a classe I. Così possono essere controllati i fulmini con correnti fino a 200.000 A. Queste richieste sono basate sulle esperienze degli impianti a energia eolica in esercizio e sulla valutazione del rischio per le strutture secondo CEI EN 62305-2. Principio della protezione contro i fulmini esterna per impianti a energia eolica La protezione contro i fulmini esterna è costituita da dispositivi di captazione e di discesa, e da un impianto di messa a terra, e protegge dai danni meccanici e dall'incendio. Le fulminazioni su impianti a energia eolica si verificano maggiormente sulle pale dei rotori. Per questo motivo devono essere integrati dei ricettori in grado di predefinire determinati punti di impatto (Figura 5.1.10.1). Per condurre le correnti da fulmine accoppiate verso terra in modo controllato, i ricettori nelle pale www.dehn.it vengono collegati attraverso un conduttore metallico (conduttore piatto Fe/tZn 30 x 3,5mm oppure corda in rame 50 mm2) con il mozzo. Spazzole di carbonio oppure spinterometri ponticellano poi a loro volta i cuscinetti a sfera nella testa della navicella, per evitare saldature degli elementi costruttivi rotanti. Per proteggere in caso di fulminazione le costruzioni sulla navicella, come ad esempio l'anemometro, vengono montate delle aste di captazione o "gabbie di captazione" (Figura 5.1.10.2). Come calata viene utilizzata la torre metallica oppure, per esecuzioni in calcestruzzo precompresso, una calata annegata nel calcestruzzo (filo Ricettore Reticolato tondo Fe/tZn Ø8….10 mm oppure conduttore piatto Fe/tZn 30 x 3,5 mm). La messa a terra dell'impianto a energia eolica viene realizzata con un dispersore di fondazione nel basamento della torre e con un collegamento alla maglia di terra dell'edificio operativo. In questo modo viene creato un "piano equipotenziale", per evitare delle differenze di potenziale in caso di fulminazione. 5.1.11 Sollecitazioni dovute alle azioni del vento sulle aste di captazione I tetti vengono sempre più frequentemente utilizzati come piano per installazioni tecniche. In particolare per ampliamenti dell'attrezzatura tecnica di un edificio, impianti voluminosi vengono installati proprio sulle superfici del tetto di grandi edifici ad uso ufficio e industriale. Di conseguenza è necessario proteggere le strutture sul tetto, come gli impianti di condizionamento, di raffreddamento, antenne di impianti di telefonia mobile su edifici ospitanti, lampioni, sfiati dei fumi e altri impianti collegati all'impianto elettrico in bassa tensione (Figura 5.1.11.1). In base alle norme di protezione contro i fulmini vigenti della serie CEI EN 62305, queste costruzioni sul tetto possono essere protette dalla fulminazione diretta con l'installazione di un sistema di captazione isolato. In tale contesto vengono isolati sia Figura 5.1.10.1 Impianto eolico con ricettori integrati nelle pale Figura 5.1.10.2 Protezione contro i fulmini per anemometro www.dehn.it Figura 5.1.11.1 Protezione dalle scariche dirette con aste indipendenti BLITZPLANER 77 Altezza massima della struttura Classe dell'LPS I II III IV Raggio della sfera (r) 20 m 30 m 45 m 60 m Lato di magliatura (M) 5x5m 10 x 10 m 15 x 15 m 20 x 20 m Lato di magliatura M Calata Angolo di protezione Asta di captazione con punta h2 Asta di captazione α Sfera rotolante r h1 Controventatura Dispersore Figura 5.1.11.2 Metodo per la disposizione degli organi di captazione su edifici secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) dispositivi di captazione come aste, punte o maglie, sia calate, cioè vengono installate rispettando una distanza di sicurezza sufficiente dalle costruzioni sul tetto nel volume protetto. Attraverso la costruzione di un impianto di protezione contro i fulmini isolato si crea un volume protetto entro quale non si presumono delle fulminazioni dirette. Inoltre, viene evitata l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine nell'impianto in bassa tensione e quindi all'interno dell'edificio. Questo è importante, dal momento che attraverso l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine gli impianti elettrici/elettronici sensibili sono a rischio o possono essere distrutti. Per strutture sul tetto di notevoli dimensioni viene inoltre installato un sistema di dispositivi di captazione isolati. Questi sono collegati sia tra loro sia con l'impianto di messa a terra. Le dimensioni del volume protetto corrispondente dipendono, tra l'altro, dalla quantità e dall'altezza dei dispositivi di captazione installati. La protezione per le costruzioni sul tetto di dimensioni più piccole viene ottenuta attraverso una sola asta di captazione. In questo caso viene utilizzato il 78 BLITZPLANER Treppiede variabile Figura 5.1.11.3 Asta di captazione indipendente con treppiede metodo della sfera rotolante secondo norma CEI EN 62305-3 (Figura 5.1.11.2). Con il metodo della sfera rotolante, una sfera con raggio secondo il livello di protezione scelto, viene fatta rotolare in tutte le direzioni possibili sui lati e sopra la struttura. La sfera rotolante può toccare solamente il suolo (superficie di riferimento) e/o l'impianto di captazione. Con questo metodo si ottiene un volume protetto, all'interno del quale le fulminazioni dirette sono escluse. Per ottenere un volume protetto il più vasto possibile, oppure per poter proteggere da fulminazioni dirette delle costruzioni sul tetto di notevoli dimensioni, l'obiettivo è quello di installare delle aste di captazione con altezza adeguata. Per questo le aste di captazione indipendenti, attraverso una disposizione della base adeguata e dei sostegni supplementari, vengono protette contro il ribaltamento e la rottura (Figura 5.1.11.3). Alla necessità di avere un'altezza più grande possibile dell'asta di captazione indipendente si con- www.dehn.it trappone tuttavia una maggiore sollecitazione dell'asta dall'esposizione ai carichi del vento. Ad esempio, un aumento di velocità del vento di 40% comporta una coppia di rovesciamento raddoppiata sull'asta. Allo stesso tempo, dal punto di vista dell'utilizzo, per la facilitazione del trasporto e del montaggio, è necessaria una costruzione leggera del sistema "asta di captazione indipendente". Per l'utilizzo sicuro delle aste di captazione sui tetti deve perciò essere dimostrata la loro stabilità. base al luogo di utilizzo e alla velocità del vento, equivalgono alle sollecitazioni a cui vengono normalmente sottoposte le strutture portanti delle antenne. Per quanto riguarda la resistenza meccanica delle aste di captazione indipendenti, valgono principalmente gli stessi requisiti imposti alle strutture portanti di antenne. Sollecitazioni prodotte dal vento Poiché l'utilizzo di aste di captazione indipendenti avviene in luoghi esposti (ad esempio sui tetti), risultano delle sollecitazioni meccaniche, che in Nel calcolo delle effettive sollecitazioni dovute alle azioni del vento da prevedere, oltre al carico dipendente dalla zona del vento, si aggiunge anche l'altezza dell'edificio e le condizioni locali (coefficiente di esposizione, altitudine sul livello del mare). Nella figura 5.1.11.4 è visibile la suddivisione in zone per l'italia. Per questo la disposizione delle aste di captazione viene calcolata per una velocità del vento media di 145 Pressione Velocità del Forza del vento vento del km/h e quindi adattabile q [kN/m2] v [km/h] vento alle maggiori situazioni 1,05 94,9 nelle zone 1, 2 e 3, che 1,4 108,5 nell’insieme coprono 2,3 139,5 all'incirca 80% del terri2,4 143,4 torio italiano. Per l'instal1,7 120,1 10 - 17 lazione di aste di capta2,4 143,4 zione indipendenti devo1,4 109,5 no essere rispettati i 1,1 98,8 seguenti requisiti dal 1,7 119,8 punto di vista della sollecitazione prodotta dai carichi di vento: Zona 1 2 3 4 5 6 7 8 9 In base al D.M. n. 19 del 16/01/96 l'Italia è divisa in nove zone, con velocità del vento dipendenti dalle zone (Figura 5.1.11.4). ⇒ sicurezza delle aste di captazione contro il ribaltamento; ⇒ sicurezza contro la rottura delle aste; Figura 5.1.11.4 Mappa italiana con le zone di ventosità e i relativi valori per la pressione del vento e la massima velocità del vento www.dehn.it ⇒ rispetto delle distanze di sicurezza necessarie verso l'oggetto da proteggere, anche sotto l'effetto del carico di vento (evitare flessioni inammissibili). BLITZPLANER 79 Determinazione della resistenza al ribaltamento Attraverso la pressione del vento presente (dipendente dalla velocità del vento), il coefficiente di attrito cw e la superficie esposta al vento dell'asta di captazione, si crea sulla superficie un'azione tangente pf, che causa sull'asta di captazione una coppia di rovesciamento MK corrispondente. Per poter garantire una posizione sicura dell'asta di captazione indipendente, contro la coppia di rovesciamento MK dovrà agire una controcoppia MG, prodotta dal basamento. La grandezza della controcoppia MG dipende dal peso e dal raggio del basamento. Se la coppia di rovesciamento è maggiore della controcoppia, l'asta di captazione cadrà a causa del carico dovuto al vento. La prova di stabilità delle aste di captazione indipendenti viene effettuata attraverso calcoli statici. Nel calcolo, oltre ai valori di riferimento meccanici dei materiali utilizzati, vengono integrate anche le seguenti indicazioni: ⇒ Superficie esposta al vento dell'asta di captazione: determinata dalla lunghezza e dal diametro delle singole parti dell'asta di captazione. ⇒ Superficie esposta al vento dell'ancoraggio: le aste di captazione indipendenti di altezza elevata vengono supportate da 3 sostegni, fissati in modo uniforme attorno alla circonferenza. La superficie esposta al vento dei sostegni corrisponde alla superficie di queste sostegni proiettata su un piano ortogonale rispetto alla direzione del vento, cioè la lunghezza dei sostegni utilizzata nel calcolo risulta relativamente accorciata. ⇒ Peso dell'asta di captazione del sostegno: il peso proprio dell'asta di captazione e dei sostegni deve essere preso in considerazione per il calcolo della controcoppia. ⇒ Peso del basamento: Il basamento è una costruzione a forma di treppiede, zavorrata da blocchi in calcestruzzo. Il peso del basamento è composto dal peso proprio del treppiede e dalle masse singole dei blocchi in calcestruzzo sovrapposti. ⇒ Leva di ribaltamento del basamento: la leva di ribaltamento costituisce la distanza più corta tra il centro del treppiede e la linea/il punto intorno al quale il sistema si ribalterebbe. 80 BLITZPLANER La prova di stabilità risulta dal confronto delle seguenti coppie: ⇒ Coppia di ribaltamento, formata dalla forza dipendente dal carico dovuto al vento sull'asta e sui sostegni e dalla leva dell'asta di captazione. ⇒ Controcoppia, costituita dal peso del basamento, dal peso dell'asta di captazione e dei sostegni e della lunghezza della leva di ribaltamento del treppiede. La stabilità è raggiunta quando il rapporto tra controcoppia e coppia di ribaltamento presenta un valore >1. Fondamentalmente si avrà che: maggiore è il rapporto tra controcoppia e coppia di ribaltamento, più grande sarà la stabilità. Esistono le seguenti possibilità per ottenere la stabilità necessaria: ⇒ Per mantenere piccola la superficie esposta al vento dell'asta di captazione vengono utilizzate delle sezioni più piccole possibili. La sollecitazione sull'asta di captazione viene ridotta, per contro, tuttavia, la resistenza meccanica dell'asta di captazione diminuisce (pericolo di rottura dell'asta). E' decisivo, perciò, un compromesso tra una sezione più piccola possibile per una riduzione del carico dovuto al vento e una sezione più grande possibile per ottenere la resistenza necessaria. ⇒ La stabilità può essere aumentata, se vengono utilizzati dei pesi più grandi e/o dei raggi del basamento maggiori. Questo entra spesso in contraddizione con le limitate superfici di posizionamento e il requisito generale di peso minimo e trasporto facilitato. Realizzazione: Per poter offrire una superficie esposta al vento più ridotta possibile, le sezioni delle aste di captazione sono state ottimizzate in base ai risultati dei calcoli. Per facilitare il trasporto e il montaggio, l'asta di captazione è costituita da un tubo in alluminio (su richiesta componibile) e un'asta di captazione in alluminio. Il basamento è ripiegabile e viene fornito in due varianti. Inclinazioni del tetto fino a 10° possono essere corretti. Determinazione della resistenza alla rottura Oltre alla stabilità deve essere eseguita anche una prova di resistenza alla rottura dell'asta di captazione, poiché a causa del carico dovuto al vento si verificano delle sollecitazioni di flessione sull'asta www.dehn.it Momento flettente (Nm) Asta di captazione senza sostegno (Lunghezza = 8,5 m) Altezza asta di captazione (m) Momento flettente (Nm) Asta di captazione con sostegno (Lunghezza = 8,5 m) Altezza asta di captazione (m) Figura 5.1.11.5 Confronto del momento flettente su aste di captazione indipendenti senza e con sostegno (lunghezza = 8,5 m) di captazione indipendente. La flessione non deve tuttavia superare la flessione massima consentita. La sollecitazione di flessione aumenta con la lunghezza delle aste di captazione. Le aste di captazione devono essere installate in modo che, in caso di carico dovuto al vento, non si verifichino delle deformazioni sulle aste. Poiché devono essere presi in considerazione la geometria esatta dell'asta di captazione e il comportamento non lineare dei materiali, la prova di resistenza alla rottura delle aste di captazione indipendenti viene effettuata attraverso un modello di calcolo FEM (Finite Elements Methode). Il metodo FEM è un procedimento di calcolo numerico, con il quale possono essere calcolate le flessioni e deformazioni di strutture geometriche complesse. La struttura da analizzare viene suddivisa tramite superfici e linee immaginarie in cosiddetti "elementi finiti", che vengono collegati tra loro tramite nodi. Per il calcolo sono necessarie le seguenti indicazioni: ⇒ Modello di calcolo FEM: Il modello di calcolo FEM corrisponde in forma semplificata alla geometria dell'asta di captazione indipendente. www.dehn.it ⇒ Caratteristiche dei materiali: Il comportamento del materiale viene predefinito tramite i valori di sezione, modulo di elasticità, compattezza e contrazione trasversale. ⇒ Sollecitazioni: Il carico dovuto al vento viene inserito nel modello geometrico come carico di pressione. La resistenza alla rottura viene definita attraverso il confronto della sollecitazione di flessione ammessa (valore di riferimento del materiale) e la sollecitazione di flessione massima (calcolata sul momento flettente e sulla sezione effettiva nel punto di massima sollecitazione). La resistenza alla rottura si ottiene quando il rapporto tra i suddetti due valori è >1. Fondamentalmente vale anche in questo caso la seguente regola: più è grande il rapporto tra la sollecitazione di flessione ammessa e quella effettiva, più sarà grande la resistenza alla rottura. Con il modello di calcolo FEM sono stati calcolati i momenti flettenti per due aste di captazione (lunghezza = 8,5 m) con sostegno e senza sostegno in funzione dell'altezza delle aste di captazione (Figura 5.1.11.5). In tale contesto si può notare l'in- BLITZPLANER 81 Figura 5.1.11.6 Modello FEM dell'asta di captazione indipendente senza sostegno (Lunghezza = 8,5 m) Figura 5.1.11.7 Modello FEM dell'asta di captazione indipendente con sostegno (Lunghezza = 8,5 m) fluenza di un eventuale sostegno sulla curva dei momenti. Mentre il momento flettente massimo con asta di captazione senza sostegno nel punto di serraggio è di ca. 1270 Nm, il momento flettente si riduce grazie al sostegno a circa 460 Nm. Attraverso questo sostegno è possibile ridurre le sollecitazioni nell'asta fino al punto in cui con un carico dovuto al vento massimo presunto non venga superata la resistenza dei materiali utilizzati e quindi le aste di captazione non vengano distrutte. zione. I carichi dovuti al vento provocano la flessione delle aste di captazione. La flessione dell'asta ha come conseguenza una variazione del volume da proteggere. Gli oggetti da proteggere non si trovano più nel volume protetto e/o le distanze di sicurezza non vengono più rispettate. L'utilizzo del modello di calcolo su un'asta di captazione indipendente senza e con sostegno conduce ai risultati seguenti (Figure 5.1.11.6 e 5.1.11.7). Dal calcolo risulta, per l'esempio selezionato, uno spostamento di ca. 1150 mm della punta dell'asta di captazione con sostegno. Senza sostegno si verificherebbe uno scostamento di ca. 3740 mm, un valore teorico, che supera il limite di rottura dell'asta di captazione in esame. Realizzazione: I sostegni creano un "punto di posizionamento" supplementare attraverso il quale le sollecitazioni di flessione presenti nell'asta di captazione vengono ridotte considerevolmente. Senza sostegno supplementare le aste di captazione non resisterebbero alle sollecitazioni con velocità del vento a 145 km/h. Per questo motivo le aste di captazione a partire da un'altezza di 6 m sono dotate di sostegni. Oltre ai momenti flettenti, il calcolo FEM fornisce anche le forze di trazione che si verificano nei sostegni e per le quali deve pure essere garantita la resistenza. Determinazione della flessione dell'asta di captazione causata dal carico dovuto al vento Un altro risultato di calcolo importante del modello FEM è la flessione della punta dell'asta di capta- 82 BLITZPLANER Realizzazione: Sostegni supplementari al di sopra di una determinata altezza dell'asta portano a una notevole riduzione di tali deviazioni. Inoltre, si riduce anche il carico di flessione sull'asta. Conclusione La resistenza al ribaltamento, alla rottura e alla flessione sono fattori decisivi per la progettazione delle aste di captazione. Basamento e asta di captazione devono essere coordinati, in modo che le sollecitazioni che si verificano a causa della velocità del vento corrispondente alla zona di installa- www.dehn.it zione non provochino un ribaltamento e/o un danneggiamento dell'asta. Occorre inoltre considerare che notevoli flessioni dell'asta di captazione riducono la distanza di sicurezza e quindi potrebbero crearsi degli avvicinamenti non ammessi. Un sostegno supplementare per le aste di captazione di altezza considerevole, diventa a questo punto necessario per poter evitare queste flessioni non ammesse delle punte di captazione delle aste. Le misure descritte garantiscono che le aste di captazione indipendenti, utilizzate in modo corretto, resistono ad una velocità del vento fino a 145 kmh. 5.2 Calate Per calata si intende il collegamento elettrico tra il dispositivo di captazione e l'impianto di messa a terra. Le calate devono condurre la corrente da fulmine captata verso l'impianto di messa a terra, senza creare danni all'edificio, ad esempio a causa di un eccessivo riscaldamento. Per ridurre il rischio di danni durante la scarica della corrente da fulmine verso l'impianto di terra, le calate devono essere posate in modo tale, che dal punto d'impatto del fulmine verso terra ⇒ esistano diversi percorsi paralleli della corrente, ⇒ la lunghezza dei percorsi della corrente sia la più corta possibile (diritta, verticale, senza spire), ⇒ i collegamenti verso i corpi metallici della struttura siano realizzati in tutti i punti necessari (distanza < s; s = distanza di sicurezza). 5.2.1 Determinazione del numero di calate Il numero di calate dipende dalla dimensione perimetrale del tetto. La disposizione delle calate deve essere eseguita in modo che, partendo dagli angoli della struttura, le calate siano il più uniformemente possibile distribuite su tutto il perimetro. A seconda della struttura (ad esempio portoni, prefabbricati in calcestruzzo) le distanze tra le varie calate possono variare. Queste distanze, ad esempio da 12 m a 18 m per il livello di protezione III (valore tipico 15 m), vengono prese in considerazione anche per il calcolo della distanza di sicurez- www.dehn.it za. In ogni caso deve essere rispettato il numero minimo delle calate necessarie, a seconda del livello di protezione. Nella norma CEI EN 62305-3 vengono elencate le distanze tipiche tra calate e conduttori ad anello, a seconda del livello di protezione (Tabella 5.2.1.1). Il numero esatto di calate può essere individuato solamente tramite calcolo della distanza di sicurezza s. Se la distanza di sicurezza calcolata non può essere rispettata per il numero di calate pianificate, è possibile aumentare il numero di calate per raggiungere l'obiettivo. Attraverso percorsi di corrente paralleli viene migliorato il coefficiente di distribuzione della corrente kc. Con questo la corrente nelle due calate si riduce e quindi è possibile mantenere la distanza di sicurezza richiesta. Gli elementi naturali della struttura (ad esempio colonne portanti in acciaio-calcestruzzo, struttura portante in acciaio) possono essere utilizzati anch'essi come calate supplementari, purché sia garantita la loro continuità elettrica. Attraverso collegamenti trasversali delle calate al livello del suolo (collegamento alla base) e attraverso degli anelli per gli edifici più alti, viene raggiunto un bilanciamento della distribuzione della corrente da fulmine, che riduce anch'esso la distanza di sicurezza s. Nell'ultima fascicolo di norme CEI EN 62305, viene data grande importanza alla distanza di sicurezza. Attraverso le misure elencate, la distanza di sicurezza può essere modificata in modo positivo, e quindi la corrente da fulmine può essere scaricata in modo sicuro. Se queste misure non sono sufficienti per mantenere la distanza di sicurezza richiesta, possono essere utilizzate anche delle condutture di nuova generazione isolate resistenti all'alta tensione (HVI). Queste vengono descritte nel capitolo 5.2.4. Classe LPS Distanza tipica I 10 m II 10 m III 15 m IV 20 m Tabella 5.2.1.1 Valori tipici della distanza tra le calate secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) BLITZPLANER 83 q mm2 Classe LPS Alluminio III + IV II I III + IV Ferro II I III + IV Rame II I III + IV INOX II I 146 454 * 1120 * * 56 143 309 * * * 12 28 52 37 96 211 5 12 22 190 460 940 78 10 mm 4 9 * fusione / evaporazione 17 15 34 66 3 5 9 78 174 310 16 50 8 mm Tabella 5.2.2.1 Aumento massimo della temperatura ΔT in K di diversi materiali per calate In primo luogo le calate vengono ancorate direttamente sull'edificio (senza alcuna distanza). Un criterio per la posa direttamente sull'edificio è l'aumento di temperatura che si verifica in caso di fulminazione sul sistema di protezione controi fulmini. Se la parete è composta da materiale difficilmente o moderatamente infiammabile, le calate possono essere installate direttamente sul muro o al suo interno. In base alle indicazioni contenute nei regolamenti edilizi dei vari paesi, solitamente non vengono utilizzati materiali di costruzione facilmente infiammabili. Perciò le calate possono essere montate direttamente sugli edifici. Il legno con una massa specifica di oltre 400 kg/m2 e uno spessore di oltre 2 mm viene considerato come moderatamente infiammabile. Per questo, la calata può essere applicata anche su pali in legno. Se la parete è costituita da materiale facilmente infiammabile, le calate possono essere installate direttamente sulla superficie della parete, a condizione che l'aumento di temperatura prodotto dal passaggio di corrente non sia pericoloso. L'aumento di temperatura massimo Δ T in K dei diversi conduttori, a seconda del livello di protezione, è riportato nella tabella 5.2.2.1. In base a questi valori è di solito permesso posare le calate anche dietro ad un isolamento termico, dal momento che questi aumenti di temperatura non costituiscono pericolo di incendio per l'isolamento. L'utilizzo di un rivestimento in PVC supplementare, in caso di calata posata dentro o dietro un iso- 84 BLITZPLANER La definizione esatta dei termini "difficilmente", "normalmente" e "moderatamente" infiammabile si trova nel capitolo 5 della CEI EN 62305-3. 5.2.2.1 Realizzazione delle calate Le calate devono essere posizionate in modo da costituire la continuazione diretta dei conduttori di captazione. Devono essere posate in modo rettilineo e in verticale, in modo da realizzare il collegamento diretto più breve possibile verso terra. La formazione di cappi, ad esempio attorno a gronde sporgenti oppure avancorpi, deve essere evitata. Se questo non è possibile, la distanza, misurata sul punto di ravvicinamento di due punti di una calata, e la lunghezza I della calata tra quel1 l2 5.2.2 Calate in un sistema di protezione contro i fulmini non isolato lamento termico, permette di ridurre l'aumento di temperatura (sulla superficie). Può essere utilizzato anche un filo di alluminio rivestito in PVC. Se la parete è costituita da materiale facilmente infiammabile e l'aumento della temperatura delle calate può essere pericoloso, le calate dovranno essere posate in modo che la distanza tra le calate e la parete sia maggiore di 0,1 m. Gli elementi di fissaggio possono toccare la parete. E' compito del costruttore dell'edificio indicare se la parete sulla quale viene posata la calata è composta di materiale infiammabile. s L'individuazione esatta della distanza di sicurezza viene descritta nel capitolo 5.6. l3 Figura 5.2.2.1.1 Cappio in una calata www.dehn.it sti due punti, devono soddisfare i requisiti della distanza di sicurezza s (Figura 5.2.2.1.1). La distanza di sicurezza s viene calcolata utilizzando la lunghezza complessiva: I = l1 + l2 + l3. Le calate non possono essere posate all'interno di grondaie e pluviali, anche se questi sono rivestiti di materiale isolante. L'umidità presente nei pluviali potrebbe causare una corrosione eccessiva delle calate. Se viene utilizzato come calata l'alluminio, questo non deve essere posato direttamente (senza distanza) sopra, dentro o sotto intonaco, malta, calcestruzzo, e neppure essere interrato. Con un rivestimento in PVC la posa di alluminio in malta, intonaco o calcestruzzo è possibile, se viene garantito che il rivestimento non venga danneggiato meccanicamente e che non si verifichi una rottura dell'isolamento alle basse temperature. Viene altresì consigliato di posare le calate in modo che verso tutte le porte e le finestre venga mantenuta la distanza di sicurezza s necessaria (Figura 5.2.2.1.2). Nei punti di incrocio con le calate, i pluviali in metallo devono essere collegati con le calate (Figura 5.2.2.1.3). I pluviali in metallo, anche se non utilizzati come calate, sono da collegare alla base con il sistema equipotenziale oppure con l'impianto di terra. Attraverso il collegamento con la gronda del tetto, nella quale scorre la corrente da fulmine, il pluviale conduce anch'esso una parte della corrente da fulmine, che deve essere condotta verso l'impianto di terra. Un esempio di esecuzione è illustrato nella figura 5.2.2.1.4. 5.2.2.2 Elementi naturali della calata Quando vengono utilizzati come calata degli elmenti naturali della struttura, il numero di calate da installare in aggiunta può essere ridotto e in determinati casi le calate possono essere eliminate del tutto. Come "parti naturali" dell'impianto di calata possono essere utilizzate le parti seguenti di una struttura: ⇒ Installazioni metalliche, a condizione che esista un collegamento continuo e duraturo tra i diversi elementi, e le loro dimensioni corrispondano ai requisiti minimi per le calate. Queste installazioni metalliche possono anche essere ricoperte di materiale isolante. L'utilizzo di tubazioni con contenuto infiammabile o esplosivo come calata non è permesso, se le guarnizioni nelle flangie/giunti non sono in metallo oppure le flangie/giunti delle tubazioni non sono collegate elettricamente. Figura 5.2.2.1.3 Organo di captazione con collegamento alla grondaia I collegamenti devono essere effettuati il più corto possibile, rettilinei e in verticale Figura 5.2.2.1.2 Calate www.dehn.it Pluviali possono essere utilizzati come calate soltanto se saldati o rivettati Tondino INOX Ø10 mm Figura 5.2.2.1.4 Messa a terra pluviale BLITZPLANER 85 Profilato verticale Ancoraggio da parete Fuga di dilatazione Supporti orizzontali Fuga di dilatazione Punto fisso di terra Art. 478 200 Ponticello Art. 377 115 Ponticello Art. 377 015 Figura 5.2.2.2.1 Utilizzo di elementi naturali - Nuove strutture in elementi prefabbricati in calcestruzzo Figura 5.2.2.2.2 Sottostruttura metallica con giunzioni per la continuità elettrica ⇒ La struttura portante metallica della struttura Nota: In caso di calcestruzzo precompresso, deve essere considerato il particolare rischio di eventuali influenze meccaniche inammissibili, dovute alla corrente da fulminazione e derivanti dalla connessione al sistema di protezione contro i fulmini. In caso di calcestruzzo precompresso il collegamento tramite tiranti o funi può essere effettuato solo se si trova al di fuori della zona di tenditura. Prima dell'utilizzo di tiranti o funi tenditrici come calate, deve essere richiesta l'approvazione del costruttore della struttura. Se l'armatura delle strutture esistenti non è collegata in modo elettricamente continuo, essa non può essere utilizzata come calata. In questo caso dovranno essere posate delle calate esterne. Se come calata si utilizza la struttura portante in acciaio di una costruzione oppure l'armatura elettricamente continua della struttura, non sono necessari degli anelli aggiuntivi, dal momento che questi non offrirebbero alcun miglioramento nella distribuzione della corrente. ⇒ L'armatura della struttura collegata in modo elettricamente continua In una struttura esistente l'armatura non può essere utilizzata come parte naturale della calata, se non è garantito che l'armatura stessa sia collegata in modo elettricamente continuo. Devono essere posate delle calate esterne separate. ⇒ Elementi prefabbricati in calcestruzzo Negli elementi prefabbricati in calcestruzzo devono essere previsti dei punti di connessione sull'armatura. Gli elementi prefabbricati in calcestruzzo devono avere un collegamento elettricamente continuo tra tutti i punti di connessione. Le singole parti devono essere collegate tra loro durante il montaggio in cantiere (Figura 5.2.2.2.1). 86 BLITZPLANER Inoltre, gli elementi delle facciate, i profilati e le sottostrutture metalliche delle facciate possono essere utilizzate come calata naturale, a condizione che: ⇒ le loro dimensioni corrispondano ai requisiti minimi delle calate. Per lamiere metalliche lo spessore non deve essere inferiore a 0,5 mm. La loro continuità elettrica verticale deve essere garantita. Se come calata vengono utilizzate le facciate metalliche, queste devono essere collegate in modo tale che i singoli pannelli in lamiera siano collegati tra loro in modo sicuro www.dehn.it Figura 5.2.2.2.3 Collegamento a terra della facciata metallica Figura 5.2.2.2.4 Calata lungo il pluviale Figura 5.2.2.3.1 Punto di misura con numero di identificazione tramite viti, rivetti o cavallotti. Deve essere previsto un collegamento verso l'impianto di captazione e l'impianto di messa a terra in grado di sopportare la corrente di fulmine. ⇒ interconnessioni degli elementi di connessione attraverso l'impianto di terra, ad esempio per dispersori ad anello o dispersori di fondazione (dispersore di tipo B); ⇒ Se i pannelli in lamiera non sono collegati tra loro secondo i requisiti di cui sopra, ma lo sono le sottostrutture, in modo tale che dalla connessione al dispositivo di captazione fino alla connessione all'impianto di terra sia garantita una conduzione continua, queste possono essere utilizzati come calata (Figure 5.2.2.2.2 e 5.2.2.2.3). ⇒ resistenza di terra dei singoli dispersori (dispersore di tipo A). I pluviali metallici possono essere utilizzati come calata naturale, purché siano intercollegati (i giunti saldati o rivettati) e lo spessore minimo del tubo sia di almeno 0,5 mm. Se un pluviale non è collegato in modo elettricamente continuo, può essere utilizzato come supporto per il conduttore di calata supplementare. Questo tipo di utilizzo è raffigurato nella figura 5.2.2.2.4. Il collegamento in grado di condurre le correnti da fulmine del pluviale all'impianto di terra è necessario dal momento che il pluviale funge solo da sostegno per l'organo di calata. 5.2.2.3 Punti di misura Presso ogni collegamento della calata con l'impianto di terra deve essere previsto un punto di misura (possibilmente sopra il collegamento all'asta di adduzione). I punti di misura sono necessari per permettere di controllare le seguenti caratteristiche del sistema di protezione contro i fulmini: ⇒ connessioni delle calate attraverso il dispositivo di captazione con la calata successiva; www.dehn.it I punti di misura non sono necessari, se il tipo di costruzione (ad esempio costruzione in cemento armato o costruzione con struttura portante in acciaio) non permette una separazione "galvanica" della calata "naturale" dall'impianto di messa a terra (ad esempio dispersore di fondazione). Il punto di misura può essere aperto solo con l'ausilio di un attrezzo a scopo di misurazione, altrimenti deve rimanere chiuso. Ogni punto di misurazione deve poter essere identificato chiaramente nel disegno del sistema di protezione contro i fulmini. Di solito tutti i punti di misura vengono contrassegnati con un numero di identificazione (Figura 5.2.2.3.1). 5.2.2.4 Calate interne Se i lati degli edifici (lunghezza e larghezza) sono quattro volte maggiori della distanza di calata secondo la classe di LPS scelta, dovrebbero essere installate delle calate interne (Figura 5.2.2.4.1). La dimensione modulare per le calate interne è di ca. 40 x 40 m. Spesso le calate interne risultano necessarie per grandi strutture a tetto piano, come ad esempio grandi capannoni industriali oppure centri di distribuzione. In questi casi i condotti attraverso la copertura del tetto dovrebbero essere installati da un conciatetti, dal momento che l'impermeabilità della copertura rientra nei suoi doveri di garanzia. BLITZPLANER 87 Passaggio/collegamento Copertura Isolamento termico Rivestimento in legno Scossalina metallica Distanza di sicurezza s 45 m 7,5 m 15 m Struttura metallica Se la distanza di sicurezza risulta troppo corta, tutte le parti metalliche della struttura devono essere collegate con il sistema di captazione. Sono da osservare gli effetti delle correnti. Figura 5.2.2.4.1 Dispositivo di captazione per tetti di grandi dimensioni Calate interne Inoltre devono essere considerati gli effetti delle correnti parziali da fulmine attraverso calate interne dell'edificio. Il campo elettromagnetico risultante vicino alle calate deve essere considerato nella progettazione della protezione contro i fulmini interna (occorre considerare gli accoppiamenti su sistemi elettrici/elettronici). 5.2.2.5 Cortili interni Per strutture con cortili interni chiusi con un perimetro di oltre 30 m, le calate devono essere installate con le distanze corrispondenti alla tabella 5.2.1.1. Devono essere posate almeno 2 calate (Figura 5.2.2.5.1). 5.2.3 Calate di un sistema di protezione contro i fulmini esterno isolato Se il dispositivo di captazione è costituito da aste di captazione montate su pali indipendenti (o un unico palo), quest'ultimo funge sia da dispositivo di captazione sia da calata (Figura 5.2.3.1). Per ognuno di questi pali è necessaria almeno una calata. I pali in acciaio o in cemento con armatura elettricamente continua non necessitano di una calata supplementare. Per ragioni estetiche è possibile ad esempio utilizzare come dispositivo di captazione anche un palo per bandiere. La distanza di sicurezza s tra gli organi di captazione, le calate e l'edificio deve essere rispettata in ogni caso. 88 BLITZPLANER Cortile Perimetro > 30m 30 m Calata interna Cortili interni con un perimetro di oltre 30 m. Distanze tipiche secondo la classe dell'LPS. Figura 5.2.2.5.1 Dispositivi di discesa per cortili interni Se il dispositivo di captazione è costituito da uno o più corde o funi tese, per ogni ancoraggio delle estremità, è necessaria almeno una calata (Figura 5.2.3.2). Se l'impianto di captazione è ammagliato, cioè le singole corde o funi sospese formano tra di loro delle maglie (collegate trasversalmente), è necessario almeno una calata per ogni ancoraggio alle estremità dei conduttori (Figura 5.2.3.3). 5.2.4 Condutture isolate resistenti all'alta tensione - conduttura HVI® Negli impianti di telefonia mobile, per la copertura di un'intera area, vengono utilizzati molti edifici ospitanti. Parte di questi edifici dispongono, di impianti di protezione contro i fulmini. Per una progettazione e un’esecuzione a norma dell'infrastruttura di radiotrasmissione è necessario considerare la situazione iniziale durante la progettazione. Per i gestori di telefonia mobile esistono tipicamente tre situazioni: ⇒ l'edificio non è dotato di impianto di protezione contro i fulmini; ⇒ l'edificio è dotato di impianto di protezione contro i fulmini non più funzionante; ⇒ l'edificio è dotato di impianto di protezione contro i fulmini funzionante. Edificio senza impianto di protezione contro i fulmini (LPS esterno) www.dehn.it Fissaggio meccanico s s s Calata Figura 5.2.3.1 Pali di captazione isolati dalla struttura Figura 5.2.3.2 Pali di captazione con funi sospese L'impianto di radiotrasmissione viene collegato all'impianto di terra. Si tratta della messa a terra dell'impianto di radiotrasmissione. Secondo il concetto di protezione da sovratensione dei gestori della rete radiomobile, nel vano contatore verrà inserita una protezione da sovratensioni supplementare. Edificio dotato di impianto di protezione contro i fulmini (LPS esterno) non più funzionante L'impianto di radiotrasmissione viene collegato alla protezione contro i fulmini esterna secondo il livello di protezione stabilito. I percorsi della corrente necessari per l'impianto di radiotrasmissione vengono analizzati e valutati. Le parti necessarie per la scarica della corrente da fulmine non più funzionanti dell'impianto esistente, come il conduttore di captazione, la calata e il collegamento all'impianto di messa a terra, vengono sostituite. I difetti riscontrati a vista su parti dell'impianto non utilizzate vengono comunicati per iscritto al proprietario dell'edificio. Edificio dotato di impianto di protezione contro i fulmini (LPS esterno) funzionante L'esperienza ha dimostrato che gli impianti di protezione contro i fulmini vengono generalmente costruiti secondo il livello di protezione III. Per determinati edifici sono prescritti dei controlli periodici. L'inserimento dell'impianto radiomobile secondo il livello di protezione scelto deve essere progettato. Per gli impianti appartenenti al livello di protezione I e II, l'ambiente circostante dell'impianto viene fotografato, così che per futuri problemi di prossimità possa essere dimostrata la situazione al momento dell'installazione dell'impianto. Se un impianto di trasmissione viene installato su un edificio con LPS esterno funzionante, per l'installazione dell'impianto vale la norma di protezione dai fulmini attuale (CEI EN 62305). Le distanze di sicurezza devono essere calcolate in www.dehn.it Figura 5.2.3.3 Pali di captazione con funi tese con collegamenti trasversali (maglie) base al livello di protezione. Tutte le parti meccaniche utilizzate devono poter resistere alla corrente parziale da fulmine prevista. Per molti gestori del radiomobile tutte le strutture in acciaio e di sostegno dell'antenna devono essere eseguite per ragioni di standardizzazione secondo la classe di protezione I. Il collegamento deve essere effettuato sulla via più breve: questo, tuttavia, non rappresenta un problema, dal momento che sui tetti piani, i conduttori di captazione sono di solito disposti a maglia. Se sull'edificio ospitante è installato un LPS esterno funzionante, questo possiede una priorità più alta rispetto all'impianto di messa a terra per l'antenna. In base al modello di progettazione in una riunione di cantiere sarà da stabilire il tipo di LPS esterno da realizzare: ⇒ Se anche le apparecchiature del sistema (shelter) si trovano sul tetto, è da preferire la posa del cavo di alimentazione all'esterno del fabbricato. ⇒ Se le apparecchiature del sistema si trovano sul tetto ed è prevista una costruzione con palo (unico) centrale, l'impianto verrà dotato di LPS isolato. ⇒ Se le apparecchiature del sistema si trovano all'interno dell'fabbricato, è preferibile la realizzazione di un LPS isolato. In questo caso occorrerà prestare attenzione a limitare le dimensioni superficiali dell'impianto per contenere i costi per LPS isolato entro un limite commercialmente accettabile. L'esperienza ha dimostrato che in molti casi, su impianti di protezione contro i fulmini esistenti, sono presenti dei vecchi difetti, che compromettono l'efficacia dell'impianto. Anche se il "collegamento" dell'impianto di trasmissione all'LPS esterno è effettuato correttamente, questi difetti possono causare dei danni all'edificio. BLITZPLANER 89 Per potere installare degli impianti di antenna a norma anche in situazioni difficili, il progettista di reti di telefonia mobile aveva a sua disposizione in precedenza solo il sistema di protezione contri i fulmini isolato con dei distanziatori orizzontali. Non si poteva quindi parlare di un'esecuzione estetica, dal punto di vista architettonico, dell'impianto di antenna (Figura 5.2.4.1). In particolare, per la realizzazione di antenne ottimizzate dal punto di vista ottico, sono da evitare i dispositivi di captazione illustrati in figura 5.2.4.1. Con la soluzione innovativa delle condutture isolate HVI® resistenti all'alta tensione, per l’installatore di impianti di protezione contro i fulmini esiste oggi un nuovo metodo per rispettare in modo semplice la distanza di sicurezza. 5.2.4.1 Installazione e funzionamento della calata isolata HVI® Il concetto di base della calata isolata consiste nell’ avvolgere con materiale isolante il conduttore che conduce le correnti da fulmine in modo tale, che può essere rispettata la distanza di sicurezza s necessaria verso altri parti conduttori della struttura, verso conduttori elettrici e tubazioni. Avvicinamenti non ammessi sono da evitare. Principalmente devono essere soddisfatte le seguenti richieste per la calata isolata, se vengono utilizzati materiali isolanti per evitare degli avvicinamenti non ammessi: ⇒ Possibilità del collegamento resistente alla corrente da fulmine della calata all'organo di captazione tramite morsetti (asta di captazione, conduttore di captazione, punta di captazione ecc.). ⇒ Rispetto della distanza di sicurezza s tramite sufficiente rigidità dielettrica della calata sia nella zona di connessione sia lungo il percorso della calata. 5.2.4.1 5.2.4.2 Figura 5.2.4.1 Dispositivo di captazione isolato con distanziatori Figura 5.2.4.2 Dispositivo di captazione isolato per radiomobile Applicazione sistema DEHNconductor la distanza di sicurezza s. Devono però essere osservati alcuni criteri particolari per l'alta tensione. Questo è indispensabile perchè la rigidità dielettrica della calata isolata viene determinata sia dalla sistemazione stessa che dal fenomeno delle scariche superficiali. Per essere indipendenti dalla sistemazione e quindi dal percorso della calata, l'utilizzo di calate isolate non schermate è principalmente immaginabile. Il problema, però, non è risolvibile con un conduttore che è soltanto ricoperto da una guaina iso- Conduttore interno Isolante ⇒ Sufficiente portata della corrente e adatta sezione della calata. ⇒ Possibilità della connessione all'impianto di terra o al sistema equipotenziale. Avvolgendo la calata con materiali isolanti di alta rigidità dielettrica, principalmente può essere ridotta 90 BLITZPLANER Prossimità Figura 5.2.4.1.1 Sviluppo teorico di una scarica in superficie su una calata isolata senza rivestimento speciale www.dehn.it lante. Già con tensioni impulsive indotte relativamente piccole, si innescono delle scariche superficiali sugli avvicinamenti (p. es. tra staffe portafili metalliche collegate a terra e il punto di connessione), che possono portare a una scarica totale lungo la superficie per grandi distanze del conduttore. Critiche, riguardante l'innesco di scariche superficiali sono zone, nelle quali si incontrano materiale isolante, metalli (a potenziale di alta tensione o messi a terra) e aria. Questo ambiente, visto sotto l'aspetto dell'alta tensione, è fortemente sollecitato perchè può essere il punto di partenza per scariche superficiali e causare una ridotta rigidità dielettrica. Scariche in superfice possono istaurarsi ogni qual volta, quando componenti normali (diretti in verticale sulla superficie isolante) del campo elettrico superano la tensione d'innesco per la scarica superficiale e componenti di campo che tangenzialmente (in parallelo alla superfice isolante) propagano l'estensione della scarica superficiale (Figura 5.2.4.1.1). La tensione di innesco della scarica in superficie determina la tenuta del sistema isolante e ha valori intorno ai 250 - 300 kV di tensione impulsiva da fulmine. Con il cavo unipolare di esecuzione coassiale raffigurato in figura 5.2.4.1.2 - conduttura HVI® - si possono evitare le scariche in superficie e condurre a terra in sicurezza le correnti da fulmine. Calate isolate con controllo del campo e guaina semiconducente, tramite condizionamento mirato del campo elettrico nella zona del punto di collegamento, evitano le scariche in superficie. Permettono di condurre la corrente da fulmine nel cavo speciale e assicurano di scaricare in sicurezza la corrente da fulmine, rispettando la distanza di sicurezza s necessaria. Lo schermo semiconduttore del Collegamento al sistema di captazione cavo coassiale scherma il campo elettrico. E' però importante, che non venga influenzato il campo magnetico che circonda il conduttore interno percorso dalla corrente. Tramite ottimizzazione del controllo del campo si è creato un determinato terminale di cavo con una lunghezza di 1,50 m, con il quale è possibile ottenere una distanza di sicurezza in aria di s = 0,75 m oppure s = 1,50 m per muratura (Figura 5.2.4.1.3). Questo particolare terminale del cavo viene realizzato tramite un collegamento specifico al sistema di captazione (punto di connessione) e il collegamento equipotenziale effettuato a una determinata distanza. L'intera guaina semiconduttore del cavo, in confronto a un cavo con schermo metallico, possiede una resistenza sensibilmente superiore. Così, anche con molteplici collegamenti della guaina all'sistema equipotenziale, non vengono trasferite alcune correnti parziali da fulmine significanti nell'edificio. Partendo dalla distanza di sicurezza s necessaria, con Lmax = km ⋅ s ki ⋅ kc può essere calcolata la lunghezza massima Lmax di questa calata isolata. 5.2.4.2 Esempi di installazione Applicazione per telefonia mobile Gli impianti di telefonia mobile vengono spesso eretti su edifici ospitanti. Tra il gestore dell'impianto di telefonia mobile e il proprietario dell'edificio Terminale Accoppiamento della corrente da fulmine Conduttore Isolamento di tenuta all'alta tensione Guaina semiconduttore Collegamento al sistema equipotenziale Figura 5.2.4.1.2 Componenti del conduttore HVI® www.dehn.it Figura 5.2.4.1.3 Conduttore HVI® I e componenti dal sistema DEHNconductor BLITZPLANER 91 α α LPS isolato Nota: Rilevare situazione esistente Punta di captazione Coduttura HVI® II Zona terminale Sostegno in vetroresina/Al Messa a terra cavo antenna Dispositivo di captazione Alimentazione BT BTS Terminale Conduttore nudo Conduttori equipotenziali 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® elettronici facenti parte dell'impianto di telefonia esiste di solito un accordo, per cui la struttura non mobile (BTS) devono essere disposti all'interno del deve essere esposta a ulteriori pericoli per effetto volume protetto fornito dalle punta di captazione. dell'installazione dell'impianto di telefonia mobiPer edifici con più sistemi di antenne multiple le. Per quanto riguarda la protezione contro i fuldevono essere installati diversi "dispositivi di capmini questo significa in particolare, che in caso di tazione isolati". fulminazione sulla costruzione portante non deve Nelle figure 5.2.4.2.2a e b viene raffigurato il monentrare alcuna corrente parziale da fulminazione all'interno dell'edificio. Una corrente parziale da fulminazione Conduttura all'interno dell'edificio mette- HVI® Punta di captazione rebbe in pericolo soprattutto gli impianti elettrici ed elettronici. Punto di connessione Nella figura 5.2.4.2.1 è raffiguraSostegno ta una possibile soluzione per il Punto di "dispositivo di captazione isola- Morsetto di Conduttura HVI® connessione to" su una costruzione portante terra a terra Collegamento per antenne. equipotenziale Sostegno La punta di captazione deve essere isolata attraverso un tubo di sostegno in materiale non conduttivo e fissata sulla struttura portante dell'antenna. L’altezza della punta di captazione deve essere stabilita tenendo conto del fatto che la struttura Figura 5.2.4.2.2a Connessione alla struttura Figura 5.2.4.2.2b Tubo di sostegno nella zona dell’antenna dell'antenna per il controllo portante e gli eventuali dispositivi del potenziale 92 BLITZPLANER www.dehn.it taggio su un palo per antenne. Figura 5.2.4.2.3a Macchina di ventilazione con asta di captazione e fune sospesa Conduttore ad anello Figura 5.2.4.2.3b Asta di captazione, conduttore ad anello isolato su distanziatori con collegamento alla discesa isolata Captatore isolato Copertura metallica nel volume protetto del captatore isolato α Terminale Collegamento equipotenziale Costruzioni sul tetto Le strutture elettriche e metalliche installate sul tetto superano il livello del tetto stesso e sono quindi esposte alle fulminazioni. A causa dei collegamenti conduttivi con tubazioni e conduttori elettrici portati all'interno dell'edificio, esiste anche in questo caso il pericolo di correnti parziali da fulmine infiltrati all'interno dell'edificio. Per evitare ciò e per creare la distanza di sicurezza necessaria per l'intero edificio in modo semplice, è necessaria l'installazione di un dispositivo di captazione isolato con collegamento alla calata isolata (Figure 5.2.4.2.3a e 5.2.4.3b). Così la completa struttura elettrica/metallica sovrastante il tetto si trova in zona protetta dalle scariche da fulmine dirette. La corrente da fulmine viene “deviata” dalla struttura da proteggere, e distribuita nell'impianto di terra. Se sul tetto sono installate diverse costruzioni, secondo le illustrazioni di principio nella figura 5.2.4.2.4 devono essere installati diversi dispositivi di captazione. Questo deve avvenire in modo che tutte le costruzioni sporgenti dal tetto si trovino in una zona protetta da fulminazione (zona di protezione LPZ 0B). Calata L’integrazione ottica di una calata, in riguardo alla distanza di sicurezza s necessaria, a volte è problematica. La conduttura HVI® può essere posata sulla facciata oppure anche in essa integrata (Figura 5.2.4.2.5). Con questa innovativa calata isolata si hanno così diverse possibilità per la composizione architettonica. Funzionalità e design possono Struttura metallica collegata a terra Canaletta Distanza di sicurezza s Conduttura HVI®I Armatura Discesa con conduttura HVI® Canaletta Dispersore di fondazione Figura 5.2.4.2.4 Rispetto della distanza di sicurezza necessaria con la calata isolata a potenziale regolato (HVI®) www.dehn.it Figura 5.2.4.2.5 Dispositivo di captazione con fune sospesa e calata isolata BLITZPLANER 93 Antenne per radiomobile (1 - 5) 5 Conduttura HVI® 4 3 1 Canale per cavi 2 Canale per cavi Anello isolato Figura 5.2.4.3.1 Vista totale essere uniti e così, questa tecnologia innovativa costituisce un punto fondamentale nell'edilizia moderna. 5.2.4.3 Esempio di progetto per edificio a uso residenziale e di formazione Strutturazione dell'edificio L'edificio illustrato nella figura 5.2.4.3.1 è stato edificato dal piano terra fino al 6° piano in un modo di costruzione convenzionale. In seguito è stato aggiunto il 7° piano sul tetto esistente. La facciata esterna del 7° piano è costituita da lastre metalliche. Al 3° piano si trova il centro multimediale, il piano terra viene utilizzato per gli uffici amministrativi. Tutti gli altri piani fino al 7° piano sono destinati a uso abitativo. La superficie del tetto del 6° e 7° piano viene circondata da un attico con copertura metallica, dove i singoli elementi non sono intercollegati in modo conduttivo. L'edificio ha un'altezza di 25,80 m fino al piano del tetto del 7° piano (senza parapetto). In superficie del tetto del 7° piano sono state aggiunte in seguito cinque strutture per antenne destinate alla telefonia mobile e ponti radio di diversi gestori di telefonia mobile. Le antenne sono state installate negli angoli e al centro del tetto. 94 BLITZPLANER Figura 5.2.4.3.2 Dispositivo di captazione isolato e anello perimetrale isolato Fonte: H. Bartels GmbH, Oldenburg, Germania La posa dei cavi (cavi coassiali) delle quattro antenne agli angoli della superficie del tetto è stata effettuata in prossimità dell'attico fino all'angolo a sud-ovest. Da qui i cavi sono stati condotti attraverso una canalina metallica, che è collegata con l'attico del tetto del 7° e 6° piano, al locale BTS al 6° piano. La discesa dei cavi dall'antenna centrale è stata realizzata anch'essa per mezzo di una canalina metallica direttamente al 2° locale BTS sul lato nordest dell'edificio fino al 6° piano. Anche questa canalina è collegata con gli attici perimetrali. L'edificio era equipaggiato con un impianto di protezione contro i fulmini. La nuova installazione dell'LPS esterno per la protezione dell'edificio e delle persone è stata progettata secondo la norma di protezione contro i fulmini CEI EN 62305-3. Durante la realizzazione degli impianti di antenne sono stati presi degli provvedimenti di equipotenzialità e di messa a terra dell'impianto secondo CEI EN 60728-11. La messa a terra dei sistemi però non è stata effettuata al dispersore a livello del suolo separata dal LPS esterno esistente, ma direttamente al sistema di captazione. Di conseguenza, in caso di scarica di un fulmine, le correnti parziali da fulmine vengono condotte all'interno dell'edificio attraverso gli schermi dei cavi coassiali. Queste correnti parziali da fulmine non solo mettono in pericolo le persone, ma anche www.dehn.it le attrezzature tecniche contenute nell'edificio stesso. Nuova concezione E' stato richiesto un impianto di protezione contro i fulmini che eviti l'ingresso delle correnti parziali da fulmine nell'edificio attraverso le componenti dell'antenna (struttura portante, schermatura dei cavi e sistemi di posa). Allo stesso tempo deve essere realizzata la necessaria distanza di sicurezza s tra le strutture portanti delle antenne e l'impianto di captazione sul piano del tetto del 7° piano. Con un impianto di protezione contro i fulmini di tipo convenzionale questo non può essere realizzato. Utilizzando quindi un conduttore HVI® è stato costruito un impianto di protezione contro i fulmini con impianto di captazione separato. Questo ha imposto l'utilizzo dei seguenti componenti: ⇒ punte di captazione su tubi di sostegno isolati in poliestere rinforzato, fissate direttamente al palo d'antenna (Figura 5.2.4.2.2a); ⇒ calata dalla punta di captazione per mezzo di un conduttore HVI® con collegamento all'anello perimetrale isolato (Figura 5.2.4.3.2). ⇒ chiusura finale del terminale di connessione per impedire la scarica in superficie al terminale di connessione LPS (Figura 5.2.4.2.2a e 5.2.4.2.2b); ⇒ anello perimetrale isolato eseguito separatamente su sostegni isolati in poliestere rinforzato, altezza dei sostegni secondo il calcolo della distanza di sicurezza necessaria; ⇒ calate provenienti dall'anello perimetrale isolato che passano attraverso i rispettivi attici in metallo e la facciata metallica, condotte verso le calate al 6° piano con la necessaria distanza di sicurezza rispetto all'attico inferiore (Figura 5.2.4.3.3) ⇒ anello perimetrale supplementare, interconnessione di tutte le calate, all'altezza di ca. 15 m dell'edificio, per ridurre la necessaria distanza di sicurezza s del dispositivo di captazione e di calata (Figure 5.2.4.3.4 e 5.2.4.4.1). I diversi passi di implementazione, descritti nel dettaglio, sono riassunti nella figura 5.2.4.3.4. E' importante anche sottolineare, che il concetto di realizzazione è stato discusso nel dettaglio con l'installatore dell'impianto, per evitare errori in fase di esecuzione. Durante la progettazione della protezione contro i fulmini esterna si è fatta attenzione a mantenere all'interno del volume protetto/angolo di protezione dell'impianto di captazione anche il terrazzo sul tetto al 6° piano (Figura 5.2.4.3.1) e le strutture più basse (Figura 5.2.4.3.4). Punta di captazione Conduttura HVI® Conduttore ad anello isolato Anello perimetrale isolato Scossalina Canalina per cavi Collegamento equipotenziale Conduttura HVI® Calata non isolata Anello perimetrale Calata non isolata Figura 5.2.4.3.3 Calata dell'anello perimetrale isolato www.dehn.it Figura 5.2.4.3.4 Vista totale - Nuovo impianto di protezione da fulmini esterno BLITZPLANER 95 5.2.4.4 Distanza di sicurezza Per calcolare la distanza di sicurezza s necessaria non doveva essere solo considerata l'altezza dell'edificio, ma anche le altezze delle singole antenne con il dispositivo di captazione isolato. Le quattro antenne negli angoli superano il piano del tetto di 3,6 m. L'antenna centrale supera il piano del tetto di 6,6 m. Così, considerando l'altezza dell'edificio, risultano le seguenti altezze complessive, che devono essere considerate per il calcolo dell'impianto: ⇒ 4 antenne negli angoli fino alla base della punta di captazione + 29,40 m; ⇒ 1 antenna al centro del tetto fino alla base della punta di captazione + 32,40 m; ⇒ tre altre aste di captazione indipendenti isolate, sul lato ovest del tetto, e due pali di captazione sul terrazzo al 6° piano, sul lato sud, realizzano il volume protetto complessivo del piano del tetto. 7 piano 6 piano L2 kc2 5 piano 4 piano Conduttore ad anello 3 piano Calata kc3 L3 2 piano 1 piano PT Figura 5.2.4.4.1 Calcolo della distanza di sicurezza necessaria 96 BLITZPLANER Conduttore equipotenziale kc1 L1 Come calata isolata è stato utilizzato un cavo speciale, DEHNconductor, di tipo HVI, con il quale è stato possibile mantenere la distanza di sicurezza s = 0,75 (aria) / 1,5 m (muratura). Il calcolo delle necessarie distanze di sicurezza è stato eseguito suddiviso per tre segmenti, come illustrato 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 perimetrale isolato) sul piano del tetto. 2) Segmento da + 27,3 m fino a + 15,0 m (anello perimetrale isolato sul tetto fino all’anello supplementare inferiore). 3) Segmento da + 15,0 m fino ± 0 m (anello inferiore fino al livello del suolo). Il sistema di calata è composto da sei calate dall'anello, ad altezza +27,3 m, fino all'anello supplementare, a livello + 15,0 m. L'anello a livello + 15,0 m è collegato al dispersore ad anello tramite le sei calate della struttura residenziale e quattro ulteriori calate sulle parti dell'edificio annesso. Questo produce una distribuzione della corrente diversificata nelle singole zone, che doveva essere considerata durante la progettazione dell'impianto di protezione contro i fulmini. L'equipotenzialità necessaria e la messa a terra delle componenti dell'antenna sulla superficie del tetto (considerando le canaline, le facciate metalliche e gli attici sulle due superfici del tetto) sono state ottenute attraverso due ulteriori cavi di messa a terra H07V-R 1 x 25mm2, collegati al sistema equipotenziale delle singole stazioni BTS. Con la realizzazione di questo impianto di captazione isolato sul piano del tetto e sulle strutture dell'antenna, nonché con le calate isolate nelle zone con parti metalliche dell'edificio, viene evitata l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine all'interno dell'edificio. 5.3 Materiali e dimensioni minime per organi di captazione e di calata Nella tabella 5.3.1 sono indicati le sezioni minime, la forma e il materiale impiegati per gli impianti di captazione. Questi requisiti risultano dalla conduttività elettrica dei materiali utilizzati per condurre la corrente da fulmine (aumento di temperatura) e le sollecitazioni meccaniche durante l'utilizzo. www.dehn.it Materiale Configurazione Sezione Commento10) minima mm2 Rame nastro massiccio tondo massiccio7) cordato tondo massiccio3), 4) 508) 508) 508) 2008) 2 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare di diametro 16 mm Rame stagnato1) nastro massicio tondo massiccio7) cordato 508) 508) 508) 2 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare Alluminio nastro massiccio tondo massiccio cordato 70 508) 508) 3 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare Lega di alluminio nastro massiccio tondo massicio cordato tondo massicio3) 508) 50 508) 2008) 2,5 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare 16 mm di diametro Acciaio zincato a caldo2) nastro massiccio tondo massiccio9) cordato tondo massiccio3), 4), 9) 508) 50 508) 2008) 2,5 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare 16 mm di diametro Acciaio inox5) nastro massiccio6) tondo massiccio6) cordato tondo massiccio3), 4) 508) 50 708) 2008) 2 mm di spessore minimo 8 mm di diametro 1,7 mm di diam. min. di ciascun cond. elementare 16 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 con ancoraggio 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 della distanza tra gli elementi di ancoraggio. 8) Se i requisiti termici e meccanici sono importanti, queste dimensioni possono essere aumentate a 60 mm2 per il 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 informazioni vedere 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 www.dehn.it BLITZPLANER 97 0,3 m 0,15 m 1,0 m α e = 0,2 m distanza adeguata e 1,5 m 0,3 m 0,5 m 1,0 m 1,0 m 0,05 m il più possibile vicino al bordo Figura 5.4.1 Esempi dettagliati di una protezione contro i fulmini esterna su una struttura con tetto a falda e tegole Quando si utilizza un tondino Ø 8 mm come punta di captazione, è ammessa un'altezza libera massima di 0,5 m. La limitazione dell'altezza per il tondino 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 di collegamento tra barre equipotenziali è 14 mm2 (16 mm2) Cu. Dai test eseguiti con conduttori in rame isolati in PVC e con corrente impulsiva di 100 kA (10/350 μs) è stato rilevato un aumento della temperatura di circa 56 K. Sarebbe quindi possibile utilizzare un cavo H07V-R 1 x 16 mm2 Cu come calata oppure come conduttore di interconnessione. Figura 5.4.2 Asta di captazione per camino 5.4 Misure di montaggio per organi di captazione e di discesa Le seguenti misure (Figura 5.4.1) si sono affermate nella pratica e vengono dettate soprattutto dalle forze meccaniche che agiscono sull’impianto di protezione contro i fulmini esterno. Queste forze meccaniche si creano non tanto per effetto delle forze elettrodinamiche generate dal flusso della corrente da fulmine, quanto a causa delle forze di compressione e trazione, ad esempio in caso di dilatazione termica, dal vento o dal peso della neve. L'indicazione sulle distanze massime di 1,2 m tra le staffe portafilo è data principalmente dalla relazione Fe/tZn (relativamente rigido). Nella pratica si 1m Edificio ≥ 0,5 m Protezione dalla corrosione 0,3 m 0,3 m ≈ 1m Figura 5.4.3 Applicazione su tetto piano 98 BLITZPLANER Figura 5.4.4 Misure per dispersori ad anello Figura 5.4.5 Punti a rischio di corrosione www.dehn.it 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 sono affermate, per l'utilizzo di alluminio, pure le distanze di 1 m. Nella norma CEI EN 62305-3 vengono consigliate per la protezione contro i fulmini esterna, le seguenti misure di montaggio corrispondenti alle figure 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 dovrebbe essere rispettata la distanza di sicurezza s verso finestre, porte e altre aperture. Altre misure di montaggio importanti sono raffigurate nelle figure 5.4.3 - 5.4.5. Posa di dispersori orizzontali (ad esempio dispersore ad anello) intorno all'edificio ad una profondità di > 0,5 m e con una distanza di ca. 1 m dall'edificio (Figura 5.4.4). Per le adduzioni nel terreno o i collegamenti al dispersore di fondazione (dispersore ad anello) deve essere osservata la protezione dalla corrosione. Devono essere prese delle misure come l'applicazione di un nastro di protezione da corrosione oppure l'utilizzo di conduttori con rivestimento in PVC, minimo 0,3 m sopra e sotto allo strato erboso (entrata nel terreno) (Figura 5.4.5). Una possibilità esteticamente accettabile ed esente da corrosione viene offerta da un punto fisso di messa a terra in acciaio inossidabile, annegato nel calcestruzzo. Inoltre, per il collegamento al sistema equipotenziale all'interno dell'edificio in caso di locali umidi o bagnati, deve essere prevista una protezione contro la corrosione. A condizione che non debbano essere presi in considerazione effetti ambientali aggressivi particola- www.dehn.it ri, si sono affermate le combinazioni di materiali (per impianti di captazione, calate e parti della struttura) indicate nella tabella 5.4.1. Si tratta di valori empirici desunti dall’esperienza . 5.4.1 Dilatazione dei fili in metallo Nella pratica viene spesso sottovalutata la dilatazione termica dovuta alle variazioni di temperatura di dispositivi di captazione e di calata. Nelle norme e direttive più vecchie veniva forfetariamente suggerito di inserire circa ogni 20 m un elemento di dilatazione. Questo numero si riferiva all'uso abituale ed esclusivo di conduttori in acciaio utilizzato in passato. I valori più alti dei coefficienti di dilatazione dei materiali quali acciaio inossidabile, rame e soprattutto alluminio non venivano considerati. Sul tetto, durante l'anno deve essere calcolato uno sbalzo di temperatura di 100 K. I cambiamenti di lunghezza risultanti, relativi ai diversi materiali dei conduttori metallici, sono rappresentati nella tabella 5.4.1.1. Si può notare che il coefficiente di dilatazione dell'alluminio è di circa 2 volte quello dell'acciaio. Per l'utilizzo degli elementi di dilatazione valgono quindi le indicazioni riportate nella tabella 5.4.1.2. Quando si utilizzano elementi di dilatazione è necessario accertarsi che questi garantiscano una compensazione di lunghezza flessibile. La piegatura a S di conduttori metallici non è sufficiente dal momento che questi "elementi di dilatazione", spesso creati sul posto a mano, non sono abbastanza flessibili. BLITZPLANER 99 Materiale Coefficiente ΔL di dilatazione Formula per il calcolo α 1 1 106 K Acciaio 11,5 Cambiamento presunto della temperatura presunta sul tetto: ΔT = 100 K ΔL = 11,5 10-6 100 cm 100 = 0,115 cm 1,1 mm/m Inox 16 ΔL = 16 10-6 100 cm 100 = 0,16 cm = 1,6 mm/m Rame 17 ΔL = 17 10-6 100 cm 100 = 0,17 cm = 1,7 mm/m Alluminio Tabella 5.4.1.1 23,5 ΔL = 23,5 10-6 100 cm 100 = 0,235 cm 2,3 mm/m Calcolo della dilatazione termica ΔL dei conduttori metallici nella protezione contri i fulmini Per il collegamento di impianti di captazione, ad esempio su attici in metallo attorno ai bordi del tetto, occorre accertarsi di realizzare un collegamento flessibile con elementi o dispositivi adatti. Se non viene eseguito questo collegamento flessibile, esiste il pericolo che la copertura metallica dell'attico venga danneggiata a causa della dilatazione termica. Per compensare la dilatazione termica dei conduttori di captazione, devono essere utilizzati degli elementi di dilatazione per la compensazione della lunghezza (Figura 5.4.1.1). 5.4.2 Protezione contro i fulmini esterna per una struttura industriale e residenziale La figura 5.4.2.1a mostra l'esecuzione di una protezione dai fulmini esterna per un'abitazione con garage annesso e figura 5.4.2.1b per una struttura industriale. Materiale Figura 5.4.1.1 Dispositivo di captazione Compensazione della dilatazione con bandella In seguito verranno riportati come esempio gli elementi attualmente utilizzati (Figura 5.4.2.1a e b e Tabelle 5.4.2.1a e b). Non sono state prese in considerazione le misure di protezione contro i fulmini interne, come ad esempio l'equipotenzialità antifulmine e la protezione da sovratensioni (vedere a questo proposito il capitolo 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 del cappuccio il conduttore viene fissato nella staffa pur mantenendo una sua completa libertà di movimento. La particolare tecnica di innesto non esercita alcun effetto di sollecitazione meccanica sulla chiusura. Sottofondo per l'ancoraggio dei conduttori di captazione e di calata morbido, p. es. tetto piano con guaine di bitume o plastica Acciaio X Acciaio innossidabile/Rame X Alluminio X duro, p. es. tegole o muratura Distanza elementi di dilatazione in m 15 X 20 10 X 15 X 10 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 100 BLITZPLANER www.dehn.it 16 3 7 1 6 4 11 5 8 EBB 13 15 12 2 14 9 10 Figura 5.4.2.1a Protezione contro i fulmini esterna per un'abitazione Pos. Descrizione articolo 1 Tondino 8 mm - DEHNALU, semicrudo oppure ricotto malleabile 2 Bandella in acciaio 30 x 3,5 mm Fe/tZn Tondino in acciaio 10 mm INOX AISI 316 3 Staffe portafilo per colmi e displuvi Fe/tZn INOX INOX INOX INOX INOX 4 Staffe portafilo per tetto INOX INOX Fe/tZn Fe/tZn Fe/tZn INOX Fe/tZn 5 DEHNsnap DEHNgrip Staffa portafilo con cavallotto e rondella di copertura Staffa portafilo per isolamento termico 6 Morsetto per grondaia Fe/tZn con ribordo INOX Morsetto per grondaia Fe/tZn a vite unica INOX Tabella 5.4.2.1a Art. 840 008 840 018 810 335 860 010 202 020 204 109 204 249 204 269 206 109 206 239 204 149 204 179 202 010 202 050 202 080 206 209 206 309 204 006 207 009 275 160 273 740 339 050 339 059 339 100 339 109 Pos. Descrizione articolo 7 Morsetto MV Morsetto MV 8 Morsetto per griglia fermaneve 9 10 11 12 13 Art. Fe/tZn 390 050 INOX 390 059 Fe/tZn 343 000 Collare per grondaia, variabile da 60 - 150 mm Connettore KS Connettore KS INOX Morsetto MV Ponticello Alluminio Ponticello Alluminio Asta di adduzione 16 mm completa Staffa portasta con cavallotto e rondella di copertura Staffa portasta per isolamento termico Targhetta di identificazione per punti di sezionamento Connettore parallelo 423 020 301 000 301 009 390 051 377 006 377 015 480 150 275 260 273 730 480 006 14 480 005 15 305 000 306 020 Morsetto a croce 319 201 Morsetto SV Fe/tZn 308 220 Morsetto SV INOX 308 229 16 Asta di captazione con attacco per connettore KS 100 100 Asta di captazione bombata da ambo i lati 483 100 Morsetto per asta 380 020 Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di un’abitazione www.dehn.it BLITZPLANER 101 9 10 4 11 5 2 1 8 7 6 3 Figura 5.4.2.1b Protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale Pos. 1 2 3 4 5 6 7 Descrizione articolo Tondino in acciaio inossidabile 10 mm INOX Asta di adduzione-Set Fe/tZn Morsetto a croce INOX Tondino DEHNALU® AlMgSi Staffa portafilo DEHNsnap® Treccia di ponticellamento Al Asta di captazione AlMgSi con zoccolo in cemento e base di supporto Tabella 5.4.2.1b Art. 860 010 480 150 319 209 840 008 204 120 377 015 104 200 120 340 Pos. 8 9 10 Descrizione articolo Staffa portafilo per tetto piano Distanziatore DEHNiso ZM-Fe/tZn Conduttore ad anello sollevato con zoccolo in cemento e base di supporto e distanziatori INOX 11 Asta di captazione indipendente Art. 253 050 106 100 102 340 106 160 105 500 Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale DEHNgrip (Figura 5.4.2.2) è un sistema di fissaggio senza viti in acciaio INOX, che è stato inserito nel programma come complemento al sistema di staffe in materiale plastico DEHNsnap. Questo sistema di staffe senza viti può essere utilizzato come staffe portafilo sia sul tetto che sul muro per conduttori Ø 8 mm. Una semplice pressione è sufficiente per fissare il conduttore al DEHNgrip (Figura 5.4.2.2). 102 BLITZPLANER 5.4.3 Indicazioni per il montaggio di staffe portafilo per tetto Tegole per colmo e displuvio: Regolare le staffe portafilo per tetti con la vite di regolazione sulle misure corrispondenti alla tegola di colmo (Figura 5.4.3.1). La guida del conduttore può inoltre essere regolata attraverso la staffa portafilo dal punto centrale superiore fino al punto inferiore laterale. www.dehn.it Staffa portafilo DEHNsnap Cappuccio Corpo base Staffa portafilo DEHNgrip Figura 5.4.2.2 Staffa portfilo DEHNsnap e DEHNgrip (L'allentamento della staffa portafilo è possibile ruotando la staffa o aprendo la vite di fissaggio). 280 mm con regolazione laterale del conduttore per conduttori tondi da 8 mm. ⇒ Staffa portafilo per tetti SPANNsnap con staffa portafilo DEHNsnap in materiale plastico oppure staffa portafilo in acciaio inossidabile DEHNgrip (Figura 5.4.3.2). ⇒ Staffa portafilo FIRSTsnap con staffa portafilo DEHNsnap in materiale plastico, per il montaggio su graffe del colmo già esistenti per colmi non murati. Forza di tensione permanente attraverso molla INOX. Campo di serraggio universale di 180- Su colmi senza presa a malta, la staffa portafilo DEHNsnap (1) (Figura 5.4.3.3) viene innesta- 1 2 Figura 5.4.3.1 Staffa portafilo con DEHNsnap per tegola di colmo www.dehn.it Figura 5.4.3.2 SPANNsnap con staffa portafilo Figura 5.4.3.3 FIRSTsnap per il montaggio su in materiale plastico DEHNsnap staffa di colmo già esistente BLITZPLANER 103 Sagomatura a mano Piegare il gancio interno per líinstallazione su coperture in ardesia Figura 5.4.3.4 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tegole marsigliesi Figura 5.4.3.5 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tegole piatte (ad esempio embrice) ta sulla graffa di colmo esistente (2) e avvitata a mano (ruotando solo DEHNsnap). Tegole marsigliesi: Per le coperture dei tetti vengono utilizzate le staffe portafilo per tetti con gancio stampato. Dopo la piegatura a gomito realizzata a mano, la staffa portafilo viene agganciata nel listello del tetto e in aggiunta può essere fissata con chiodi (Figura 5.4.3.4). Figura 5.4.3.6 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tetti in ardesia Questa applicazione con una graffa in alluminio permette un facile adattamento alla sagoma della scanalatura. E' prevista una rientranza per l'eventuale gancio di sicurezza esistente. La graffa della staffa può anche essere fissata con chiodi (graffa forata). ⇒ Staffe portafilo per tetti con graffa preformata, per agganciarle alla scanalatura inferiore della tegola (Figura 5.4.3.8). Tegole liscie (Figura 5.4.3.5.) Tetti in ardesia: Per l'utilizzo su tetti in ardesia l'aggancio interno può essere piegato a gomito (Figura 5.4.3.6) oppure essere provvisto di elemento di fissaggio supplementare (articolo n° 204 089). Tegole scanalate: ⇒ Staffa portafilo FLEXIsnap per tegole scanalate, per l'inserimento diretto sulla scanalatura (Figura 5.4.3.7). La graffa flessibile in INOX viene inserita tra le tegole scanalate. Premendo sulla tegola superiore, la graffa in INOX si deforma e si adatta alla scanalatura. Rimane così fissata sotto la tegola. 104 BLITZPLANER 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) oppure su lastre e avvitata a mano (ruotare soltanto DEHNsnap). Costruzioni sovrapposte La staffa portafilo DEHNsnap (1) (Figura 5.4.3.10) con morsetto (2) viene in caso di costruzione sovrapposta (3) (ad esempio lastre e ardesia naturale) infilata lateralmente e, a staffa aperta, fissata con un cacciavite. Con delle lastre posate in obliquo, DEHNsnap può essere girata anche in modo da permettere una guida di conduttore perpendicolare. www.dehn.it Sollevare la tegola Sollevare la tegola Infilare la staffa Infilare la staffa Premere sulla tegola Premere sulla tegola Figura 5.4.3.7 Staffa portafilo per l'adattamento diretto alla sagoma delle scanalature Figura 5.4.3.8 Staffa portafilo per tetti per aggancio nella scanalatura inferiore della tegola 1 3 1 2 2 3 1 1 DEHNsnap DEH Nsn ap 4 3 Figura 5.4.3.9 ZIEGELsnap, per il fissaggio tra tegole piatte o lastre www.dehn.it Figura 5.4.3.10 Staffa portafilo per tetti PLATTENsnap per costruzioni sovrapposte BLITZPLANER 105 5.5 Impianti di messa a terra Un'ampia descrizione dei termini usati nella tecnologia di messa a terra è riportata nella CEI EN 62305-3 "Protezione contro i fulmini - Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone", CEI 11-1 "Impianti elettrici con tensioni superiori a 1 kV in corrente alternata", CEI 64/8 "Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V" (parte 2 e 5) e CEI 64-12 "Guida per l'esecuzione dell'impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario". Di seguito verranno ripetuti solo i termini necessari per comprendere le spiegazioni seguenti. Definizioni Terra Il terreno come conduttore il cui potenziale elettrico in ogni punto è convenzionalmente considerato uguale a zero. La parola "terra" è utilizzata anche per indicare sia la terra come luogo che la terra come 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 di influenza di un dispersore o di un impianto di terra, nel quale tra due punti qualsiasi non si hanno percettibili differenze di potenziale dovute alla corrente terra (Figura 5.5.1). Dispersore Conduttore in contatto elettrico con il terreno, o conduttore annegato nel calcestruzzo a contatto con il terreno (include anche dispersori di fondazione). Impianto di terra Sistema limitato localmente costituito da dispersori o parti metalliche in contatto con il terreno di efficacia uguale a quella dei dispersori (ad esempio armature di fondazioni in calcestruzzo, guaine metalliche di cavi a contatto con il terreno, ecc.). Di seguito vengono descritti i tipi di dispersori e la loro classificazione in base a posizione, forma e profilo. Classificazione secondo la posizione Dispersore orizzontale È un dispersore che in genere viene interrato a una profondità di circa 1 m. Può essere costituito da tondini o nastri o conduttori cordati e disposto in modo radiale, ad anello, a maglia, oppure come una combinazione di questi. Dispersore verticale È un dispersore che viene generalmente interrato o infisso per una profondità maggiore di 1 m. Può ad esempio essere costituito da un tubo, da barra cilindrica o da altro tipo di profilo. Dispersore di fondazione Uno o più conduttori, annegati nel calcestruzzo a contatto elettrico con il terreno su un'ampia superficie. Dispersore per il controllo del potenziale di terra È un dispersore, che in base alla sua forma e collocazione, serve principalmente per ridurre il gradiente di potenziale sulla superficie del terreno piuttosto che per ottenere un definito valore di resistenza di terra. Dispersore ad anello Dispersore, che sotto terra oppure in superficie del terreno, forma un anello chiuso intorno a una struttura. Dispersore di fatto Parte metallica a contatto con la terra o con acqua direttamente o attraverso calcestruzzo, il cui scopo originale non è la messa a terra, che però soddisfa tutti i requisiti di un dispersore (armature del calcestruzzo, tubature, palificazioni metalliche, ecc.). Classificazione secondo la forma e il profilo Conduttore di terra È un conduttore che collega una parte dell'impianto da mettere a terra con un dispersore o che collega tra loro più dispersori, posato fuori dal terreno o interrato nel terreno e da esso isolato. Si possono distinguere: piatto/bandella di terra, dispersore con profilo a croce e dispersore tondo (innestabile). Messa a terra per la protezione contro i fulmini È la messa a terra di un impianto di protezione contro i fulmini per scaricare verso terra la corrente da fulmine. Resistività del terreno ρE è la resistenza specifica del terreno. Viene indicata in Ωm e rappresenta la resistenza tra due lati opposti di un cubo di terra di 1 m. 106 BLITZPLANER Tipi di resistenza www.dehn.it UT Tensione di terra UB Tensione di contatto UB1 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 passo ϕ Potenziale di superficie FE Dispersore di fondazione SE Dispersore di controllo (annello) SE FE 1m UB2 ϕ UT ϕFE US UB1 ϕFE + SE Terra di riferimento 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 RA di un dispersore è la resistenza tra il dispersore e la terra di riferimento. RA è praticamente una resistenza ohmica. Resistenza di terra impulsiva Rimp è la resistenza che si riscontra durante il passaggio delle correnti da fulmine tra un punto dell'impianto di terra e la terra di riferimento. Tensioni su impianti di terra attraversati da corrente, controllo del potenziale Tensione di terra UE è la tensione che si verifica tra un impianto di terra e la terra di riferimento (Figura 5.5.1). Potenziale di superficie del terreno ϕ è la tensione tra un punto della superficie del terreno e la terra di riferimento (Figura 5.5.1). Tensione di contatto UT è la parte del potenziale di terra a cui può essere sottoposta una persona (Figura 5.5.1), conside- www.dehn.it rando che la corrente può fluire attraverso il corpo umano dalla mano al piede (distanza orizzontale dalla massa toccata circa 1 m) oppure da mano a mano. Tensione di passo US è la parte del potenziale di terra a cui può essere sottoposta una persona con un passo di 1 m, considerando la corrente che scorre attraverso il corpo umano da piede a piede (Figura 5.5.1). Regolazione del potenziale Controllo del gradiente del potenziale di terra, principalmente quello superficiale del terreno, per mezzo di dispersori (Figura 5.5.1). Collegamento equipotenziale Per gli impianti di protezione contro i fulmini è il collegamento delle masse metalliche e degli impianti elettrici con l'impianto di protezione contro i fulmini attraverso conduttori, scaricatori di corrente da fulmine o spinterometri. BLITZPLANER 107 Se la sfera è posizionata a una profondità sufficiente, la corrente si distribuisce in modo uniforme e radiale sopra la superficie della sfera. Questo caso è raffigurato nella figura 5.5.2a; per confronto, nella figura 5.5.2b viene raffigurato il caso di una sfera interrata immediatamente sotto la superficie. I cerchi concentrici attorno alla superficie della sfera rappresentano dei livelli di tensione costanti. La resistenza di terra RA è composta dalle resistenze parziali dei singoli strati a sfera collegati in serie. La resistenza di un tale strato a sfera si calcola utilizzando la formula: Linee di livello a) Elettrodo a sfera in profondità b) Elettrodo a sfera vicino alla superficie R = ρE ⋅ Figura 5.5.2 Corrente in uscita da un dispersore a sfera Resistenza di terra / resistività del terreno Resistenza di terra RA Il passaggio della corrente da fulmine attraverso il dispersore verso terra non avviene in un solo punto, ma interessa una determinata zona attorno al dispersore. La forma del dispersore e il tipo di collocazione devono quindi essere scelti in modo tale, che le tensioni che agiscono sulla superficie (tensioni di contatto o di passo) non assumano valori pericolosi. La resistenza di terra RA di un dispersore può essere spiegata meglio immaginando una sfera di metallo interrata. 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 una sfera di metallo di 20 cm di diametro interrata a 3 m di profondità, con una resistività di 200 Ωm. Se ora si calcola, per i diversi strati a sfera, l'aumento della resistenza di terra, si ottiene, in base alla distanza dal centro della sfera, una curva simile a quella illustrata in figura 5.5.3. RA = 161 Ω 160 Resistenza di terra RA (Ω) l q calcestruzzo ca. 90% 140 palude, torba agricolo, argilla 120 sabbioso umido 100 sabbioso secco terreno pietrisco 80 terreno ghiaioso 60 calce 40 fiume, lago acqua marina 20 0,1 1 1 10 100 2 3 4 5 Distanza x (m) Figura 5.5.3 Resistenza di terra RA di un dispersore a sfera con Ø 20 cm e 3 m di profondità con ρE = 200 Ωm in base alla distanza x dal centro della sfera 108 BLITZPLANER 1000 10000 ρE in Ωm Figura 5.5.4 Resistività del terreno ρE con diversi tipi di terreni www.dehn.it e + ρE in % e e Profondità < 1,5 m 30 Profondità > 1,5 m 20 10 Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov. 0 Dic. 10 Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. 20 30 − ρE in % a M a’ Strumento di misura Figura 5.5.5 Resistività del terreno ρE in base alla stagione senza l’influenza delle precipitazioni (profondità di interramento del dispersore < 1,5m) Figura 5.5.6 Determinazione della resistività del terreno ρE con un ponte di misura a quattro morsetti secondo il metodo WENNER La resistenza di terra RA per il dispersore a sfera si calcola utilizzando la formula: volmente a seconda della profondità di interramento del dispersore. A causa del coefficiente di temperatura del terreno negativo (α = 0,02 ... 0,004), le resistenze specifiche del terreno raggiungono il valore massimo in inverno e il valore minimo in estate. Si consiglia, quindi, di convertire i valori di misura dei dispersori in valori massimi presunti, dal momento che anche in condizioni di tempo sfavorevoli (temperature minime) non devono essere superati i valori ammessi. Il percorso della resistività del terreno ρE dipendente dalla stagione (temperatura del terreno) può essere rappresentato con un'approssimazione abbastanza buona attraverso una curva sinusoidale, che presenta il valore massimo circa a metà febbraio e il valore minimo circa a metà agosto. Analisi approfondite hanno inoltre dimostrato, che per dispersori interrati a una profondità non superiore a 1,5 m, le variazioni massime della resistività del terreno 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 variazioni non superano il ±10%. Sulla base del percorso sinusoidale della resistività del terreno riportata nella figura 5.5.5, la resistenza di terra RA di un impianto di terra, misurata in un determinato giorno, può essere convertita facilmente nel valore massimo prevedibile. RA = ρE ⋅ 100 ⋅ 2π ⋅ rK rK 2t 2 1+ 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 sfera una resistenza di terra RA = 161 Ω. Dal tracciato della curva riportata nella figura 5.5.3 si evince, che la maggior parte della resistenza di terra totale si verifica nelle dirette vicinanze del dispersore. Quindi, ad esempio ad una distanza di 5 m dal centro della sfera, è stato raggiunto già il 90% della resistenza di terra totale RA. Resistività del terreno ρE La resistività del terreno ρE, determinante per la grandezza della resistenza di terra di un dispersore, dipende dalla composizione del terreno, dall'umidità del terreno e dalla temperatura. Può variare entro dei limiti molto ampi. Valori per i diversi tipi di terreni Nella figura 5.5.4 sono riportati, per i diversi tipi di terreni, i campi di variazione della resistività del terreno ρE. Variazioni dipendenti dalla stagione Molte misurazioni (bibliografia) hanno dimostrato, che la resistività del terreno può variare note- www.dehn.it Misura Per la determinazione della resistività del terreno ρE si utilizza un ponte di misurazione con 4 morsetti, che lavora secondo il metodo dell’azzeramento. La figura 5.5.6 illustra lo schema di questo metodo di misura denominato metodo WENNER. La misura BLITZPLANER 109 viene effettuata da un punto centrale M fisso, che viene mantenuto per tutte le misure successive. Su un percorso segnato sul terreno a - a' vengono inserite quattro sonde di misura (paletti di terra con lunghezza 30 … 50 cm). Dalla resistenza R misurata viene calcolata la resistività del terreno ρE: ρE = 2π ⋅ e ⋅ R R resistenza misurata in Ω e distanza della sonda in m ρE resistività del terreno media in Ωm fino ad una profondità che corrisponde alla distanza della sonda e Dispersore Dispersore orizzontale (radiale) Dispersore verticale (tondo) Dispersore ad anello Dispersore a maglia Dispersore a piastra Dispersore a semisfera / di fondazione Aumentando la distanza della sonda e regolando nuovamente il ponte di misura della messa a terra, è possibile individuare la curva della resistività del terreno ρE in base alla profondità. Calcolo delle resistenze di terra Per i tipi di dispersore utilizzati frequentemente, le formule per il calcolo delle resistenze di terra sono indicate nella tabella 5.5.1. In pratica sono sufficienti queste formule empiriche. Le formule di calcolo esatte sono riportate nei seguenti paragrafi. Dispersore orizzontale rettilineo I dispersori orizzontali vengono di solito interrati a 0,5 …1 m di profondità. Poiché lo strato di terreno sopra il dispersore in estate si secca e in inverno gela, si calcola la resistenza di terra RA di questo tipo di dispersore, come se si trovasse in superficie: Formula empirica Grandezza ausiliaria RA = 2 ⋅ ρE l RA = ρE l RA = 2 ⋅ ρE 3 ⋅ d d = 1,13 ⋅ 2 A RA = ρE 2 ⋅ d d = 1,13 ⋅ 2 A RA = ρE 4,5 ⋅ a − RA = ρE π ⋅ d d = 1, 57 ⋅ 3 V − − RA ρE l d A a Resistenza di terra (Ω) Resistività del terreno (Ωm) Lunghezza del dispersore (m) Diametro del dispersore ad anello, dell’area equivalente o di un dispersore a semisfera (m) Area (m2) circondata da un dispersore ad anello o a maglie Lato (m) di un dispersore a piastra quadrata, con piastra rettangolare per a è da inserire: b ⋅ c , dove b e c indicano i due lati del rettangolo V Volume (m3) di un singolo dispersore di fondazione Tabella 5.5.1 Formule per il calcolo della resistenza di terra RA per i diversi tipi di dispersori 110 BLITZPLANER www.dehn.it Tensione di passo max. in % della tensione totale Resistenza di terra RA (Ω) 100 ρE = 100 Ωm 0,5 Figura 5.5.9 ρE = 500 Ωm 50 l ρE ⋅ ln r π ⋅ l RA resistenza di terra di un dispersore orizzontale rettilineo in Ω Dipendenza della resistenza di terra RA dalla lunghezza I del dispersore orizzontale con diversa resistività del terreno ρE Direzione longitudinale ρE resistività del terreno in Ωm l lunghezza del dispersore orizzontale in m r un quarto di larghezza della bandella in acciaio in m o diametro del tondino in m UE 100 80 a 40 20 Nella figura 5.5.8 è raffigurata, per una bandella di terra di 8 m di lunghezza, la tensione di terra UE in direzione longitudinale e trasversale. 50 cm t = 0 cm a Distanza a (m) dal dispersore Le figure evidenziano l'influenza della profondità di interramento sulla tensione di terra. Direzione laterale UE 100 a 80 40 20 100 cm 50 cm V Nella figura 5.5.9 viene raffigurata la tensione di passo US in base alla profondità di interramento. In pratica, il calcolo viene effettuato utilizzando la formula empirica della tabella 5.5.1: t 60 Dalla figura 5.5.7 è possibile ricavare la resistenza di terra RA in base alla lunghezza del dispersore. V 100 cm 60 t Tensione di terra UE (%) 2m 100 Lunghezza l del dispersore orizzontale (m) Tensione di terra UE (%) 1,5 Massima tensione di passo US in base alla profondità di interramento per una bandella di terra rettilinea RA = Figura 5.5.7 1 Profondità di interramento ρE = 200 Ωm 50 % 100 80 60 40 20 t = 0 cm a Distanza a (m) dal dispersore RA = 2 ⋅ ρE l Figura 5.5.8 Tensione di terra UE tra il conduttore di terra e la superficie del terreno, in base alla distanza dal dispersore per una bandella (lunga 8 m) a profondità diverse www.dehn.it BLITZPLANER 111 Dispersore verticale La resistenza di terra RA di un dispersore verticale si calcola utilizzando la formula: RA = l ρE ⋅ ln r 2π ⋅ l RA resistenza di terra in Ω ρE resistività del terreno in Ωm l lunghezza del dispersore verticale in m r raggio del dispersore verticale in m Approssimativamente, la resistenza di terra RA può essere calcolata con la formula empirica riportata nella tabella 5.5.1: RA = ρE l La dipendenza della resistenza di terra RA dalla lunghezza del picchetto I e della resistività del terreno ρE è rappresentata nella figura 5.5.10. Combinazione di dispersori Quando vengono posati alcuni dispersori verticali in vicinanza (condizionato dalla situazione locale), la distanza tra i singoli dispersori dovrebbe corrispondere almeno alla loro profondità d'inserimento. I singoli dispersori sono da collegare tra di loro. Le resistenze di terra calcolate in base alle formule e i risultati di misura riportati nei diagrammi valgono sia per la corrente continua che per la corrente alternata a bassa frequenza e a condizione che il dispersore abbia un’estensione relativamente limitata (poche centinaia di metri). Per lunghezze maggiori, ad esempio per dispersori orizzontali, si deve aggiungere l'impedenza per la corrente alternata. Inoltre, le resistenze di terra calcolate non valgono per le correnti da fulmine. Qui prevale la parte induttiva, che, per una maggiore estensione dell'impianto di messa a terra, può portare a dei valori più elevati della resistenza di terra impulsiva. Aumentando la lunghezza dei dispersori orizzontali o verticali oltre i 30 m, si ottiene solamente una Resistenza di terra RA (Ω) Resistenza di terra RA (Ω) % ρE = 200 Ωm 14 100 12 80 l = 10 m 10 8 ρE = 500 Ωm 60 6 l = 25 m 4 40 ρE = 200 Ωm 2 20 0,5 ρE = 100 Ωm 2 4 l 6 8 10 12 14 16 18 1,5 20 Profondità d’infissione (m) del dispersore di profondità Figura 5.5.10 Resistenza di terra RA dei dispersori di profondità in base alla loro lunghezza I, per terreni con diversa resistività ρE 112 BLITZPLANER 1 Profondità d’interramento (m) l = lunghezza lato Figura 5.5.11 Resistenza di terra RA dei dispersori radiali incrociati (90°) in base alla profondità di interramento www.dehn.it diminuzione insignificante della resistenza di terra impulsiva. E' più conveniente, quindi, combinare diversi dispersori più corti. In tale contesto occorre considerare, che a causa dell'influsso reciproco, l'effettiva resistenza di terra è maggiora rispetto al valore calcolato ipotizzando di collegare in parallelo le singole resistenze. Dispersore radiale I dispersori radiali disposti sotto forma di raggi sono da preferire quando in un terreno a resistività alta devono essere ottenute delle resistenze di terra relativamente basse a costi sostenibili. La resistenza di terra RA di un dispersore radiale, con dei lati (raggi) aperti a 90°, si calcola utilizzando la formula: RA = l lunghezza dell'elemento radiale in m d metà larghezza della bandella in m oppure diametro del tondino in m In prima approssimazione per elementi radiali di grandi dimensioni (I > 10m) la resistenza di terra RA può essere calcolata utilizzando la lunghezza complessiva del raggio in base alle equazioni riportate in tabella 5.5.1. La figura 5.5.11 illustra il percorso della resistenza di terra RA dei dispersori radiali in base alla profondità di interramento. La figura 5.5.12 illustra il percorso della tensione di terra. Per i dispersori radiali l'angolo tra i singole raggi deve essere maggiore di 60°. l ρE ⋅ ln + 1, 75 r 4π ⋅ l Secondo la figura 5.5.12 per la resistenza di terra di un dispersore a maglia vale la formula: RA resistenza di terra del dispersore in Ω ρE resistività del terreno in Ωm RA = ρE 2 ⋅ d dove d è il diametro del cerchio equivalente, cioè con la stessa superficie del dispersore a maglia, che si determina come segue: Per misure rettangolari o poligonali del dispersore a maglia: Tensione % 100 80 II 60 d= 40 4⋅A π I 20 A 20 30 m Per misure quadrate (lunghezza del lato b): Distanza dal centro isu ra I 10 superficie del dispersore a maglia 45° Di re zio ne m d = 1,1 ⋅ b Direzione misura II Lunghezza lato 25 m Figura 5.5.12 Tensione totale di terra UE tra conduttore di terra e superficie del terreno del dispersore radiale (90°) in base alla distanza dal punto centrale di incrocio (profondità di interramento 0,5 m) www.dehn.it La figura 5.5.13 illustra il percorso della resistenza di terra impulsiva di dispersori orizzontali a uno o più raggi per tensioni impulsive rettangolari. Da questo diagramma si può intuire che a parità di lunghezza è più conveniente installare un dispersore radiale piuttosto che un dispersore orizzontale a un unico elemento. BLITZPLANER 113 p Z RA n n·l 160 140 = 150 Ω = 10 Ω = 1 ... 4 = 300 m 20 n = 20 10 120 10 l Resistenza impulsiva di terra Rimp Ω n=4 5 100 5 n=1 80 3 2 60 3 40 3 2 2 RA = 10 Ω 20 1 4 0 0,5 0 Z RA n l 1 2 3 4 5 6 1 2 5 t μs impedenza del conduttore di terra resistenza di terra numero di dispersori in parallelo lunghezza media del dispersore p n a l 10 a l fattore di riduzione numero dei dispersori in parallelo distanza media tra i dispersori lunghezza media del dispersore Figura 5.5.13 Resistenza di terra impulsiva Rimp di dispersori orizzontali a uno o più elementi radiali di pari lunghezza Figura 5.5.14 Fattore di riduzione p per il calcolo della resistenza di terra totale RA di dispersori verticali collegati in parallelo Dispersore di fondazione La resistenza di terra di un conduttore metallico nella fondazione in calcestruzzo può essere calcolata approssimativamente con la formula per dispersori emisferici: Dispersori verticali collegati in parallelo Per mantenere entro limiti ragionevoli le influenze reciproche, le distanze tra i singoli dispersori collegati in parallelo non dovrebbero essere inferiori alla profondità di infissione. Se i singoli dispersori sono disposti a cerchio, e hanno la stessa lunghezza, la resistenza di terra può essere calcolata come segue: RA = ρE π ⋅ d dove d è il diametro della emisfera equivalente, cioè con lo stesso volume della fondazione d = 1, 57 ⋅ V 3 V volume della fondazione Per il calcolo della resistenza di terra occorre osservare, che il dispersore di terra può essere efficace solamente, se il corpo in calcestruzzo presenta una grande superficie di contatto con il terreno circostante. I rivestimenti isolanti e idrorepellenti aumentano notevolmente la resistenza di terra oppure isolano il dispersore di fondazione (Figura 5.5.2). 114 BLITZPLANER RA = RA ' p RA è la resistenza di terra media del dispersore singolo. Il fattore di riduzione p può essere ricavato dalla figura 5.5.14 in base alla lunghezza del dispersore, la distanza tra i dispersori singoli e il numero dei dispersori. Combinazione di dispersori orizzontali e verticali Se con i dispersori verticali si ottiene una resistenza di terra sufficiente, ad esempio per la maggiore umidità del terreno nei strati più profondi, i dispersori verticali devono essere infissati il più vicino possibile agli oggetti da proteggere. Se è necessario un collegamento lungo, sarà utile posa- www.dehn.it re in parallelo un dispersore radiale supplementare a più elementi, per abbassare la resistenza durante la salita della corrente. La resistenza di terra di un dispersore orizzontale con dispersore verticale può essere calcolata in modo approssimativo, come se la bandella del dispersore orizzontale fosse stata prolungata per la profondità di infissione del dispersore verticale. RA ≈ ρE lorizzontale + lverticale Dispersore ad anello Per dispersori ad anello a forma circolare con grande diametro (d > 30m), la resistenza di terra viene calcolata in modo approssimativo con la stessa formula utilizzata per il dispersore orizzontale (per la lunghezza del dispersore viene utilizzata la circonferenza π • d): RA = r ρE π ⋅ d ⋅ ln r π ⋅ d 2 raggio del tondino oppure un quarto della largezza del dispersore a bandella in m Per dispersori ad anello non a forma circolare, il calcolo della resistenza di terra viene effettuato usando il diametro d di un cerchio equivalente, cioè con stessa superficie: A RA = 2 ⋅ ρE 3 ⋅ d d= A ⋅ 4 π superficie racchiusa dal dispersore ad anello Esecuzione Secondo le norme in vigore, per ogni impianto da proteggere è necessario un impianto di terra separato, che deve essere perfettamente funzionante anche senza l'utilizzo di tubature metalliche o conduttori dell'impianto elettrico messi a terra. www.dehn.it Il valore della resistenza di terra RA per la protezione contro i fulmini di un edificio o di un impianto riveste solo un'importanza secondaria. E' invece importante, che il collegamento equipotenziale a terra venga effettuato coerentemente e la corrente da fulmine si distribuisca nel terreno senza creare pericolo. L'oggetto da proteggere viene elevato, rispetto al potenziale di riferimento di terra, attraverso la corrente di fulmine i sulla tensione di messa a terra UE U E = i ⋅ RA + 1 di ⋅ L ⋅ 2 dt Il potenziale di superficie diminuisce con l'aumentare della distanza dal dispersore (Figura 5.5.1). La caduta di tensione induttiva sul dispersore durante l'aumento della corrente di fulminee deve essere considerata solo per impianti di messa a terra estesi (ad esempio per lunghi dispersori orizzontali, necessari in terreni con sottosuolo roccioso ad alta resistività). In generale la resistenza di terra viene solo determinata dalla parte ohmica. Rispetto ai conduttori isolati entranti nell'edificio, il potenziale di terra UE presenta il suo valore massimo. Per evitare il rischio di scariche disruptive, tali conduttori vengono collegati con l'impianto di messa a terra attraverso spinterometri o dispositivi di protezione da sovratensione (vedere catalogo DEHN protezione da sovratensioni) in modo da realizzare un collegamento equipotenziale. Per ridurre al massimo le tensioni di contatto e di passo, è necessario limitare i valori della resistenza di terra. L'impianto di messa a terra può essere realizzato come dispersore di fondazione, dispersore ad anello e, per edifici con grandi superfici, anche come dispersore a maglie; in casi particolari anche come dispersore unico. I dispersori nelle fondazioni devono essere conformi alle prescrizioni della norma CEI EN 62305. Il dispersore di fondazione deve essere realizzato come anello chiuso e deve essere posto nelle fondazioni delle pareti esterne dell'edificio oppure nelle piastre di fondazione secondo CEI EN 62305. Per edifici di più grandi dimensioni, il dispersore di ter- BLITZPLANER 115 ra dovrebbe avere dei collegamenti trasversali, in modo da non superare la grandezza massima delle maglie di 20 m x 20 m. Il dispersore di fondazione deve essere installato in modo che venga circondato da tutti i lati dal calcestruzzo. Con bandelle di acciaio in calcestruzzo non armato, il dispersore deve essere posato in verticale. Deve essere eseguito un collegamento tra dispersore di fondazione e barra equipotenziale nel punto di consegna dell'energia elettrica. Il dispersore di fondazione deve essere provvisto di punti fissi di terra per il collegamento all'impianto di messa a terra delle calate destinate alla protezione contro i fulmini esterna. A causa del pericolo di corrosione sul punto di uscita di eventuali conduttori di collegamento dal calcestruzzo, dovrebbe essere prevista una protezione aggiuntiva contro la corrosione (con rivestimento in PVC o utilizzo di acciaio inossidabile). L'armatura delle fondazioni a piastre o strisce può essere utilizzata come dispersore di terra, purché vengano utilizzati i tipi di collegamento richiesti e le armature siano ponticellate tra le fughe di dilatazione. I dispersori orizzontali devono essere posati ad una profondità non inferiore a 0,5 m. La resistenza di terra impulsiva dei dispersori dipende dal valore massimo della corrente da fulmine e dalla resistività del terreno. Vedere anche la figura 5.5.13. La lunghezza efficace del dispersore attraversato dalla corrente di fulmine viene calcolata approssimativamente come segue: dispersore orizzontale: leff = 0, 28 î ⋅ ρE dispersore verticale: leff = 0, 2 î ⋅ ρE Ieff lunghezza efficace del dispersore in m î ampiezza della corrente da fulmine in kA ρE resistività del terreno in Ωm La resistenza di terra impulsiva Rimp può essere calcolata secondo le formule riportate nella tabella 116 BLITZPLANER 5.5.1, utilizzando come lunghezza I la lunghezza efficace del dispersore Ieff. Dispersori orizzontali sono sempre vantaggiosi, quando gli strati superiori del terreno presentano una resistività inferiore a quella del sottosuolo. Per un terreno relativamente omogeneo (quando la resistività del terreno in superficie e in profondità è circa uguale) i costi di realizzazione per dispersori orizzontali e verticali, con lo stesso valore di resistenza di terra, si equivalgono. Secondo la figura 5.5.15, per un dispersore verticale serve una lunghezza pari a circa la metà di un dispersore orizzontale. Se il terreno presenta in profondità una migliore resistività che in superficie, ad esempio grazie alla presenza di acqua sotterranea, un dispersore verticale è di solito in questi casi più conveniente di un dispersore orizzontale. In casi specifici, la scelta tra dispersore verticale o orizzontale può essere decisa solo attraverso la misura della resistività del terreno in base alla profondità. Poiché con dispersori verticali è possibile ottenere dei valori di resistenze di terra ottimali e costanti senza dover ricorrere a costosi lavori di scavo, questi dispersori sono adatti anche al miglioramento di 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 dell'impianto di captazione e di calata per la scarica della corrente di fulmine a terra. Altri compiti dell'impianto di messa a terra sono la realizzazione di un collegamento equipotenziale tra le calate e la ripartizione dei potenziali nelle vicinanze delle pareti della struttura. Deve essere osservato, che per i diversi sistemi elettrici (protezione contro i fulmini, impianti in bassa tensione e impianti di telecomunicazione), è preferibile un impianto di messa a terra comune. Questo impianto di messa a terra deve essere collegato con il sistema equipotenziale (MEBB - barra equipotenziale principale). Poiché la norma CEI EN 62305-3 si basa su una equipotenzialità antifulmine sistematica, non viene richiesto un valore particolare per la resistenza di terra. Generalmente viene tuttavia consigliata www.dehn.it 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 la lunghezza minima del dispersore I1 dipende dal livello di protezione LPL (Figura 5.5.1.1). La resistività precisa del terreno può essere individuata solo tramite una misurazione sul posto con il "metodo WENNER" (misurazione a quattro conduttori). Dispersore di tipo A I dispersori di tipo A sono dispersori a elementi radiali singoli (dispersore orizzontale), oppure dispersori verticali, che sono da collegare alla relativa calata. 90 Dispersore orizzontale Resistenza di terra RA (Ω) 80 Dispersore verticale 70 60 50 ρE = 400 Ωm 40 30 ρE = 100 Ωm 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Lunghezza dispersore l (m) Figura 5.5.15 Resistenza di terra RA dei dispersori orizzontali e verticali in base alla lunghezza del dispersore l l1 (m) 80 70 60 se las 50 LPS C 40 S II e LP s Clas 30 I 20 Classe LPS III-IV 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 ρE (Ωm) Figura 5.5.1.1 Lunghezze minime dei dispersori www.dehn.it Il numero minimo di dispersori di tipo A è 2. Per i livelli di protezione LPL III e IV è richiesta una lunghezza minima del dispersore di 5 m. Per i livelli di protezione I e II, la lunghezza del dispersore viene determinata in base alla resistività del terreno. La lunghezza minima del dispersore I1 è indicata 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 singolo dispersore. Per combinazioni di diversi dispersori (verticali e orizzontali) dovrebbe essere considerata la lunghezza complessiva equivalente. La lunghezza minima del dispersore può essere trascurata, se viene raggiunta una resistenza di terra inferiore ai 10 Ω. I dispersori verticali sono generalmente inseriti in posizione perpendicolare. Vengono infissati nel terreno naturale, che generalmente si può trovare soltanto sotto le fondazioni. Lunghezze di dispersori di 9 m si sono rivelate vantaggiose. I dispersori verticali hanno il vantaggio di trovarsi in strati di terreno più profondi, la cui resistività generalmente è inferiore rispetto agli strati più superficiali. In condizioni di gelo, viene raccomandato di considerare come inefficace il primo mezzo metro di un dispersore verticale. I requisiti di equipotenzialità tra le calate e il controllo del potenziale non vengono soddisfatti dal dispersore di tipo A. Per ottenere una ripartizione uniforme della corrente, i singoli dispersori del tiop A devono essere connessi fra di loro. Questo è importante per il calcolo della distanza di sicurezza. Il collegamento dei dispersori del tipo A può essere effettuato in aria o sotto terra. Nelle installazioni successive su impianti già esistenti, per la connessione dei singoli dispersori, i relativi collegamenti possono essere realizzati anche all'interno della struttura. Dispersore di tipo B I dispersori di tipo B sono dispersori ad anello posti attorno all'oggetto da proteggere oppure dispersori di fondazione. I requisiti richiesti a questi dispersori sono elencati nella CEI EN 62305. BLITZPLANER 117 Se non è possibile realizzare un anello chiuso all'esterno dell'edificio, devono essere installati dei conduttori all'interno per chiudere l'anello. A questo scopo possono essere utilizzate anche delle tubazioni o altri elementi metallici, purché elettricamente continui. Almeno l'80% della lunghezza del dispersore deve essere a contatto con il terreno, per poter considerare il dispersore di tipo B come base per il calcolo della distanza di sicurezza. La lunghezza minima dei dispersori di tipo B dipende dal livello di protezione. Per i livelli di protezione LPL I e II la lunghezza minima del dispersore viene stabilita in base alla resistività del terreno (Figura 5.5.4). Per dispersori di tipo B il raggio medio r dell'area racchiusa dal dispersore non deve essere inferiore alla lunghezza minima I1 indicata. Per individuare il raggio medio r, l'area da considerare viene trasformata in una superficie circolare equivalente e il raggio viene individuato come indicato 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 r corrispondente all'edificio, devono essere aggiunti ulteriori dispersori radiali o verticali (oppure dispersori obliqui), le cui lunghezze relative Ir (radiale/orizzontale) e Iv (verticale) risultano dalle equazioni seguenti: lr = l1 − r lv = l1 − r 2 Il numero di dispersori supplementari non deve essere inferiore al numero di calate, ma deve essere almeno uguale a 2. Questi dispersori supplementari devono essere distribuiti in modo regolare sul perimetro e collegati con il dispersore ad anello. Se devono essere collegati dei dispersori supplementari al dispersore di fondazione, è necessario prestare attenzione al materiale dei dispersori e all'allacciamento al dispersore di fondazione. Dovrebbe essere utilizzato preferibilmente acciaio inossidabile, AISI 316 (Figura 5.5.2.1). 118 BLITZPLANER Requisiti supplementari per l'impianto di messa a terra possono essere richiesti ad esempio per i seguenti sistemi: ⇒ Impianti elettrici - condizioni di sezionamento in base al tipo di rete (sistema TN, TT, IT) secondo CEI 64-8/4 ⇒ Collegamento CEI 64-8/5 equipotenziale secondo ⇒ Sistemi elettronici - tecnologia di elaborazione e trasmissione dati ⇒ Messa a terra di antenne secondo CEI EN 60728-11 ⇒ Compatibilità elettromagnetica (EMC) ⇒ Sottostazione MT interna o affiancata alla struttura conforme a CEI 11-1 e CEI 11-37 5.5.2 Impianti di messa a terra, dispersori di fondazione e dispersori di fondazione per costruzioni particolari Dispersori di fondazione - dispersore di tipo B Nella Norma CEI EN 62305-3 e Guida CEI 64-12 sono indicate dettagliatamente le modalità di collegamento dei ferri di armatura per i dispersori di fondazione. Molte norme nazionali e internazionali specificano il dispersore di fondazione come dispersore preferito, perché con un'installazione a regola d'arte viene immerso nel calcestruzzo ed è così resistente alla corrosione. Le caratteristiche igroscopiche del calcestruzzo determinano generalmente una resistenza di terra sufficientemente bassa. Il dispersore di fondazione deve essere posato come un anello chiuso nella fondazione (Figura 5.5.2.1) realizzando così in primo luogo anche la funzione di equipotenzialità. Devono essere considerate la divisione in maglie ≤ 20 m x 20 m e i necessari coduttori uscenti per il collegamento alle calate della protezione contro i fulmini esterna e verso l'interno per il collegamento equipotenziale (Figura 5.5.2.2). Si ricorda che l'installazione del dispersore di fondazione è una misura elettrotecnica, e deve essere eseguita o supervisionata da un esperto di elettrotecnica abilitato. Il modo in cui deve essere posato il dispersore di fondazione deve essere deciso in base alla misura con la quale sarà possibile garantire che il dispersore di fondazione venga circondato da tutte le parti durante l’immersione nello stesso. www.dehn.it 12 m Area A1 da considerare r 5m Area cerchio A2 raggio medio r 12 m r Area A1 da considerare 5m Area cerchio A2 raggio medio r 7m 7m A = A1 = A2 A π r = r l1 Esempio abitazione, LPL III, l1 = 5 m Il raggio medio r dellíarea racchiusa del dispersore ad anello o di fondazione non deve essere inferiore a l1 . A = A1 = A2 r = r Figura 5.5.1.2 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio - Calcolo esemplificativo A π A1 = 109 m2 r = l1 m2 109 3,14 Non servono ulteriori dispersori! r = 5,89 m Figura 5.5.1.3 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio Collegamento supplementare per la formazione di maglie ≤ 20 m x 20 m ≤ 20 m Bandiera di collegamento lunghezza 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 20 m Dispersore di fondazione − Bandella 30 x 3,5 mm − Tondino 10 mm Suggerimento: Diversi punti di collegamento p. es. in ogni locale tecnico Bandiera di collegamento Figura 5.5.2.1 Dispersore di fondazione con conduttore uscente 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 www.dehn.it BLITZPLANER 119 Connessione al dispersore Terreno Coibentazione perimetrale Calcestruzzo Morsetto MV Art. 390 050 Punto fisso di terra per EBB Art. 478 800 Isolamento Morsetto a croce Art. 318 201 Strato impermeabilizzante Distanziatore Art. 290 001 Pavimentazione Piastra di fondo Magrone Dispersore di fondazione Drenaggio Figura 5.5.2.5 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato isolata) Connessione al dispersore Calcestruzzo Terreno Coibentazione perimetrale Morsetto MV Art. 390 050 Punto fisso di terra per EBB Art. 478 800 Morsetto a croce Art. 318 201 Isolamento Strato impermeabilizzante Strato di separazione Distanziatore Art. 290 001 Pavimentazione Piastra di fondo Magrone Drenaggio Dispersore di fondazione Figura 5.5.2.6 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato e piastra di fondazione isolate) 120 BLITZPLANER www.dehn.it Posa in calcestruzzo non armato Nelle fondazioni non armate, ad esempio fondazioni a strisce di abitazioni (Figura 5.5.2.3), devono essere utilizzati dei distanziatori. Solo con l'utilizzo di distanziatori ad una distanza di ca. 2 m verrà garantito che il dispersore di fondazione venga "sollevato" e possa così essere racchiuso dal calcestruzzo. Posa in calcestruzzo armato Se vengono utilizzati reti di acciaio elettrosaldate, gabbie o ferri di armatura nelle fondazioni, il dispersore di fondazione non solo può, ma deve essere collegato con questi componenti naturali di ferro. In questo modo la funzione del dispersore di fondazione viene ancora più favorita. L'utilizzo di distanziatori non è necessario. Attraverso i metodi moderni di inserimento del calcestruzzo con susseguente vibrazione/condensamento viene garantito, che il calcestruzzo "scorra" anche sotto al dispersore circondandolo su tutti i lati. La figura 5.5.2.4 mostra un esempio di utilizzo per la posa orizzontale di una bandella piatta come dispersore di fondazione. I punti di incrocio del dispersore di fondazione devono essere collegati in modo da resistere ai carichi di corrente. Come materiale per il dispersore di fondazione è sufficiente l'acciaio zincato. Le bandiere di collegamento verso l'esterno del terreno devono essere protette ulteriormente dalla corrosione nel punto di uscita. Sono adatti ad esempio filo di acciaio con rivestimento in materia plastica (a causa del pericolo di rottura del rivestimento in materia plastica per temperature basse è necessaria una particolare cautela durante il montaggio), acciaio inossidabile altolegato AISI 416 o punti fissi di messa a terra. Dopo un'installazione a regola d'arte il dispersore risulta circondato su tutti i lati dal calcestruzzo e diventa così resistente alla corrosione. Per l'esecuzione di un dispersore di fondazione devono essere realizzate delle maglie grandi non più di 20 m x 20 m. Questa larghezza di maglie non è legata al livello di protezione contro i fulmini esterna. Nella tecnica di costruzione odierna, le diverse fondazioni vengono edificate con differenti forme e varianti di isolamento. Anche sulle esecuzioni di fondazioni a strisce e piastre di fondazione, devono essere tenuti in considerazione le prescrizioni sull'isolamento termico. www.dehn.it Per quanto riguarda i dispersori di fondazione di costruzioni nuove, l'isolamento termico/impermeabilizzazione modifica il loro inserimento e la loro disposizione. Isolamento termico del perimetro/basamento Con "perimetro" è definita la zona in contatto con il terriccio di pavimenti o mura. L'isolamento perimetrale è l'isolamento termico che racchiude la struttura all'esterno. L'isolamento perimetrale posto esternamente sull'impermeabilizzazione può racchiudere la struttura senza ponte termico e protegge ulteriormente l'impermeabilizzazione da danni meccanici Un valore decisivo nell'analisi degli effetti dell'isolamento perimetrale sulla resistenza di terra dei dispersori di fondazione, nella disposizione tradizionale nella fondazione (fondazione a striscia, piastra di fondazione), è la resistività dei pannelli per l'isolamento perimetrale. Ad esempio, per l'espanso in poliuretano rigido con una massa specifica di 30 kg/m2, viene indicata una resistività di 5,4 •1012 Ωm. In contrapposizione a questo, la resistività del calcestruzzo è compresa tra 150 Ωm e 500 Ωm. Da questo è possibile dedurre, che in caso di isolamento completo del perimetro, un dispersore disposto in modo tradizionale nella fondazione praticamente non è efficace. L'isolamento termico del perimetro agisce anche elettricamente come isolatore. Le figure seguenti mostrano le diverse possibilità di isolamento delle fondazioni e delle mura di strutture con isolamento del perimetro e del basamento (Figure da 5.5.2.5 a 5.5.2.7). La disposizione del dispersore nella fondazione a strisce con isolamento ai lati esterni della piastra di fondo non deve essere giudicato come critica (Figura 5.5.2.5 e 5.5.2.6). Per un isolamento completo della piastra di fondazione, il dispersore deve essere inserito sotto la stessa. In questo caso dovrebbe essere utilizzato acciaio inossidabile AISI 416 (Figura 5.5.2.7). In particolare, per le costruzioni con armatura è ragionevole un'installazione di punti fissi di terra. E' indispensabile eseguire un montaggio a regola d'arte in fase di costruzione edile (Figura 5.5.2.8). Vasca nera, bianca Per gli edifici che si trovano in zone con alto livello di falda acquifera o in posizioni, ad esempio in BLITZPLANER 121 Terreno Connessione al dispersore Coibentazione perimetrale Calcestruzzo Morsetto MV Art. 390 050 Punto fisso di terra per EBB Art. 478 800 Morsetto a croce Art. 318 209 Isolamento Strato impermeabilizzante Piastra di fondazione Pavimentazione Magrone Dispersore ad anello INOX AISI 316 Armatura Figura 5.5.2.7 Disposizione del dispersore di terra con platea di fondazione chiusa (completamente isolata) pendenza, con acqua "pressante", devono essere prese delle misure particolari per gli interrati contro la penetrazione di umidità. Le pareti esterne circondate da terreno e le piastre delle fondazioni sono protette dalla penetrazione di umidità in modo che sulle pareti interne non si possa formare dell'umidità dannosa. Nella tecnica edilizia moderna esistono i due metodi citati per la protezione contro le penetrazioni d'acqua. In questo contesto si pone la questione della garanzia di funzionalità dei dispersori di terra, affinché garantisca il mantenimento delle misure di protezione contro i contatti indiretti secondo CEI 64-8/4 e come dispersore di protezione contro i fulmini secondo CEI EN 62305-3. Dispersore di fondazione per strutture con vasca bianca Il termine "vasca bianca" viene usato in contrapposizione al termine "vasca nera": la "vasca bianca" non possiede alcun trattamento supplementa- 122 BLITZPLANER re sul lato rivolto verso terra, ed è quindi definita "bianca". L'aggiunta di additivi nella preparazione del calcestruzzo rende impermeabile il corpo in calcestruzzo. In confronto agli anni addietro, oggi l'umidità non riesce più a penetrare per alcuni centimetri nella vasca bianca. Perciò è da posare un dispersore esterno alla vasca bianca. Figura 5.5.2.8 Punto fisso di messa a terra www.dehn.it Collegamento al dispersore Calcestruzzo Morsetto MV Art. 390 050 Punto fisso di terra per EBB Art. 478 200 Terreno Morsetto a croce Art. 318 201 Barra equipotenziale principale Isolamento Impermeabilizzazione Morsetto di connessione Art. 308 025 Piastra di fondazione Pavimentazione Conduttore equipotenziale Drenaggio Dispersore ad anello resistente alla corrosione (INOX AISI 416) Pellicola Magrone Armatura Figura 5.5.2.9 Disposizione del dispersore di fondazione con platea di fondazione chiusa "vasca bianca" Se per il rispetto delle misure di sicurezza contro i contatti diretti/indiretti, ad esempio sistemi TT (dispositivo di sezionamento, interruttore differenziale o fusibile), è richiesto un determinato valore per la resistenza di terra, questo deve essere dimostrato attraverso misure adeguate. La figura 5.5.2.8 dimostra l'esecuzione di un collegamento a terra tramite punto fisso di terra. La disposizione del dispersore di fondazione in una vasca bianca è illustrata in figura 5.5.2.9. Dispersore per strutture con vasca nera Il nome "vasca nera" deriva dal tipo dei vari strati di membrana in bitume applicati alle parti esterne. Il corpo della struttura viene ricoperto di bitume, sul quale poi vengono in genere applicati fino a 3 strati di membrana bituminosa. Un dispersore ad anello inserito sopra all'impermeabilizzazione nella piastra di fondazione può servire al controllo del potenziale nell'edificio. Per l'isolamento ad alta impedenza verso l'esterno, tuttavia non è data l'azione del dispersore. www.dehn.it Per il rispetto dei requisiti di messa a terra, secondo diverse norme è necessaria l'installazione di un dispersore, ad esempio un dispersore ad anello esterno intorno all'edificio oppure sotto l’impermeabilizzazione nello strato di magrone. Negli edifici con vasca nera il lato della maglia dovrebbe essere di max. 10 m x 10 m. Il collegamento del dispersore esterno al sistema equipotenziale nell'edificio dovrebbe avvenire se possibile sopra l'impermeabilizzazione dell'edificio (Figura 5.5.2.10), per garantire anche a lungo termine l'impermeabilità dell'edificio. Un attraversamento stagno della vasca nera è solo possibile con apposito dispositivo passante terra-edificio stagno. Piastre di fondazione in fibrocemento Si tratta di un tipo di calcestruzzo che viene formato con l'aggiunta di fibre d'acciaio al calcestruzzo liquido, e che dopo l'asciugatura costituisce una lastra di calcestruzzo con elevata portata. Le fibre di acciaio hanno una lunghezza di ca. 6 cm e un diametro di 1-2 mm. Le fibre in acciaio sono BLITZPLANER 123 Calcestruzzo Connessione al dispersore in INOX (AISI 316) Passante per muri Art. 478 320 Terreno Livello massimo della falda aquifera Impermeabilizzazione Barra equipotenziale principale Morsetto di connessione Art. 308 025 Morsetto a croce Art. 318 201 Terreno Piastra di fondazione Conduttore equipotenziale Magrone 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" leggermente ondulate e vengono miscelate al calcestruzzo liquido in modo uniforme. La parte di fibre di acciaio è di ca. 20-30 kg/m3 di calcestruzzo. Attraverso questa miscela, la piastra in calcestruzzo diventa altamente resistente alle sollecitazioni, non solo per quanto riguarda la pressione, ma anche la trazione, e offre inoltre - rispetto alla tradizionale piastra in calcestruzzo con armatura una maggiore elasticità. Il calcestruzzo liquido viene gettato sul posto ed è possibile formare una superficie estremamente liscia senza giunture anche per grandi superfici. Viene ad esempio utilizzato per le piastre di fondazione in calcestruzzo di grossi capannoni. Il fibrocemento è senza armatura, quindi per la messa a terra deve essere installato un dispersore ad anello aggiuntivo o una rete a maglie. Il conduttore di terra può essere inserito nel calcestruzzo, e - se è costituito da materiale zincato - deve essere circondato su tutti i lati. Questo sarà difficilmente realizzabile sul posto. 124 BLITZPLANER Si raccomanda perciò di installare sotto la successiva piastra di calcestruzzo, dell'acciaio inossidabile altolegato e resistente alla corrosione, AISI 316. Devono essere previsti i relativi punti di connessione. Nota: L'installazione di dispersori o conduttori di terra e componenti di connessione nel calcestruzzo deve essere eseguita da persone qualificate. Se questo non è possibile, l'impresa edile può eseguire questo lavoro solamente se è garantita la supervisione di un esperto. 5.5.3 Dispersori ad anello - Dispersore di tipo B Su tutte le nuove costruzioni la CEI 64-12 consiglia un dispersore di fondazione. L'impianto di messa a terra per costruzioni esistenti può essere eseguito come dispersore ad anello (Figura 5.5.3.1). Questo dispersore deve essere realizzato come anello chiuso attorno all'edificio oppure, se questo www.dehn.it Tipo S Tipo Z Tipo AZ EBB Figura 5.5.3.1 Dispersore ad anello attorno a un'abitazione non è possibile, deve essere effettuato un collegamento per chiudere l'anello all'interno dell'edificio. L'80% dei conduttori del dispersore deve essere a contatto con il terreno. Se 80% non può essere raggiunto, è necessario verificare se servono dispersori di tipo A supplementari. I requisiti riguardo alla lunghezza minima dei dispersori per ogni livello di protezione devono essere rispettati (vedere capitolo 5.5.1). Durante la posa del dispersore ad anello è necessario accertarsi che questo venga posato ad una profondità di > 0,5 m e a una distanza di 1 m dall'edificio. Se il dispersore viene inserito come descritto in precedenza, riduce la tensione di passo e serve in questo modo al controllo del potenziale intorno all'edificio. Il dispersore ad anello dovrebbe essere posato nel sottosuolo preesistente. L'inserimento in terreno di riporto oppure riempito di calcinacci peggiora la resistenza di terra. Per quanto riguarda la scelta del materiale del dispersore ai fini della corrosione devono essere considerate le condizioni locali. E' vantaggioso l'utilizzo dell'acciaio inossidabile. Questo materiale per dispersori non corrode e non richiede in futuro interventi di risanamento impegnativi e costose dell'impianto di messa a terra, come la rimozione di selciato, coperture di asfalto o anche scale, per posare un nuovo conduttore. www.dehn.it Figura 5.5.4.1 Innesti dei dispersori di profondità DEHN Inoltre i punti di collegamento devono essere protetti in modo particolare contro la corrosione. 5.5.4 Dispersori verticali - Dispersore di tipo A I dispersori verticali componibili del sistema DEHN vengono prodotti con acciaio speciale e zincati a caldo in bagno oppure sono realizzati in acciaio inossidabile altolegato AISI 316 (il dispersore in acciaio inossidabile altolegato viene utilizzato in zone ad alto rischio di corrosione). Caratteristica particolare di questi dispersori di profondità è il loro punto di innesto, che permette la giunzione dei dispersori senza manicotti e incremento di diametro. Ogni barra possiede sull'estremità inferiore una foratura, mentre l'altra estremità presenta il corrispondente perno (Figura 5.5.4.1). Per il tipo di dispersore "S", l'inserto in metallo morbido si deforma nella foratura durante l'infissione, costituendo così un collegamento elettrico e meccanico eccezionale. Per il tipo di dispersore "Z", l'alta qualità dell'innesto viene raggiunta tramite un perno a zigrinatura multipla. Per il tipo di dispersore "AZ", l'alta qualità del giunto viene raggiunta tramite l’innesto a gradini e a doppia zigrinatura. BLITZPLANER 125 5.5.5 Dispersori in terreni rocciosi Per sottosuoli rocciosi e pietrosi spesso dei dispersori orizzontali come i dispersori ad anello o radiali sono l'unica possibilità di realizzare un impianto di messa a terra. Per l'installazione dei dispersori viene posato del materiale tondo o piatto sul terreno pietroso o roccioso. Il dispersore dovrebbe essere ricoperto di magrone, calcestruzzo minerale o simile. Per il dispersore è vantaggioso l'utilizzo di acciaio inossidabile, AISI 316. I punti di collegamento dovrebbero essere eseguiti con particolare cura e protetti da corrosione (nastro anti corrosione). 5.5.6 Interconnessione di impianti di messa a terra Figura 5.5.4.2 Installazione del dispersore di profondità con supporto e martello vibratore I vantaggi del dispersore di profondità DEHN sono: ⇒ la giunzione speciale: nessun incremento del diametro, quindi per tutta la sua lunghezza il dispersore si trova a stretto contatto con il terreno ⇒ si innesta automaticamente durante l’infissione delle barre ⇒ infissione facile con martelli vibratori (Figura 5.5.4.2) o manualmente con mazza ⇒ vengono raggiunti valori di resistenza costanti, dal momento che i dispersori di profondità raggiungono strati di terreno non influenzati da variazioni di umidità o temperatura dovute alle stagioni ⇒ alta resistenza alla corrosione tramite zincatura a caldo (spessore dello strato di zinco 70 μm) ⇒ anche gli innesti dei dispersori di profondità zincati sono zincati a caldo ⇒ semplice immagazzinaggio e possibilità di trasporto dovuto alla lunghezza delle singole barre di 1,5 m o 1 m. 126 BLITZPLANER Un impianto di messa a terra può avere diversi compiti. Il compito di una terra di protezione è quello di collegare in modo sicuro al potenziale di terra gli impianti elettrici e le apparecchiature e di proteggere persone e materiali in caso di guasto elettrico. L’impianto di terra per sistemi di protezione contro i fulmini provvede a condurre la corrente in modo sicuro dalle calate nel terreno. La terra funzionale ha il compito di garantire il funzionamento sicuro e privo di disturbi degli impianti elettrici ed elettronici. L'impianto di messa a terra di una struttura deve essere in grado di svolgere tutti questi compiti nell'insieme. In caso contrario potrebbero verificarsi delle differenze di potenziale tra i sistemi collegati ai diversi impianti di terra. Come terra funzionale delle apparecchiature elettroniche, un tempo veniva realizzata nella pratica una "terra pulita", separata dalla terra di protezione e dai fulmini. Questo è molto svantaggioso e può persino essere pericoloso. In caso di fulminazione, nell'impianto di terra si verificano altissime differenze di potenziale fino ad alcune centinaia di kV, il che può provocare la distruzione di sistemi elettronici e mettere in pericolo delle persone. Per questo motivo le norme CEI EN 62305-3 e -4 richiedono un collegamento equipotenziale continuativo all'interno della struttura. La messa a terra dei sistemi elettronici all'interno di una struttura può essere costruita a forma radiale, centrale o a maglie. È da preferire la struttura a maglie. Questo dipende sia dall'ambiente elettromagnetico che anche dalle caratteristiche dei siste- www.dehn.it mi elettronici. Se una struttura relativamente grande è composta da più di un edificio e se esistono dei conduttori elettrici tra questi edifici, attraverso il collegamento dei singoli sistemi di terra, la resistenza di terra (totale) può essere ridotta (Figura 5.5.6.1). Inoltre, le differenze di potenziale tra gli edifici vengono ridotte notevolmente. Nel contempo viene anche ridotta la sollecitazione di tensione dei collegamenti elettrici ed elettronici. Dal collegamento dei singoli sistemi di messa a terra degli edifici dovrebbe risultare una rete a maglie. La rete a maglie di messa a terra dovrebbe essere impostata in modo da collegarsi agli impianti di messa a terra negli stessi punti, in cui vengono collegati i dispositivi di discesa verticali. Quanto più stretta è la rete di maglie della messa a terra, tanto più ridotte sono le differenze di potenziale tra gli edifici in caso di fulminazione. Questo dipende dalla superficie complessiva della struttura. Si sono affermate come convenienti le larghezze di maglie 20 m x 20 m fino a 40 m x 40 m. Se, ad esempio, sono presenti camini alti (punti di fulminazione più esposti), dovrebbero essere installati, attorno alla relativa parte della struttura, dei collegamenti in modo stretto e, se possibile, a forma radiale con collegamenti trasversali ad anello (controllo dei potenziali). Per la scelta del materiale per i condut- Officina tori della maglia di terra deve essere considerato l'aspetto corrosione e compatibilità dei materiali. 5.5.7 Corrosione dei dispersori 5.5.7.1 Impianti di messa a terra con particolare attenzione alla corrosione I metalli che si trovano in contatto diretto con il terreno o l'acqua (elettroliti), possono corrodersi a causa di correnti parassite, terreno aggressivo e formazione di elementi galvanici. Una protezione contro la corrosione attraverso un rivestimento continuo, cioè una separazione dei metalli dal terreno, non è possibile con i dispersori, dal momento che tutti i rivestimenti normalmente utilizzati fino ad ora possedevano un'elevata resistenza elettrica e perciò l'azione del dispersore veniva neutralizzata. I dispersori a materiale uniforme possono essere a rischio di corrosione a causa di un terreno aggressivo o a causa della formazione di elementi di concentrazione. Il pericolo di corrosione dipende dal materiale e da tipo e composizione del terreno. Sempre più spesso si osservano dei danni da corrosione dovuti alla formazione di elementi galvanici. Questa formazione di elementi tra diversi metalli con potenziali metallo/elettrolito molto diversi è Deposito Amministrazione Centrale energia Entrata Produzione Produzione Produzione Figura 5.5.6.1 Impianto di messa a terra interconnesso di uno stabilimento industriale www.dehn.it BLITZPLANER 127 già nota da molti anni. Per molti versi ancora sconosciuta è invece la cognizione, che anche armature di fondazioni in calcestruzzo possono diventare il catodo di un elemento e come tali provocare corrosioni su altri impianti. Con il metodo di costruzione modificato - strutture in cemento armato sempre più grandi e superfici metalliche libere nel terreno sempre più piccole - il rapporto della superficie anodo/catodo diventa sempre più sfavorevole, e il pericolo di corrosione di metalli meno nobili aumenta inevitabilmente. In molti casi sono state sospettate altre cause di corrosione, ad esempio le correnti alternate. Grazie a ripetute misure, tuttavia, è stato provato che le correnti alternate con frequenza 16 2/3 e 50 Hz e con le densità di corrente riscontrate in pratica, non possono essere la causa della corrosione riscontrata sui materiali nudi usati di solito nel terreno. Una separazione elettrica di impianti con effetto anodico, per evitare questa formazione di elementi, è possibile solo in casi eccezionali. Oggi, l'obbiettivo che viene perseguito, è l'integrazione di tutti i dispersori, incluse le parti metalliche in contatto con il terreno, in modo da ottenere un collegamento equipotenziale e quindi la massima sicurezza contro tensioni di contatto troppo elevate in caso di guasto e di fulminazione. Negli impianti ad alta tensione, i dispersori della terra di protezione ad alta tensione vengono sempre più spesso collegati alla terra d'esercizio per l'impianto in bassa tensione. Inoltre la CEI 64-8/4 richiede l'integrazione delle tubazioni e degli altri impianti nelle misure di protezione dal contatto diretto/indiretto. Per evitare o comunque ridurre i pericoli di corrosione, l'unica via potrebbe rimanere quindi la scelta dei materiali più idonei per i dispersori. Esperienza decennale nella tecnica della messa a terra e ampi studi preliminari danno molteplici 1 2 3 4 5 6 Elettrodo in rame elettrolitico con foro per connettore di misura Tappo di gomma Cilindro ceramico con fondo poroso Vetrinatura Soluzione Cu/CuSO4 satura Cristalli Cu/CuSO4 1 2 3 4 5 6 Figura 5.5.7.1.1 Esempio di un elettrodo di misura non polarizzabile (elettrodo rame/solfato di rame) per la presa di un potenziale nell'elettrolito (disegno in sezione) 128 BLITZPLANER risultati interessanti, che sono rilevanti per i dispersori, anche per quelli utilizzati in impianti di protezione contro i fulmini. Di seguito vengono descritti i processi di base che determinano l'effetto corrosione. Da questi e dalla grande quantità di materiali per dispersori finora elaborata, verranno dedotte speciali misure di protezione da corrosione specialmente per quanto riguarda i dispersori per la protezione contro i fulmini. Termini utilizzati nella protezione contro la corrosione e nelle misurazioni relative alla corrosione Corrosione È la reazione di un materiale metallico con il suo ambiente circostante, che porta ad un peggioramento delle caratteristiche del materiale metallico e/o del suo ambiente circostante. La reazione è nella maggior parte dei casi di carattere elettrochimico. Corrosione elettrochimica È una corrosione, durante la quale si verificano dei processi elettrochimici. Si verificano esclusivamente in presenza di un elettrolito. Elettrolito È una materia che conduce ioni (ad esempio terreno, acqua, sali disciolti). Elettrodo È un materiale in un elettrolito che conduce elettroni. Il sistema elettrodo-elettrolito forma una semi-cella. Anodo È un elettrodo dal quale fluisce corrente continua verso l'elettrolito. Catodo È un elettrodo verso quale fluisce corrente continua dall'elettrolito. Elettrodo di riferimento È un elettrodo di misura usato per determinare il potenziale di un metallo nell'elettrolito. Solfato di rame/elettrodo È un elettrodo di riferimento difficilmente polarizzabile, costituito da rame in una soluzione di solfato di rame saturo. L'elettrodo in solfato di rame è l'elettrodo di riferimento più comune per la misura del potenziale di oggetti metallici che si trovano sotto terra (Figura 5.5.7.1.1). www.dehn.it Elemento di corrosione È un elemento galvanico con densità di corrente parziale localmente diverse per lo scioglimento dei materiali. Anodi e catodi dell'elemento di corrosione si possono formare: ⇒ sul materiale a causa di metalli diversi (corrosione di contatto) o componenti diversi di una materia (corrosione selettiva o intercristallina) ⇒ sull'elettrolito a causa di concentrazioni diverse di determinate sostanze aventi caratteristiche stimolatorie o inibitorie per lo scioglimento dei metalli. Potenziali Potenziale di riferimento Potenziale di un elettrodo di riferimento riferito all'elettrodo di idrogeno standard. Potenziale elettrico È il potenziale elettrico di un metallo o di un corpo solido che conduce elettroni in un elettrolito. 5.5.7.2 Formazione di elementi galvanici, corrosione I processi di corrosione si possono spiegare chiaramente con l'aiuto di un elemento galvanico. Se ad esempio una barra metallica viene immersa in un elettrolito, gli ioni con carica positiva passano nell'elettrolito e al contrario vengono anche assorbiti dal composto metallico gli ioni positivi dall'elettrolito. Si parla in questo contesto di "pressione di soluzione" del metallo e di "pressione osmotica" della soluzione. A seconda della grandezza di queste due pressioni, o è maggiore la quantità di ioni della barra che passano nella soluzione (la barra diventa negativa rispetto alla soluzione), oppure è maggiore la quantità di ioni dell’elettrolito che si depositano sulla barra (la barra Elettrodo I Fe Elettrodo II Cu diventa positiva rispetto all'elettrolito). Si crea quindi una tensione tra due barre metalliche nell'elettrolito. Nella pratica, i potenziali dei metalli nel terreno vengono misurati con un elettrodo di solfato di rame. L'elettrodo è composto da una barra in rame, immersa in una soluzione di solfato di rame (il potenziale di riferimento di questo elettrodo di riferimento rimane costante). Analizziamo ora il caso, in cui due barre di materiali diversi vengono immerse nello stesso elettrolito. Su ogni barra nell'elettrolito si crea una tensione di una determinata grandezza. Con un voltmetro si può misurare la tensione tra le due barre (elettrodi); tale tensione rappresenta la differenza tra i potenziali dei singoli elettrodi rispetto all'elettrolito. Come si verifica quindi il flusso di corrente nell'elettrolito e con esso il trasporto di sostanza, e quindi la corrosione? Se si collega, come indicato in questo esempio, l'elettrodo di rame e l'elettrodo di ferro attraverso un amperometro fuori dall'elettrolito, si constaterà il seguente fenomeno (Figura 5.5.7.2.1): nel circuito elettrico esterno la corrente i circola da + verso -, quindi dall'elettrodo in rame "più nobile" secondo la tabella 5.5.7.2.1 verso l'elettrodo in ferro. Nell'elettrolito invece la corrente i dovrà fluire dall'elettrodo in ferro "più negativo" verso l'elettrodo in rame, per poter chiudere il circuito elettrico. Questo significa, molto genericamente, che il polo negativo emette ioni positivi verso l'elettrolito e diventa così l'anodo dell'elemento galvanico, cioè viene disciolto. La dissoluzione del metallo si verifica nelle zone di passaggio della corrente nell'elettrolito. Una corrente di corrosione può crearsi anche attraverso un elemento di concentrazione (Figura 5.5.7.2.2). In questo caso due elettrodi dello stesso metallo vengono immersi in elettroliti diversi. i Elettrodo I passante per ioni i i i Elettrolita Figura 5.5.7.2.1 Elemento galvanico: ferro/rame www.dehn.it Elettrodo II Elettrolita I Elettrolita II Figura 5.5.7.2.2 Elemento di concentrazione BLITZPLANER 129 L'elettrodo nell'elettrolito II con maggiore concentrazione di ioni metallici diventa elettricamente più positivo rispetto all'altro. Questo processo viene anche descritto come polarizzazione. Collegando i due elettrodi si ottiene un flusso di corrente i, e l'elettrodo elettrochimicamente più negativo si dissolve. Un tale elemento di concentrazione può ad esempio essere formato da due elettrodi di ferro, di cui uno viene annegato nel calcestruzzo, mentre l'altro 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'elemento di concentrazione, e quello nel terreno diventa l'anodo; quest'ultimo viene distrutto, per effetto della perdita di ioni. 1 2 3 4 Denominazione Potenziale di corrosione libero nel terreno1) Potenziale di protezione catodica nel terreno1) Equivalente elettrochimico Tasso di corrosione lineare con J = 1 mA/dm2 In genere, per la corrosione elettrochimica, vale la regola per cui quanto più grandi sono gli ioni e quindi più piccola è la loro carica (cioè i è proporzionale alla massa degli atomi del metallo), tanto più grande sarà il trasporto di metallo collegato al flusso di corrente i. Nella pratica si considerano le correnti che scorrono in un determinato periodo, ad esempio in un anno. Nella tabella 5.5.7.2.1 sono indicati i valori che esprimono l'effetto della corrente da corrosione (densità di corrente) attraverso la quantità di metallo disciolto. Le misure della corrente da corrosione rendono quindi possibile il calcolo anticipato della quantità di grammi che verrà erosa in un determinato periodo. Simbolo Unità UM-Cu/CuSO4 V Rame 0 a −0,1 UM-Cu/CuSO4 V −0,2 Δm It Δs Wlin = t K= Piombo −0,5 a −0,6 −0,65 Stagno −0,4 a −0,62) −0,652) Ferro −0,5 a −0,8 3) −0,854) Zinco −0,9 a −1,15) −1,25) kg/(A anno) 10,4 33,9 19,4 9,1 10,7 mm/anno 0,3 0,27 0,12 0,15 0,12 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 stagnato dipende dallo spessore del rivestimento di stagno e si colloca - considerando i rivestimenti di stagno 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 (ferri per armatura di fondazione) dipende fortemente dalle influenze esterne. Misurato su un elettrodo di rame/solfato di rame saturo ammonta generalmente da -0,1 a -0,4 V. Per un collegamento conduttivo metallico con impianti di grande superficie sotterranei, realizzati in metallo con potenziali 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, presenta uno strato chiuso esterno di zinco puro. Il potenziale dell'acciaio zincato nel terreno corrisponde perciò circa al valore indicato per lo zinco. In caso di perdita del rivestimento in zinco, il potenziale diventa 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 gli stessi valori iniziali. Nel corso del tempo, il potenziale può diventare più positivo, anche se valori più positivi di -0,75 V non sono finora stati riscontrati. Il rame zincato a caldo con un rivestimento di zinco di almeno 70 μm possiede anch'esso un rivestimento esterno chiuso in zinco puro. Il potenziale del rame zincato a caldo nel terreno corrisponde perciò al valore indicato per lo zinco nel terreno. Per uno strato di zinco più sottile o in caso di corrosione dello strato in zinco, il potenziale diventa più positivo, ma valori limite sono al momento ancora incerti. Tabella 5.5.7.2.1 Valori potenziali e tassi di asporto dei metalli comunemente usati 130 BLITZPLANER www.dehn.it Ancora più interessante, in termini pratici, è tuttavia la previsione se e in che lasso di tempo si verifichino crateri o buchi in seguito a corrosione su dispersori, contenitori in acciaio, tubi ecc. È quindi importante sapere se l'attacco della corrente deve essere supposto su tutta la superficie o solo in singoli punti. Per l'attacco da corrosione non è solo determinante la grandezza della corrente di corrosione, ma in particolare la sua densità, quindi la corrente per unità di superficie. Questa densità di corrente spesso non può essere determinata direttamente. In questi casi vengono utilizzate come aiuto le misure di potenziale, dalle quali si può ricavare l'entità della "polarizzazione" esistente. Verrà ora spiegato brevemente il comportamento di polarizzazione degli elettrodi. Analizziamo il caso, in cui una bandella di acciaio zincato, che si trova in un terreno sia collegata con l'armatura in acciaio (nera) di una fondazione in calcestruzzo (Figura 5.5.7.2.4). Secondo le nostre misure, si verificano le seguenti differenze di potenziale rispetto all'elettrodo di solfato di rame: Un cambiamento di sostanza significa però anche che si modifica la tensione dei singoli metalli rispetto al terreno. Questo spostamento di potenziale attraverso la corrente di corrosione i viene definito polarizzazione. L’entità della polarizzazione è direttamente proporzionale alla densità della corrente. Fenomeni di polarizzazione si verificano sull'elettrodo negativo e positivo. Tuttavia, le densità di corrente sui due elettrodi sono per lo più diverse. Tra questi due metalli esiste quindi una differenza di potenziale di 600 mV. Se ora vengono collegati al di fuori del terreno, scorrerà una corrente i nel circuito esterno dal tondino nel cemento armato verso l'acciaio nella sabbia, e nel terreno dall'acciaio nella sabbia verso l'acciaio dell’armatura. L'entità della corrente i dipende ora dalla differenza di tensione, dalla conducibilità del terreno e dalla polarizzazione dei due metalli. Generalmente si constata che la corrente i nel terreno viene generata in caso di cambiamenti di sostanza. A titolo esplicativo, consideriamo il seguente esempio: Una conduttura di gas in acciaio ben isolata e interrata, è collegata a dispersori di rame. Quando la conduttura isolata presenta anche solo piccole imperfezioni, su queste appare una elevata densità di corrente e la conseguenza è una rapida corrosione dell'acciaio. Sul lato di ingresso della corrente con una superficie molto più grande dei dispersori in rame, invece, la densità di corrente è minima. Di conseguenza, con una conduttura in acciaio isolata più negativa si verificherà una maggiore polarizzazione rispetto ai dispersori in rame positivi. Ci sarà quindi un trasferimento del potenziale della conduttura di acciaio verso valori più positivi. Di conseguenza diminuisce anche la differenza di potenziale tra i due elettrodi. L'entità della corrente di corrosione dipende quindi anche dalle caratteristiche di polarizzazione degli elettrodi. L’intensità della polarizzazione può essere valutata attraverso la misura dei potenziali degli elettrodi con l'interruzione del circuito di corrente. Si interrompe il circuito, per evitare la caduta di tensione nell'elettrolito. Solitamente per questo tipo di misure vengono utilizzati degli strumenti con registrazione, dal momento che spesso, dopo l'interruzione della corrente da corrosione, subentra una veloce depolarizzazione. Se ora viene misura- i i Acciaio, (nero) nel calcestruzzo: - 200 mV Acciaio, zincato, nella sabbia: - 800 mV Elettrodo I Fe Elettrodo II Fe i Elettrodo I Fe/tZn Elettrodo II Fe i Cemento Terreno Figura 5.5.7.2.3 Elemento di concentrazione: ferro nel terreno / ferro nel calcestruzzo www.dehn.it Terreno Cemento Figura 5.5.7.2.4 Elemento di concentrazione: acciaio zincato nel terreno / acciaio (nero) nel calcestruzzo BLITZPLANER 131 ta una forte polarizzazione sull'anodo (l'elettrodo negativo) (quindi si nota un chiaro spostamento verso il potenziale più positivo), significa che esiste un 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 solfato di rame molto distante, è possibile, a seconda del rapporto tra la superficie anodica e catodica e della polarizzabilità degli elettrodi, misurare un potenziale degli elementi interconnessi tra - 200 e - 800 mV. Se ad esempio la superficie della fondazione in calcestruzzo è molto grande rispetto alla superficie del filo di acciaio zincato, su quest'ultimo si produrrà una densità di corrente anodica alta, quindi verrà polarizzato molto vicino al potenziale dell'acciaio di armatura e verrà distrutto in un tempo relativamente breve. Una polarizzazione positiva alta indica quindi sempre un alto pericolo di corrosione. Per la pratica è quindi importante conoscere i limiti a partire dai quali uno spostamento di potenziale positivo indica un pericolo di corrosione elevato. Purtroppo per questo non è possibile indicare un valore preciso, valevole in ogni caso; già solo le influenze delle varie composizioni dei terreni sono troppo numerose. I campi di spostamento del potenziale, invece, possono essere fissate per i terreni naturali. Riassunto Una polarizzazione inferiore a + 20 mV in genere non è pericolosa. Gli spostamenti di potenziale, che vanno oltre i + 100 mV, sono invece sicuramente pericolosi. Tra 20 mV e 100 mV ci saranno sempre casi, in cui la polarizzazione provocherà fenomeni di corrosione considerevoli. In sintesi si può quindi affermare che: la condizione per la formazione di elementi di corrosione (elementi galvanici) è sempre la presenza di anodi e catodi metallici, collegati in modo da condurre elettroliticamente. Anodi e catodi si creano per effetto di: ⇒ Materiali: • materiali diversi o caratteristiche diverse della superficie di un metallo (corrosione da contatto), • componenti strutturali diversi (corrosione selettiva o intercristallina). ⇒ Elettroliti: concentrazione diversa (ad esempio salinità, aerazione). Con questi elementi di corrosione le zone anodiche hanno sempre un potenziale metallo/elettrolito più negativo della zona catodica. I potenziali metallo/elettrolito vengono misurati con un elettrodo di solfato di rame saturo, che viene posto nelle immediate vicinanze del metallo nel o sul terreno. La differenza di potenziale provoca una corrente continua sul collegamento metallico conduttivo tra anodo e catodo nell'elettrolito, che passa dall'anodo, a causa della dissoluzione del metallo nell'elettrolito, e poi rientra nel catodo. Per la valutazione della densità di corrente anodica JA viene spesso utilizzata la "regola della superficie": JA = Materiali con superficie grande Materiali con Acciaio Acciaio Acciaio in Rame superficie piccola zincato cemento + Acciaio zincato + − − asporto zinco Acciaio + + − − Acciaio in cemento + + + + Acciaio con riv. Cu + + + + + + + + Rame/INOX + può essere collegato − non può essere collegato Tabella 5.5.7.4.1 Combinazione di materiali per impianti di messa a terra con diverse condizioni di superficie (AK > 100 x AA) 132 BLITZPLANER UK − UA A ⋅ K in A/m 2 AA ϕK JA UA, UK densità media di corrente anodica rispettivamente potenziale anodico e catodico in V ϕK resistività della polarizzazione del catodo in Ωm2 AA, AK rispettivamente superficie anodica e catodica in m2 La resistività della polarizzazione è il rapporto tra la tensione di polarizzazione e la corrente cumulativa di un elettrodo misto (un elettrodo, sul quale si verifica più di una reazione elettrodica). www.dehn.it Nella pratica, per la valutazione della velocità di corrosione, possono essere individuate approssimativamente la tensione di elemento trascinante UK – UA e la grandezza delle superfici AK e AA mentre i valori di ϕA (resistività della polarizzazione del catodo) e ϕK non sono determinabili con esattezza sufficiente. Questi dipendono dai materiali dell'elettrodo, dagli elettroliti e dalle densità di corrente, rispettivamente anodica e catodica. Da risultati di analisi effettuate finora può essere dedotto, 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 rilevare che sia su condutture e contenitori in acciaio rivestiti, con piccoli difetti nel rivestimento, collegati con dispersori in rame, sia su conduttori di terra in acciaio zincato, collegati con impianti di terra estesi in rame o fondazioni in cemento armato molto grandi, si verificano forti fenomeni di corrosione. Attraverso la scelta di materiali adatti, questi rischi di corrosione per i dispersori possono essere evitati o ridotti. Per raggiungere una durata di vita sufficiente, devono essere rispettate le dimensioni minime dei materiali (Tabella 5.5.8.1). Rame nudo Il rame nudo è molto resistente per via della sua posizione nella graduatoria dei potenziali elettrolitici. Inoltre, nella interconnessione con dispersori o altre installazioni nel terreno, realizzati in un materiale "meno nobile" (ad esempio acciaio), viene protetto ulteriormente a livello catodico, tuttavia a scapito dei metalli "meno nobili". Acciai inossidabili Certi acciai inossidabili altolegati nel terreno sono passivi e resistenti alla corrosione. Il potenziale di corrosione libero di acciai inossidabili altolegati nei terreni solitamente aerati si colloca nella maggior parte dei casi nelle vicinanze dei valori del rame. Materiali per dispersori in acciai innosidabili, per la passivazione della loro superficie dopo alcune settimane, si comportano neutri verso altri (più e meno nobili) materiali. Acciai inossidabili dovrebbero contenere almeno 16% di cromo, 5% di nichel e 2% di molibdeno. In seguito ad ampie misure è risultato che solo un acciaio inossidabile altolegato ad esempio AISI 316 è sufficientemente resistente alla corrosione nel terreno. Altri materiali Altri materiali possono essere utilizzati, se sono particolarmente resistenti alla corrosione per determinati ambienti, oppure se sono almeno equivalenti ai materiali elencati nella tabella 5.5.8.1. 5.5.7.3 Scelta dei materiali per i dispersori Nella tabella 5.5.8.1 sono elencati i materiali oggi usati per i dispersori e le dimensioni minime. Acciaio zincato a caldo L'acciaio zincato a fuoco è anche adatto all'annegamento nel calcestruzzo. I dispersori di fondazione, conduttori di terra e collegamenti equipotenziali in acciaio zincato nel calcestruzzo possono essere collegati con i ferri per armatura. Acciaio con rivestimento in rame In caso di acciaio con rivestimento in rame, per il materiale del rivestimento valgono le stesse considerazioni fatte per il rame nudo. Un danneggiamento del rivestimento in rame causa tuttavia un forte pericolo di corrosione per il nucleo in acciaio, perciò deve essere sempre presente uno strato di rame completo e continuo. www.dehn.it 5.5.7.4 Interconnessione di dispersori costituiti da materiali diversi La densità di corrente degli elementi, che si verifica durante l'interconnessione elettrica di due diversi metalli interrati, provoca la corrosione del metallo che funge da anodo (Tabella 5.5.7.4.1). Questo dipende principalmente dal rapporto della grandezza della superficie catodica AK rispetto alla grandezza della superficie anodica AA. Il progetto di ricerca "Comportamento nei confronti della corrosione dei materiali per dispersori" ha portato al seguente risultato per la scelta dei materiali usati per i dispersori, in particolare per quanto riguarda l'interconnessione di materiali diversi: La corrosione maggiore si verifica solo se il rapporto tra le superfici è: BLITZPLANER 133 AK > 100 AA In generale, si può partire dal presupposto che il materiale con il potenziale più positivo diventi il catodo. L'anodo di un elemento di corrosione effettivamente presente può essere riconosciuto dal fatto che questo, dopo l'apertura del collegamento conduttivo, presenta il potenziale più negativo. Dopo un'interconnessione con installazioni in acciaio interrate, i seguenti materiali per dispersori si comportano, nei terreni (che costituiscono lo strato di copertura), sempre in modo catodico: – rame nudo, – rame stagnato, – acciaio inossidabile altolegato. Armatura in acciaio di fondazioni in calcestruzzo L'armatura in acciaio di fondazioni in calcestruzzo può presentare un potenziale molto positivo (simile al rame). Il dispersore e i conduttori di terra che vengono collegati con l'armatura di grosse fondazioni in cemento armato, dovrebbero perciò essere realizzati in acciaio inossidabile o rame. Questo vale soprattutto anche per collegamenti corti nelle immediate vicinanze delle fondazioni. Inserimento di spinterometri Come già accennato, è possibile interrompere il collegamento conduttivo tra impianti interrati con potenziali molto diversi, attraverso l'inserimento di spinterometri. Nel caso normale non potrà più circolare una corrente di corrosione. In caso di sovratensione, lo spinterometro si innesca, e collega gli impianti per tutta la durata della sovratensione. Sui dispersori di protezione o funzionali, tuttavia, non possono essere installati spinterometri, poiché questi dispersori devono sempre essere collegati all'impianto. 5.5.7.5 Altre misure per la protezione da corrosione Conduttori in acciaio zincato per il collegamento dai dispersori di fondazione verso le calate I conduttori in acciaio zincato dei dispersori di fondazione per il collegamento alle calate devono essere posati in calcestruzzo o muratura fino sopra al livello del suolo. 134 BLITZPLANER Se i conduttori di collegamento vengono posati nel terreno, l'acciaio zincato deve essere dotato di rivestimento in calcestruzzo o materia plastica, oppure devono essere utilizzati dei collegamenti con cavi isolati, acciaio inossidabile o punti fissi di messa a terra. All'interno della muratura i conduttori di terra possono essere portati verso l'alto anche senza protezione da corrosione. Aste di adduzione in acciaio zincato I punti di adduzione nel terreno in acciaio zincato devono essere protetti da corrosione, partendo dalla superficie del terreno, 0,3 m verso l'alto e verso il basso. Strati di bitume non sono generalmente sufficienti. La protezione deve essere garantita da un rivestimento che non assorba umidità, ad esempio nastro in butile-caucciù o tubo restringente. Connessioni e collegamenti sotterranei Le superfici di taglio e i punti di collegamento nel terreno devono essere eseguiti in modo da assicurare uguale resistenza alla corrosione dello strato di protezione da corrosione del materiale del dispersore. Perciò i punti di collegamento nel terreno devono essere protetti con rivestimento adeguato, ad esempio avvolti con una striscia di protezione da corrosione. Rifiuti aggressivi Durante il riempimento di buche e fossi, nei quali vengono interrati dei dispersori, scorie e carbone non devono venire a diretto contatto con il materiale del dispersore; la stessa cosa vale per calcinacci. 5.5.8 Materiali e dimensioni minime per dispersori Nella tabella 5.5.8.1 sono indicate le sezioni minime, la forma e il materiale dei dispersori. 5.6 Isolamento elettrico della protezione contro i fulmini esterna Distanza di sicurezza Esiste il pericolo di scariche incontrollate tra parti della protezione contro i fulmini esterna e impianti metallici ed elettrici all'interno dell'edificio, quando è insufficiente la distanza tra l'impianto di captazione o discesa da una parte e le installazioni metalliche ed elettriche all'interno di una struttura da proteggere dall'altra parte. www.dehn.it Materiale Configurazione Cordato3) Rame Tondo massiccio3) Nastro massiccio3) Tondo massiccio Tubo Piastra massiccia Piastra a graticcio Acciaio Acciaio inossidabile7) 1) Dimensioni minime Picchetto Conduttore Piastra mm Ø mm 50 mm2 50 mm2 50 mm2 158) 20 500 x 500 600 x 600 169) Tondo massiccio zincato1), 2) Tubo zincato1), 2) 25 Nastro massiccio zincato1) Piastra massiccia zincata1) Piastra a graticcio zincata1) 14 Tondo massiccio ricoperto di rame4) Diametro 10 mm Tondo massiccio grezzo5) Nastro massiccio grezzo o zincato5), 6) Cordato zincato5), 6) Diametro 10 mm 75 mm2 Tondo massiccio 500 x 500 600 x 600 70 mm2 2 mm spessore della parete 2 mm di spessore minimo Sezione 25 mm x 2 mm, lunghezza min. della configurazione a graticcio: 4,8 m 3 mm di spessore minimo Sezione 30 mm x 3 mm 250 μm di rivestimento min. radiale del rame con 99,9 % contenuto di rame 3 mm di spessore minimo 1,7 mm diam. min. di ciascun conduttore elementare Diametro 10 mm 100 mm2 Nastro massiccio 1,7 mm diam. min. di ciascun conduttore elementare 8 mm di diametro 2 mm di spessore minimo 2 mm spessore della parete 3 mm di spessore minimo 90 mm2 15 Commento 2 mm di spessore minimo 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 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. 16 %, nichel 5 %, molibdeno 2 %, carbonio 0,08 %. Tabella 5.5.8.1 Materiale, forma e sezioni minime dei dispersori www.dehn.it BLITZPLANER 135 Le installazioni metalliche, ad esempio condotti dell’acqua, aria condizionata o elettrici, producono delle spire induttive nell'edificio, dentro ai quali - a causa del campo magnetico del fulmine che cambia rapidamente - possono venire indotte delle tensioni impulsive. Deve quindi essere evitato che attraverso queste tensioni impulsive si verifichi una scarica incontrollata, che potrebbe anche essere causa di incendio. Una scarica disruptiva, ad esempio su conduttori elettrici, potrebbe causare grossi danni alle installazioni e alle utenze connesse. La figura 5.6.1 illustra il principio della distanza di sicurezza. La formula per il calcolo della distanza di sicurezza è difficile nell’applicazione a livello pratico. La formula è: s = ki kc ⋅ l (m) km considerando che: ki dipende dal livello di protezione scelto per l'impianto di protezione contro i fulmini, kc dipende dalla disposizione geometrica (coefficiente di distribuzione della corrente), km dipende dal materiale nel punto di prossimità, e l (m) lunghezza, lungo l'organo di captazione o della calata, dal punto nel quale deve essere calcolato la distanza di sicurezza, fino al prossimo nodo equipotenziale. Il coefficiente ki (fattore di induzione) del relativo livello di protezione indica il pericolo costituito dalla ripidità della corrente. Il fattore kc considera la distribuzione di corrente nel sistema di calate dell'impianto di protezione contro i fulmini esterno. Nella norma sono indicate diverse formule di calcolo per kc. Per ottenere, soprattutto per le strutture più alte, delle distanze di sicurezza realizzabili nella pratica, viene raccomandata l'installazione di anelli perimetrali, cioè una interconnessione delle calate. Questa interconnessione permette di raggiungere un bilanciamento del flusso di corrente, che riduce la distanza di sicurezza necessaria. Il fattore di materiale km considera le caratteristiche isolanti dell'ambiente circostante. Per questo calcolo le caratteristiche isolanti dell'aria vengono supposte con un fattore 1. Tutti gli altri materiali, che vengono utilizzati nella costruzione (ad esempio muratura, legno, ecc.) hanno una proprietà isolante dimezzata rispetto a quella dell'aria. Altri fattori di materiale non vengono nominati. Eventuali valori contrastanti devono essere dimostrati con specifiche prove tecniche. Per il poliestere rinforzato con fibra di vetro (PRFV), utilizzato QG = Quadro generale s = Distanza di sicurezza s Impianto elettrico s s Calata Calata s l QG Masse metalliche EBB Terreno Terreno Dispersore Dispersore di fondazione Figura 5.6.1 Rappresentazione di principio - Distanza di sicurezza 136 BLITZPLANER Figura 5.6.2 Differenza di potenziale in relazione all'altezza www.dehn.it per i prodotti di impianti di captazione isolati della DEHN+SÖHNE (DEHNiso-distanziatore, DEHNiso-Combi), viene specificato il fattore 0,7. Tale fattore può essere impiegato nel calcolo come gli altri fattori di materiale. La lunghezza l è la distanza reale lungo il dispositivo di captazione e di calata, misurata dal punto al quale dovrà essere calcolato la distanza di sicurezza, fino al prossimo collegamento equipotenziale o al prossimo livello d'equipotenzialità antifulmine. Ogni struttura con un’equipotenzialità antifulmine ha, in prossimità della superficie del terreno, un livello equipotenziale del dispersore di fondazione o di terra. Tale livello rappresenta la quota di riferimento per la determinazione della distanza l. Se per un edificio di altezza elevata deve essere creato un livello d’equipotenzialità antifulmine, questo deve esser eseguito ad esempio su un'altezza di 20 m per tutti i conduttori elettrici ed elettronici nonché per tutte le installazioni metalliche. Il collegamento d’equipotenzialità antifulmine deve essere realizzato con gli dispositivi di protezione da sovratensioni di Tipo 1. Altrimenti, anche per edifici alti, come base per la lunghezza l deve essere considerato come riferimento il livello equipotenziale del dispersore di fondazione. Più alti sono gli edifici, più diventa difficile rispettare le distanze di sicurezza richieste. La differenza di potenziale tra le installazioni dell'edificio e le calate è uguale a zero vicino al livello del suolo. Con l'aumento dell'altezza aumenta anche la differenza di potenziale. Questo può essere rappresentato come un cono rovesciato (Figura 5.6.2). Da questo si evince che la distanza di sicurezza da rispettare in cima a un edificio o sul tetto è massima e diminuisce in direzione dell'impianto di messa a terra. Può, quindi, risultare necessario calcolare più volte la distanza dalle calate, con una diversa distanza l. Il calcolo del coefficiente di distribuzione della corrente kc risulta spesso difficile a causa della diversa costruzione degli edifici. Se viene eretta una singola asta di captazione, ad esempio vicino all'edificio, la corrente da fulmine scorre tutta in questa unica asta. Il fattore kc è quindi uguale a 1. La corrente da fulmine in questo caso non si può distribuire e quindi è spesso difficile mantenere la distanza di sicurezza. Nella figura 5.6.3 questo può essere ottenuto posizionando il palo ancora più lontano dall'edificio. Angolo di protezione kc = 1 s I M s Terreno Figura 5.6.3 Palo di captazione con kc = 1 www.dehn.it Figura 5.6.4 Tetto piano con asta di captazione e ventilatore BLITZPLANER 137 c h h c Figura 5.6.5 Determinazione di kc per due pali con fune sospesa e dispersore di tipo B Figura 5.6.6 Determinazione di kc per un tetto spiovente con 2 calate Una situazione molto simile si verifica anche per le aste di captazione, ad esempio per le costruzioni sul tetto. Fino al prossimo collegamento dell'asta al conduttore di captazione o alla calata, questo percorso definito porta il 100% (kc = 1) della corrente da fulmine (Figura 5.6.4). ra 5.6.6). E' presente un impianto di messa a terra di tipo B (dispersore ad anello o di fondazione). Se tra due aste o pali di captazione viene tesa una corda, la corrente da fulmine può distribuirsi su due percorsi (Figura 5.6.5). La distribuzione avviene tuttavia in base ad impedenze diverse, quindi non al 50% e 50%, dato che il fulmine non sempre colpisce il centro del dispositivo, ma può anche colpire lungo il percorso del dispositivo di captazione. Per il calcolo del fattore kc, nella formula viene considerato il caso meno favorevole. La disposizione delle calate, illustrata nella figura 5.6.6, non dovrebbe essere più applicata neppure su una casa unifamiliare. Utilizzando due ulteriori calate, quindi 4 calate in totale, il coefficiente di distribuzione della corrente viene migliorato notevolmente (Figura 5.6.7). Per il calcolo viene utilizzata la seguente formula: Questo calcolo presuppone un impianto di messa a terra di tipo B. Se sono presenti dispersori singoli del tipo A, questi devono essere collegati tra loro. kc = h+c 2h + c h lunghezza della calata c distanza tra le aste o pali di captazione L'esempio seguente mostra il calcolo del coefficiente per un tetto spiovente con due calate (Figu- 138 BLITZPLANER kc = kc = 9 + 12 = 0, 7 2 ⋅ 9 + 12 1 + 0,1 + 0, 2 2n c h 3 h lunghezza dalla calata fino alla gronda come punto meno favorevole per l'accoppiamento da fulminazione c distanza tra le calate n numero complessivo delle calate kc = 1 + 0,1 + 0, 2 2 ⋅ 4 3 12 4 Risultato: kc ≈ 0,51 www.dehn.it Si presume che le distanze tra le calate siano uguali. Se la distanza non è uniforme, per c viene considerata la distanza più lunga. c Se sul tetto piano si trovano delle costruzioni o dei lucernari (Figura 5.6.9), per il calcolo della distanza di sicurezza devono essere considerati due coefficienti di distribuzione della corrente. Per l'asta di captazione vale il coefficiente kc = 1 fino al prossimo dispositivo di captazione/calata. h Il calcolo del coefficiente di distribuzione della corrente kc per il proseguimento dell'impianto di captazione e di calate avviene come descritto sopra. Per un ulteriore chiarimento viene determinata ora la distanza di sicurezza s per un tetto piano con strutture sul tetto. Esempio: Figura 5.6.7 Tetto spiovente con 4 calate Su un edificio con livello di protezione III sono stati montati dei lucernari ad azionamento elettrico. Per edifici con tetti piani il coefficiente di distribuzione della corrente viene calcolato come segue. Viene presupposta una disposizione di dispersori di tipo B (Figura 5.6.8). 1 kc = + 0,1 + 0, 2 2n 3 c h h distanza o altezza tra gli anelli c distanza tra le calata n numero complessivo delle calate Dati dell'edificio: ⇒ lunghezza 40 m larghezza 30 m altezza 14 m ⇒ impianto di terra , dispersore di fondazione di tipo B ⇒ numero delle calate: 12 ⇒ distanza tra le calate: min. 10 m max. 15 m ⇒ altezza dei lucernari con azionamento elettrico: 1,5 m km = 1 h s c km = 0,5 Figura 5.6.8 Valori del coefficiente kc in caso di una rete di conduttori di captazione a maglia e un dispersore tipo B www.dehn.it Figura 5.6.9 Fattori di materiale con asta di captazione su un tetto piano BLITZPLANER 139 Il calcolo del coefficiente di distribuzione della corrente kc per l'edificio è: kc = 1 + 0,1 + 0, 2 2 ⋅ 11 3 15 14 Risultato: kc ≈ 0,35 Il fattore kc per l'asta di captazione non deve essere calcolato, quindi kc = 1. In riferimento alla ripartizione della corrente viene considerato che l'asta di captazione posizionata è sullo spigolo del tetto e che si trova al di fuori della maglia di captazione. Calcolo della distanza di sicurezza per lo spigolo superiore del tetto dell'edificio: Come fattore di materiale km viene scelto quello relativo alla muratura km = 0,5. s = 0, 05 0, 35 14 ( m ) 0, 5 Risultato: s ≈ 0,49m Calcolo della distanza di sicurezza per l'asta di captazione: A causa della posizione dell'asta di captazione sul tetto piano il fattore di materiale è km = 0,5. s = 0, 05 1 1,5( m ) 0, 5 Risultato: s = 0,15 m Questa distanza di sicurezza calcolata sarebbe corretta, se l'asta di captazione fosse posata a livello del suolo (livello dell'equipotenzialità antifulmine). Per ottenere la distanza di sicurezza completa e corretta, occorre aggiungere la distanza di sicurezza dell'edificio: Stot = sedificio + sasta di captazione = 0,49 m + 0,15 m Stot = 0,64 m 140 BLITZPLANER Attraverso questo calcolo si ottiene, nel punto più alto del lucernario, una distanza di sicurezza di 0,64 m. Questa distanza di sicurezza è stata determinata con il fattore di materiale 0,5 per muratura. Installando l'asta di captazione con un basamento in cemento su solaio (muratura), al piede dell'asta di captazione non è presente la completa caratteristica di isolamento dell'aria (Figura 5.6.9). Alla base in cemento è sufficiente una distanza di sicurezza di sedificio = 0,49m (muratura). Se per fabbricati alti vengono creati dei livelli equipotenziali antifulmine a diverse altezze includendo tutte le installazioni metalliche e conduttori elettrici ed elettronici per mezzo di scaricatori di corrente da fulmine (SPD Tipo I), può essere eseguito il seguente calcolo. In particolare vengono calcolate le distanze verso i conduttori installati su un solo livello equipotenziale antifulmine, oppure installazioni che si estendono anche su più livelli. Questo presuppone un impianto di terra o sistema equipotenziale realizzato con un dispersore di fondazione o ad anello (tipo B), oppure una rete a maglia (Figura 5.6.10). Come già accennato, possono essere installati ulteriori anelli attorno all'edificio (cintura) per il bilanciamento della corrente da fulmine, per cui la distanza di sicurezza viene influenzata positivamente. Nella figura 5.6.10 viene rappresentato il principio degli anelli attorno all'edificio, senza che all'altezza degli anelli stessi venga realizzato un livello equipotenziale antifulmine con l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine. Ai singoli segmenti sono stati attribuiti diversi coefficienti di ripartizione della corrente kc. Se si deve determinare la distanza di sicurezza per una costruzione sul tetto, deve essere utilizzata la lunghezza totale dal livello equipotenziale del dispersore fino alla punta più alta della costruzione sul tetto (somma delle lunghezze parziali). Se deve essere individuata la distanza di sicurezza totale sg, si deve calcolare con la seguente formula: sg = ( ki kl ⋅ lg + kc 3 ⋅ l3 + kc 4 ⋅ l4 km www.dehn.it ) Con questa forma di esecuzione degli anelli supplementari intorno al fabbricato, al suo interno non vengono introdotte alcune correnti parziali da fulmine. Se la distanza di sicurezza non può essere mantenuta per l'intero impianto, neanche con diverse calate ed anelli supplementari, esiste la possibilità di definire lo spigolo superiore dell'edificio come livello equipotenziale dai fulmini (+/-0). Questo livello equipotenziale da fulmine sulla copertura del tetto viene di solito realizzata per palazzi molto alti, dove la distanza di sicurezza non può essere rispettata per questioni fisiche. A questo scopo devono essere integrate nel collegamento equipotenziale tutte le installazioni metalliche e tutti i conduttori elettrici ed elettronici per mezzo di scaricatori di correnti da fulmine (SPD tipo I). Questo nodo equipotenziale viene collegato direttamente anche con la protezione contro i fulmini esterna. Attraverso le misure descritte in precedenza, le distanze di sicurezza sugli spigoli Ic Nella norma CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) viene fatto notare, che in casi particolari all'esterno di un edificio in prossimità delle calate, la tensione di contatto o di passo può essere mortale, anche se il sistema di protezione contro i fulmini è stato progettato a norma. Ig Per strutture particolarmente esposte (a rischio fulminazione) che sono liberamente accessibili al pubblico, possono pure essere necessarie delle misure contro le tensioni di passo e di contatto. Queste misure (ad esempio regolazione del potenziale) vengono applicate in primo luogo a chiese, torri di osservazione, rifugi, pali di illuminazione negli impianti sportivi e ponti. hn h4 Id h3 Ib h2 sg sd 5.7 Tensione di passo e di contatto If Ia h1 sf sb sc E' vantaggioso una distribuzione della corrente da fulmine su una vasta area . Casi particolari sono, ad esempio, le zone di ingresso, zone coperte di strutture con alta frequenza di visitatori come teatri, cinema, centri commerciali, nei quali sono presenti le calate nude e i dispersori nelle immediate vicinanze. (A) sa superiori dell'edificio vengono poste a 0. Lo svantaggio di questa forma di esecuzione è dato dal fatto che tutti i conduttori, le installazioni metalliche, ad esempio le armature, le guide dell'ascensore ed anche le calate conducono corrente da fulmine. Gli effetti di queste correnti su sistemi elettrici ed elettronici devono essere considerati durante la progettazione del sistema di protezione contro i fulmini interno (protezione da sovratensioni). c c Figura 5.6.10 Valori del coefficiente kc in caso di una maglia a funi di captazione, anelli che collegano le calate e il dispersore di tipo B www.dehn.it I raggruppamenti di persone possono essere diversi a seconda del luogo (ad esempio la zona di ingresso di centri commerciali o zone di salita delle torri di osservazione). Sono così necessarie misure per ridurre la tensione di passo e di contatto solo nelle zone ad elevato rischio. Qui viene applicato il controllo del potenziale, isolamento del suolo o altre misure descritte più avanti. Le singole misure di protezione possono anche essere combinate tra loro. BLITZPLANER 141 Definizione della tensione di contatto La tensione di contatto è quella tensione che agisce su una persona tra la sua posizione a terra e il punto di contatto con la calata. Il percorso della corrente passa dalla mano attraverso il corpo verso i piedi (Figura 5.7.1). Il pericolo di una tensione di contatto troppo elevata non esiste per le costruzioni con struttura portante in acciaio o in cemento armato, a condizione che l'armatura sia collegata in modo permanente e continuativo e le calate siano posate nel calcestruzzo. Inoltre per le facciate metalliche può essere trascurata la tensione di contatto, se queste sono state incluse 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 con un collegamento sicuro dell'armatura al dispersore di fondazione, questa misura migliora il percorso del gradiente di potenziale e agisce come controllo del potenziale. La tensione di passo in questo caso può essere trascurata nell'analisi. Il pericolo che una persona subisca un danno a causa del contatto con la calata può essere ridotto adottando le seguenti misure: UT Ut US ϕ FE ⇒ la calata viene rivestita di materiale isolante (min. 3 mm polietilene reticolato con resistenza dielettrica di 100kV 1,2/50 μs) ⇒ la posizione delle calate può essere modificata, ad esempio, non utilizzando le zone di ingresso di una struttura. ⇒ la probabilità di raggruppamento di persone può essere ridotta utilizzando dei cartelli segnaletici o cartelli di divieto; possono essere utilizzate anche delle barriere. ⇒ la resistività dello strato superficiale del suolo, entro una distanza di 3 m dalla calata, non è inferiore a 5000 Ωm. Di solito questo requisito viene soddisfatto utilizzando uno strato di asfalto di 5 cm oppure uno strato di ghiaia con spessore di 15 cm. ⇒ Addensamento della rete di maglie dell'impianto di terra adottando la regolazione del potenziale Nota Un pluviale, anche se non viene definito come calata, può rappresentare un pericolo per le persone che ne vengono a contatto. In questo caso si può ad esempio sostituire il tubo metallico con un tubo in PVC (altezza: 3 m). Tensione di terra Tensione di contatto Tensione di passo Potenziale di superficie Dispersore di fondazione Definizione della tensione di passo La tensione di passo è una parte del potenziale di terra, che può essere bypassata da una persona con un passo di 1 m, considerando che il percorso della corrente nel corpo umano passa da piede a piede (Figura 5.7.1). La tensione di passo dipende dalla forma del gradiente. Come è visibile dalla raffigurazione, la tensione di passo diminuisce con l'allontanamento dalla struttura. Quindi il rischio per le persone diminuisce con l'aumento della distanza dalla struttura. FE 1m Ut ϕ US UT ϕFE Terra di riferimento Figura 5.7.1 Raffigurazione - Tensioni di contatto e di passo 142 BLITZPLANER Per ridurre la tensione di passo possono essere applicate le seguenti misure: ⇒ l'accesso di persone alle zone a rischio può essere impedito (ad esempio con barriere o cancelli) www.dehn.it ⇒ riduzione del lato di maglia nella rete di terra - regolazione del potenziale A questo proposito dovrebbe essere installato, oltre al dispersore di fondazione, un dispersore ad anello aggiuntivo, ad una distanza di 1 m dalla struttura e ad una profondità di 0,5 m. Se sulla struttura è già presente un impianto di messa a terra sotto forma di dispersore ad anello, questo costituisce già il "primo anello" della regolazione del potenziale. Ulteriori dispersori ad anello dovrebbero essere installati ad una distanza di 3 m dal primo e dagli altri dispersori ad anello. Con l'aumentare della distanza dalla struttura la profondità deve essere aumentata (con incrementi di 0,5 m) (vedere tabella 5.7.1). ⇒ la resistività dello strato superficiale del suolo entro 3 m dalla calata non deve risultare inferiore a 5000 Ωm. Di solito questo requisito viene soddisfatto da uno strato di asfalto di 5 cm oppure uno strato di ghiaia con spessore 15 cm.. Se molte persone possono trovarsi frequentemente in una zona a rischio vicino alla struttura da proteggere, dovrebbe essere prevista la regolazione del potenziale per la protezione delle persone. Se su una struttura viene realizzata la regolazione del potenziale, questa deve essere installata nel seguente modo (Figura 5.7.2 e 5.7.3): Le calate devono essere collegate a tutti gli anelli della regolazione del potenziale. 3m 3m 2m 3m Terra di riferimento 1m 1,5 m 1m 0,5 m La regolazione del potenziale è sufficiente, se la caduta della resistenza superficiale nella zona da proteggere non è superiore a 1 Ω/m. Andamento di principio Figura 5.7.2 Regolazione del potenziale – Illustrazione schematica e andamento del gradiente www.dehn.it BLITZPLANER 143 1m 3m 3m 3m Palo Figura 5.7.3 Possibile regolazione del potenziale nella zona di ingresso Tra i singoli anelli devono essere effettuato almeno due collegamenti (Figura 5.7.4). 5.7.1 Controllo delle tensioni di contatto delle calate per impianti di protezione contro i fulmini L'area pericolosa, per le tensioni di passo di contatto, per le persone che si soffermano all'esterno di un edificio si estende ad una distanza fino a 3 m dall'edificio e ad un'altezza di 3 m. Questa aria da proteggere in altezza corrisponde alla distanza di sicurezza s in aggiunta all'altezza massima raggiungibile di una persona con braccio teso verso l'alto (Figura 5.7.1.1). 144 BLITZPLANER 3m 3m 1m Palo Figura 5.7.4 Esecuzione della regolazione del potenziale per una torrefaro o palo di radiotelefonia Se i dispersori ad anello (dispersori di regolzione) non possono essere realizzati in modo circolare, dovranno essere intercollegati tra tutte le estremità dei dispersori ad anello. Dovrebbero essere realizzati almeno due collegamenti all'interno dei singoli anelli (Figura 5.7.5). Per la scelta dei materiali da utilizzare per i dispersori ad anello deve essere considerata la possibile sollecitazione corrosiva (capitolo 5.5.7). Considerando la formazione di elementi galvanici tra dispersore di terra e dispersore ad anello, si è affermato il materiale INOX AISI 316. I dispersori ad anello possono essere realizzati con tondino Ø 10 mm o a bandella 30 x 3,5 mm. 3m Collegamento alla p. es. esistente fondazione (calcestruzzo armato) Punti di connessione Figura 5.7.5 Regolazione del potenziale con collegamento al dispersore ad anello / dispersore di fondazione Distanza dalla struttura Profondità 1 Anello 1m 0,5 m 2 Anello 4m 1,0 m 3 Anello 7m 1,5 m 4 Anello 10 m 2,0 m Tabella 5.7.1 Distanza degli anelli e profondità della regolazione di potenziale Particolari richieste per misure di protezione valgono per zone di ingresso e parti aggettanti di strutte con elevata frequenza di pubblico come teatri, cinema, centri commerciali, scuole ed asili, dove nelle immediate vicinanze non siano presenti delle calate isolate e dispersori per la protezione contro i fulmini. Per strutture particolarmente esposte (pericolo di fulmine) dove è possibile il libero accesso al pubblico, come per esempio rifugi, possono pure essere necessari delle misure contro le tensioni di contatto troppo elevate. Nella valutazione del rischio per una struttura secondo CEI EN 62305-2 viene considerato il pericolo per le persone nel parametro L1 (perdita di vite umane in una struttura). Il pericolo da tensioni di contatto può essere ridotto con le seguenti misure: www.dehn.it ⇒ La calata viene ricoperta con materiale isolante (min. 3 mm polietilene reticolato; con rigidità dielettrica di 100 kV (1,2/50 μs)) ⇒ La posizione delle calate viene modificata (p. es. non posizionare le calate nella zona di ingresso di una struttura) ⇒ La resistività dello strato superficiale del terreno a una distanza fino a 3 m dalla calata non è inferiore a 5 kΩm. ⇒ La probabilità di affollamento di persone può essere ridotta con cartelli indicatori o ammonitori, possono essere installate anche delle barriere. Le misure di protezione contro le tensioni di contato non sempre sono sufficienti per una efficace protezione delle persone. La richiesta, per esempio della copertura di isolante a tenuta di alta tensione di una calata esposta, non è sufficiente se non si prendono contemporaneamente delle misure di protezione dalle scariche in superfice dell'isolamento. Questo è di particolare importanza, quando devono essere considerate anche condizioni atmosferiche come p.es. precipitazioni (umidità). In una calata isolata, come anche in una calata nuda, in caso di fulminazione, si istaura una tensione molto elevata. Questa tensione viene però separata dalla persona tramite l'isolante. Siccome il corpo umano, in riferimento all'isolante può essere considerato un buon conduttore, lo strato isolante viene sollecitato con quasi la totale tensio- s ne di contatto. Se l'isolamento non resiste alla tensione, identica alla calata nuda, una parte della corrente da fulmine, può circolare verso terra attraverso il corpo umano. Per una affidabile protezione delle persone dalle tensioni di contatto è quindi indispensabile di evitare, sia la scarica disruptiva dell’Isolamento, che anche una scarica in superficie lungo la distanza isolata. Un sistema coerente, come il conduttore CUI soddisfa tutti i requisiti della tenuta alla scarica disruptiva nonchè la tenuta alla scarica in superficie per la protezione dalla tensione di contatto. Costruzione del conduttore CUI Il conduttore CUI è composto dal conduttore interno in rame con una sezione di 50 mm2 e ricoperto da una guaina isolante di polietilene reticolato resistente all'alta tensione con spessore di ca. 6 mm (Figura 5.7.1.2). Per una migliore protezione dagli agenti atmosferici il conduttore è ricoperto da un ulteriore strato sottile di polietilene (PE). La calata isolata viene collocata sull'intera zona pericolosa, significa che il conduttore CUI viene installato in verticale per 3 m sopra il livello del suolo. Il terminale superiore del conduttore viene collegato alla calata proveniente dal sistema di captazione e il terminale inferiore connesso all'impianto di terra. Oltre alla tenuta alla scarica disruptiva dell'isolamento, deve essere osservato anche il pericolo delle scariche in superficie tra il punto di connessione della calata nuda e la mano della persona in contatto con il conduttore. Questa problematica delle scariche in superficie, già conosciuta nella tecnica dell'alta tensione, viene ulteriormente aggravata dalla presenza di strati estranei come per esempio la pioggia. E' stato dimostrato in esperimenti, che Conduttore in rame 2,50 m Guaina in PE Isolante in polietilene reticolato Figura 5.7.1.1 Zona di protezione per una persona www.dehn.it Figura 5.7.1.2 Costruzione del conduttore CUI BLITZPLANER 145 cie lungo la guaina isolante. Con le prove di tensione in condizioni di pioggia viene dimostrata la sicurezza di funzionalità del conduttore CUI sia in riferimento alla tenuta alle scariche disruptive che relativa alla tenuta alle scariche in superficie con tensioni impulsive fino a 100 kV (1,2/50μs). Con queste prove sotto pioggia, una definita quantità d'acqua, con una stabilita conducibilità elettrica e un raggio del getto d'acqua a ca. 45°, viene spruzzata sul conduttore (Figura 5.7.1.3). Il conduttore CUI viene gia preconfezionato con elemento di connessione per il collegamento alla calata (punto di sezionamento) e se necessario può essere accorciato sul posto per il collegamento all'impianto di terra. Il prodotto e fornibile ad una lunghezza da 3,5 m e da 5 m e con adatte staffe portafilo di materiale plastico oppure in metallo (Figura 5.7.1.4). Figura 5.7.1.3 Prova in tensione sotto pioggia su una calata isolata senza ulteriori provvedimenti e in presenza di pioggia, si possono formare delle scariche in superficie per oltre 1 m. Tramite applicazione di una adeguata aletta alla calata isolata sul conduttore CUI viene creato una sufficiente zona asciutta, che impedisce le scariche in superfi- Con il conduttore speciale CUI possono essere controllate le tensioni di contatto sulle calate con semplici provvedimenti e modesto dispendio per l’installazione. Cos’ il pericolo per le persone, nelle zone ad alto riscio, viene ridotto sensibilmente. Elemento di connessione a) b) ∆i/∆t Aletta ∆i/∆t Ui h ⎛ a ⎞ M = 0, 2 ⋅ h ⋅ ln ⎜ ⎟ ⎝rconduttore⎠ Δi Ui = M ⋅ Δt Staffa per conduttore M a Figura 5.7.1.4 Illustrazione conduttore CUI 146 BLITZPLANER Bild 5.7.1.5 (a) Spira calata persona (b) Induttanza mutua M e tensione indotta Ui www.dehn.it Accoppiamento induttivo in caso di impulsi con elevate ripidità Relativo al pericolo per le persone, deve essere osservato anche il campo magnetico del sistema con le sue conseguenze all'ambiente in prossimità delle calate. Nelle spire d'installazione estese, per esempio in prossimità delle calate, possono rivelarsi tensioni di alcuni 100 kV, che possono causare enormi perdite economiche. Anche il corpo umano, a causa delle sue caratteristiche di conduttori forma, insieme alla calata isolata e il terreno conduttivo, una spira con una induttanza mutua M, nella quale possono essere indotte delle tensioni Ui elevate (Figure 5.7.1.5a e 5.7.1.5b). Il sistema calata-persona funziona in questo caso come un trasformatore. Questa tensione accoppiata agisce sull'isolamento, perchè il corpo umano e il suolo nel frattempo, possono essere considerati conduttivi. Se la solleci- www.dehn.it tazione della tensione diventa troppo elevata, provoca una scarica disruptiva o in superficie dell'isolamento. La tensione indotta trascina di seguito attraverso questa spira una corrente, con grandezza dipendente dalle resistenze e l'induttanza propria della spira, con possibile pericolo di vita per la persona soggetta. L'isolamento deve quindi resistere a queste sollecitazione di tensione. La prescrizione normativa di 100 kV con forma dell'impulso 1,2/50μs include questi impulsi di tensione elevati ma molto brevi, che si manifestano soltanto durante la fase di salita della corrente (0,25 μs con impulso susseguente da fulmine negativo). Aumentando la profondità d'interramento della calata isolata si estende anche la spira e cosi anche l'induttanza mutua. Così aumenta gradualmente la tensione indotta e la sollecitazione dell'isolamento, che deve essere considerato nell'osservazione del rispettivo accoppiamento induttivo. BLITZPLANER 147 6 Protezione contro i fulmini interna Secondo CEI 64-8/4 il collegamento equipotenziale è composto da: Collegamento equipotenziale principale 6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche e il collegamento equipotenziale supplementare Ogni edificio deve possedere, secondo le norme sopra indicate, il collegamento equipotenziale principale (Figura 6.1.1). Il collegamento equipotenziale supplementare è previsto nei casi in cui le condizioni di sezionamento non possono essere eseguite o per particolari zone secondo CEI 64-8/7. 5 230/400 V Antenna Impianto di telecomunicazione Collegamento equipotenziale bagno massa metallica oltrepassante l'edificio (p. es. ascensore) impianto interrato isolato (p. es. serbatoio con protezione catodica) Collegamento equipotenziale secondo CEI 64-8/4 e CEI 64-8/5 Il collegamento equipotenziale viene richiesto per tutti gli impianti elettrici utilizzatori di nuova costruzione. Il sistema equipotenziale, secondo CEI 64-8, elimina le differenze di potenziale, cioè evita le tensioni di contatto pericolose, ad esempio tra il conduttore di protezione dell'impianto utilizzatore a bassa tensione e i tubi metallici per i condotti dell'acqua, gas e riscaldamento. 1 Barra equipotenziale (Equipotenzialità principale) kWh 2 Dispersore di fondazione 8 3 Morsetto 6 4 Scaricatore corrente da fulmine 4 1 5 Connettore 6 Collare per tubo 6 7 Conduttore di terra Giunto isolante 6 6 Z Gas Acqua Fognatura 7 4 Rete di distribuzione Quadro rete Riscaldamento sistema di telecomunicazione 8 Spinterometro al PEN Z Dispersore di fondazione antifulmine 2 3 3 Connessione all’LPS esterno Figura 6.1.1 Principio del equipotenzialità antifulmine comprendente il sistema equipotenziale principale e il sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini 148 BLITZPLANER www.dehn.it Collegamento equipotenziale principale Le seguenti masse estranee devono essere integrate direttamente nel collegamento equipotenziale principale: se possono essere trasferite tensioni di terra troppo elevate, non permesse ⇒ conduttore per il collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-8/4 ⇒ terra della rete ferroviaria a corrente alternata e corrente continua (le rotaie delle ferrovie possono essere collegate solo con permesso scritto dell'ente competente) ⇒ dispersore di fondazione / dispersore per la protezione contro i fulmini ⇒ terra di misura per laboratori, se eseguite separatamente dai conduttori di protezione ⇒ impianto di riscaldamento ⇒ tubo metallico dell'acqua ⇒ parti conduttive dell'edificio (ad esempio guide dell'ascensore, struttura portante in acciaio, canali di aerazione e di condizionamento) ⇒ tubo metallico di scarico acqua ⇒ tubature del gas interne ⇒ conduttore di messa a terra per antenne (secondo CEI EN 61728-11) ⇒ conduttore di messa a terra per impianto di telecomunicazione secondo CEI EN 61663-1) ⇒ conduttore di protezione dell'impianto elettrico secondo CEI 64-8 (conduttore PEN per sistemi TN e conduttori PE per sistemi TT e IT) ⇒ schermature metalliche di condutture elettriche ed elettroniche ⇒ guaine metalliche di cavi di alimentazione fino a 1000 V ⇒ sistema di messa a terra per impianti di alimentazione superiore ai 1 kV, se non può essere trasferita una tensione di terra troppo elevata, non permessa Definizione normativa nella CEI 64-8/2 di una massa estranea: parte conduttrice che non fa parte dell'impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale elettrico, generalmente il potenziale di terra. Nota: tra questi corpi estranei conduttivi vi sono anche pavimenti, pareti ed infissi conduttivi, se attraverso questi può essere introdotto un potenziale elettrico, compreso il potenziale di terra. I seguenti elementi devono essere integrati indirettamente attraverso spinterometri nel collegamento equipotenziale principale: ⇒ impianti con protezione da corrosione catodica e di protezione contro correnti vaganti ⇒ sistemi di messa a terra per impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV secondo CEI 11-1, www.dehn.it Nella figura 6.1.1 sono rappresentati i collegamenti e i rispettivi componenti del collegamento equipotenziale principale. Esecuzione dell'impianto di terra per il sistema equipotenziale Poiché l'impianto utilizzatore in bassa tensione rende necessarie determinate resistenze di terra (condizioni per il sezionamento automatico dell’alimentazione) e il dispersore di fondazione offre buoni valori di terra se posato correttamente, il dispersore di fondazione rappresenta un completamento ottimale ed efficace del sistema equipotenziale. Per l'esecuzione del dispersore di fondazione è rilevante la CEI 64-12, che richiede, ad esempio, l'utilizzo di conduttori uscenti o punti fissi di terra per le barre equipotenziali. Descrizioni più dettagliate sul dispersore di fondazione si trovano nel capitolo 3.2. Se si utilizza il dispersore di fondazione come terra di protezione contro i fulmini, devono, se necessario, essere osservati i requisiti aggiuntivi secondo CEI EN 62305-3 allegato E.5.4.3.2 Conduttori equipotenziali I conduttori equipotenziali devono, nella misura in cui possiedono una funzione di protezione, essere contrassegnati come conduttori di protezione, cioè giallo/verde. I conduttori equipotenziali non portano corrente di servizio e possono quindi essere nudi o isolati. Determinante per la definizione dei conduttori equipotenziali principali secondo CEI 64-8/5 è la sezione del conduttore di protezione principale. Il conduttore di protezione principale è il conduttore che proviene dalla sorgente di alimentazione o dal punto di consegna del distributore oppure dal quadro generale. In ogni caso la sezione minima del conduttore equipotenziale principale deve essere 6 mm2 Cu. BLITZPLANER 149 Equipotenziale principale Equipotenziale supplementare normale 0,5 sezione del condutto- tra due corpi 1 sezione del conduttore re di protezione più grandi protezione più piccolo de tra corpo e corpo estraneo 0,5 sezione cel conduttore neutro minimo 6 mm2 con protezione meccanica 2,5 mm2 Cu oppure conduttanza equivalente senza protezione meccanica − possibile limitazione 25 mm2 Cu oppure conduttanza equivalente 4 mm2 Cu oppure conduttanza equivalente − Tabella 6.1.1 Sezioni per i conduttori equipotenziali Come possibile limite verso l'alto è stata definita la sezione 25 mm2 Cu. Come sezioni minime per il collegamento equipotenziale supplementare (Tabella 6.1.1) viene richiesta una sezione di 2,5 mm2 Cu con protezione meccanica e 4 mm2 senza protezione. Per la messa a terra degli impianti per la ricezione e distribuzione dei segnali televisivi e sonori (CEI EN 60728-11) sono richieste le seguenti sezioni minime: 16 mm2 Cu, 25 mm2 Al, oppure 50 mm2 acciaio. mente vengono definite con le seguenti possibilità di connessione: ⇒ 1 x conduttore piatto 4x30 mm o conduttore tondo 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 vengono rispettati dalla barra K12 (Figura 6.1.2). Barre equipotenziali La barra equipotenziale è un elemento centrale del sistema equipotenziale e deve garantire il contatto sicuro di tutti i conduttori collegati a sezioni usuali, deve sopportare il passaggio di corrente ed essere resistente alla corrosione. I requisiti minimi delle barre equipotenziali per il collegamento equipotenziale principale solita- Figura 6.1.2 Barra equipotenziale K12 Art. 563 200 150 BLITZPLANER Nella norma CEI EN 50164-1 (CEI 81-5) sono descritte le caratteristiche per i componenti di connessione per la protezione contro i fulmini. Se sono soddisfatte le prescrizioni nella norma sopra indicata, questo componente può essere utilizzato anche per il sistema equipotenziale antifulmini secondo CEI EN 62305-1-4 (CEI 81-10/1-4). Figura 6.1.3 Collare di messa a terra per tubi Art. 408 014 Figura 6.1.4 Collare di messa a terra per tubi, Art. 407 114 www.dehn.it Morsetti per il collegamento equipotenziale I morsetti per il collegamento equipotenziale devono assicurare un contatto sicure e durevole. Integrazione delle tubazioni nel sistema equipotenziale Per integrare le tubazioni nel sistema equipotenziale vengono utilizzati dei collari di messa a terra adeguati al diametro dei tubi (Figure 6.1.3 e 6.1.4). Enormi vantaggi al montaggio vengono offerti dai collari di messa a terra in INOX, che possono essere adattati al diametro del tubo (Figura 6.1.5). Con i collari di messa a terra possono essere fissati tubi di qualsiasi materiale (ad esempio acciaio, rame e acciaio inossidabile). Questi componenti consentono anche l'esecuzione di connessioni passanti. La figura 6.1.6 illustra il collegamento equipotenziale di tubazioni per riscaldamento con connessione passante. parte dell'impianto, è necessario un collegamento equipotenziale locale supplementare. Il concetto di base è di collegare tutte le parti conduttori con i quali è possibile entrare contemporaneamente in contatto, e le utenze ad installazione fissa tra di loro, con l’obiettivo di ridurre il più possibile l’eventuale tensione di contatto. Inoltre, il collegamento equipotenziale supplementare deve essere installato sull’impianto o parti dell'impianto di sistemi IT con controllo di isolamento. E' altresì necessario un collegamento equipotenziale supplementare per ridurre i rischi dipendenti dalle condizioni ambientali in impianti o parti di impianti particolari. Nella serie CEI 64-8/7 viene fatto riferimento al collegamento equipotenziale supplementare per stabilimenti produttivi, locali e impianti di tipo particolare. Ad esempio Prova e ispezione del sistema equipotenziale Prima della messa in servizio dell'impianto elettrico di utenza è necessario controllare la condizione e l'efficacia dei collegamenti. Si consiglia di effettuare una prova di continuità a bassa impedenza verso le diverse parti dell'impianto e verso il sistema equipotenziale. Collegamento equipotenziale supplementare Se non possono essere rispettate le condizioni di interruzione automatica previste dallo specifico sistema di alimentazione per un impianto o una Figura 6.1.5 Fascetta di messa a terra, Art. 540 910 www.dehn.it ⇒ 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 agricolo o zootecnico La differenza rispetto al collegamento equipotenziale principale consiste nel fatto che le sezioni dei conduttori possono essere scelte più piccole (Tabella 6.1.1), e che per il collegamento equipotenziale supplementare è possibile un limite locale. Figura 6.1.6 Collegamento equipotenziale passante BLITZPLANER 151 6.2 Collegamento equipotenziale per impianti elettrici in bassa tensione Il sistema equipotenziale per impianti utilizzatori a bassa tensione nell'ambito della protezione contro i fulmini interna secondo CEI EN 62305-3, rappresenta un ampliamento del collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-8/4 (Figura 6.1.1). In aggiunta vengono integrati, nel collegamento equipotenziale, oltre a tutti i corpi conduttori anche le linee di alimentazione dell'impianto utilizzatore in bassa tensione. La particolarità di questa equipotenzialità sta nel fatto che il collegamento al sistema equipotenziale può solo avvenire tramite relativi dispositivi di protezione da sovratensione. I requisiti che vengono posti a questi dispositivi di protezione da sovratensione, sono descritti più in dettaglio nell'allegato E capitolo 6.2.1.2 della CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3), e inoltre nella CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) nel capitolo 7 e negli allegati C e D. Come per il collegamento equipotenziale di corpi metallici (vedere capitolo 6.1) il collegamento equipotenziale per impianti utilizzatori in bassa tensione deve essere eseguito nel punto di ingresso nella struttura. Per l'installazione di dispositivi di protezione da sovratensione nella zona a monte del contatore dell'impianto utilizzatore in bassa tensione (punto di consegna) sono da rispettare le relative disposizioni del distributore di energia elettrica competente (vedere anche capitolo 7.5.2 e 8.1) (Figura 6.2.1 e 6.2.2). Figura 6.2.1 Scaricatore di corrente da fulmine DEHNbloc NH sulle barre di distribuzione del quadro contatori (vedi 6.2.2) 6.3 Collegamento equipotenziale per sistemi informatici L'equipotenzialità antifulmine richiede che tutte le parti metalliche conduttori, come conduttori e schermature, vengano integrate nel sistema equipotenziale all'entrata nell'edificio con la più bassa impedenza possibile. In questa categoria rientrano ad esempio i conduttori per antenne (Figura 6.3.1), i conduttori metallici delle linee per telecomunicazioni , ma anche gli impianti in fibra ottica con elementi metallici. I conduttori vengono collegati con l'aiuto di elementi in grado di sopportare correnti da fulmine (scaricatore e componenti per il collegamento della schermatura). Il luogo ideale per l'installazione è il punto di ingresso dei conduttori 152 BLITZPLANER Figura 6.2.2 Scaricatore combinato omnipolare per il sistema di alimentazione principale DEHNventil ZP www.dehn.it nella struttura. Sia gli scaricatori che i componenti per il collegamento della schermatura devono essere scelti in base ai parametri delle correnti da fulmine previste. Secondo l'attuale norma CEI EN 62305-3 gli impianti di antenne su edifici dovrebbero essere posizionati in zona protetta da fulminazione, attraverso – aste di captazione Per minimizzare le spire induttive all'interno degli edifici si raccomandano i seguenti accorgimenti: – conduttori di captazione sopraelevati – funi tese ⇒ entrata di conduttori e tubazioni in metallo nello stesso punto rispettando sempre la distanza di sicurezza s. ⇒ conduttori di potenza e di dati posati assieme, ma schermati tra di loro ⇒ evitare lunghezze eccessive di cavi utilizzando percorsi rettilinei Impianti di antenne: Gli impianti di antenne sono generalmente posizionati in luoghi esposti per ragioni di radiotrasmissione e subiscono un'influenza maggiore da parte delle sovratensioni, particolarmente in caso di fulminazione diretta. Essi devono essere integrati nel collegamento equipotenziale secondo CEI EN 60728-11 e devono ridurre il rischio di un influenza induttiva attraverso il tipo di esecuzione (posa dei cavi, connettori e armature), oppure attraverso misure supplementari adatte. Gli elementi delle antenne che, per cause di funzionalità non possono essere collegati direttamente con il collegamento equipotenziale, e che sono collegati con il conduttore di alimentazione dell'antenna, dovrebbero essere protetti tramite scaricatori. Si può supporre, semplificando, che il 50% della corrente da fulmine diretta scorre attraverso gli schermi dei cavi coassiali delle antenne. Se un impianto di antenna è dimensionato per correnti da fulmine fino a 100 kA (10/350 µs) (livello di protezione LPL III), si avrà una suddivisione della corrente di fulmine (50 kA) attraverso il conduttore di messa a terra (50 kA) e attraverso le schermature di tutti i cavi dell'antenna. Perciò gli impianti di antenne, che non sono in grado di sopportare corrente di fulmine, devono essere dotate di impianto di captazione, in grado di proteggere con il suo volume protetto le antenne. Per la scelta del cavo adatto deve essere individuata la relativa parte di corrente parziale da fulminazione per ogni cavo di antenna coinvolto nella scarica. La resistenza alle tensioni dei cavi può essere calcolata in base alla resistenza di accoppiamento e alla lunghezza del cavo di antenna nonché dall’intensità della corrente da fulmine. www.dehn.it Attraverso l'isolamento elettrico dell'impianto di protezione da fulmini dei corpi conduttori della costruzione dell'edificio (parti della costruzione in metallo, armatura ecc.) e l'isolamento dei conduttori elettrici nell'edificio, può essere evitata la penetrazione di correnti parziali da fulmine in conduttori di comando e di alimentazione e quindi la causa di disturbo/distruzione di impianti elettrici ed elettronici (Figura 6.3.1. e 6.3.2). α α Impianto di captazione isolato (DEHNconductor) 230 V~ DATA 230 V~ Figura 6.3.1 Sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini con sistema di captazione isolato DEHNconductor per impianti d'antenna professionali secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) BLITZPLANER 153 Punto di ingresso α α Zona terminale Punta di captazione Ctollegamento equipotenziale Tubo portante Calata isolata (conduttura HVI) Antenne s^ = 0,75 m in aria s^ = 1,5 m in muratura s = distanza di sicurezza Figura 6.3.3 Sistema di connessione per schermi tipo SAK a tenuta di corrente da fulmine Collegamento equipotenziale al BTS (BTS: Base Transceiver Station) Impianto di terra Figura 6.3.2 Costruzione di un impianto di captazione isolato per antenna radiomobile Impianti in fibra ottica Gli impianti in fibra ottica con elementi metallici possono normalmente essere suddivisi nei seguenti tipi: ⇒ cavo con anima non metallica, ma con guaina in metallo (ad esempio anti umidità) o elementi portanti metallici ⇒ cavi con elementi metallici nell'anima e con guaina in metallo o elementi portanti metallici ⇒ cavi con elementi metallici nell'anima ma senza guaina in metallo. Per tutti i tipi di cavo con elementi metallici deve essere calcolata l'ampiezza minima della corrente da fulmine che provoca un impedimento delle proprietà di trasferimento della fibra ottica. Devono essere scelti dei cavi capaci di sopportare corrente da fulmine e gli elementi metallici devono essere collegati direttamente o attraverso un SPD alla barra equipotenziale. ⇒ guaina metallica: terminazione con morsetti di schermatura ad esempio SAK, all'entrata nell'edificio 154 BLITZPLANER ⇒ anima metallica: terminazione con morsetto di messa a terra ad esempio SLK, vicino al box di giunzione ⇒ 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 sono composte solitamente da cavi con elementi simmetrici 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 antifulmine aggiuntiva La ripartizione della corrente da fulmine su conduttori informatici può essere determinata utilizzando il procedimento descritto in CEI EN 62305-3 o 4. I singoli cavi devono essere integrati nel collegamento equipotenziale nel modo seguente: a) i cavi non schermati devono essere collegati tramite scaricatori in grado di sopportare correnti da fulmine: corrente parziale da fulmine del conduttore diviso il numero dei singoli fili = corrente parziale da fulmine per ogni filo www.dehn.it Telecom deve essere effettuata in più zone di protezione (di solito LPZ 1). Utente TO Sistema di telecomunicazione ⇒ se viene posato un cavo non schermato in un tubo metallico, questo cavo deve essere considerato con schermo in grado di resistere alla corrente da fulmine. c) BLITZDUCTOR BCT MLC BD 110 No.919 347 3 OUT 4 1 IN 2 BLITZDUCTOR CT BCT MLC BD 110 5 kA (10/350 μs) APL Figura 6.3.4 Equipotenzialità antifulmine con BLIZDUCTOR CT per l'allacciamento di telecomunicazione (Autorizzazione TELEKOM Germania) se lo schermo del cavo non è capace di sopportare corrente di fulmine: ⇒ in caso di schermatura collegata su entrambi i lati, la procedura è analoga a quella prevista per le linee di segnale in un cavo non schermato: corrente parziale da fulmine della linea diviso 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; corrente parziale di fulmine del cavo / numero dei singoli fili = corrente parziale di fulmine per filo. Se non è possibile determinare l'esatta sollecitazione del filo è ragionevole orientarsi ai parametri della IEC 61643-22. Da qui risulta una sollecitazione massima per ogni filo di 2,5 kA (10/350). Naturalmente, non solo gli SPD impiegati devono resistere alle sollecitazioni dalla corrente da fulmine presunta, ma anche il percorso di scarica dagli scaricatori al sistema equipotenziale. Questo può essere illustrato nell’esempio di una linea di telecomunicazione multifilare: ⇒ a un ripartitore di edificio a striscie LSA è collegato un cavo di telecomunicazione con 100 coppie che entra dalla zona di protezione da fulmine LPZ 0A ed esso deve essere cablato con degli scaricatori. Figura 6.3.5 Quadro equipotenziale DEHN (DPG LSA) a tenuta di corrente da fulmine per allacciamenti in tecnica a striscie per LSA-2/10 b) se lo schermo del cavo è in grado di sopportare corrente da fulmine, quest'ultima scorre attraverso la schermatura. Tuttavia, i cavi possono essere soggetti a disturbi capacitivi/induttivi che rendono necessario uno scaricatore di sovratensioni. Requisiti: ⇒ lo schermo deve essere collegato alle due estremità al sistema equipotenziale principale in modo da sopportare la corrente di fulmine (Figura 6.3.3). ⇒ in entrambi gli edifici, collegati dal cavo, deve essere applicato il concetto di zone di protezione LPZ e la connessione delle linee attive www.dehn.it ⇒ la sollecitazione di corrente da fulmine del cavo viene presunta con 30 kA (10/350 µs). ⇒ risulta la seguente ripartizione simmetrica della corrente da fulmine sul filo singolo: 30 kA / 200 fili = 150 A / filo. Al primo momento sembra che non siano da prendere particolari provvedimenti per gli elementi di protezione da installare. Dopo il passaggio negli elementi di protezione, le correnti parziali dei fili si sommano nuovamente ai 30 kA e sollecitano il seguente percorso di scarica, per esempio nel quadro di connessione, nei morsetti di terra e nei conduttori equipotenziali. Per assicurare che non accadano dei guasti nel percorso di scarica, possono essere utilizzati dei quadri provati con corrente da fulmine (Figura 6.3.5). BLITZPLANER 155 7 Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro gli effetti elettromagnetici del fulmine LEMP 7.1 Concetto di zone di protezione da fulmine LPZ Con un sistema di protezione contri i fulmini secondo CEI EN 62305-3 le persone e i beni materiali negli edifici sono protetti, mentre non lo sono i sistemi elettrici ed elettronici, che reagiscono sensibilmente alle sovratensioni di breve durata e cariche di energia causate dalla scarica di un fulmine. Proprio questi sistemi vengono utilizzati come sistemi di gestione dell'edificio, di telecomunicazione, di comando e di sicurezza, con un tasso di crescita molto elevato in quasi tutti i tipi di edifici residenziali e industriali. I requisiti imposti dai proprietari / gestori alla continuità di servizio e affidabilità di tali sistemi sono molto elevati. La protezione di sistemi elettrici ed elettronici negli edifici contro le sovratensioni, causate dai campi elettromagnetici impulsivi (LEMP), si basa sul principio delle zone di protezione (LPZ Lightning Protection Zones). Secondo questo principio l'edificio da proteggere deve essere diviso in varie zone di protezione interne, con valori di rischio LEMP differenti (Figura 7.1.1). In questo modo le zone con rischi LEMP diversi possono essere adattati alla tenuta all'impulso del sistema elettronico. Secondo questo concetto flessibile possono essere definite delle LPZ idonee in base al numero, al tipo ed alla sensibilità degli apparecchi/sistemi elettronici. Da piccole zone locali fino a zone estese, che possono comprendere l'intero volume dell'edificio. In base al tipo di rischio da fulminazione vengono definite le seguenti zone di protezione: Zone esterne ⇒ LPZ 0A – a rischio di impatto diretto da correnti impulsive fino alla completa corrente da fulmine e per l'intero campo elettromagnetico del fulmine ⇒ LPZ 0B – protetta contro l’impatto diretto da fulmine per l'intero campo elettromagnetico del fulmine. Sistemi interni possono essere soggetti a correnti parziali da fulmine. Dispositivo di captazione M Schermatura locale Utilizzatore Ventilazione Calata Alimentazione in bassa tensione Terra di fondazione Sistema di telecomunicazione Armatura in acciaio Equiopotenzializzazione antifulmine scaricatori di corrente da fulmine (SPD Tipo 1) Equiopotenzializzazione antifulmine scaricatori di corrente da fulmine Impulso elettromagnetico da fulmine Sistema equipotenziale locale limitatori di sovratensione (SPD Tipo 2, SPD Tipo 3) Sistema equipotenziale locale limitatori di sovratensione Impulso elettromagnetico da manovra Zona di protezione da fulmine Figura 7.1.1 Concetto di zone di protezione da fulminazione 156 BLITZPLANER www.dehn.it Figura 7.1.2 Esempio per l'esecuzione del concetto di zone di protezione da fulminazione LPZ Zone interne ⇒ LPZ 1 – correnti impulsive limitate dalla ripartizione di corrente e tramite dispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) sui confini delle zone. Il campo elettromagnetico del fulmine può essere attenuato attraverso la schermatura locale. ⇒ LPZ 2 ... n – correnti impulsive limitate ulteriormente dalla ripartizione di corrente e tramite dispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) sui confini delle zone. Il campo elettromagnetico del fulmine è quasi sempre attenuato attraverso la schermatura locale. La figura 7.1.2 illustra un esempio di realizzazione delle misure descritte per il concetto di zone di protezione LPZ. 7.2 Gestione di protezione contro i rischi di LEMP I requisiti per le zone interne devono essere definiti a seconda del grado di tenuta dei sistemi elettrici ed elettronici da proteggere. Per le nuove strutture può essere ottenuta una protezione ottimale dei sistemi elettronici con un minimo di costi, solo se i sistemi elettronici vengono progettati insieme all'edificio e prima della costruzione di quest'ultimo. In questo modo possono essere integrate, nella gestione della protezione LEMP, le componenti dell'edificio, come ad esempio l'armatura, travi e pilastri in metallo. Al confine di ogni zona interna deve essere eseguito il collegamento equipotenziale per tutte le parti metalliche e i servizi entranti. Questo può essere eseguito direttamente oppure attraverso SPD. Il confine della zona viene definito dalle misure di schermatura. Per edifici esistenti i costi per la protezione LEMP sono solitamente maggiori rispetto agli edifici nuovi. Se tuttavia le zone LPZ vengono selezionate correttamente e le installazioni esistenti vengono ottimizzate o aggiornate, i costi possono essere ridotti. www.dehn.it BLITZPLANER 157 Passo Obiettivo Provvedimenti da effettuare da parte del (se concernente) Prima valutazione Verificare la necessità di una protezione Esperto nella protezione contro del rischio a LEMP. i fulmini b Committente Se necessario, scegliere un sistema di protezione Lemp (LPMS) in base alla valutazione del rischio. Esperto nella protezione contro Valtazione del rischio Ottimizzare la relazione benefici/costi delle misure di protezione scelte con i fulmini b definitiva a un ulteriore valutazione del rischio. Dal Committente risultato si definiscono: • Livello di protezione (LPL) e i parametri del fulmine • LPZ e altri confini/zone Progettazione del Definizione dell'LPMS: sistema di protezione misure per schermatura locale (LPMS) rete equipotenziale impianti di terra posa e schermatura dei cavi schermatura dei servizi entranti • sistema dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni Interpretazione Disegni e descrizioni generali dell'LPMS Preparazione dei capitolati Esperto nella protezione contro i fulmini b Committente Architetto Progettista per i sistemi interni Progettista per le installazioni principali Studio di progettazione Disegni dettagliati e pianificazione dell'installazione Installazione e verifica Qualità dell'esecuzione dell'LPMS Documentazione Possibile revisione dei disegni dettagliati Collaudo dell'LPMS Prova e documentazione dello stato del sistema Verifiche periodiche Garanzia per l'efficacia dell'LPMS a b Esperto nella protezione contro i fulmini b Installatore dell'LPMS Studio di progettazione Verificatore Esperto nella protezione contro i fulmini indipendente b Verificatore Esperto nella protezione contro i fulmini b Verificatore Vedi CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) Con approfondita conoscenza dell'EMC ed esperienza nell'installazione. 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) Se la valutazione dei rischi secondo CEI EN 62305-2 impone la necessità di protezione LEMP, questa può essere ottenuta solamente se: ⇒ le misure di protezione vengono progettate da personale specializzato nella protezione 158 BLITZPLANER antifulmini con profonde conoscenze delle problematiche EMC ⇒ tra gli esperti per la costruzione e la protezione LEMP (ad esempio ingegnere edile ed elettrotecnico) si stabilisce una cooperazione stretta, che va oltre i singoli settori. www.dehn.it Fulminazione diretta su struttura schermata w i dr dw Elevata intensità di campo, grandi campi magnetici / tensioni indotte in prossimità delle calate H1 = kH ⋅ io ⋅ Ridotte correnti parziali, ridotti campi magnetici / tensioni indotte nella struttura io = Corrente da fulmine in LPZ 0A Figura 7.3.1 Riduzione del campo magnetico attraverso schermature a griglia ⇒ viene seguito il piano di gestione LPMS secondo tabella 7.2.1. (CEI EN 62305-4 Articolo 8) Una valutazione del rischio conclusiva dovrà dimostrare che il rischio residuo risulta inferiore al rischio accettabile. 7.3 Calcolo dell'attenuazione del campo magnetico della schermatura per edifici/locali La fonte di disturbo principale, per gli apparecchi e impianti da proteggere in un edificio, è la corrente di fulmine e il relativo campo elettromagnetico. Nella figura 7.3.1 è rappresentato il modo di azione delle schermature a maglia. Le basi per il calcolo sono descritte nella norma CEI EN 62305-4. Le basi per il calcolo si fondano su supposizioni e approssimazioni. Con una prima approssimazione deve essere definita la complessa distribuzione del campo elettromagnetico all'interno delle schermature a maglia. Le formule per la determinazione del campo magnetico si basano su calcoli numerici del campo magnetico. Per il calcolo è stato considerato l'accoppiamento del campo magnetico di ogni conduttore (barra) costituente la schermatura a maglia con tutte le altre barre, incluso il canale di fulminazione simulato. Per poter osservare se l'effetto del campo elettromagnetico del primo colpo di fulmine o dei colpi seguenti rappresenta l'entità di disturbo più critica www.dehn.it w dw ⋅ Ãdr [A/m] Bild 7.3.2 Campo magnetico in caso di fulminazione (LEMP) CEI EN 62305 per l'impianto elettrico da proteggere, devono essere effettuati dei calcoli con il valore massimo della corrente del primo colpo (if/max) e il valore massimo della corrente dei colpi susseguenti (is/max) in base al livello di protezione scelto secondo tabella 5 della CEI EN 62305-1. L'effetto schermante degli schermi a maglia in caso di fulminazione diretta può essere calcolato attraverso la formula raffigurata nella figura 7.3.2. Questa osservazione viene basata sul fatto, che l'accoppiamento della corrente da fulmine avviene in un qualsiasi punto del tetto. I valori calcolati per il campo magnetico sono validi per il volume di sicurezza Vs all'interno degli schermi a maglia, che vengono definiti attraverso la distanza di sicurezza ds/… (Figura 7.3.3). Schermo tra LPZ 0A a 1 w Volume Vs per utenze elettroniche Distanza di sicurezza fulminazione diretta: ds/1 = w ds/1 Figura 7.3.3 Volume per apparecchi elettronici all'interno della zona LPZ 1 BLITZPLANER 159 Questo volume di sicurezza considera i valori massimi dell'intensità del campo magnetico direttamente sulla struttura a maglia, non considerata esaustivamente nella formula approssimata. Gli apparecchi informatici devono essere installati solo entro il volume Vs. La base per il calcolo dell'effetto schermante degli schermi a maglia con fulminazione ravvicinata viene spiegata più in dettaglio con le figure 7.3.4 e 7.3.5. Campo del canale del fulmine Campo del canale del fulmine H0 H0 sa sa H0 = i 2 πSa [A/m] H1 senza schermo con schermo H0 = i 2 πSa H1 = H0 10 SF1/20 Figura 7.3.5 Campo magnetico in caso di fulLa figura 7.3.4 mostra la forma- Figura 7.3.4 Campo magnetico in caso di fulminazione (LEMP) minazione remota (LEMP) zione del campo elettromagneCEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) tico come un'onda piana, la cui densità di campo si riduce in modo inversamente proporMateriale Fattore di schermatura SF (dB) w = larghezza maglia (m) zionale alla distanza sa. 25 kHz (primo colpo di fulmine) 1 Mhz (colpi susseguenti) (w ≤ 5 m) La grandezza del campo 20 • log (8,5/w) Rame o 20 • log (8,5/w) r = raggio barre della magnetico in un volume proAlluminio rete (m) tetto, ad esempio zona di pro(8, 5 / w) Acciaio 20 ⋅ log • log (8,5/w) tezione LPZ 1 (Figura 7.3.5), si 20 μ r ≈ 200 (permeabilità) 1 + 18 ⋅ 10 −6 / r 2 può descrivere attraverso la qualità della schermatura. Esempio: rete in acciaio Il fattore di schermatura SF w (m) r (m) dB a 25 kHz dB a 1 MHz può essere calcolato secondo tabella 7.3.1. 0,0010 44 57 0,012 I risultati di questo calcolo del 0,100 0,0060 37 39 campo magnetico sono validi 0,200 0,0090 32 33 per un volume di protezione Vs (Figura 7.3.3), che si trova 0,400 0,0125 26 27 all'interno della zona di proteTabella 7.3.1 Attenuazione magnetica delle maglie in caso di fulminazione ravvicinata zione da fulmini ad una distanCEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) za ds/1 dalla schermatura. La distanza di sicurezza ds/1 risulta da (per SF < 10): d s /1 = w ⋅ ( m ) w corrisponde alla larghezza delle maglie della schermatura a maglia in metri Realizzazione dell'attenuazione magnetica della schermatura di edifici/locali Particolarmente importante per la schermatura di campi magnetici e quindi per la realizzazione di zone di protezione, è la presenza nell'edificio di componenti metallici estesi, ad esempio tetti o facciate in metallo, armature in acciaio nel calcestruz- 160 BLITZPLANER zo, tiranti metallici nelle pareti, griglie, costruzioni portanti in metallo e sistemi di tubazioni. Attraverso il collegamento a maglie si crea una schermatura elettromagnetica efficace. La figura 7.3.6 illustra il principio, come può essere realizzata un’armatura di acciaio per diventare una gabbia elettromagnetica (schermo forato). Nella pratica tuttavia non sarà possibile, per grandi strutture, saldare o fissare ogni punto di incrocio. E' più facile inserire nell'armatura un sistema di conduttori interconnessi con una misura tipica di ≤ 5m. Questa rete di maglie deve essere collegata sui punti di incrocio in modo elettricamente sicuro, ad esempio con morsetti. Su questa rete di www.dehn.it maglie l'armatura verrà "agganciata elettricamente" alla distanza tipica b ≤ 1 m. Questo può essere effettuato in fase di costruzione, ad esempio con dei collegamenti a regola d'arte delle armature. Le reti elettrosaldate nel calcestruzzo sono adatte per l'uso come schermatura. Per l'installazione successiva in impianti esistenti le reti elettrosaldate possono essere posate anche in un secondo tempo. Per questa forma di esecuzione è necessario zincare la rete per proteggerla dalla corrosione. Le reti vengono poi, ad esempio, posate sovrapposte sui tetti o applicate alla parete esterna o interna per la schermatura dell'edificio. Le figure 7.3.7a e 7.3.7b illustrano l'installazione successiva delle reti elettrosaldate zincate sul tetto di un edificio. Per il ponticellamento dei giunti di dilatazione, per il collegamento dell'armatura dei prefabbricati in calcestruzzo e per gli allacciamenti all'impianto di messa a terra esterno o per il sistema equipoten(Dimensioni tipiche: a ≤ 5 m, b ≤ 1 m) a 4 1 ziale interno, è necessario prevedere nella costruzione un numero sufficiente di punti fissi di messa a terra. La figura 7.3.8 illustra una installazione di questo tipo, che deve essere considerata nella fase di costruzione preliminare. Il campo magnetico all'interno della costruzione viene ridotto su un'ampia gamma di frequenze attraverso spire di riduzione, che si creano attraverso la rete equipotenziale a maglie. La larghezza tipica delle maglie è di ≤ 5m Con l'interconnessione di tutte le componenti metalliche all'interno e anche sulla struttura si ottiene così una rete equipotenziale interconnessa tridimensionale. La figura 7.3.9 illustra una rete equipotenziale interconnessa con rispettivi collegamenti. Se una rete equipotenziale viene installata nelle zone di protezione da fulmine, il campo magnetico, che è stato calcolato in base alle formule sopra 4 a 2 b 3 6 Figura 7.3.7a Rete elettrosaldata zincata per la schermatura di un edificio 7 5 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Copertura metallica dell'attico Armatura in acciaio Conduttori a maglia, sovvrapposti all'armatura Connessione del dispositivo di captazione Barra equipotenziale interna Connessione a tenuta di corrente Collegamento p.es. a regola dell'arte Dispersore ad anello (se presente) Dispersore di fondazione Figura 7.3.6 Utilizzo di barre di armatura in una struttura per la schermatura e il collegamento equipotenziale www.dehn.it Figura 7.3.7b Utilizzo della rete elettrosaldata zincata per la schermatura, ad esempio in caso di tetto verde BLITZPLANER 161 Collettore ad anello Facciata in calcestruzzo Supporto per bandella Colonna in calcestruzzo Colonna in acciaio Punto fisso di terra Pavimentazione Figura 7.3.8 Schermatura per edificio minimo 50 mm2 Collettore di terra Collegamento al collettore di terra Armatura Figura 7.3.9 Collettore di terra ad anello 162 BLITZPLANER www.dehn.it indicate, verrà tipicamente ridotto ulteriormente con un fattore 2 (corrispondente a 6 dB). 7.3.1 Schermatura di cavi Gli schermi di cavi vengono utilizzati per ridurre l'effetto dei disturbi sui fili attivi e l'invio di disturbi da parte dei fili attivi verso i sistemi vicini. Dal punto di vista della protezione antifulmini e da sovratensioni, devono essere considerati i seguenti casi di utilizzo per conduttori schermati: ⇒ Nessuna messa a terra dello schermo Alcuni sistemi di installazione raccomandano un cavo schermato, però vietano la messa a terra della schermatura (ad esempio KNX). Senza collegamento della schermatura lo schermo non agisce contro i disturbi e quindi deve essere considerato come non esistente (Figura 7.3.1.1). ⇒ Messa a terra dello schermo su entrambi i lati Lo schermo dei conduttori deve essere elettricamente continuo, a bassa resistenza, lungo tutto il percorso e deve essere collegato a terra almeno alle due estremità. Solo uno schermo collegato a terra su entrambi i lati può ridurre gli accoppiamenti induttivi e capacitivi. Per evitare l’innesco di scariche pericolose, gli schermi dei cavi entranti in una struttura devono avere una determinata sezione minima, altrimenti gli schermi non sono da considerare a portata di corrente 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) (Tabella 7.3.1.1), la corrente da fulmine passante (If), la tensione impulsiva di isolamento del sistema (UW) e dalla lunghezza della linea (Lc). Scmin = ( I f ⋅ ρc ⋅ Lc ⋅ 10 / U w )[ mm ] 6 2 If può essere calcolato secondo CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1). Siccome i componenti per la connessione degli schermi sono provati usualmente fino a 10 kA (10/350 µs), questo valore, in una prima approssimazione, può essere considerato anche come valore massimo UW può essere interpretato in modo molto diverso. Se lo schermo termina all'entrata nella struttura, distante dal sistema interno, deve essere considerata la tensione di isolamento del cavo. Se il cavo però viene installato in modo continuativo fino www.dehn.it all’apparecchio finale, deve essere considerata la tensione di tenuta dell’apparecchio finale (Tabella 7.3.1.2). La differenza può essere descritta con due esempi: cavo di telecomunicazione schermato in alluminio fino all’ingresso nella struttura, sollecitato con 10 kA, Lunghezza 100 m: Scmin ≈ 6 mm2. Inoltre è da osservare, che il collegamento dello schermo alla barra equipotenziale principale è idoneo a condurre le rispettiva corrente da fulmine. Cavo bus con schermo in rame fino all’apparecchio utilizzatore, sollecitato con 5 kA, lunghezza 100 m: Scmin ≈ 17 mm2 . Cavi del genere però praticamente non sono utilizzabili. Per questa ragione la linea descritta non è da considerare idonea a portare la corrente da fulmine. ⇒ Messa a terra dello schermo da un lato e messa terra indiretta Per ragioni di funzionalità è possibile che gli schermi per i conduttori vengono collegati a terra da un solo lato. Una certa attenuazione dei campi dei disturbi capacitivi è sicuramente garantita, tuttavia non esiste alcuna protezione contro l'induzione elettromagnetica come quella causata da una fulminazione. La ragione per la messa a terra della schermatura su un solo lato è il timore di correnti di compensazione a bassa frequenza. In impianti di grosse dimensioni, ad esempio, il cavo del bus si estende spesso per diverse centinaia di metri tra gli edifici. Specialmente negli edifici più vecchi accade, che una parte dell'impianto di messa a terra non è più intatto oppure non sia più funzionante o non sia presente un sistema equipotenziale. In questo caso possono verificarsi dei disturbi dovuti ad una messa a terra multipla dello schermo. ρc in Ωm 17,241 . 10-9 Materiale schermo Rame Piombo 28,264 . 10-9 214 . 10-9 Acciaio 138 . 10-9 Alluminio Tabella 7.3.1.1 Resistenza specifica ρc dello schermo per diversi materiali Esempi Tenuta all’impulso Cavo BT 15 kV Cavo TC 5 kV 1,5 kV Utenza TC Impianto CMR 0,5 - 1 kV Tabella 7.3.1.2 Tenuta alla tensione impulsiva BLITZPLANER 163 C EBB 1 EBB 2 Figura 7.3.1.1 Schermo non collegato - Nessuna protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo Le differenze di potenziale dei diversi sistemi di messa a terra d possono far scorrere delle correnti di compensazione (n x 50 Hz) e dei transienti sovrapposti. In tale contesto sono possibili intensità di correnti fino ad alcuni ampere, il che può causare nel caso estremo degli incendi sui cavi. Oltre a questo possono verificarsi dei disturbi di segnale causati da diafonia, se la frequenza del segnale si trova nella stessa gamma di frequenza del disturbo. L'obiettivo tuttavia deve essere la conformità ai requisiti EMC e allo stesso tempo la protezione contro le correnti di compensazione. EBB 1 Da osservare: resistenza di accoppiamento impulsivo dello schermo! EBB 2 Figura 7.3.1.2 Schermo collegato su entrambi i lati - Protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo Messa a terra diretta EBB 1 Messa a terra indiretta tramite scaricatore a gas EBB 2 Figura 7.3.1.3 Schermo collegato su entrambi i lati - Messa a terra della schermo diretta e indiretta 164 BLITZPLANER Questo è possibile con la combinazione della messa a terra diretta dello schermo su un lato ed indiretta dall’altro lato. In un punto, come ad esempio una sala comando, tutte gli schermi vengono collegati direttamente al sistema equipotenziale locale. Alle estremità dei conduttori remoti gli schermi vengono collegati indirettamente, tramite spinterometro, al potenziale di terra. Poiché la resistenza di uno spinterometro è di circa 10 GΩ, in assenza di sovratensioni vengono evitate le correnti di compensazione. Se si verificano dei disturbi EMC dovuti a fulminazioni, lo spinterometro si innesca e scarica il disturbo. Così l'impulso restante sugli altri conduttori attivi viene www.dehn.it Morsetto di connessione schermo I = 5 kA Schermo l = 200 m Tensione di isolamento Uiso = 2 kV Richiesto: resistenza di disaccoppiamento RKh massima ammissibile dello schermo Cavo RKh = Guida C l = 200 m: Figura 7.3.1.4 Connessione schermo RKh = 0,4 Ω 200 m =2 10-3 Ω m Figura 7.3.1.5 Collegamento dello schermo sui due lati - schermatura contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo diminuito e gli apparecchi finali vengono sollecitati ancora meno. Lo scaricatore BLITZDUCTOR CT dispone di un inserto brevettato che, se necessario, può ospitare uno scaricatore a gas. Questo si inserisce tra la schermatura del conduttore e la terra locale. Lo scaricatore a gas può essere inserito o rimosso durante lavori di manutenzione per poter commutare tra schermatura diretta e indiretta (Figura 7.3.1.3). ⇒ Messa a terra dello schermo a bassa impedenza Gli schermi dei conduttori possono essere percorsi da correnti impulsive fino a diversi kA. Le correnti impulsive da fulmine fluiscono attraverso la schermatura e il morsetto di messa a terra dello schermo verso terra. Attraverso l'impedenza della schermatura del conduttore e il morsetto di collegamento dello schermo si creano delle differenze di potenziale tra schermatura e terra. In questo caso possono istaurarsi delle tensioni fino ad alcuni kV che potrebbero distruggere l'isolamento dei conduttori a degli apparecchi collegati. Particolarmente critiche sono gli schermi a grandi maglie e l'intrecciamento dello schermo dei conduttori (pig-tail) per il collegamento alla morsettiera. La qualità dello schermo del conduttore influisce sulla quantità dei collegamenti a terra di necessarie. In certi casi è necessaria una messa a terra ad intervalli di poche decine di metri per ottenere un effetto di schermatura sufficiente. Per il collegamento dello schermo si raccomandano dei morsetti a grande superficie www.dehn.it Uiso 2000 V = = 0,4 Ω I 5000 A di contatto con proprietà di compensazione della riduzione del diametro. Questo è importante per compensare il cedimento dell'isolamento in plastica per i conduttori (Figura 7.3.1.4). ⇒ Lunghezza massima dei conduttori schermati Gli schermi dei conduttori possiedono una cosiddetta resistenza di accoppiamento, che corrisponde all'incirca alla resistenza in corrente continua, indicata dal costruttore. Attraverso questa resistenza si crea sulla schermatura del conduttore una caduta di tensione, quando viene attraversato da disturbo impulsivo. La resistenza di accoppiamento ammissibile per lo schermo del cavo può essere determinata in base alla rigidità dielettrica dell'utenza finale e del cavo ed alla sua lunghezza. E' importante che la caduta di tensione sia inferiore alla tensione di isolamento del sistema. Se questo non è possibile, è necessario l'utilizzo di scaricatori (Figura 7.3.1.5). ⇒ Estensione della zona LPZ con l'ausilio di conduttori schermati Secondo CEI EN 62305-4 è possibile evitare l’utilizzo di scaricatori, se viene utilizzato un conduttore schermato tra due zone LPZ uguali. Questa affermazione vale per i disturbi prevedibili nell'ambiente circostante del conduttore schermato (ad esempio campi elettromagnetici) e con collegamenti equipotenziali a maglia secondo norma. Occorre prestare la massima attenzione. In base alle condizioni di installazione possono sussistere dei rischi, BLITZPLANER 165 che rendono necessario l'utilizzo di scaricatori. Potenziali di rischio tipici sono: l'alimentazione degli apparecchi finali da diversi sistemi di distribuzione a bassa tensione, sistemi TN-C, elevate resistenze di accoppiamento degli schermi dei conduttori oppure messa a terra insufficiente delle schermature. Ulteriore cautela deve essere prestata per conduttori con una cattiva schermatura, che spesso vengono utilizzati per ragioni economiche. Questo potrebbe causare disturbi residui sui fili di segnale. Tali disturbi possono tuttavia essere controllati con un cavo schermato di qualità, oppure con l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensione. 7.4 Rete equipotenziale Il compito principale della rete equipotenziale è quello di impedire delle differenze di potenziale tra apparecchi/impianti nelle zone LPZ interne e di ridurre il campo magnetico del fulmine. La rete equipotenziale a bassa induttanza necessaria può essere ottenuta tramite l'interconnessione di tutte le componenti metalliche con l'ausilio di conduttori equipotenziali all'interno delle zone LPZ della struttura. In questo modo si crea una rete interconnessa tridimensionale (Figura 7.4.1). Le componenti tipiche della rete sono: Figura 7.4.1 Rete equipotenziale in una struttura ⇒ tutte le installazioni metalliche (ad esempio tubazioni, caldaie) ⇒ armature nel calcestruzzo (nei pavimenti, pareti, soffitti) ⇒ griglie (ad esempio piani intermedi) ⇒ scale, porte, telai in metallo Figura 7.4.2 Collettore equipotenziale ad anello in un locale EDP ⇒ canali, passerelle ⇒ canali di aerazione ⇒ guide di ascensori ⇒ pavimenti in metallo ⇒ linee di alimentazione. Deve essere posta, come obiettivo, una struttura a griglia della rete equipotenziale di circa 5 m x 5 m. In questo modo il campo elettromagnetico del fulmine all'interno di una zona LPZ viene tipicamente ridotto con un fattore di 2 (corrispondente a 6 dB). I contenitori e i rack di apparecchi e sistemi elettronici devono essere integrati con collegamenti corti verso la rete equipotenziale. Inoltre, nella struttura, deve essere previsto un numero sufficiente di 166 BLITZPLANER Figura 7.4.3 Collegamento del collettore ad anello al sistema equipotenziale attraverso punto fisso di messa a terra www.dehn.it Disposizione a stella S Disposizione a maglia M Didascalia per 7.4.4 e 7.4.5 Disposizione di principio Rete equipotenziale Conduttore equipotenziale Utenza Punto di connessione alla rete equipotenziale ERP Integrazione nella rete equipotenziale Punto di riferimento terra Ss Disposizione a stella integrata tramite un punto di stella Mm Disposizione a maglia integrata tramite rete a maglia Ms Disposizione a maglia integrata tramite un punto di stella Figura 7.4.4 Integrazione di sistemi elettronici nella rete equipotenziale Combinazione 1 Ss Combinazione 2 Ms ERP ERP Mm Mm Figura 7.4.5 Combinazione dei metodi di integrazione secondo la figura 7.4.4 Integrazione nella rete equipotenziale barre equipotenziali e/o collettori equipotenziali ad anello (Figura 7.4.2), che a loro volta devono essere collegate con la rete equipotenziale (Figura 7.4.3). I conduttori di protezione (PE) e gli schermi dei cavi di comunicazione di apparecchi e sistemi elettronici devono essere integrati nella rete equipotenziale secondo le istruzioni fornite dai costruttori di sistemi. Il collegamento può avvenire sotto forma di maglia o a stella (Figura 7.4.4). www.dehn.it Utilizzando una disposizione a stella S, tutte le componenti metalliche del sistema elettronico devono essere isolate nel modo idoneo rispetto alla rete equipotenziale. Una disposizione a stella è perciò, nella maggior parte dei casi, limitata all'utilizzo in sistemi di piccole dimensioni e localmente limitati. Tutti i conduttori devono entrare in una struttura o in un locale da un unico punto. La disposizione a stella S può essere collegata al sistema equipotenziale solo tramite un unico punto di riferimento a terra (ERP). In questo modo si ottiene la disposizione Ss. L'utilizzo della disposizione a maglie M non presuppone che tutte le componenti metalliche del sistema elettronico debbano essere isolate rispetto alla rete equipotenziale. Tutte le componenti metalliche dovrebbero essere integrate nella rete equipotenziale nel maggior numero di punti equipotenziali possibile. La disposizione Mm risultante viene utilizzata per sistemi ampi e aperti, con molti conduttori tra i singoli apparecchi. Un altro vantaggio di questa disposizione è che i conduttori del sistema possono entrare in un edificio o in un locale in punti diversi. In sistemi elettronici complessi possono essere realizzate anche delle combinazioni delle disposizioni a stella e a maglia (Figura 7.4.5), per combinare i vantaggi delle due disposizioni. BLITZPLANER 167 7.5 Collegamento equipotenziale al confine delle zone LPZ 0A e LPZ 1 7.5.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche Nel punto di passaggio tra le zone di protezione antifulmini EMC è necessario realizzare delle misure per la riduzione del campo elettromagnetico irradiato, integrando nel collegamento equipotenziale, senza eccezioni, tutti i conduttori/sistemi che attraversano i passaggi. Questo requisito corrisponde fondamentalmente al collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-8 cap. 41 e 54. Oltre al collegamento equipotenziale principale, deve essere realizzato il collegamento equipotenziale antifulmini anche per i conduttori elettrici ed elettronici (vedere anche capitolo 7.5.2). Questo collegamento equipotenziale deve essere realizzato il più vicino possibile al punto di entrata dei conduttori e delle installazioni metalliche nella struttura. La posa del conduttore deve essere eseguita seguendo il percorso più breve (bassa impedenza). Per il collegamento equipotenziale devono essere osservate le seguenti sezioni minime per il collegamento della barra equipotenziale al sistema di messa a terra, l'interconnessione delle diverse barre equipotenziali e il collegamento delle installazioni metalliche alla barra equipotenziale: Materiale Sezione Cu 14 mm2 Al 22 mm2 Fe 50 mm2 Le seguenti installazioni metalliche devono essere collegate al sistema equipotenziale: ⇒ canali metallichi ⇒ cavi e conduttori schermati ⇒ armatura dell'edificio ⇒ tubazioni idriche metalliche Figura 7.5.1.1 Connessione EB al punto fisso di terra può essere collegata al sistema equipotenziale (Figura 7.5.1.1). Il collegamento della barra equipotenziale al punto fisso di messa a terra e l'allacciamento delle tubazioni al collegamento equipotenziale è raffigurato in alto (Figura 7.5.1.2). Il collegamento degli schermi dei cavi alla rete equipotenziale è trattato nel capitolo 7.3. 7.5.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica Come per le installazioni metalliche, anche tutti i conduttori elettrici di energia e dati devono essere integrati nel sistema equipotenziale all'entrata nell'edificio (passaggio tra zone di protezione LPZ 0A a 1). Mentre l'esecuzione per i conduttori di dati viene descritta nel paragrafo 7.5.3, qui di seguito verrà approfondita l'esecuzione del collegamento equipotenziale con i conduttori di energia elettrica. I passaggi tra le zone LPZ 0A e 1 si definiscono in base all'esecuzione costruttiva specifica dell’oggetto da proteggere. Per impianti con alimentazione dal sistema a bassa tensione il confine LPZ 0A/1 si identifica di solito con il confine dell'edificio (Figura 7.5.2.1). ⇒ altri sistemi di tubazioni metalliche o parti conduttive (ad esempio aria compressa) Per strutture che vengono alimentati direttamente dalla rete in media tensione, la zona di protezione LPZ 0A si estende fino al secondario del trasformatore. Il collegamento equipotenziale avviene sul lato 230/400 V del trasformatore (Figura 7.5.2.2). Il collegamento a terra può essere effettuato in modo semplice ed esente da corrosione per mezzo di punti fissi di messa a terra. Anche l'armatura Per evitare dei danni al trasformatore è consigliata l'installazione di ulteriori scaricatori di sovratensio- ⇒ tubi di protezione metallici per conduttori 168 BLITZPLANER www.dehn.it SPD SPD 0/1 0/1 Figura 7.5.2.1 Trasformatore all’esterno della struttura Figura 7.5.2.2 Trasformatore all’interno della struttura (zona LPZ 0 integrata nella zona LPZ 1) ne sul primario (lato MT) del trasformatore (p.es. scaricatori DEHNmid) tenziale antifulmine di tutti i conduttori metallici entranti e dei conduttori di energia e dati in un unico punto centrale. Se a causa delle condizioni locali questo non è possibile, si suggerisce di utilizzare un collettore equipotenziale ad anello (Figure 7.5.2.3 e 7.5.2.4). L'influenza dovuta alla circolazione di correnti parziali da fulmine nella zona LPZ 0 su parti di impianti / sistemi nella zona LPZ 1, deve essere evitata con ulteriori misure di schermatura della linea di media tensione entrante. La capacità di scarica degli scaricatori da fulmine utilizzati (SPD, Tipo 1) deve essere in grado di sopportare le sollecitazioni sul luogo di utilizzo nel rispetto del livello di protezione antifulmine adottato per l'oggetto. Il livello di protezione più adatto per la 1 armatura delle pareti esterni rispettiva struttura deve essee del dispersore di fondazione re scelto in base alla valuta2 altri dispersori, p.es. maglie verso zione dei rischi. Se non è edifici adiacenti disponibile una valutazione 3 collegamento all'armatura dei rischi oppure se non pos4 collettore equipotenziale interno sono essere fatte delle considerazioni dettagliate a pro5 collegamento ai corpi metallici esterni, p. es. rete idrica posito della ripartizione della 6 dispersore ad anello tipo B corrente da fulmine nel passaggio da LPZ 0A a 1, si sugge7 dispositivo di protezione dalle sovratensioni risce di scegliere il livello di protezione con i requisiti più 8 barra equipotenziale alti (LPL I). La sollecitazione 9 linea elettrica o telecomunicazione di corrente risultante dei sin10 collegamento a dispersori goli percorsi di scarica è raffisupplementari tipo A gurata nella tabella 7.5.2.1. Per evitare correnti di compensazione tra i diversi punti equipotenziali in un impianto elettrico, si suggerisce di realizzare il collegamento equipo- 2 1 3 10 4 8 6 7 9 5 Figura 7.5.2.3 Esempio del sistema equipotenziale in una struttura con diversi punti di entrata delle masse estranee e con un collettore ad anello interno come collegamento delle barre equipotenziali www.dehn.it Per l'installazione di scaricatori di corrente da fulmine BLITZPLANER 169 Impianto utilizzatore Apparecchi elettronici Riscaldamento Contatore Impianto antenna Cassetta alacciamento rete Contatore gas EBB Energia Gas Acqua Contatore acqua Dispersore di fondazione 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 170 BLITZPLANER Figura 7.5.2.6 Collegamento equipotenziale antifulmine per sistema di alimentazione e informatico centrale in un solo punto www.dehn.it Livello di protezione nel sistema TN Portata di corrente da fulmine nel sistema TT nel sistema TT (L – N) (N – PE) I 100 kA / m 100 kA / m 100 kA II 75 kA / m 75 kA / m 75 kA III / IV 50 kA / m 50 kA / m 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 al livello di protezione e al tipo di impianto utilizzatore in bassa tensione (vedi anche IEC 50164-5-534) nel passaggio da LPZ 0A a 1 è necessario inoltre considerare, che il luogo di installazione consigliato, è immediatamente nel punto di ingresso del servizio nell'edificio, e può essere realizzato spesso solo in accordo con il distributore dell’energia elettrica. In Germania, le regole relative all'impiego degli scaricatori di corrente da fulmine nella rete di distribuzione principale sono forniti dalla direttiva VDN (Associazione delle Aziende Elettriche Tedesche): "Dispositivi di protezione da sovratensioni Tipo 1. Guida per l'impiego di dispositivi di protezione dalle sovratensioni Tipo 1 nella distribuzione principale) e dalla norma IEC 60364-5-53. Per la scelta degli scaricatori di corrente da fulmine nel passaggio da LPZ 0A a 1 deve essere considerata, oltre all'individuazione della capacità di scarica, anche la corrente di cortocircuito presunta sul luogo di installazione. In conformità alla CEI EN 62305-3, Allegato E cap. 6.2.1.2, lo scaricatore di corrente di fulmine spinterometrico dovrebbe avere una capacità di autoestinzione elevata ed una buona capacità di limitazione delle correnti susseguenti, per poter garantire l'estinzione autonoma delle correnti susseguenti a frequenza di rete e per evitare interventi intempestivi dei dispositivi di protezione da sovracorrente, ad esempio interruttori magnetotermici (Figura 7.5.2.5 - 7.5.2.7). Le particolarità relative a scelta, installazione e montaggio degli scaricatori di corrente da fulmine (SPD, Tipo 1) vengono descritti meglio nel paragrafo 8.1. 7.5.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici LPZ 0 – 1 Il collegamento equipotenziale antifulmine tra LPZ 0 e 1 deve essere realizzato per tutti i sistemi metallici entranti nella struttura. Le linee dei sistemi informatici devono essere connessi allo scaricatore di corrente da fulmine il più vicino possibile al punto di entrata. Per le linee di telecomunicazione è richiesta forfettariamente una capacità di scarica di 2,5 kA (10/350 µs) per il passaggio da LPZ 0A a 1. Il metodo generico deve tuttavia essere evitato per definire le capacità di scarica degli impianti con un grande numero di linee informatiche. Dopo aver calcolato la corrente parziale da fulmine prevista per un cavo informatico (vedi CEI EN 62305-1), la corrente da fulmine deve, in seguito, essere divisa per il Figura 7.5.2.7 Scaricatori di corrente da fulmine nel passaggio LPZ 0A – 1 www.dehn.it BLITZPLANER 171 Possono quindi essere utilizzati i seguenti dispositivi di protezione da sovratensione: 1. scaricatori, certificati per una corrente impulsiva di scarica (10/350 µs) 2. scaricatori, certificati con una corrente impulsiva di scarica (8/20 µs), se ⇒ questa non presenta alcuna induttanza come elemento di disaccoppiamento ⇒ la corrente impulsiva nominale di scarica (8/20 µs) > 25 x la corrente impulsiva di scarica richiesta (10/350 µs) per ogni filo (Figura 7.5.3.1). 25 Corrente impulsiva (8/20μs) in kA numero dei singoli fili utilizzati nel cavo, da ottenere la corrente impulsiva per filo. Per cavi con molti fili la sollecitazione di corrente parziale da fulmine per filo risulterà inferiore a quella dei cavi con pochi fili singoli. Per ulteriori informazioni si rimanda al paragrafo 6.3. 20 15 10 5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Corrente da fulmine (10/350μs) 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 Se il collegamento equipotenziale per i conduttori viene realizzato nel passaggio da LPZ 0B a 1, l'impiego di dispositivi di protezione da sovratensione con capacità di scarica di 20kA (8/20 µs) è sufficiente, dal momento che non scorrono delle correnti parziali di fulmine accoppiate galvanicamente. 7.6 Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A a LPZ 2 SPD 7.6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche 0/1/2 Vedere capitolo 7.5.1. 7.6.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica LPZ 0A – 2 In base all'esecuzione della struttura, in particolare per gli impianti compatti, spesso è inevitabile realizzare il passaggio da LPZ 0A a LPZ 2 su un confine di zona (Figura 7.6.2.1). La realizzazione di tale passaggio di zona LPZ richiede elevate prestazioni ai dispositivi di protezione da sovratensioni e l'installazione circostante. Oltre ai parametri già descritti nel paragrafo 7.5.2, deve essere raggiunto un livello di protezione che garantisca il funzionamento sicuro delle apparecchiature e dei sistemi della zona di protezione LPZ 2. Un buon livello di protezione basso ed un'alta limitazione dei disturbi lasciati passare dagli scaricatori costituiscono la base per un coordinamen- 172 BLITZPLANER Figura 7.6.2.1 Un solo SPD (0/1/2) necessario (LPZ 2 estesa all’interno di LPZ 1) Figura 7.6.2.2 DEHNventil M TT 255 www.dehn.it 1,0 to energetico sicuro verso i dispositivi di protezione da sovratensioni nella zona di protezione antifulmini LPZ 2 oppure verso gli elementi di limitazione della sovratensione nei circuiti di ingresso delle apparecchiature da proteggere. Gli scaricatori combinati della famiglia di prodotti DEHNventil sono predisposti per questo tipo di applicazione e permettono all'utilizzatore la combinazione di equipotenzialità antifulmine e protezione degli apparecchi terminali in un unico dispositivo (Figura 7.6.2.2). Poiché nel passaggio da LPZ 0 a LPZ 2 le due zone di protezione si trovano inevitabilmente una a contatto dell’altra è assolutamente necessario un elevato grado di schermatura al confine delle due zone. Generalmente viene suggerito di ridurre al minimo la superficie di contatto delle zone di protezione LPZ 0 e 2. Nella misure in cui questo è possibile in base alla struttura, la LPZ 2 dovrebbe essere dotata di uno schermo di zona supplementare, installato separatamente dallo schermo di zona attraversato dalla corrente da fulmine sul confine della zona 0, in modo che - come illustrato nella LPS esterno Scaricatore corrente da fulmine figura 7.6.2.1 - la LPZ 1 possa essere realizzata per un ulteriore settore della struttura. L'attenuazione del campo elettromagnetico nella LPZ 2 ottenuto con questa misura evita la schermatura sistematica altrimenti necessaria, di tutti i conduttori e sistemi all'interno della zona LPZ 2. 7.6.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici LPZ 0A – 2 Generalmente uno scaricatore di corrente da fulmine spinterometrico dalla LPZ 0 alla LPZ 1 si comporta come una specie di frangionda. In particolare elimina la maggior parte dell'energia di disturbo e protegge così dai danni l'installazione nell'edificio. Spesso tuttavia il livello di disturbo residuo è troppo alto per la protezione degli apparecchi terminali. Per questo, nel passaggio da LPZ 1 a LPZ 2, vengono installati , i dispositivi di protezione da sovratensioni supplementari, per garantire un livello di disturbo residuo basso, compatibile con il grado di immunità dell'utilizzatore. Limitatore di sovratensione ? Classe scaricatore H Q Utilizzatore (livello di immunità 1) Scaricatore combinato Cavo schermato Classe scaricatore M ? Utilizzatore (livello di immunità 1) Figura 7.6.3.1 Semplice combinazione con le sigle di coordinamento www.dehn.it BLITZPLANER 173 Quando viene eseguito il collegamento equipotenziale dalla zona LPZ 0 alla zona LPZ 2, per prima cosa occorre scegliere il luogo di installazione e determinare la corrente parziale da fulmine per i singoli fili e schermi, procedendo esattamente come descritto nel paragrafo 6.3. Tuttavia cambia il requisito dell' SPD da impiegare nel punto di passaggio della LPZ e il requisito del cablaggio a valle di tale passaggio. Il dispositivo di protezione deve fungere da scaricatore combinato e deve essere coordinato in termini energetici con il dispositivo terminale (Figura 7.6.3.1). Gli scaricatori combinati possiedono da un lato una capacità di scarica molto elevata e dall'altro un livello di disturbo residuo basso per la protezione dell'apparecchio terminale. Inoltre va osservato che la linea uscente dal dispositivo di protezione verso Il dispositivo terminale deve essere schermato e lo schermo del conduttore deve essere collegato al sistema equipotenziale su entrambe le estremità. L'utilizzo di scaricatori combinati viene suggerito: 7.7 Collegamento equipotenziale tra LPZ 1 e LPZ 2 e oltre 7.7.1 Sistema equipotenziale per installazioni metalliche Questo sistema equipotenziale deve essere realizzato il più vicino possibile al punto di entrata dei conduttori e installazioni metalliche nella zona. Devono essere collegati anche tutti i sistemi e le parti conduttive, come descritto nel capitolo 7.5.1. Il tracciato dei conduttori deve essere il più corto possibile (a bassa impedenza). Un collettore equipotenziale ad anello per queste zone permette la connessione a bassa impedenza dei sistemi al collegamento equipotenziale. La figura 7.7.1.1 dimostra i preparativi per il collegamento di una passerella al collettore ad anello nel passaggio di zona. Le seguenti installazioni metalliche devono essere collegate al collegamento equipotenziale: ⇒ passerelle, canali metallici ⇒ quando gli apparecchi terminali sono vicini all'entrata dei cavi nell'edificio ⇒ cavi e conduttori schermati ⇒ quando è possibile realizzare un collegamento equipotenziale a bassa impedenza dal dispositivo di protezione verso Il dispositivo terminale ⇒ tubazioni idriche metalliche ⇒ quando la linea dal dispositivo di protezione all'apparecchio terminale è completamente schermata ⇒ quando viene richiesta una soluzione particolarmente economica L'utilizzo separato di uno scaricatore di corrente da fulmine e di un limitatore di sovratensione viene consigliato: ⇒ armatura dell'edificio ⇒ tubi di protezione metallici per conduttori ⇒ altri sistemi di tubazioni metallici o parti conduttive (ad esempio aria compressa) Devono essere utilizzate le stesse sezioni per i conduttori di collegamento della barra equipotenziale agli impianti di messa a terra e ad altre barre equipotenziali, come già descritto nel capitolo 7.5.1. Per la connessione delle installazioni metalliche al collegamento equipotenziale possono essere uti- ⇒ quando il cavo di collegamento, tra il dispositivo di protezione e Il dispositivo terminale, è particolarmente lungo ⇒ quando i dispositivi di protezione delle linee di alimentazione e dei sistemi informatici sono collegati a terra attraverso barre equipotenziali diverse ⇒ quando vengono utilizzati cavi non schermati ⇒ quando possono verificarsi disturbi di elevata intensità all'interno della zona LPZ 1. 174 BLITZPLANER Figura 7.7.1.1 Collettore equipotenziale ad anello e punto fisso di messa a terra per la connessione di corpi metallici www.dehn.it I0, H0 1 Fonte di disturbo primaria H0 1 Fonte di disturbo primaria definita secondo il livello di protezione scelto da: H1 CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/4): I0 e H0: impulso 10/350 μs e 0,25/100 μs Sistema elettronico (vittima) definita dalla tenuta contro gli effetti del fulmine condotte (U, I) e radiate (H): H2 Schermo 2 2 Schermo Sistema elettronico (vittima) U2, I2 Schermo (involucro) U1, I1 Corrente parziale da fulmine CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30: U: impulso 1,2/50 μs I: 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 lizzate per questi passaggi di zona le seguenti sezioni ridotte: Materiale Sezione Cu 5 mm2 Al 8 mm2 Fe 16 mm2 7.7.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione LPZ 1 – 2 e oltre Anche per i passaggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre si può ottenere una limitazione della sovratensione ed una attenuazione di campo con l'integrazione sistematica, se in parallelo a tutti i sistemi metallici, anche i conduttori elettrici di energia e di dati vengono compresi nell'equipotenzialità di ogni passaggio LPZ (Figura 7.7.2.1). Attraverso la realizzazione di schermature di locali e apparecchi, si può ottenere l'attenuazione dell'influenza elettromagnetica. I dispositivi di protezione da sovratensione che vengono utilizzati nei passaggi da LPZ 1 a PLZ 2 oppure nei passaggi LPZ di livello più elevato, hanno il compito di minimizzare ulteriormente le grandezze residue dei dispositivi di protezione da sovratensione a monte. Essi devono ridurrere le www.dehn.it sovratensioni indotte che agiscono sui conduttori installati nella zona LPZ e le sovratensioni provocate nella LPZ stessa. A seconda della posizione in cui vengono installate le misure di protezione è possibile attribuirle ad un apparecchio (protezione di apparecchio) (Figura 7.7.2.2) oppure rappresenta la base infrastrutturale per il funzionamento di un apparecchio o di un sistema (Figura 7.7.2.3). L'esecuzione della protezione da sovratensioni nei passaggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre può quindi essere eseguito in modo molto diverso. Figura 7.7.2.2 DEHNflex M BLITZPLANER 175 Figura 7.7.2.3 Limitatore di sovratensione multipolare DEHNguard M TT Figura 7.7.3.1 Protezione per utilizzatori elettronici industriali (p.es. PLC) con BLITZDUCTOR CT e SPS-Protector 7.7.3 Collegamento equipotenziale per impianti informatici 7.8 Coordinamento delle misure di protezione sui diversi confini LPZ LPZ 1 – 2 e oltre Nei passaggi LPZ all'interno di edifici devono essere prese ulteriori misure che diminuiscono ulteriormente il livello di disturbo (Figura 7.7.3.1). Poiché nella zona LPZ 2 o oltre generalmente sono installati degli apparecchi terminali, le misure di protezione devono garantire un livello di disturbo residuo che si trovi sotto ai valori sopportabili dagli apparecchi terminali. ⇒ installazione dei dispositivi di protezione da sovratensione vicino agli apparecchi utilizzatori ⇒ integrazione delle schermature dei conduttori nel sistema equipotenziale ⇒ sistema equipotenziale a bassa impedenza dell’SPD nel sistema informatico verso l'utilizzatore e all'SPD del sistema di alimentazione ⇒ rispetto del coordinamento energetico dell'SPD verso l'apparecchio utilizzatore ⇒ la distanza di installazione tra conduttori di telecomunicazione e lampade a scarica di gas deve essere di almeno 130 mm ⇒ la distribuzione elettrica e distributori di telecomunicazione dati devono essere installate in quadri diversi ⇒ i conduttori in bassa tensione e i conduttori di telecomunicazione devono incrociarsi con un angolo di 90° ⇒ le intersezioni dei cavi devono essere eseguite sul percorso più breve 176 BLITZPLANER 7.8.1 Impianti di alimentazione Mentre una protezione da sovratensioni nell'apparecchio o immediatamente a monte di esso svolge una funzione esplicita di protezione dell'utenza, la funzione di protezione da sovratensioni nelle installazioni circostanti è divisa in due. Essa rappresenta, da un lato la protezione dell'installazione e dall'altro costituisce l'elemento di protezione tra i parametri di pericolosità del sistema intero e la tenuta delle apparecchiature e dei sistemi da proteggere. I parametri di pericolosità del sistema e l'immunità ai disturbi dell'apparecchio da proteggere sono quindi dei fattori di dimensionamento per la cascata dei dispositivi di protezione da installare. Affinché questa cascata di protezione, a partire dallo scaricatore di corrente di fulmine fino alla protezione dell'apparecchio terminale possa funzionare, deve essere garantito, che i singoli dispositivi di protezione intervengono selettivamente, cioè ogni stadio di protezione si assume quella parte di energia di disturbo, per la quale è predisposto. Questa sintonia tra i vari stadi di protezione viene generalmente definita coordinamento ed è descritta più dettagliatamente nella CEI EN 62305-4 cap. 4. Per ottenere la descritta selettività nell'azione del dispositivio di protezione, devono essere sintonizzati tra loro i parametri dei singoli grandini di scarica, in modo che in caso di un rischio di sovraccarico energetico per un determinato gradino di protezione, lo scaricatore di capacità superiore a monte possa "innescarsi" e quindi assumersi la scarica dell'energia di disturbo. www.dehn.it Figura 7.8.1.1 Scaricatori di corrente da fulmine DEHNbloc tripolare e DEHNventil ZP Per la definizione del coordinamento occorre prestare attenzione affinché venga considerata, come maggiore minaccia per l'intera catena di scaricatori, la forma dell'onda impulsiva con la durata di impulso più lunga. Anche se i dispositivi di protezione da sovratensione sono per definizione provisti solo con forma d'onda impulsiva 8/20 µs, per il coordinamento tra limitatore di sovratensione e scaricatore di corrente da fulmine, anche per il dispositivo di protezione da sovratensione è indispensabile determinare la capacità di condurre la corrente impulsiva parziale di fulmine con forma d'onda 10/350 µs. Per evitare i pericoli di un coordinamento errato e del risultante sovraccarico degli stadi a bassa energia, è stata creata la linea di prodotti con coordinamento energetico Red/Line. Questi dispositivi di protezione da sovratensioni coordinati, sia tra loro sia con l'apparecchio da proteggere, offrono all'utilizzatore la massima sicurezza. Attraverso le esecuzioni come scaricatore di corrente da fulmine, limitatore di sovratensioni e scaricatore combinato, rappresenta la soluzione ideale ai requisiti dei relativi passaggi LPZ (Figure 7.8.1.1. - 7.8.1.3). 7.8.2 Impianti informatici Figura 7.8.1.2 DEHNguard TT H LI - Limitatore di sovratensione multipolare Figura 7.8.1.3 DEHNventil M TNS – scaricatore combinato modulare www.dehn.it Nella realizzazione di misure di protezione contro disturbi causati da effetti di fulminazione ravvicinata, remota e diretta all'interno di un edificio è raccomandabile eseguire, per i dispositivi di protezione, un concetto a cascata. In questo modo l'entità di disturbo (corrente parziale da fulmine) ricca di energia viene ridotta a più gradini, dove un primo stadio antistante assorbe l'energia e trattiene la parte principale dell'entità di disturbo dal sistema successivo. I livelli susseguenti servono per ridurre l'entità di disturbo a valori sopportabili dal sistema. A seconda delle condizioni di installazione possono essere realizzati anche diversi stadi di protezione in un dispositivio di protezione da sovratensione per mezzo di un circuito di protezione combinato. I passaggi di zona rilevanti, nei quali vengono installati i dispositivi di protezione di una cascata, sono ad esempio i passaggi tra zone (LPZ) del concetto di protezione contro il fulmine secondo CEI EN 62305-4. Il collegamento in cascata dei dispositivi di protezione deve essere effettuato considerando i criteri di coordinamento. BLITZPLANER 177 IIN ITE UIN ITE SPD 2 IP2 UP2 IIN2 UIN2 SPD 1 UP1 IP1 UIN Immunità contro tensioni impulsive IIN Immunità contro correnti impulsive UP Livello di protezione tensioni impulsive IP Corrente impulsiva passante ITE 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 Impiego dello scaricatore combinato Corrente da fulmine Livello di immunità secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30 M Utenza finale 1 Impiego dello scaricatore a gradini Corrente da fulmine Sovratensione Livello di imminità secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30 Q H Utenza finale 1 Il coordinamento energetico della Yellow/Line è dipendente dalla lunghezza della linea Q H Capacità di scarica H Q + Disaccoppiamento per il coordinamento con altro limitatore ( ) Protezione specifica Limitatore coordinabile per utenza finale con altro scaricatore, 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 attribuzione del simbolo della classe scaricatore Yellow/Line 178 BLITZPLANER www.dehn.it Caratteristica Capacità di scarica dello scaricatore (in categorie secondo CEI EN 61643-21, CEI 37-6) Simbolo Descrizione singolo Impulso D1 (10/350 μs), corrente impulsiva ≥ 2,5 kA/filo risp. ≥ 5 kA/totale A • supera la capacità di scarica di B – D B Impulso C2 (8/20 μs), elevato impulso ≥ 2,5 kA/filo risp. ≥ 5 kA/totale • supera la capacità di scarica di C – D C Impulso C1 (8/20 μs), impulso ≥ 0,25 kA/filo risp ≥ 0,5 kA/totale • supera la capacità di scarica di D D Sollecitazione < C M Efficacia di protezione dello scaricatore L (limitazione sotto il livello K di immunità secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30) K Coordinamento energetico (verso un altro scaricatore Yellow/Line) Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 1 o superiore Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 2 o superiore Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 3 o superiore Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 4 k Scaricatore contiene un’impedenza di disaccoppiamento ed è adatto al coordinamento con uno scaricatore con marcatura Q Q Scaricatore adatto al coordinamento con uno scaricatore con impedenza di disaccoppiamento integrata k Tabella 7.8.2.1 Simboli della classe scaricatore Provenienza linea Sistema di scaricatori Esempio per l'assegnazione delle classi per scaricatori ai passaggi delle zone LPZ verso LPZ 1 verso LPZ 2 verso LPZ 3 da LPZ 0A Scaricatore combinato M A cascata H Q G O da LPZ 0B Come da LPZ 0A vedi sopra Limitatore di sovratensione T o Q da LPZ 1 A cascata F J Scaricatore combinato − M Limitatore di sovratensione − da LPZ 2 Come da LPZ 1 ToQ − vedi sopra Limitatore di sovratensione − − T − − W − − [ Tabella 7.8.2.2 Attribuzione della classe scaricatore ai passaggi di zona LPZ Per stabilire le condizioni di coordinamento esistono diversi metodi (IEC 60364-5-53), che presuppongono in parte determinate conoscenze nella costruzione del dispositivo di protezione. Un metodo "black box" è il cosiddetto metodo "Letthrough-energy" (l'energia lasciata passare), che si basa sul parametro di impulso standard e perciò www.dehn.it può essere riprodotto sia tramite calcolo che in pratica. La cascata secondo figura 7.8.2.1 si considera coordinata, quando le grandezze residue Ip con un uscita cortocircuitata e Up con uscita a vuoto sono più piccole delle grandezze in entrata Iin/Uin. BLITZPLANER 179 Questi metodi sono tuttavia difficilmente applicabili per gli utenti, dal momento che sono molto impegnativi. Per risparmiare tempo e fatica, la norma permette di utilizzare le indicazioni del costruttore relative al coordinamento. Gli scaricatori di corrente da fulmine nelle zone LPZ 0/1 o oltre vengono solitamente certificati per una capacità di scarica con forma di onda 10/350 µs. I limitatori di sovratensione invece solo con una forma di onda 8/20 µs. Questo dipende dal fatto che i limitatori di sovratensioni sono stati sviluppati principalmente per i disturbi di accoppiamento induttivo e capacitivo. Se però in una linea che si estende oltre l’edificio viene inserito un sistema a cascata formato da scaricatore di corrente da fulmine e limitatore di sovratensione, in base alle condizioni di coordinamento si devono fare le seguenti deduzioni: 7.9 Verifica e manutenzione della protezione LEMP Per quanto riguarda l'ispezione e la manutenzione della protezione LEMP valgono le stesse regole e condizioni descritte per l'ispezione e la manutenzione di sistemi di protezione antifulmini, nel capitolo 3.4. Particolare significato viene attribuito all'ispezione durante la costruzione della protezione LEMP, dal momento che numerosi componenti della protezione LEMP, dopo il completamento della costruzione, non sono più accessibili. Le misure necessarie (ad esempio collegamento e allacciamento dell'armatura) devono essere documentate con fotografie e inserite nel rapporto di ispezione. Le ispezioni devono essere eseguite: ⇒ durante l'installazione della protezione LEMP ⇒ il primo a innescare è l'elemento più sensibile il limitatore di sovratensione ⇒ dopo l'installazione della protezione LEMP ⇒ il limitatore di sovratensione deve quindi poter portare anch’esso una parte - anche se ridotta - della corrente da fulmine con la forma d’onda 10/350 µs. ⇒ dopo ogni modifica dei componenti, rilevanti per la protezione LEMP ⇒ prima che il limitatore di sovratensione venga sovraccaricato, lo scaricatore di corrente da fulmine deve innescarsi e assumersi l'energia di scarica. I dispositivi di protezione della famiglia Yellow/Line sono coordinati tra loro in modo sicuro e sequenziale ed anche verso gli apparecchi terminali. Per questo recano una marcatura indicante le loro caratteristiche di coordinamento (Figura 7.8.2.2, Tabelle 7.8.2.1 e 7.8.2.2). 180 BLITZPLANER ⇒ ad intervalli periodici ⇒ se necessario, dopo una fulminazione diretta della struttura. A conclusione dell'ispezione, tutti i difetti riscontrati dovranno essere eliminati immediatamente. Se necessario deve essere aggiornata la documentazione tecnica. Un'ispezione ampia della protezione LEMP dovrebbe essere eseguita almeno da ogni 2 a 4 anni oppure contestualmente al controllo dell'impianto elettrico, secondo quanto prescritto dalle norme relative alla sicurezza nei luoghi di lavoro. www.dehn.it 8. Scelta, installazione e montaggio dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD) 8.1 Impianti di alimentazione (nell'ambito del concetto di protezione da fulminazione a zone secondo CEI EN 62305-4) La realizzazione di un sistema di protezione contro i fulmini e da sovratensioni per impianti elettrici rappresenta l'attuale stato della tecnica ed è il presupposto infrastrutturale indispensabile per un funzionamento privo di disturbi e problemi dei sistemi elettrici ed elettronici complessi. I requisiti posti agli SPD per la realizzazione di un tale sistema di protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'ambito del concetto di protezione a zone secondo CEI EN 62305-4 sono stabiliti nella norma IEC 60364 5-534. Gli SPD, impiegati nell’ambito delle installazioni fisse degli edifici, vengono divisi in dispositivi di protezione da sovratensioni di Tipo 1, 2 e 3, secondo i requisiti e le sollecitazioni tipiche dei luoghi di installazione prescelti e provati secondo CEI EN 61643 (CEI 37-8). I requisiti più elevati rispetto alla capacità di scarica vengono posti agli SPD di Tipo 1. Questi vengono impiegati nell'ambito dei sistemi di protezione LPS esterno Quadro generale Scaricatore di corrente da fulmine da fulmine e protezione da sovratensioni ai passaggi dalla zona di protezione da fulminazione 0A alla zona 1 e oltre, secondo la figura 8.1.1. Questi dispositivi di protezione devono essere in grado di condurre le correnti parziali da fulmine con forma d'onda 10/350 μs più volte e senza distruzione. Questi SPD di Tipo 1 vengono denominati scaricatori di corrente da fulmine. Il compito di questi dispositivi di protezione, è quello di evitare penetrazioni di correnti parziali da fulmine nell'impianto elettrico di una struttura. Al passaggio dalla zona di protezione da fulminazione 0B alla zona 1 e oltre oppure dalla zona di protezione da fulminazione 1 alla zona 2 e oltre, vengono impiegati gli SPD del Tipo 2 per la protezione da sovratensioni. La loro capacità di scarica è di alcune decine di kA (8/20 μs). L'ultimo anello nel sistema di protezione da fulmini e protezione da sovratensioni per gli impianti di alimentazione elettrica è rappresentato dalla protezione degli apparecchi utilizzatori (passaggio dalla zona di protezione da fulminazione 2 alla zona 3 e oltre). Il compito principale del dispositivo di protezione del Tipo 3 impiegato in questo punto, è la protezione dalle sovratensioni, che si verifiUtenze finali Quadro secondario Limitatore di sovratensione RCD F1 Wh Cassetta rete L1 L2 L3 N PE F2 F3 MEBB EBB locale Figura 8.1.1 Utilizzo di scaricatori negli impianti di alimentazione elettrica (schema di principio) www.dehn.it BLITZPLANER 181 Norma Tipo/Denominazione Scaricatore di corrente da fulmine Scaricatore combinato Limitatore di sovratensione per distribuzione, distribuzione secondaria Limitatore di sovratensione per prese/apparecchi utilizzatori CEI 81-8/4:2002 (già abrogata) SPD di Classe di Prova I IEC 61643-1:2005 EN 61643-11:2002 SPD class I SPD Tipo 1 SPD di Classe di Prova II SPD class II SPD Tipo 2 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 cano tra fase e neutro nel sistema elettrico. Si tratta in particolare di sovratensioni di commutazione. I diversi compiti, disposizioni e requisiti per gli scaricatori sono elencati nella tabella 8.1.1. di corrente ha la forma d'onda 8/20 μs ed è il riferimento per la classificazione delle prove su SPD del Tipo 2 così come per il condizionamento degli SPD per le prove di Tipo 1 e Tipo 2. Livello di protezione Up 8.1.1 Caratteristiche tecniche degli SPD Tensione massima continuativa UC La tensione massima continuativa (prima: tensione nominale) è il massimo valore della tensione efficace che può essere applicata secondo la pratica industriale al morsetto di collegamento del dispositivio di protezione da sovratensioni. E' la tensione massima, applicata allo scaricatore in uno stato definito, non conduttivo, e che dopo il suo innesco e la scarica garantisce il ripristino di tale stato. Il valore di UC deve essere scelto in base alla tensione nominale del sistema da proteggere e in base ai requisiti di installazione (IEC 60364-5-534). Nei sistemi a tensione 230/400 V, considerando una tolleranza della tensione nominale del 10%, risulta una tensione massima continuativa Uc di 253 V per sistemi TN e TT. Corrente impulsiva da fulmine Iimp E’ la curva della corrente impulsiva standardizzata con forma d'onda 10/350 μs che viene anche denominata corrente impulsiva. Riproduce con i suoi parametri (ampiezza, carica, energia specifica) la sollecitazione di correnti da fulmine naturali. Le correnti impulsive da fulmine (10/350 μs) valgono per gli SPD di Tipo 1. Essi devono essere in grado di scaricare tali correnti impulsive da fulmine più volte senza distruzione. Corrente impulsiva di scarica nominale In La corrente di scarica nominale In è il valore di cresta della corrente che scorre attraverso il dispositivio di protezione da sovratensione (SPD). L’impulso 182 BLITZPLANER Con il livello di protezione di un SPD viene definito il massimo valore istantaneo della tensione ai terminali di un SPD, e allo stesso tempo viene caratterizzata la loro capacità di limitare le sovratensioni ad un livello residuo. A seconda del tipo di SPD, il livello di protezione è determinato dalle seguenti prove individuali: ⇒ tensione impulsiva di innesco 1,2/50 μs (100%) ⇒ tensione residua con corrente impulsiva nominale di scarica (secondo CEI EN 61643-11: Ures ) La scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni in base al luogo di utilizzo avviene secondo le categorie di sovratensione descritte nella norma IEC 60664-1. Va osservato che il valore minimo richiesto di 2,5 kV per un sistema trifase 230/400 V vale solo per le apparecchiature a installazione elettrica fissa. Apparecchi nei circuiti terminali, da essa alimentati, necessitano di un livello di protezione molto più basso di 2,5 kV. Anche secondo la IEC 60364-4-534 è richiesto un livello di protezione minimo di 2,5 kV, per un impianto di utenza in bassa tensione a 230/400V. Questo livello di protezione minimo può essere realizzato attraverso un'installazione coordinata di SPD del Tipo 1 e SPD del Tipo 2 oppure attraverso l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni combinati del Tipo 1. www.dehn.it Tenuta alla corrente di corto circuito E' il valore presunto della corrente di corto circuito a frequenza industriale, sopportata dal dispositivo di protezione da sovratensioni con il suo fusibile di protezione installato a monte. Capacità di estinzione della corrente susseguente con UC (If) Questa capacità, anche chiamata potere di interruzione, è il valore efficace non influenzato (valore presunto) della corrente susseguente di rete, che può essere estinto automaticamente dal dispositivio di protezione da sovratensioni, quando è applicata la tensione UC. Secondo CEI EN 62305-3 e IEC 60346-5-534 la capacità di estinzione della corrente susseguente degli SPD dovrebbe corrispondere al valore massimo di corrente da cortocircuito presunta sul luogo di installazione degli SPD. Negli impianti di distribuzione industriali, con correnti di corto circuito molto alti, deve essere scelto un fusibile di protezione in grado di interrompere la corrente susseguente di rete che attraversa il dispositivo di protezione. Secondo IEC 60364-5-534 e secondo EN 61643-11 gli SPD, che sono collegati tra il conduttore neutro e il conduttore PE, e per i quali dopo l'intervento può verificarsi una corrente susseguente con frequenza di rete (p. es. spinterometro), devono avere una capacità di estinzione della corrente susseguente di If ≥ 100 Aeff. Limitazione della corrente susseguente (per SPD Tipo 1 a tecnologia spinterometrica) Si definisce limitazione della corrente susseguente la capacità di un SPD con tecnologia spinterometrica, di limitare le correnti susseguenti di rete in modo tale che la corrente che scorre effettivamente sia decisamente inferiore alla corrente di cortocircuito presunta sul luogo di installazione. Attraverso un'elevata limitazione della corrente susseguente viene evitato che gli elementi di protezione a monte (p. es. fusibili) intervengano, perchè soggetti al passaggio di una corrente susseguente di rete troppo elevata. La limitazione della corrente susseguente è un parametro molto importante per garantire la continuità di servizio e quindi la disponibilità dell’impianto elettrico, in particolare per gli SPD ad innesco con basso livello di protezione. www.dehn.it Coordinamento Per garantire un'azione selettiva dei diversi SPD, è indispensabile un coordinamento energetico tra i singoli SPD. Il principio di base del coordinamento energetico è caratterizzato dal fatto che ogni stadio di protezione scarica solo l’energia di disturbo, per la quale l'SPD è predisposto. In caso di energie di disturbo maggiori, lo stadio di protezione a monte, ad esempio SPD Tipo 1, deve rilevare la scarica della corrente impulsiva e togliere il carico ai dispositivi di protezione a valle. Un tale coordinamento deve considerare tutti i disturbi, come le sovratensioni di manovra, le correnti parziali da fulmine, ecc. Una prova di coordinamento energetico secondo 62305-4 Allegato C "Coordinamento degli SPD" deve essere fornita dal costruttore. I dispositivi della famiglia Red/Line sono coordinati tra loro e provati per quanto riguarda il coordinamento energetico. Tensione TOV Con il termine TOV (TOV = Temporary Over Voltage) si intendono le sovratensioni temporanee, che possono verificarsi a causa di guasti nella rete in bassa 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 alternata nominale delle fasi verso terra. Nei sistemi 230/400 V per gli SPD tra L e N risulta una tensione TOV UTOV = 333,5 V. In caso di sovratensioni TOV, che si creano a causa di guasti di terra all'interno di un sistema ad alta tensione, per il percorso N-PE nei sistemi TT vale con una durata di 200 ms, UTOV = 1200V. I dispositivi della famiglia Red/Line sono predisposti e controllati in conformità alle tensioni TOV secondo norma EN 61643-11 La norma IEC 60346-5-534 richiede per gli SPD utilizzati negli impianti in bassa tensione di resistere alle tensioni TOV. I dispositivi della famiglia di prodotto Red/Line, sono dimensionati per tensioni TOV secondo CEI EN 61643 e soddisfano le prescrizioni secondo IEC 60346-5-534. 8.1.2 Utilizzo di SPD in diversi sistemi Misure di protezione atti a garantire la sicurezza delle persone hanno sempre la priorità sulle misure di protezione da sovratensioni. Poiché entrambe le misure sono direttamente legate al tipo di sistema utilizzato, e di conseguenza anche con BLITZPLANER 183 l'utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD), verranno di seguito descritti i sistemi TN, TT e IT e il rispettivo impiego degli SPD in questi sistemi. Le correnti elettriche che scorrono attraverso il corpo umano possono avere effetti pericolosi. Perciò sono necessarie, in ogni impianto elettrico, delle misure di protezione adeguate per evitare questo rischio. I componenti che si trovano in tensione durante il normale funzionamento devono essere isolati, rivestiti, schermati o sistemati in modo da impedire il contatto diretto con parti del corpo umano. Queste misure di protezione vengono denominate "protezione contro i contatti diretti". Inoltre, naturalmente, non deve esistere pericolo per le persone, quando a seguito di un guasto, ad esempio un isolamento difettoso, la tensione viene trasferita sull'involucro metallico (corpo dell’apparecchio elettrico). Questa protezione contro i pericoli, che potrebbero derivare dal contatto con corpi metallici o masse estranee in caso di guasto, viene denominata "protezione contro i contatti indiretti". ⇒ condizioni di messa a terra degli involucri delle apparecchiature negli impianti elettrici utilizzatori. Generalmente il limite della tensione di contatto continuativa UL permessa per tensioni alternate è di 50 V mentre per tensioni continue è di 120 V. T corpo dell'apparecchiatura messo a terra direttamente, indipendentemente da qualsiasi messa a terra eventualmente già esistente di un punto dell'alimentazione elettrica. N corpo dell'apparecchiatura direttamente collegato alla terra del sistema di alimentazione (messa a terra della sorgente elettrica). Le tensioni di contatto più elevate che possono verificarsi in caso di guasto, devono - nei circuiti terminali con prese e in circuiti che contengono dispositivi portatili appartenenti alla classe di isolamento I - essere interrotti in automatico entro 0,4 s. Nella distribuzione sono ammessi dei tempi di interruzione convenzionali fino a 5 s Nella CEI 64-8/4 sono descritte le misure di protezione in caso di contatto indiretto con conduttori di protezione. Queste misure di protezione comportano, in caso di guasto l’interruzione automatica o la segnalazione del guasto. Durante l'installazione delle misure per la "protezione contro i contatti indiretti" è necessaria un'assegnazione relativa alla configurazione del sistema e all'impianto di protezione. Secondo CEI 64-8/4 un sistema di distribuzione a bassa tensione è caratterizzato nella sua totalità, dalla sorgente di alimentazione fino all'ultimo utilizzatore da: ⇒ condizioni di messa a terra nel punto di alimentazione dell'impianto (ad esempio lato bassa tensione del trasformatore della rete di distribuzione locale) e 184 BLITZPLANER Vengono quindi definiti come sistemi di distribuzione tre tipi base: sistema TN, sistema TT e sistema IT Le lettere utilizzate hanno i seguenti significati: La PRIMA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra della sorgente di alimentazione elettrica: T messa a terra diretta di un punto del generatore elettrico (di solito il centro stella dell'avvolgimento del trasformatore) I isolamento di tutte le parti attive da terra oppure collegamento a terra di un punto della sorgente elettrica attraverso un'impedenza. La SECONDA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra degli corpi delle apparecchiature dell'impianto elettrico: LETTERE SUCCESSIVE descrivono la disposizione del conduttore neutro e del conduttore di protezione: S conduttore neutro e conduttore di protezione separati uno dall'altro C conduttore neutro e conduttore di protezione combinati (in un solo conduttore) Per il sistema TN risultano quindi tre possibili versioni: sistema TN-S, sistema TN-C, sistema TN-C-S. I dispositivi di protezione che possono essere installati nei diversi sistemi sono: ⇒ dispositivo di protezione da sovracorrente, ⇒ dispositivo di protezione a corrente differenziale, ⇒ dispositivo di controllo dell'isolamento, ⇒ dispositivo di protezione da tensione di guasto (in casi particolari). www.dehn.it Come già accennato, è necessario assegnare il dispositivo di protezione alla specifica configurazione di sistema. Risultano le seguenti assegnazioni: Sistema TN ⇒ dispositivo di sovracorrente, ⇒ dispositivo di protezione a corrente differenziale. Sistema TT ⇒ dispositivo di sovracorrente, ⇒ dispositivo di protezione a corrente differenziale, ⇒ dispositivo di protezione da tensione di guasto (in casi particolari). Sistema IT ⇒ dispositivo di sovracorrente, ⇒ dispositivo di protezione a corrente differenziale, ⇒ controllo dell'isolamento. Queste misure di protezione per le persone hanno priorità assoluta durante l'installazione degli impianti di alimentazione. Tutte le altre misure di sicurezza, come la protezione contro i fulmini e da sovratensioni di sistemi e impianti elettrici, devono essere subordinate a queste misure di protezione, prese contro il contatto indiretto con conduttori di protezione considerando la configurazione del sistema e il dispositivo di protezione e non possono essere disattivate attraverso l'utilizzo di dispositivi di protezione contro i fulmini e sovratensioni. A questo scopo deve anche essere considerato il caso di guasto di un SPD, anche se improbabile. Questo è di particolare importanza, perché dispositivi di protezione da sovratensioni sono sempre collegati al conduttore di protezione. Nei seguenti paragrafi viene descritto l'utilizzo degli SPD nelle diverse configurazioni di sistema. Questi esempi di circuito sono state ricavate dalla IEC 60364-5-534. Gli esempi di soluzione raffigurati illustrano l'utilizzo degli scaricatori di corrente da fulmine principalmente nella distribuzione elettrica, nel punto di consegna, cioè a monte del contatore. La norma IEC 60364-5-534 definisce il luogo di installazione www.dehn.it degli scaricatori di corrente da fulmine "vicino al punto di alimentazione dell'impianto". L'installazione degli scaricatori di corrente da fulmine nella zona a monte del contatore viene regolato p.es. in Germania dalla "Direttiva per l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni di Tipo 1 nei sistemi per l'alimentazione elettrica". Questa direttiva elaborata dalla VDEW [Associazione degli Distributori di energia elettrica Tedeschi] pone i requisiti di base che a seconda del distributore competente, possono portare a diverse esecuzioni tecniche. 8.1.3 Utilizzo di SPD nel sistema TN Per il sistema TN sono ammessi come dispositivi per la "protezione in caso di contatto indiretto" i dispositivi di sovracorrente e i dispositivi a corrente differenziale. Questo significa, per l'utilizzo di un SPD, che questi possono essere installati solo a valle dei dispositivi per la "protezione contro i contatti indiretti", per garantire, anche in caso di guasto di un SPD, le necessarie misure di protezione per le persone. Se un SPD di Tipo 1 o 2 viene installato a valle di un interruttore differenziale, è probabile che, in base alla corrente impulsiva scaricata verso PE, questo processo venga interpretato da un interruttore differenziale (RCD) come corrente di guasto e quindi interrompe il circuito. Inoltre, con l'utilizzo di un SPD di Tipo 1, in caso di sollecitazione con correnti parziali da fulmine, considerando l'elevata dinamica della corrente da fulmine, è probabile che l'interruttore differenziale venga danneggiato meccanicamente. In questo caso, la misura di protezione contro i contatti indiretti verrebbe vanificata. Questo deve essere naturalmente evitato, in modo che l'utilizzo dello scaricatore per corrente da fulmine di Tipo 1, così come l'utilizzo di un SPD Tipo 2, Figura 8.1.3.1 RCD distrutto da un fulmine possa avvenire a mon- BLITZPLANER 185 U0 = 230 V AC L1 L2 L3 PEN Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC => 3 x SPD con Uc 1,1 U0 255 V AC U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra RA Figura 8.1.3.2 Circuito di protezione “3-0” nel sistema TN-C te dell'interruttore differenziale. Quindi per SPD di Tipo 1 e 2, come misura per la "protezione contro i contatti indiretti" è possibile solo l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovracorrente. L'utilizzo di SPD è perciò sempre da analizzare nell'interazione con un fusibile come dispositivo di protezione da sovracorrente. La necessità di prevedere un fusibile di protezione nel ramo dello scaricatore, dipende dalla portata dell'interruttore a monte e dal fusibile di protezione ammesso per l'SPD. Per l'utilizzo di SPD di Tipo 1, 2 e 3 valgono, nel sistema TN, le seguenti tensioni continuative massime (Figure da 8.1.3.2 e 8.1.3.3a a b): U0 = 230 V AC L1 L2 L3 N PE Fase verso PE: Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC Neutro verso PE: Uc 230 V AC 3 x SPD con Uc 1 x SPD con Uc U0 1,1 U0 255 V AC 230 V AC I valori di U0 tra neutro e PE si riferiscono già alle condizioni di esercizio più sfavorevoli, e così non viene considerata la tolleranza del 10%. RA U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra Figura 8.1.3.3a Circuito di protezione “4-0” nel sistema TN-S U0 = 230 V AC L1 L2 L3 N PE Fase verso PE: Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC Neutro verso PE: Uc 230 V AC 3 x SPD con Uc 1 x SPD con Uc 1,1 U0 255 V AC 230 V AC I valori di U0 tra neutro e PE si riferiscono già alle condizioni di esercizio più sfavorevoli, e così non viene considerata la tolleranza del 10%. U0 U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra RA Figura 8.1.3.3b Circuito di protezione “3+1” nel sistema TN-S 186 BLITZPLANER Un esempio di collegamento per l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine e dispositivi di protezione da sovratensioni nel sistema TN-C-S è illustrato nella figura 8.1.3.4. Si può notare che l'utilizzo di un SPD di Tipo 3 avviene a valle dell'interruttore differenziale (RCD). A questo occorre aggiungere che: In base alla frequenza di sovratensioni di manovra nei circuiti finali, gli SPD di Tipo 3 vengono principalmente utilizzati per la protezione di sovratensioni trasversali. Queste sovratensioni si verificano di solito tra L e N. Con una limitazione di sovratensione tra L e N non viene scaricata corrente impulsiva verso PE, quindi questo processo non può essere interpretato come corrente differenziale da parte dell'RCD. Inoltre, gli SPD Tipo 3 sono previsti per una capacità di scarica nominale di 1,5 kA. Questi valori sono sufficienti in quanto gli stadi di protezione degli SPD Tipo 1 e 2 a monte, sono in grado di rilevare gli impulsi ricchi di energia. Con l'utilizzo di RCD resistenti alle correnti impulsive, queste ultime non sono in grado di far intervenire gli RCD o provocare danneggiamenti meccanici. Le immagini seguenti mostrano l'utilizzo di SPD nell'ambito di un concetto di protezione da fulminazione a zone e delle necessarie misure di protezione da fulmine e sovratensioni per un sistema TN-C-S. www.dehn.it Quadro generale Quadro secondario LPS esterno Scaricatore di corrente da fulmine Utenza finale Limitatore di sovratensione Protezione secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10) Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443) Wh Cassetta rete PEN L1 L2 L3 N PE RCD F1 F2 F3 MEBB EBB locale Figura 8.1.3.4 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-C-S Quadro secondario Utenza finale Limitatore di sovratensione Scaricatore di corrente da fulmine Protezione secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10) Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443) F1 RCD LPS esterno Quadro generale Wh Cassetta rete L1 L2 L3 N PE F3 F2 MEBB EBB locale Figura 8.1.3.5 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-S www.dehn.it BLITZPLANER 187 L1 L2 L3 N PE Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Prese elettriche Limitatore di sovratensione Tipo 3 ÜS-Schutz DEHNflex lunghezza linea ≥ 5 m 1 x DSA 230 LA per canaline portacavi Art. 924 370 DEHNflex 1 x DFL M 255 Art. 924 396 per sistemi sotto pavimentazione 1 x DFL M 255 per prese già esistenti Art. 924 396 16 A 125 A 1 DG MOD 275 PE Art. 952 400 Limitatore di sovratensione Tipo 2 lunghezza linea ≥ 15 m Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 315 A 1 con contatto di telesegnalamento: 1 x DG M TNS 275 FM Art. 952 405 Limitatore di sovratensione Tipo 2 DEHNbloc® Maxi Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea al DEHNguard®. Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 315 A 1 DEHNventil® Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea agli SPD di Tipo 2 e 3 della Red/Line. Scaricatore combinato Tipo 1 315 A 1 L1 L3 L L3' L' L L' L L1« L3 L3« DBM 1 255 L DBM 1 255 L N/PEN N’/PEN N’/PEN N’/PEN D S I N/PEN ! Art. 900 120 Art. 900 222 Art. 900 611 3x 1x alt. 3 x 1x DBM 1 255 L MVS 1 8 DBM 1 255 MVS 1 8 D S I ! N/PEN D S I DV MOD 255 DBM 1 255 L DEHNventil® N´/PEN EBB L2« DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® DB 3 255 H 1 x DB 3 255 H alt. 3 x DB 1 255 H 1 x MVS 1 8 L2 L' DEHNventil® L2' DV MOD 255 L2 DEHNventil® L1' DV MOD 255 L1 N/PEN ! Art. 900 026 Art. 900 611 Art. 900 025 Art. 900 611 PEN 1 x DV M TNC 255 alt. 1 x DV M TNC 255 FM disponibile come variante 1 x DV M TNS 255 alt. 1 x DV M TNS 255 FM Art. 951 300 Art. 951 305 Art. 951 400 Art. 951 405 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 188 BLITZPLANER www.dehn.it Distribuzione principale 1 x DG M TNS 275 Distribuzione secondaria PE Segnalazione guasti DG MOD 275 DG MOD 275 N DEHNguard® L3 DEHNguard® L2 DG MOD 275 DG MOD 275 DEHNguard® L1 DEHNguard® N DG MOD 275 DEHNguard® L3 DG MOD 275 DEHNguard® L2 DG MOD 275 DEHNguard® L1 DEHNguard® 125 A 1 L1 L2 L3 N PE Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Prese elettriche Limitatore di sovratensione Tipo 3 Überspannungsschutz S-PROTECTOR 1 Defect 0 230V~ SFL-Protector lunghezza linea ≥ 5 m 1 x NSM PRO EW Art. 924 342 1 x SF PRO 1 x S PRO Art. 909 820 Art. 909 821 1 x SFL PRO Art. 912 260 16 A PEN DG MOD 275 Segnalazione guasto L3 DEHNguard® DEHNguard® L2 DG MOD 275 DEHNguard® L1 DG MOD 275 PEN Art. 952 300 Limitatore di sovratensione Tipo 2 lunghezza linea ≥ 15 m Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 315 A 1 con contatto di telesegnalamento: 1 x DG M TNC 275 FM Art. 952 305 Limitatore di sovratensione Tipo 2 DEHNbloc® Maxi Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea al DEHNguard®. Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 315 A 1 DEHNventil® Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea agli SPD di Tipo 2 e 3 della Red/Line. Scaricatore combinato Tipo 1 315 A 1 L1 L3 L L3' L' L L' L L1« DBM 1 255 L DBM 1 255 L DBM 1 255 L N’/PEN N’/PEN N’/PEN DEHNventil® N´/PEN N/PEN D S I N/PEN ! EBB L2« L3 L3« DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® DB 3 255 H 1 x DB 3 255 H alt. 3 x DB 1 255 H 1 x MVS 1 8 L2 L' Art. 900 120 Art. 900 222 Art. 900 611 3x 1x alt. 3 x 1x DBM 1 255 L MVS 1 8 DBM 1 255 MVS 1 8 D S I ! N/PEN D S I DV MOD 255 L2' DEHNventil® L2 DV MOD 255 L1' DEHNventil® L1 N/PEN ! Art. 900 026 Art. 900 611 Art. 900 025 Art. 900 611 PEN 1 x DV M TNC 255 alt. 1 x DV M TNC 255 FM Distribuzionre principale 1 x DG M TNC 275 DV MOD 255 DEHNguard® L3 DG MOD 275 DEHNguard® L2 DG MOD 275 DEHNguard® L1 Distribuzione secondaria 125 A 1 DG MOD 275 125 A 1 Art. 951 300 Art. 951 305 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore Figura 8.1.3.7 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - esempio palazzina uffici con separazione del PEN nel quadro di distribuzione secondario www.dehn.it BLITZPLANER 189 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 16 A 1 senza filtro di rete NF 10 sono possibili 25 A 3 3A 1 Limitatore di sovratensione Tipo 3 4 L L N N IN function DEHN SPD SPS PRO DEHNrail DR MOD 255 / IN NETZFILTER N L1 PLC PLC L2 L' L' N' N' N L1 Art. 912 253 2 1 x SPS PRO L2 L3 1 10 A 1 linea ≥ 5 m Apparecchio elettronico DR 230 3N FML OUT OUT / FM lunghezza L3 DEHNrail 230/3N FML 1 x DR M 2P 255 FM 1 x NF 10 Art. 953 205 Art. 912 254 1 x DR 230 3N FML Art. 901 130 Quadro di comando / macchina L1 L2 L3 N PE 16 A DEHNguard 2 DG MOD 275 PEN DEHNbloc® Maxi Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea al DEHNguard®. Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 315 A 1 315 A 1 L1 ® ® ® DEHNbloc NH DEHNbloc NH DB NH00 255 DB NH00 255 L' L L' L L1« DEHNsignal DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DSI DBM DBM 1 255 L DBM 1 255 L DBM 1 255 L N’/PEN N’/PEN N’/PEN 1 2 3 D S I N/PEN ! EBB 3 x DB NH00 255 H alt. 3 x DB 1 255 H 1 x MVS 1 8 Art. 900 273 Art. 900 222 Art. 900 611 3 x DBM 1 255 L 1 x MVS 1 8 alt. 3 x DBM 1 255 S D S I ! N/PEN L2 L2« L3 L3« L' DEHNventil DEHNbloc NH DB NH00 255 L D S I N/PEN ! Art. 900 026 Art. 900 611 Art. 900 220 PEN 1 x DV M TNC 255 FM alt. 1 x DV M TNC 255 Segnalazione guasto 14 11 12 DV MOD 255 315 A 1 Scaricatore combinato Tipo 1 DEHNventil Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 DEHNventil® Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea agli SPD di Tipo 2 e 3 della Red/Line. DV MOD 255 lunghezza linea ≥ 15 m Limitatore di sovratensione Tipo 2 DEHNventil Limitatore di sovratensione Tipo 2 1 x DG M TNC 275 Art. 952 300 con contatto di telesegnalamento: 1 x DG M TNC 275 FM Art. 952 305 DV MOD 255 Art. 900 261 Segnalazione guasto 3 x V NH00 280 Distribuzione principale V NH 00 280 DEHNguard VNH V NH 00 280 L3 DG MOD 275 VNH V NH 00 280 DEHNguard VNH L2 DG MOD 275 L1 Distribuzione secondaria 125 A 1 Art. 951 305 Art. 951 300 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore 2) 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 190 BLITZPLANER www.dehn.it 2 3 DR MOD 255 DEHNrail Caldaia 4 1 x DR M 2P 255 16 A KW h PEN L1 DEHNventil® ZP DV ZP TNC 255 L2 230V~ 1 x S PRO 1 x SF PRO 1 x SFL PRO 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 1 x DV ZP TNC 255 Art. 900 390 disponibile in alternativa per sistemi a 5 conduttori 1 x DV ZP TT 255 Art. 900 391 L3 PEN 315 A gL/gG S-PROTECTOR Art. 953 200 Scaricatore combinato Tipo 1 Prese elettriche 1 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Regolazione caldaia Limitatore di sovratensione Tipo 3 Defect Art. 909 821 Art. 909 820 Art. 912 260 Distribuzione centrale L1 L2 L3 N PE EEB PEN L1 L2 L3 Figura 8.1.3.9 Utilizzo di SPD nel sistema TN - esempio casa unifamiliare 8.1.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT Per il sistema TT, i dispositivi di "protezione contro i contatti indiretti" ammessi sono i dispositivi di protezione da sovracorrente, dispositivi di protezione a corrente differenziale (RCD) e, in casi particolari, i dispositivi di protezione da tensione di guasto. Questo significa, per l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine o di sovratensioni nel sistema TT, che possono essere installati solo a valle dei dispositivi di protezione sopra descritti, per garantire in caso di guasto di un dispositivo di protezione da sovratensioni (SPD), la "protezione contro i contatti indiretti". Come già descritto nel paragrafo 8.1.3, nella disposizione dei Tipi 1 e 2 a valle di un RCD occorre prevedere che, in seguito ad una corrente impulsiva scaricata verso PE, questo processo di scarica venga interpretato dall'RCD come una corrente di guasto e quindi interrompa il circuito. Durante l'utilizzo di SPD del Tipo 1 occorre inoltre partire dal presupposto che, come per il sistema TN, l'RCD, attraverso la dinamica della corrente parziale da fulmine scari- www.dehn.it cata in caso di innesco degli SPD di Tipo 1, verrebbe danneggiato meccanicamente. In questo modo il dispositivo per la "protezione contro i contatti diretti" verrebbe danneggiato e le misure di protezione verrebbero vanificate. Una tale situazione, che può avere come conseguenza la messa in pericolo delle persone, deve naturalmente essere evitata. Perciò, nel sistema TT, la disposizione degli SPD di Tipo 1 e anche degli SPD di Tipo 2, deve avvenire in linea di massima a monte dell'interruttore differenziale. Gli SPD di Tipo 1 e 2 nel sistema TT devono essere disposti in modo che le condizioni per l'utilizzo dei dispositivi di protezione da sovracorrente per la "protezione contro i contatti indiretti" vengono rispettate: In caso di guasto, cioè in caso di SPD difettoso, devono scorrere delle correnti di cortocircuito che determinino l'interruzione automatica dei dispositivi di protezione da sovracorrente entro 5 s. Se la disposizione degli scaricatori fosse effettuata per il sistema TT, come mostrato nelle figure 8.1.3.4 e 8.1.3.5, per il sistema TN, in caso di guasto, non si formerebbero correnti di cortocircuito, ma solo BLITZPLANER 191 correnti di guasto verso terra. Queste correnti di guasto verso terra, tuttavia, in determinate circostanze non provocano l’intervento, nel tempo richiesto, dei dispositivi di protezione contro le sovracorrenti installati a monte. U0 = 230 V AC L1 L2 L3 N PE Fase verso PE: Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC Neutro verso PE: Uc 230 V AC 1,1 U0 3 x Scaricatore con Uc 255 V AC La disposizione degli SPD Tipo 1 e 2 nel sistema TT 1 x Scaricatore N-PE con Uc 230 V AC avviene per questo tra L e I valori U0 tra conduttore neutro e PE N. Con questa disposizione si riferiscono già alle condizioni di si vuole garantire che, in esercizio più sfavorevoli, e quindi caso di un dispositivo di U0 non è da considerare una tolleranza protezione difettoso nel del 10%. sistema TT, circola una corrente di cortocircuito che provochi l’intervento del dispositivo di protezione U0 = Tensione nominale delle fasi contro la sovracorrente a RA verso terra monte. Tuttavia, poiché le correnti da fulmine generalmente fluiscono verso Figura 8.1.4.1 Sistema TT (230/400 V); versione di circuito "3+1" terra, cioè PE, deve essere aggiunto un ulteriore percorso di scarica tra N e PE. Gli SPD di Tipo 2 vengono collegati anch’essi tra L Questi cosiddetti "scaricatori N-PE" devono soddie N e tra N e PE. Per gli SPD tra N e PE, in combinasfare determinati requisiti, dal momento che da un zione con gli SPD di Tipo 2, la capacità di scarica lato deve essere trasportata la somma delle cordeve essere di almeno in ≥ 20 kA (8/20 μs) per sisterenti parziali di scarica da L1, L2, L3 e N e dall'altro mi trifase e in ≥ 10 kA (8/20 μs) per sistemi monofalato, per effetto di un possibile spostamento del se. centro stella, deve essere presente una capacità di estinzione di corrente susseguente di 100 Aeff. Per Poiché il coordinamento avviene sempre in base al l'utilizzo di SPD nel sistema TT tra L e N valgono le rischio maggiore presunto (forma d'onda 10/350 seguenti tensioni continuative massime (Figura μs), per gli scaricatori N-PE di Tipo 2 della famiglia 8.1.4.1): Red/Line viene preso, come base, un valore di 12 kA (10/350 μs). La capacità di sopportare la corrente da fulmine degli SPD di Tipo 1 viene definita in corrispondenUn esempio di collegamento per l'utilizzo di SPD za ai livelli di protezione LPL I, II, III/IV, secondo nel sistema TT è illustrato nelle figure 8.1.4.2. CEI EN 62305-1. 8.1.4.6 L'utilizzo di limitatori di sovratensione di Per la capacità di sopportare la corrente da fulmiTipo 3 viene effettuato come per il sistema TN a ne degli SPD tra N e PE devono essere rispettati i valle dell'RCD. La corrente impulsiva scaricata da seguenti valori: questo SPD è generalmente così bassa, che questo processo non viene riconosciuto dall'RCD come una corrente differenziale. 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). 192 BLITZPLANER Tuttavia, anche in questo caso è consigliato di utilizzare un RCD resistente alle correnti impulsive. www.dehn.it LPS esterno Quadro generale Utenze finali Quadro secondario Scaricatore di corrente da fulmine Limitatore di sovratensione Protezione contro i fulmini e sovratensioni secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10) Protezione dalle sovratensioni secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443) L1 L2 L3 N PE RCD F1 Wh Cassetta rete F2 F3 MEBB EBB locale Figura 8.1.4.2 Utilizzo di SPD nel sistema TT Limitatore di sovratensione Tipo 3 2 3 DR MOD 255 DEHNrail Caldaia 4 1 x DR M 2P 255 16 A DEHNflex Art. 953 200 1 x DFL M 255 Scaricatore combinato tipo 1 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 DV MOD NPE 50 N« DEHNventil N DV MOD 255 L3« DEHNventil L3 DV MOD 255 L2« DEHNventil L2 DV MOD 255 L1« DEHNventil L1 125 A 1 x DV M TT 255 PE Prese elettriche Regolazione caldaia 1 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Art. 951 310 Art. 924 396 Distribuzione centrale L1 L2 L3 N PE EBB Figura 8.1.4.3 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio casa unifamiliare www.dehn.it BLITZPLANER 193 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 ÜS-Schutz DEHNflex lunghezza linea ≥ 5 m 1 x DSA 230 LA per canaline portacavi Art. 924 370 1 x DFL M 255 Art. 924 396 per sistemi sotto pavimentazione 1 x STC 230 per prese esistenti Prese elettriche L1 L2 L3 N PE Art. 924 350 16 A RCD DG MOD NPE DG MOD 275 PE PE 315 A 1 Scaricatore combinato Tipo 1 315 A 1 L1 L1' L2 L2' L3 L L3' L L' L L' N L1« N´/PEN Durchgangsklemme DEHNgap B/n DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNgap Maxi DK 35 DGP BN 255 DBM 1 255 L DBM 1 255 L DBM 1 255 L N’/PEN N’/PEN N’/PEN N/PEN D S I ! EBB 1x alt. 3 x 1x 1x 1x DB 3 255 H DB 1 255 H DGP BN 255 DK 35 MVS 1 4 Art. 900 120 Art. 900 222 Art. 900 132 Art. 900 699 Art. 900 610 N/PEN D S I N/PEN ! D S I ! N/PEN L2 L2« L3 L3« N N« N' DGP M255 DEHNventil® DEHNbloc® DB 3 255 H L' N DV MOD NPE 50 L1 D S I ! PE Segnalazione guasto 3x alt. 3 x 1x 1x DBM 1 255 L DBM 1 255 DGPM 255 MVS 1 8 Art. 900 026 Art. 900 025 Art. 900 055 Art. 900 611 1 x DV M TT 255 FM alt. 1 x DV M TT 255 Art. 951 315 Art. 951 310 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore Figura 8.1.4.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio palazzina uffici 194 BLITZPLANER www.dehn.it Distribuzione principale Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 DEHNventil® 315 A 1 DEHNbloc® Maxi Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea al DEHNguard®. DV MOD 255 Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 DEHNventil® Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea agli SPD di Tipo 2 e 3 della Red/Line. DEHNventil® lunghezza linea ≥ 15 m Limitatore di sovratensione Tipo 2 DV MOD 255 Limitatore di sovratensione Tipo 2 con contatto di telesegnalamento: 1 x DG M TT 275 FM Art. 952 315 DEHNventil® Art. 952 310 DV MOD 255 1 x DG M TT 275 Segnalazione guasto N DEHNguard® L3 DEHNguard® DG MOD 275 DEHNguard® DG MOD NPE DEHNguard® L2 DEHNguard® L1 N DG MOD 275 DEHNguard® L3 DG MOD 275 DEHNguard® L2 DG MOD 275 DEHNguard® L1 Distribuzione secondaria 125 A 1 DG MOD 275 125 A 1 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 Limitatore di sovratensione Tipo 3 16 A 1 senza filtro di rete NF 10 sono possibili 25 A 3 3A 1 4 L L N N IN DR MOD 255 function DEHN SPD SPS PRO DEHNrail / IN NETZFILTER N L1 PLC PLC L' L' Apparecchio elettronico N' N' N L1 Art. 912 253 2 1 x SPS PRO L2 L3 1 10 A 1 linea ≥ 5 m L3 DR 230 3N FML OUT OUT / FM lunghezza L2 DEHNrail 230/3N FML 1 x DR M 2P 255 FM 1 x NF 10 Art. 953 205 Art. 912 254 1 x DR 230 3N FML Art. 901 130 Quadro di comando / macchina L1 L2 L3 N PE 16 A PE Limitatore di sovratensione Tipo 2 DEHNventil® Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea agli SPD di Tipo 2 e 3 della Red/Line. DEHNbloc® Maxi Coordinato senza ulteriore lunghezza di linea al DEHNguard®. Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 315 A 1 315 A 1 L1 ® ® ® DEHNbloc NH DEHNbloc NH DB NH00 255 DB NH00 255 L L' L L' N L1« DEHNsignal DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNbloc® Maxi DEHNgap Maxi DSI DV DBM 1 255 L DBM 1 255 L DBM 1 255 L N’/PEN N’/PEN N’/PEN 1 2 3 4 D S I N/PEN ! EBB 3 x DB NH00 255 H 1 x DGP B NH00 N 255 Art. 900 273 Art. 900 269 3x alt. 3 x 1x 1x D S I ! DBM 1 255 L DBM 1 255 DGPM 255 MVS 1 8 N/PEN D S I ! N/PEN L2 L2« L3 L3« N N« N' DGP M255 DEHNventil® DEHNbloc NH DB NH00 255 L' N DV MOD NPE 50 ® DEHNbloc NH DB NH00 255 L DEHNventil® 14 11 12 DV MOD 255 315 A 1 D S I ! Art. 900 026 Art. 900 025 Art. 900 055 Art. 900 611 PE Distribuzione principale Scaricatore combinato Tipo 1 DEHNventil® Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 DV MOD 255 lunghezza linea ≥ 15 m DEHNventil® Limitatore di sovratensione Tipo 2 con contatto di telesegnalamento: 1 x DG M TT 275 FM Art. 952 315 DV MOD 255 Art. 952 310 Segnalazione guasto 1 x DG M TT 275 Segnalazione guasto PE DG MOD NPE DEHNguard® N DG MOD 275 L3 DEHNguard® L2 DEHNguard® DEHNguard® L1 DG MOD NPE DEHNguard® N DG MOD 275 DEHNguard® L3 DG MOD 275 DEHNguard® L2 DG MOD 275 DEHNguard® L1 Distribuzione secondaria 125 A 1 DG MOD 275 125 A 1 DG MOD 275 RCD Segnalazione guasto 1 x DV M TT 255 FM alt. 1 x DV M TT 255 Art. 951 315 Art. 951 310 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore Figura 8.1.4.5 Utilizzo di SPD nel sistema TT – Esempio impianto industriale www.dehn.it BLITZPLANER 195 8.1.5 Utilizzo di SPD nel sistema IT Per il sistema IT si considerano dispositivi di "protezione contro contatti indiretti" i dispositivi di sovracorrente, i dispositivi di protezione a corrente differenziale (RCD) e i dispositivi di controllo dell'isolamento. Mentre nei sistemi TN o TT la "protezione contro i contatti indiretti" in caso di un primo guasto viene garantito dalle condizioni di intervento dei dispositivi di protezione da sovracorrente o RCD, nel sistema IT, dopo il primo guasto avviene soltanto una segnalazione. Una tensione di contatto troppo elevata non può verificarsi, dal momento che al primo guasto nel sistema IT viene solo creato un riferimento verso terra del sistema. Il sistema IT diventa quindi un sistema TN o TT. Perciò, un sistema IT dopo il primo guasto può continuare ad operare senza rischio, in modo che i lavori o i processi di produzione già iniziati (ad esempio nell’industria chimica) possano essere conclusi. Al primo guasto il conduttore di protezione assume il potenziale della fase difettosa, il che tuttavia non rappresenta un pericolo, dal momento che attraverso il conduttore di protezione tutti i corpi e le parti metalliche toccabili assumano lo stesso potenziale e quindi non si possono creare differenze di potenziale pericolose. Occorre tuttavia osservare che al primo caso di guasto la tensione dei conduttori non difettosi verso terra corrisponde nel sistema IT alla tensione tra le fasi. Quindi, in un sistema IT 230/400V, in caso di un'SPD difettoso, si avrà una tensione di 400V all’SPD non difettoso. Questo possibile stato di funzionamento deve essere preso in considerazione nella scelta degli SPD per quanto riguarda la tensione massima ammessa. Osservando i sistemi IT occorre distinguere tra sistemi IT con conduttore neutro e sistemi IT senza conduttore neutro. Per sistemi IT senza conduttore neutro gli SPD vengono installati nel cosiddetto circuito "3+0" tra ogni fase e il conduttore PE. Per sistemi IT con conduttore neutro può essere utilizzato il circuito "4+0" o "3+1". Se si utilizza il circuito "3+1" occorre prestare attenzione ad inserire anche nel ramo N-PE un SPD con una capacità di estinzione della corrente susseguente appropriata alle condizioni del sistema. Per l'utilizzo degli SPD di Tipo 1, 2 e 3 nei sistemi IT senza e con conduttore neutro valgono le seguenti 196 BLITZPLANER UL-L L1 L2 L3 PE 500 V AC Fase verso PE: Uc 500 V AC 3 x scaricatore con Uc UL-L 500 V AC I valori di Uc si riferiscono già alle condizioni di esercizio più sfavorevoli, e quindi non è da considerare la tolleranza del 10%. RA Figura 8.1.5.1a Sistema IT senza neutro distribuito; circuito “3-0” U0 = 230 V AC L1 L2 L3 N PE Fase verso neutro: 3 x 230 V = 398 V AC Uc Neutro verso PE: Uc 230 V AC Ã3 U0 U0 RA 3 x scaricatore con Uc 1 x scaricatore con Uc 398 V AC 230 V AC I valori di Uc si riferiscono già alle condizioni di esercizio più sfavorevoli, e quindi non è da considerare la tolleranza del 10%. U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra Figura 8.1.5.1b Sistema IT con neutro distribuito; circuito “4-0” U0 = 230 V AC L1 L2 L3 N PE Fase verso neutro: Uc 1,1 x 230 V = 253 V AC Neutro verso PE: Uc 230 V AC 3 x scaricatore con Uc 1 x scaricatore con Uc 1,1 U0 253 V AC 230 V AC I valori di U0 tra neutro e PE si riferiscono già alle condizioni di esercizio più sfavorevoli, e quindi non è da considerare la tolleranza del 10%. U0 RA U0 = Tensione nominale delle fasi verso terra Figura 8.1.5.1c Sistema IT con neutro distribuito; circuito “3+1” www.dehn.it LPS esterno Quadro generale Utenze finali Quadro secondario Scaricatore di corrente da fulmine Limitatore di sovratensione Protezione secondo CEI EN 62305 (CEI 81-10) Protezione secondo IEC 60364-4-443 (CEI 64-8-443) F1 L1 L2 L3 Wh Cassetta rete PE F2 F3 MEBB EBB locale Figura 8.1.5.2 Utilizzo di SPD nel sistema IT senza neutro distribuito tensioni massime continuative (Figure 8.1.5.1a-c). 3 x DG S 440 1 x MVS 1 4 Distribuzione secondaria Segnalazione guasto DG MOD 440 DEHNguard DG MOD 440 DEHNguard DEHNguard DG MOD 440 DG MOD 440 DG MOD 440 DEHNguard 1 125 A DEHNguard 1 125 A DG MOD 440 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore DEHNguard L1 L2 L3PE con contatto di telesegnalamento: 3 x DG S 440 FM Art. 952 095 1 x MVS 1 4 Art. 900 610 Art. 952 075 Art. 900 610 Limitatore di sovratensione Tipo 2 Limitatore di sovratensione Tipo 2 Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 L L' PE PE' DEHNbloc® MAXI DBM 440 3 x DBM 440 L L' DEHNbloc® MAXI DBM 440 PE PE' L L' PE DEHNbloc® MAXI DBM 440 Art. 900 044 Figura 8.1.5.3 Utilizzo di SPD nel sistema IT 400 V - esempio senza neutro distribuito www.dehn.it PE' Distribuzione principale DEHNbloc® Maxi 1 250 A Con un secondo guasto in un sistema IT deve quindi avvenire l'intervento del dispositivo di protezione. Per l'utilizzo di SPD nel sistema IT in combinazione con un dispositivo per la "protezione contro i contatti indiretti" valgono le stesse indicazioni fornite nei paragrafi 8.1 e 8.2 per i sistemi TN e TT. E' quindi consigliato anche nel sistema IT l'utilizzo di SPD di Tipo 1 e 2 a monte dell'RCD. Un esempio di collegamento per l'utilizzo di SPD nel sistema IT senza conduttore neutro è illustrato nella figura 8.1.5.2 e 8.1.5.3. La figura 8.1.5.4 illustra l'utilizzo di SPD nel sistema IT con conduttore neutro distribuito. BLITZPLANER 197 L1 L2 L3 N PE 1 125 A 4 x DG S 275 1x MVS 1 8 1x DK 35 Durchgangsklemme DG MOD 275 DEHNguard DG MOD 275 DEHNguard DG MOD 275 DEHNguard DG MOD 275 DEHNguard DK 35 Art. 952 070 Art. 900 611 Art. 900 699 Distribuzione secondaria Limitatore di sovratensione Tipo 2 1 Distribuzione principale DEHNbloc® Scaricatore di corrente da fulmine coordinato Tipo 1 tezione del dispositivo di protezione da sovratensioni. Per questa ragione, nella IEC 60364-5-534 viene proposto per il collegamento dei dispositivi di protezione da sovratensioni una tecnica di collegamento a V, come illustrato nella figura 8.1.6.1. In questo caso non vengono utilizzate diramazioni separate per il collegamento dei dispositivi di protezione da sovratensioni. Collegamento parallelo secondo IEC 60364-5-534 La tecnica di collegamento a V non è utilizzabile in 4x DBM 1 255 Art. 900 025 1x MVS 1 8 Art. 900 611 tutte le condizioni del1x DK 35 Art. 900 699 l'impianto. Le correnti nominali che nell'ambito di un cablaggio a V vengono condotte EBB attraverso morsetti doppi 1) solo necessario, se nell’impianto a monte non è già presente una protezione da sovracorrente con valore nominale uguale o minore al limitatore di sovratensione, sono limitate dalla Figura 8.1.5.4 Utilizzo di SPD nel sistema IT 230/400 V - esempio con conduttore neutro distribuito capacità di carico termico dei suddetti morsetti doppi. Per questa ragione il 8.1.6 Calcolo delle lunghezze dei conduttori costruttore prescrive un determinato valore di fusibile di protezione massimo ammissibile del disposidi collegamento per SPD tivo di protezione da sovratensioni, il che a sua volIl calcolo delle lunghezze dei collegamenti per ta, per sistemi con carichi nominali maggiori rende dispositivi di protezione da sovratensione costituitalvolta inutilizzabile il cablaggio a V. sce una parte importante delle norme di installaAttualmente sono disponibili sul mercato dei zione IEC 60364-5-534. cosiddetti "morsetti doppi per il collegamento di Gli aspetti elencati di seguito sono spesso ragione due conduttori", con i quali questa "problematidi contestazione durante i controlli da parte di ca" può essere risolta. Quindi, con un aumento periti, ispettori, ecc. della corrente di esercizio possono essere mantenute minime le lunghezze di collegamento. Con Collegamento passante a V secondo l'utilizzo di tali morsetti occorre tuttavia rispettare IEC 60364-5-534 il valore dei prefusibili di protezione raccomandati Decisivo per la protezione di impianti, apparecdal costruttore (Figure 8.1.6.2 e 8.1.6.3). chiature e utenze è il valore effettivo della tensioSe il cablaggio a V è del tutto escluso, è necessaria ne impulsiva presente sugli impianti da proteggel'installazione dei dispositivi di protezione dalle re. Un effetto di protezione ottimale si ottiene sovratensione in una diramazione separata del cirquando il livello della tensione impulsiva sull'imcuito. Se il valore nominale del fusibile installato a pianto da proteggere corrisponde al livello di promonte dell'impianto supera il valore massimo di 315 A L L' L L' ® L' ® L L' ® DEHNbloc Maxi DEHNbloc Maxi DEHNbloc Maxi Durchgangsklemme DEHNbloc Maxi DBM 1 255 L DK 35 DBM 1 255 L N/PEN D S I ! 198 BLITZPLANER L ® N/PEN DBM 1 255 L N/PEN D S I ! N/PEN DBM 1 255 L N/PEN D S I ! N/PEN N/PEN D S I ! N/PEN www.dehn.it iImp usp UTot UTot = usp iImp Corrente impulsiva scaricata usp Tensione di limitazione del dispositivo di protezione UTot Tensione residua ai morsetti dell’apparecchio finale Figura 8.1.6.1 Collegamento a V di dispositivi di protezione da sovratensione Figura 8.1.6.2 Principio del "morsetto di collegamento doppio" (ZAK) rappresentazione unipolare corrente nominale permesso per il fusibile di protezione del dispositivo di protezione da sovratensioni, la diramazione del dispositivo di protezione da sovratensioni deve essere dotata di un proprio fusibile di protezione per lo scaricatore di sovratensione (Figura 8.1.6.4) oppure vengono utilizzati degli SPD con prefusibile integrato (Figure 8.1.6.5 e 8.1.6.6). All'innesco del dispositivo di protezione da sovratensioni nella diramazione, altri elementi (conduttori, fusibile) vengono attraversati dalla corrente impulsiva, che provoca sulle relative impedenze delle cadute di tensione dinamiche. Qui si può notare che la componente ohmica rispetto alla componente induttiva è trascurabile. Figura 8.1.6.3 Morsetto doppio STAK 2X16 Tenendo conto della relazione ⎛ di ⎞ udyn = i ⋅ R + ⎜ ⎟ L ⎝ dt ⎠ e delle velocità di variazione della corrente (di/dt) per processi transienti di alcune 10 kA/μs, la caduta di tensione dinamica udyn viene determinata per lo più dalla componente induttiva. Per mantenere ridotta questa caduta di tensione, l'induttanza del collegamento e quindi la sua lunghezza devono essere tenuti al minimo possibile dall'installatore specializzato che esegue i lavori. Nella IEC 60364-5-534 viene perciò suggerito di prevedere una lunghezza complessiva del collegamen- L/N udyn 1 usp iImp UTot udyn 2 PE iImp UTot = udyn 1 + usp + udyn 2 Corrente impulsiva di scarica usp Tensione di limitazione del dispositivo UTot Tensione residua ai morsetti dell'apparecchio finale udyn 1 Caduta di tensione dinamica sul lato fase del dispsitivo di protezione udyn 2 Caduta di tensione dinamica sul lato terra del dispsitivo di protezione Figura 8.1.6.4 Collegamento dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni nella diramazione www.dehn.it Figura 8.1.6.5 DEHNbloc Maxi S: scaricatore di corrente da fulmine coordinato con prefusibile integrato Figura 8.1.6.6 Limitatore di sovratensione VNH Tipo 2 per l’utilizzo con portafusibili NH BLITZPLANER 199 a SPD E/l b SPD E/l EBB b1 EBB Con l’installazione del collegamento y, la distanza tra il quadro di allacciamento e misura o distribuzione principale e la barra equipotenziale è irrilevante. La soluzione di questo problema riguarda esclusivamente la scelta del conduttore di collegamento sul lato terra dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni. b2 a + b ≤ 0,50 m (b1 + b2) < 0,50 m Disposizione del collegamento sul lato fase Anche la lunghezza del collegamento sul lato fase deve essere considerata. A questo scopo può essere utile l'esempio seguente: Negli impianti di distribuzione estesi deve essere prevista una protezione da sovratensioni per il sistema di distribuzione a sbarre e per i relativi circuiti (da A a D) (Figura 8.1.6.9). Figura 8.1.6.7 Lunghezze di collegamento massime suggerite per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni nella diramazione to dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni nelle diramazioni dei conduttori non superiore a 0,5 m (Figura 8.1.6.7). Disposizione del collegamento verso terra Questo requisito apparentemente difficile da mettere in pratica verrà spiegato con l'esempio delle figure 8.1.6.8a e b. Viene illustrato un collegamento equipotenziale principale di un impianto di utenza in bassa tensione secondo CEI 64-8/4, nel quale il collegamento equipotenziale antifulmine viene completato con l'utilizzo di un dispositivo di protezione dalle sovratensioni del Tipo 1. I provvedimenti in figura 8.1.6.8a sono state installate indipendentemente. Il PEN è stato collegato con la barra equipotenziale e attraverso un conduttore equipotenziale separato è stato eseguito il collegamento a terra degli scaricatori. La lunghezza di collegamento effettiva (Ia) per i dispositivi di protezione da sovratensioni è perciò la distanza tra il punto di installazione dei dispositivi di protezione da sovratensioni (ad esempio quadro di allacciamento rete, distribuzione principale) fino alla barra equipotenziale. Con un collegamento di questo tipo si ottiene raramente una protezione efficace. Senza grandi sforzi è possibile, diminuire la lunghezza di collegamento effettiva degli scaricatori (Ib < 0,5 m) collegando il conduttore come illustrato in figura 8.1.6.8b. Questo viene ottenuto tramite un conduttore di "bypass" (y) dall'uscita lato terra degli scaricatori verso PEN. Il collegamento dall'uscita lato terra degli scaricatori verso la barra equipotenziale (x), viene mantenuto. 200 BLITZPLANER Per l'utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni in questo caso vengono considerati in alternativa i luoghi di installazione 1 e 2. Il luogo di installazione 1 si trova direttamente sull'alimentazione del sistema a barre. Quindi, per tutte le utenze è garantita nella stessa misura, la protezione da sovratensione. La lunghezza effettiva dei collegamenti dello scaricatore nel punto di installazione 1 risulta I1 per tutte le utenze. A volte, per ragioni di spazio, il luogo di installazione dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni viene scelto lungo il percorso del sistema di distribuzione a sbarre. In casi estremi può essere scelto il luogo di installazione 2, per la disposizione indicata in figura 8.1.6.9. Per quanto riguarda il circuito A la lunghezza effettiva del collegamento risulta I2. I sistemi di distribuzione a sbarre presentano, rispetto a cavi e conduttori, un'induttanza ridotta (ca. 1/4) e di conseguenza una caduta di tensione induttiva minima; la lunghezza delle sbarre collettrici non deve essere tuttavia trascurata. La scelta dei collegamenti ha un'influenza determinante sull'efficacia dei dispositivi di protezione da sovratensioni e deve perciò essere considerata già in fase di progettazione dell'impianto! I contenuti appena descritti della IEC 60364-5-534 sono stati determinanti per lo sviluppo del nuovo scaricatore combinato DEHNventil, che deve combinare i requisiti di scaricatori di corrente da fulmi- www.dehn.it l1 la y x EBB Installazione 1 x l2 EBB A non favorevole favorevole Figura 8.1.6.8a Punto di vista dell'utilizzatore - posa sfavorevole dei conduttori Figura 8.1.6.8b Punto di vista dell'utilizzatore - posa favorevole dei conduttori Cassetta allacciamento rete F5 L1 L1« F6 L2 L2« L3 L3« F1 - F3 > 125 A gL/gG DV MOD 255 DEHNventil® DV MOD 255 DEHNventil® DV MOD 255 DEHNventil® F1-F3 PEN L1 L2 L3 PEN Cavo di alimentazione F4 - F6 ≤ 125 A gL/gG EBB Figura 8.1.6.10Cablaggio a V Figura 8.1.6.11 Cablaggio a V dello scaricatore combinato DEHNventil M TNC tramite pettine www.dehn.it B C D lunghezza totale nel luogo d'installazione 1 lunghezza totale nel luogo d'installazione 2 L1' L2' L3' PEN F4 Installazione 2 L1 L2 L3 PEN lb L1 L2 L3 PEN Figura 8.1.6.9 Disposizione dei dispositivi di protezione nell'impianto e la lunghezza di collegamento efficace risultante ne e da sovratensione in un unico dispositivo di protezione, in conformità alla serie di norme CEI EN 62305parte 1-4. Questo permette di realizzare un cablaggio a V direttamente sul dispositivio. La figura 8.1.6.10 illustra lo schema funzionale di un cablaggio a V. Dalla figura 8.1.6.11 è visibile come può essere utilizzato in modo vantaggioso un cablaggio a V con l'aiuto di pettini di collegamento. Il cablaggio a V (detto anche passante) per la relativa capacità di carico termico dei morsetti doppi impiegati è eseguibile fino a 125 A. Per carichi con delle correnti nominali > 125 A, il collegamento dei dispositivi di protezione da sovratensioni viene effettuato tramite una diramazione (cablaggio parallelo). Qui devono essere rispettate le lunghezze massime di collegamento secondo IEC 60364-5534. Un'esecuzione del cablaggio parallelo è raffigurata nella figura 8.1.6.12. A questo proposito occorre tuttavia osservare, che sul collegamento lato terra, può essere sfruttato il doppio morsetto di terra. Come illustrato in figura 8.1.6.12 è spesso possibile senza sforzi, raggiungere una lunghezza BLITZPLANER 201 L1' L2' L3' PEN F4 F5 F6 s CAR L1 s L1« L2 s L2« L3 L3« F1 - F3 > 315 A gL/gG DV MOD 255 DEHNventil® DV MOD 255 DEHNventil® DV MOD 255 DEHNventil® F1-F3 PEN L1 L2 L3 PEN Cavo di alimentazione Figura 8.1.6.12 F4 - F6 ≤ 315 A gL/gG EBB Cablaggio in parallelo ok IN (OUT) IN (OUT) OUT (IN) OUT (IN) 8.1.7 Dimensionamento delle sezioni di collegamento e della protezione di backup per dispositivi di protezione da sovratensioni I collegamenti degli scaricatori possono essere soggetti a correnti impulsive, di servizio e di cortocircuito. I singoli carichi dipendono da vari fattori: ⇒ tipo di circuito di protezione one-port (Figura 8.1.7.1) / two-port (Figura 8.1.7.2) ⇒ tipo di scaricatore: scaricatore di corrente da fulmine, scaricatore combinato, limitatore di di sovratensione ⇒ prestazioni dello scaricatore in presenza di correnti susseguenti: estinzione/limitazione della corrente susseguente Se i dispositivi di protezione dalle sovratensioni vengono installati come indicato in figura 8.1.7.1, i collegamenti S2 e S3 devono essere dimensionati solo in base ai criteri della protezione contro il corto circuito secondo CEI 64-8/4 e in base alla capacità di tenuta alle correnti da fulmine. Nella scheda tecnica del dispositivo di protezione dalle sovratensioni viene indicato il valore massimo della protezione da sovracorrente, che può essere utilizzato come protezione di back-up per lo scaricatore. Durante l'installazione dei dispositivi, occorre accertarsi, che la corrente di corto circuito che scorre effettivamente determini l'intervento della protezione di back-up. Il dimensionamento della sezione del conduttore è dato dalla seguente equazione: k2 ⋅ S2 = I 2 ⋅ t Figura 8.1.6.13 t tempo di interruzione ammissibile in caso di cortocircuito, in s S sezione del conduttore in mm2 I corrente di corto circuito totale in A k valore del coefficiente k in A • s/mm2 secondo tabella 8.1.7.1. Posa dei conduttori effettiva del collegamento I < 0,5 m, tramite un collegamento tra il terminale "PE(N)" del morsetto doppio sul lato terra verso il conduttore PEN. Nell’installazione dei dispositivi di protezione da sovratensioni nelle distribuzioni, principalmente è da osservare che conduttori sollecitati da correnti impulsive devono essere posati distanziati dai conduttori non sollecitati da correnti impulsive. Una posa parallela dei conduttori è in ogni caso da evitare (Figura 8.1.6.13) 202 BLITZPLANER Occorre inoltre osservare che le indicazioni riguardanti i valori dei dispositivi di protezione da sovracorrente massimi riportati nella scheda tecnica del dispositivo di protezione dalle sovratensioni, valgono solo fino al valore di tenuta alla corrente di corto circuito del dispositivo di protezione. www.dehn.it S2 S3 Materiale conduttore 1 2 Cu PVC 115 Al 76 Materiale isolante EPR / XLPE Gomma 143 141 94 93 Tabelle 8.1.7.1 Coefficiente di materiale k per conduttori in rame e alluminio con diversi materiali isolanti (secondo IEC 60364-4-43) Figura 8.1.7.1 Circuito di protezione One-port F1 1 L1 L2 L3 PEN 3 L1' L2' L3' PEN F2 S2 4 L1 L1« L2 L2« L3 L3« L1 L1' L2 L2' L3 L3' H1 H2 H3 DV MOD 255 DEHNventil® DEHNventil® DEHNventil® DV MOD 255 DEHNventil® DV TNC 255 Figura 8.1.7.2 Circuito di protezione Two-port DV MOD 255 2 PEN - only for DEHNsignal - nur für DEHNsignal PEN S3 MEBB DEHNventil DV M TNC 255 F1 > 315 A gL / gG Figura 8.1.7.3 SPD con collegamento passante F1 Se la corrente di corto circuito nel luogo d'installazione è maggiore della corrente di cortocircuito indicata per il dispositivo di protezione, deve essere scelto un fusibile di protezione, di valore inferiore, in rapporto 1:1,6 rispetto al valore indicato nella scheda tecnica dello scaricatore. F2 ≤ 315 A gL / gG F2 F1 ≤ 315 A gL / gG F2 Fuse F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fuse F2 A gL / gG A gL / gG 25 35 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 > 315 10 10 10 10 10 10 16 16 25 35 35 50 50 16 16 16 16 16 16 16 16 25 35 35 50 50 ------------------------≤ 315 Per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni, installati come indicato in figura 8.1.7.2, la corrente di servizio massima non deve superare la corrente di carico nominale indicata per il dispositivo di protezione. Per i dispositivi di protezione con possibilità di cablaggio a V, vale la corrente massima indicata per il collegamento passante (Figura 8.1.7.3). Figura 8.1.7.4 Esempio DEHNventil, DV M TNC 255 Le sezioni di collegamento e la protezione di backup per gli scaricatori di corrente da fulmine e combinati, di Tipo 1, sono indicati nell'esempio riportato in figura 8.1.7.4. La scelta dei fusibili di back-up per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni dipende dal comportamento della corrente impulsiva. I fusibili hanno caratteristiche di intervento decisamente diver- www.dehn.it La figura 8.1.7.5 riporta le sezioni dei collegamenti e la protezione back-up per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni di tipo 2, mentre la figura 8.1.7.6 riporta gli stessi valori per i dispositivi di Tipo 3. BLITZPLANER 203 S2 DG MOD NPE DEHNguard® N DG MOD 275 DEHNguard® L3 DG MOD 275 DEHNguard® L2 DG MOD 275 L1 DEHNguard® Osservare portata di corrente del pettine PE L1' L2' L3' S3 DEHNguard M TNC 275 DEHNguard M TNS 275 DEHNguard M TT 275 F1 > 125 A gL / gG F1 F2 ≤ 125 A gL / gG F1 ≤ 125 A gL / gG F2 F2 A EBB locale Fuse F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fuse F2 A gL / gG A gL / gG 35 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 4 4 6 10 10 16 16 25 35 35 50 70 6 6 6 10 10 16 16 16 16 16 16 16 ------------125 125 125 125 125 125 Zona 3: esplosione Se l'energia della corrente impulsiva da fulmine è molto più elevata dell'integrale di fusione del fusi- F1 L N PE 1 Figura 8.1.7.5 Esempio DEHNguard (M) TNS/TT Zona 1: nessuna fusione L'energia introdotta attraverso la corrente impulsiva da fulmine nel fusibile non è tale da terminare la fusione del fusibile. Zona 2: fusione L'energia della corrente impulsiva da fulmine è sufficiente a causare l’intervento del fusibile e quindi interrompere il circuito tramite il fusibile stesso (Figura 8.1.7.8). Caratteristico per il comportamento del fusibile è che essendo la corrente impulsiva da fulmine una 204 BLITZPLANER DEHNrail F1 ≤ 25 A gL / gG 3 4 1 2 Apparecchio elettronico F1 L N PE F2 F2 ≤ 25 A Apparecchio elettronico DEHNrail se in confronto a sollecitazione con correnti di corto circuito o correnti impulsive, in particolare con correnti impulsive da fulmine con forma d'onda 10/350 μs. In base alla corrente impulsiva da fulmine è stato determinato il comportamento d'intervento dei fusibili (Figura 8.1.7.7). 2 DR MOD 255 F2 corrente impressa, essa continua a scorrere senza farsi influenzare dal comportamento del fusibile. Il fusibile interviene soltanto dopo lo smorzamento della corrente impulsiva da fulmine. Una selettività di fusibili per quanto riguarda l’intervento con correnti impulsive da fulmine quindi non esiste. Occorre perciò prestare attenzione, affinché, per causa del comportamento della corrente impulsiva venga utilizzato sempre il fusibile di protezione della grandezza massima ammissibile, in base alla scheda tecnica e/o le istruzioni di montaggio del dispositivo di protezione. Dalla figura 8.1.7.8 si può inoltre notare che durante il processo di fusione, attraverso il fusibile si crea una caduta di tensione, che in parte è notevolmente superiore a 1 kV. Per le applicazioni raffigurate nella figura 8.1.7.9, una fusione del fusibile può anche portare ad un innalzamento del livello di protezione nell'impianto oltre il livello di protezione del dispositivo di protezione dalle sovratensioni utilizzato. 3 DR MOD 255 F1 L1 L2 L3 N PE 4 Figura 8.1.7.6 Esempio DEHNrail www.dehn.it Selettività per la protezione degli impianti Per l'utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni con tecnologia spinterometrica occorre osservare, che una corrente susseguente di rete viene limitata fino al punto, che non intervengano dei dispositivi di protezione da sovracorrente come ad esempio il fusibile di protezione per il conduttore e/o il fusibile di protezione dello scaricatore. Questa caratteristica dei dispositivi di protezione a base spinterometrica è detta limitazione della corrente susseguente di rete e/o estinzione della corrente susseguente di rete. bile, può capitare che l’elemento fusibile evapori in modo esplosivo. Spesso, come conseguenza scoppia l'involucro del fusibile. Oltre agli effetti meccanici occorre osservare anche che la corrente da fulmine sotto forma di arco elettrico può continuare a scorrere; non può quindi avvenire l'interruzione della corrente impulsiva da fulmine e la conseguente riduzione della capacità di scarica necessaria dello scaricatore utilizzato. Corrente nominale e forma costruttiva 25 kA 250 A/1 75 kA 22 kA 200 A/1 20 kA 160 A/00 50 kA 9,5 kA 100 A/C00 25 kA 63 A/C00 5,5 kA 20 kA 35 A/C00 4 kA 15 kA 20 A/C00 1,7 kA 8 kA 0 10 Solo con tecniche particolari come ad esempio la tecnologia RADAXFlow si riesce a sviluppare scaricatori e combinazioni di scaricatori, in grado di ridurre ed estinguere la corrente di cortocircuito presunta a tal punto, anche in impianti con elevate correnti di corto circuito, che i fusibili a monte di portata più ridotta non intervengano (Figura 8.1.7.10). 70 kA 20 30 fusione 40 50 60 70 80 90 100 I (kA) esplosione Figura 8.1.7.7 Comportamento dei fusibili NH durante la sollecitazione con corrente impulsiva 10/350 μs kA I 8 4,0 7 3,5 Corrente impulsiva 6 kV Tensione del fusibile 2,0 3 1,5 2 1,0 1 0,5 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 t μs Figura 8.1.7.8 Corrente e tensione su un fusibile 25 A-NH che sta fondendo durante la sollecitazione con corrente impulsiva di fulmine (10/350 μs) www.dehn.it L1 L2 L3 N U 2,5 -200 F1 F2 F3 3,0 5 4 La continuità di servizio dell'impianto richiesta dalla norma CEI EN 60439-1, anche in caso di innesco dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni, viene rispettata gra- F1... F3 > prefusibile max. ammesso dallo scaricatore F4... F6 ≤ prefusibile max. ammesso dallo scaricatore F4 F5 F6 US UP PE Figura 8.1.7.9 Utilizzo di un fusibile di protezione separato per lo scaricatore BLITZPLANER 205 Tensione dell’arco U U (V) 400 Tensione di rete 200 0 U0 -200 -400 effettiva corrente susseguente If I (kA) I (kA) 70 Corrente c.to c.to presunta Icpres 0,5 35 0 0 0 0 Figura 8.1.7.10 5 10 15 20 10 15 t (ms) 25 t (ms) Riduzione della corrente susseguente attraverso il principio RADAX-Flow brevettato Integrale di fusione del fusibile I2 t in A2 s I2 t di una semionda (10 ms) 250A 100 000 100A Corrente nominale inserto fusibile NH-gG 10 000 63A 32A 25A 1 000 Nessuna corrente susseguente Energia passante I2 • t dello spinterometro RADAX-Flow p. es. nel DEHNventil® modular 20A 16A 100 0,1 Figura 8.1.7.11 = valori minimi di fusione - I2t del fusibile 1 10 50 100 Corrente di c.to c.to presunta [kAeff] Selettività della corrente susseguente del DEHNventil M all’intervento di fusibili NH con diverse correnti nominali zie alla caratteristica "limitazione della corrente susseguente di rete" descritta in precedenza. In particolare per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni con bassa tensione di innesco, che non hanno solo il compito di garantire l’equipo- 206 BLITZPLANER tenzialità antifulmine, ma devono anche effetture la protezione da sovratensione dell'impianto, la limitazione della corrente susseguente è più importante che mai per la continuità di servizio dell'impianto elettrico (Figura 8.1.7.11). www.dehn.it coassiali, simmetrici o a guida d’onda, a seconda dell'esecuzione fisica del cavo d’antenna. Per sistemi coassiali e a guida d’onda, il conduttore esterno può solitamente essere collegato direttamente al sistema equipotenziale. A questo scopo si possono utilizzare dei manicotti di messa a terra specifici per i vari tipi di cavi. 8.2 Sistemi informatici Gli scaricatori servono in primo luogo a proteggere gli apparecchi collegati a valle, inoltre riducono il rischio di danneggiamento dei conduttori. La scelta di uno scaricatore dipende tra l'altro dalle seguenti considerazioni: ⇒ zone di protezione da fulminazione del luogo di installazione, se previste Procedura per la scelta e l'impiego di scaricatori: esempio BLITZDUCTOR CT Contrariamente a quanto avviene per la scelta dei dispositivi di protezione nei sistemi energetici (vedere capitolo 8.1), dove nel campo 230/400 V si possono prevedere condizioni uniformi in merito a tensione e frequenza, per i sistemi di automazione esistono diversi tipi di segnali da trasmettere per quanto riguarda ⇒ energie da scaricare ⇒ disposizione dei dispositivi di protezione ⇒ immunità ai disturbi degli apparecchi finali ⇒ protezione da disturbi simmetrici e/o asimmetrici ⇒ requisiti di sistema, p. es. parametri di trasmissione ⇒ tensione (ad es. 0-10 V) ⇒ corrispondenza con norme specifiche di prodotto o applicazione, se richiesto ⇒ corrente (ad es. 0 - 20 mA, 4 - 20 mA) ⇒ riferimento del segnale (simmetrico, asimmetrico) ⇒ adattamento alle condizioni ambientali/requisiti di installazione I dispositivi di protezione per i cavi di antenne si distinguono secondo la loro idoneità per sistemi t in μs t in μs 800 700 600 500 400 300 800 700 600 100 500 200 2 400 300 4 300 400 6 200 8 200 U in V 500 100 MLC = modulo scaricatore con LifeCheck (LC) integrato MOD = modulo scaricatore standard 800 t in μs 100 l in kA 10 700 600 500 400 300 200 100 800 700 600 500 100 400 200 2 300 300 4 200 400 6 100 8 t in μs M_ = limitatore di sovratensione In = 10 kA (8/20 μs) per filo 800 t in μs U in V 500 l in kA 10 B_ = scaricatore combinato Iimp = 2,5 kA (10/350 μs) per filo, livello di proetzione però identico al limitatore di sovratensione (M) 700 600 500 400 300 200 100 100 800 200 2 700 300 4 600 400 6 500 8 400 = scaricatore di corrente da fulmine Iimp = 2,5 kA (10/350 μs) per filo U in V 500 300 B Livello di protezione l in kA 10 200 Codice di tipo ⇒ tipo di segnale (analogico, digitale). Capacità di scarica 100 BCT MLC _ _ _ _ _ BCT MOD _ _ _ _ _ ⇒ frequenza (DC, NF, HF) t in μs Figura 8.2.1 Classificazione degli scaricatori www.dehn.it BLITZPLANER 207 BCT MLC _ _ _ _ _ BCT MOD _ _ _ _ _ BCT MLC _ _ _ _ _ BCT MOD _ _ _ _ _ Codice di tipo Codice di tipo C E = Limitazione fine delle sovratensioni filo ⇒ terra (limitazione longitudinale) Up Up D = Limitazione fine delle sovratensioni filo ⇒ filo (Limitazione trasversale) Up Figura 8.2.3 Indicazione su particolare applicazioni Figura 8.2.2 Comportamento di limitazione BCT MLC _ _ _ _ _ BCT MOD _ _ _ _ _ Codice di tipo Il valore della tensione nominale indica il campo della tensione di segnale tipica, che entro condizioni nominali non dimostra alcun effetto di limitazione attraverso il dispositivo di protezione. Il valore della tensione nominale viene indicata come valore DC. Le tensioni nominali per i singoli tipi sono indicati come segue: Tensione nominale UN _E = tensione tra filo e terra _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 Ufilo-terra 1 Ufilo-filo 3 1 4 2 BLITZDUCTOR CT 2 3 BLITZDUCTOR CT Figura 8.2.4 Tensione nominale 208 BLITZPLANER HF = modello per la protezione di tratte ad alta frequenza (impiego di una matrice di diodi per la limitazione fine della sovratensione), limitazione longitutinale e trasversale EX = dispositivo di protezione per l'impego in circuiti di misura a sicurezza intrinseca (tenuta di tensione verso terra 500 V) MLC = Modulo scaricatore con LifeCheck (LC) integrato MOD = Modulo scaricatore standard Tipo = limitazione trasversale supplementare e resistenza di disaccoppiamento supplementare in uscita del BLITZDUCTOR CT per il disaccoppiamento dei diodi di protezione del BLITZDUCTOR con ev. diodi presenti nel circuito d'ingresso dell'apparecchio da proteggere (p. es. diodi clamping, diodi opto-accoppiatori) 4 MLC B MLC BE MLC BE MLC BE MLC BE MLC BE MLC BE MLC BE MLC BE MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BD MLC BE C MLC BE C MLC BE C MLC BE C MLC BD HF MLC BD HFD MLC BD HFD 110 5 12 15 24 30 48 60 110 5 12 15 24 30 48 60 110 250 5 12 24 30 5 5 24 MOD B MOD ME MOD ME MOD ME MOD ME MOD ME MOD ME MOD ME MOD ME MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD MD MOD ME C MOD ME C MOD ME C MOD ME C MOD MD HF MOD MD HFD MOD MD HFD 110 5 12 15 24 30 48 60 110 5 12 15 24 30 48 60 110 250 5 12 24 30 5 5 24 MOD MD EX 24 MOD MD EX 30 MOD MD EX HFD 6 Tabella 8.2.1 Marcatura dei moduli di protezione BCT www.dehn.it 3 2 4 Tensione du/dt = 1 kV/μs U in V 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Velocità di salita della tensione du/dt = 1 kV/μs Tensione di limitazione 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1 t in μs Figura 8.2.5 Circuito di prova per la determinazione della tensione di limitazione con velocità di salita della tensione du/dt = 1 kV/µs Figura 8.2.6 Caratteristiche di innesco di uno scaricatore a gas con du/dt = 1 kV/µs Ognuna di queste grandezze elettriche del segnale può contenere l'informazione effettiva da trasmettere. Dati tecnici: Perciò il segnale non deve essere influenzato negativamente attraverso l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine o di sovratensione negli impianti CMR (controllo, misura e regolazione). In tale contesto devono essere osservati alcuni punti per la scelta dei dispositivi di protezione per impianti CMR, che verranno descritti di seguito per i nostri dispositivi di protezione BLITZDUCTOR CT e che verranno illustrati tramite specifici esempi di utilizzo (Figura 8.2.1 - 8.2.4 e Tabella 8.2.1). Marcatura dei tipi di moduli di protezione C limitazione della tensione trasversale aggiuntiva e resistenze di disaccoppiamento supplementari nell'uscita del BLITZDUCTOR CT per il disaccoppiamento dei diodi di protezione del BLITZDUCTOR dai diodi eventualmente presenti all'ingresso dell'apparecchio da proteggere (ad es. diodi clamping, diodi per accoppiatori ottici) HF forma costruttiva per la protezione del percorso di trasmissione ad alta frequenza (utilizzo di una matrice di diodi per la limitazione fine delle sovratensioni), limitazione dei disturbi di modo comune e differenziale EX dispositivo di protezione per l'utilizzo in circuiti di misura a sicurezza intrinseca, con omologazione ATEX e FISCO (resistenza alle tensioni alternate verso terra di 500 V AC) www.dehn.it Livello di protezione Up Il livello di protezione è un parametro del dispositivo di protezione da sovratensioni, che caratterizza l'efficienza a limitare la tensione ai suoi terminali di connessione. Il valore del livello di protezione deve essere superiore al valore massimo delle tensioni residue misurate. La tensione residua misurata è la tensione massima misurata ai morsetti del dispositivo di protezione da sovratensione quando quest’ultimo viene alimentato con correnti e/o tensioni impulsive a forme d’onda e ampiezza prestabilite. Tensione residua con una ripidità di 1 kV/µs della tensone dell’impulso di prova Questa prova serve per individuare le caratteristiche di innesco degli scaricatori a gas. Questi elementi di protezione possiedono una "caratteristica di commutazione". La modalità di funzionamento di uno scaricatore a gas può essere equiparata ad un interruttore, la cui resistenza al momento del superamento di un determinato valore di tensione può "automaticamente" passare da > 10 GΩ (stato inattivo) a valori < 0,1 Ω (stato attivo), in modo che la tensione venga quasi cortocircuitata. Il valore di tensione, a cui avviene l'innesco dello scaricatore a gas, dipende dalla pendenza della tensione dell’onda di prova entrante (du/dt). Di regola vale: Maggiore è il rapporto du/dt maggiore sarà la tensione di innesco dello scaricatore a gas. Per permettere un confronto dei valori di innesco di diversi scaricatori a gas, allo scopo di individuare la del- BLITZPLANER 209 la tensione di innesco dinamica, può essere applicata una tensione con pendenza di 1kV/μs sull'elettrodo dello scaricatore a gas, fino a determinarne l’innesco (Figure 8.2.5 e 8.2.6). Tensione residua con corrente di scarica nominale Questa prova serve per l'individuazione del comportamento degli elementi di protezione con caratteristica a limitazione costante (Figure 8.2.7 e 8.2.8). Corrente di carico nominale IL La corrente di carico nominale del BLITZDUCTOR CT caratterizza la corrente di esercizio permessa nel circuito di misura da proteggere. La corrente di carico nominale del BLITZDUCTOR CT viene determinata dal carico di corrente sopportabile e dall’energia dissippata dalle impedenze utilizzate per il disaccoppiamento tra scaricatore a gas e elementi di protezione fine, nonché dalla capacità di estinzione della corrente susseguente da parte degli scaricatori a gas. Il risultato è indicato come valore in corrente continua (Figura 8.2.9). Le correnti di carico nominali dei singoli moduli di protezione del BLITZDUCTOR CT sono indicate nella tabella 8.2.2. Corrente i B BE BD BE C BD HF BD HFD 1A 1A 1A 0,1 A 0,1 A 0,1 A ME MD ME C MD HF MD HFD MD EX MD EX HFD Tabella 8.2.2 Correnti nominali dei moduli BCT Caso a: In questo caso di applicazione, l'apparecchio finale da proteggere si trova in un edificio con impianto di protezione contro i fulmini esterno oppure l'edificio possiede delle costruzioni metalliche sul tetto, a rischio da fulminazione (ad es. pali di antenne, impianti di condizionamento). Il cavo CMR o di telecomunicazione che collega l'apparecchio finale (Figura 8.2.11), è un cavo che si estende al di fuori dell’edificio. Poiché sull'edificio è presente una protezione contro i fulmini esterna, sarà necessario utilizzare uno scaricatore di corrente da fulmine. A questo scopo si può utilizzare uno scaricatore BLITZDUCTOR CT di tipo B oppure B…. U in V sn Tensione di limitazione 60 1 3 40 20 0 2 4 −20 −40 Figura 8.2.7 Circuito di prova per la determinazione della tensione di limitazione Figura 8.2.8 90 Limitazione della tensione con corrente impulsiva di scarica nominale fG f in Hz 3 dB 1. 210 BLITZPLANER 100 t in μs Criteri di scelta Quale capacità di scarica è necessaria? Il dimensionamento della capacità di scarica del BLITZDUCTOR CT dipende dal tipo di protezione che lo scaricatore deve eseguire. Per semplificare la scelta vengono esaminati i casi da a fino a d. 80 70 60 50 40 30 20 0 −60 10 Frequenza limite fG La frequenza limite descrive il comportamento di uno scaricatore in base alla frequenza. La frequenza limite è la frequenza, che provoca in determinate condizioni di prova un'attenuazione di inserzione (aE) di 3 dB (vedere CEI EN 61643-21). In assenza di altre indicazioni, la frequenza si riferisce ad un sistema di 50 Ohm (Figura 8.2.10). 1A 1A 0,1 A 0,1 A 0,1 A 0,5 A 4,8 A 1 3 BLITZDUCTOR CT IL 2 4 aE in dB Figura 8.2.9 Corrente nominale del BLITZDUCTOR CT Figura 8.2.10 Banda di frequenza tipica di un BLITZDUCTOR CT www.dehn.it Il caso b è simile al caso a, tuttavia, in questo caso l'edificio nel quale si trova l'apparecchio finale da proteggere, non possiede un impianto di protezione contro i fulmini esterno: In questo caso non sono ipotizzabili delle correnti da fulminazione diretta. L'utilizzo di uno scaricatore di corrente da fulmine, Tipo 1, è necessario solo, se la linea CMR può essere influenzata da un fulmine che si abbatte su una struttura vicina. Caso c: Nel caso c, nell’ambito del cablaggio CMR e di telecomunicazione, non ci sono linee che si estendono oltre l'edificio. Malgrado l'edificio disponga di un LPS esterno, nel sistema di telecomunicazione non può essere accoppiata alcuna corrente da fulmine diretta. Per questo, vengono utilizzati dei limitatori da sovratensione, appartenenti alla famiglia di prodotti BLITZDUCTOR CT tipo BCT MOD M… (Figura 8.2.13). Se questo può essere escluso, il modulo BLITZDUCTOR CT BCT MOD M… (Figura 8.2.12) può essere utilizzato come protezione dalle sovratensioni di, Tipo 2. Caso d: Il caso d si distingue dal caso c, in quanto l'edificio in questione non possiede un LPS esterno, e non possiede alcuna linea di CMR / telecomunicazione Caso b: Esempio a: LPS esterno Dispositivo di protezione Dispositivo di protezione Cavo CMR Cavo telecomunicazione Utenza finale Figura 8.2.11 Edificio con LPS esterno e cavi installati tra due edifici secondo il concetto di protezione da fulminazione a zone Esempio c: Esempio b: LPS esterno Cavo CMR Cavo telecomunicazione Utenza finale Figura 8.2.12 Edificio senza LPS esterno e linee esterne entranti Esempio d: Trasduttore Trasduttore Dispositivo di protezione Utenza finale Figura 8.2.13 Edificio con LPS esterno e linee interne posate secondo il concetto di protezione da fulminazione a zone www.dehn.it Dispositivo di protezione Utenza finale Figura 8.2.14 Edificio senza LPS esterno e linee interne BLITZPLANER 211 collegata ad altri edifici. Perciò, per la protezione degli apparecchi sono solo necessari dei limitatori di sovratensione. Così come per gli esempi b e c, vengono utilizzati anche in questo caso dei moduli di protezione BCT MOD M… appartenenti alla famiglia di prodotti BLITZDUCTOR CT (Figura 8.2.14). 2. Contro quali fenomeni di disturbo è necessario prevedere una protezione? I fenomeni di disturbo si possono classificare principalmente in disturbi di modo longitudinale e disturbi trasversali. I disturbi di modo longitudinale si verificano sempre tra il conduttore di segnale e il conduttore di terra, mentre i disturbi trasversali si verificano esclusivamente tra due conduttori di segnale. La maggior parte dei disturbi che si verificano nei circuiti di segnale, sono disturbi di modo longitudinale. Per la scelta dei dispositivi di protezione questo significa, che di solito devono essere scelti dispositivi di protezione, che effettuano una limitazione fine della sovratensione tra filo di segnale e terra (tipo …E). Per determinati apparecchi, come ad es. trasformatori di isolamento, si può fare a meno di una limitazione fine della sovratensione tra filo e terra. In questo caso, la protezione da sovratensioni longitudinali, avviene esclusivamente tramite lo scaricatore a gas. Tuttavia, poiché questi scaricatori presentano delle caratteristiche di risposta diverse, potrebbero trasformare i disturbi di modo longitudinale in disturbi trasversali. Per questo motivo vengono inseriti degli elementi di protezione fine tra i fili di segnale (tipo …D). 3. Esistono dei requisiti speciali di adattamento del circuito di protezione al circuito di ingresso dell'apparecchio da proteggere? A volte, può essere necessario proteggere gli ingressi degli apparecchi contro le sovratensioni longitudinali e trasversali. Gli ingressi di queste apparecchiature elettroniche da proteggere sono generalmente già provvisti di circuiti di protezione oppure contengono degli ingressi ad accoppiamento ottico per la separazione galvanica del circuito di segnale e del circuito interno dell'apparecchio di automazione. Perciò sono necessarie ulteriori misure di disaccoppiamento del BLITZDUCTOR CT verso il circuito d’ingresso dell'apparecchio da proteggere. Questo disaccoppiamento viene realizzato attraverso elementi di disaccoppiamento supplementari tra gli elementi di protezione fine e i terminali di uscita del BLITZDUCTOR CT. 212 BLITZPLANER 4. Quanto è alta la frequenza del segnale da trasmettere / velocità di trasmissione dati? Come ogni sistema di trasmissione, anche il circuito di protezione del BLITZDUCTOR CT presenta una caratteristica di tipo passa basso. Per frequenza limite si intende il valore a partire dal quale la frequenza da trasmettere viene attenuata in ampiezza (oltre 3 dB). Per mantenere lla retroattività sul sistema di trasmissione del BLITZDUCTOR CT entro limiti ammissibili, la frequenza di segnale del circuito deve essere inferiore alla frequenza limite del BLITZDUCTOR CT. L'indicazione della frequenza limite si riferisce a segnali di forma sinusoidale. Nel settore della trasmissione dati, tuttavia, raramente vengono utilizzati i segnale sinusoidali. In questo caso occorre accertarsi che la velocità massima di trasmissione dati del BLITZDUCTOR CT sia maggiore della velocità di trasmissione del circuito di segnale. Con la trasmissione di segnali di forma impulsiva, per le quali viene valutato il fronte dell'impulso ascendente o discendente, occorre osservare che questo fronte cambia entro un determinato tempo da L a H o da H a L. Questo intervallo di tempo è importante per l'individuazione del fronte e per l'attraversamento della "zona vietata". Questo segnale richiede quindi una larghezza di banda notevolmente più alta dell'onda base di questa oscillazione. La frequenza limite del dispositivo di protezione deve quindi essere fissata ad un valore più alto. Come regola generale, la frequenza limite non deve essere più piccola del quintuplo dell'onda base. 5. Quanto è grande la corrente di esercizio del sistema da proteggere? In base alle caratteristiche elettriche degli elementi utilizzati nel circuito di protezione del BLITZDUCTOR CT, viene limitata la corrente del segnale trasmesso dal dispositivo di protezione. In pratica, questo significa che la corrente di esercizio del sistema deve essere inferiore o uguale alla corrente di carico nominale del dispositivo di protezione. 6. Quale tensione di esercizio massima si può verificare nel sistema da proteggere? La tensione di esercizio massima che si verifica nel circuito di segnale deve essere inferiore o uguale alla tensione continuativa del BLITZDUCTOR CT, affinché il dispositivo di protezione in condizioni di servizio normale non presenti alcun effetto di limitazione. La tensione di esercizio massima, presente in un circuito di segnale, è di solito la tensione nominale www.dehn.it del sistema di trasmissione, considerando anche delle tolleranze. In caso di circuiti a loop di corrente (ad es. 0-20 mA), per la tensione di esercizio massima possibile, deve sempre essere considerata la tensione a vuoto del sistema. 7. Quale riferimento ha la tensione di esercizio massima? Circuiti di segnale diversi possiedono riferimenti di segnale diversi (simmetrico/asimmetrico). Da un lato la tensione di esercizio del sistema può essere indicata come tensione filo/filo e dall'altro come tensione filo/terra. Nella scelta del dispositivio di protezione questo deve essere considerato. Con i diversi circuiti di protezione fine nei moduli di protezione BLITZDUCTOR CT, vengono indicate anche le diverse tensioni nominali. Questi sono indicati nella figura 8.2.4 e tabella 8.2.1. 8. Gli elementi di disaccoppiamento integrati nel BLITZDUCTOR CT influenzano in modo persistente la trasmissione del segnale? Nel BLITZDUCTOR CT sono integrate delle impedenze di disaccoppiamento per il coordinamento degli elementi di protezione. Queste impedenze sono inserite direttamente nel circuito di segnale e, in determinate occasioni, lo possono quindi influenzare. In particolare, con i circuiti a loop di corrente (0 … 20 mA, 4 … 20 mA) l'attivazione del BLITZDUCTOR CT può provocare il superamento dell'impedenza massima permessa del circuito di segnale, se questo viene già utilizzato con l'’impedenza massima permessa. Questo deve essere considerato prima dell'utilizzo! 9. Quale effetto protettivo è necessario? Fondamentalmente, esiste la possibilità di stabillire il livello di protezione, per un dispositivo di protezione da sovratensioni, in modo che questo si trovi al di sotto dei livelli di immunità dell’apparecchio di automazione/telecomunicazione da proteggere. Purtroppo, il livello di immunità dell’apparecchio finale, il più delle volte non è conosciuto. Per questo è necessario, adottare un altro criterio di confronto. Nei test di compatibilità elettromagnetica (EMC) le apparecchiature elettriche ed elettroniche devono mostrare una certa immunità nei confronti dei disturbi condotti. I requisiti di prova e le modalità di esecuzione delle prove stesse sono descritti nella norma CEI EN 61000-4-5. Per i vari apparecchi utilizzati nei diversi ambienti elettromagnetici, vengono definiti diversi livelli di prova, riguardando l'immunità ai disturbi. Queste classi di immunità sono classificate da 1 a 4, consi- www.dehn.it derando che il livello di prova 1 comprende i requisiti minimi di immunità ai disturbi (sugli apparecchi da proteggere), mentre il livello di prova 4 garantisce i massimi requisiti di immunità ai disturbi dell’apparecchio stesso. Per quanto riguarda la protezione fornita da un dispositivo di protezione da sovratensioni questo significa che, "l'energia passante" in riferimento al livello di protezione deve essere così bassa, da rimanere sotto all'immunità ai disturbi del relativo apparecchio da proteggere. Perciò i prodotti della Yellow/Line sono suddivisi in classi, con l'aiuto delle quali viene reso possibile un utilizzo coordinato per la protezione delle apparecchiature di automazione. La prova di immunità ai disturbi per queste apparecchiature è stata presa come punto di partenza per i simboli delle classi degli scaricatori. Se ad esempio una apparecchiatura di automazione viene provato con livello di prova 1, il dispositivo di protezione dovrà avere solo una energia passante massima corrispondente a questo livello di disturbo. In pratica, questo significa che le apparecchiature di automazione, provate con livello di prova 4, possono lavorare senza disturbi quando l'uscita del dispositivio di protezione presenta un livello di protezione corrispondente al livello di prova 1, 2, 3 o 4. Per gli utenti è in questo modo molto semplice scegliere i dispositivi di protezione adatti. 10. La protezione dell'impianto deve essere eseguita a uno o due gradini? In base all'infrastruttura dell'edificio ed ai requisiti di protezione definiti attraverso il concetto di protezione da fulminazione a zone, può essere necessario installare degli scaricatori di corrente da fulmine o di sovratensione in locali separati oppure in un unico punto dell'impianto. Nel primo caso si può utilizzare un BLITZDUCTOR CT con modulo di protezione BCT MLC B come scaricatore di corrente da fulmine, oppure il BLITZDUCTOR CT con modulo di protezione BCT MOD M… come limitatore di sovratensione. Se sono necessarie misure di protezione da fulmine e da sovratensione in un unico punto dell'impianto, si può invece utilizzare lo scaricatore combinato, BLITZDUCTOR CT, tipo B… . Nota: I seguenti esempi di soluzione mostrano la scelta di dispositivi di protezione da sovratensione della famiglia BLITZDUCTOR CT in base ai 10 criteri di scelta finora descritti. Il risultato di ogni passo del- BLITZPLANER 213 la scelta viene indicato nella colonna "risultato intermedio". La colonna "risultato finale" mostra l'influenza del relativo risultato intermedio sul risultato finale. Protezione da sovratensioni per impianti di misura elettrica della temperatura La misura elettrica della temperatura dei supporti per processi tecnologici viene utilizzata in tutti i settori industriali. I settori di applicazione possono essere diversi: spaziano dalle lavorazioni alimentari, passando dalle reazioni chimiche fino al condizionamento di edifici ed alla tecnologia di gestione degli edifici. Tutti questi processi hanno in comune, che il luogo della registrazione dei valori di misura si trova distante dal luogo della rilevazione del valore di misura o della sua elaborazione. Attraverso questi lunghi collegamenti esiste la possibilità di accoppiamento di sovratensioni, che non vengono provocate solo da scariche atmosferiche. Di seguito viene perciò elaborata una proposta per la protezione da sovratensioni, per la misurazione di temperature con un termometro a resistenza standard Pt 100. Il fabbricato nel quale si trova l'impianto di misura, non possiede alcuna protezione contro i fulmini esterna. La misurazione della temperatura avviene indirettamente attraverso la misurazione della resistenza elettrica. L'elemento termico della resistenza Pt 100 ha, a 0°C, un valore di resistenza di 100 Ω. In base alla temperatura, questo valore cambia di ca. 0,4 Ω/K. Per misurare la temperatura, viene immessa una corrente di misura costante, che provoca una caduta di tensione sulla resistenza della sonda, proporzionale alla temperatura. Per evitare il riscaldamento del termometro a resistenza, dovuto alla corrente di misura, questa viene limitata a 1 mA. Quindi si instaura sul Pt 100, a 0°C, una caduAlimentazione (l=cost.) ta di tensione di 100 mV. Questa tensione deve ora essere trasmessa al luogo di visualizzazione o elaborazione (Figura 8.2.15). Tra le diverse tecniche di collegamento per sonde di misura Pt 100, viene scelto, come esempio, il circuito a quattro fili. Questo rappresenta la tecnica di collegamento ottimale per i termometri a resistenza. Questa soluzione permette di eliminare completamente l'influenza della resistenza dei conduttori e delle variazioni determinati dalla temperatura sul risultato della misura. La sonda Pt 100 viene alimentata in corrente. La modifica della resistenza del conduttore viene compensata attraverso la variazione automatica della tensione di alimentazione. Quindi, se la resistenza del conduttore non cambia, la tensione misurata Um rimane costante. Questa tensione di misura viene perciò modificata solo attraverso il cambiamento della resistenza dipendente dalla temperatura e viene misurata sul trasduttore ad alta impedenza attraverso il trasformatore di misura. Con questa configurazione non è quindi necessaria alcuna compensazione di linea. Note: Per uniformare l’equipaggiamento del sistema di misura della temperatura con dispositivi di protezione da sovratensioni, sia i conduttori di alimentazione sia i conduttori di misura vengono dotati degli stessi tipi di dispositivi di protezione. Nella pratica si è affermato, di attribuire ad un dispositivo di protezione le relative coppie per alimentazione e la misurazione. E' anche necessaria una protezione da sovratensioni per l'alimentazione 230 V del trasformatore di misura Pt 100, e del circuito current loop 4 … 20 mA in uscita dal trasformatore di misura Pt 100, che tuttavia, non viene illustrata nell'esempio, per semplicità. 4 ... 20 mA Pt 100 ϑ Segnale di misura (Um / ϑ) Sonda Pt 100 Collegamento Alimentazione 230 V 4 ... 20 mA Trasduttore Pt 100 Figura 8.2.15 Schema a blocco - Misura della temperatura 214 BLITZPLANER www.dehn.it Descrizione - Esempio 1 2 Risultato intermedio Risultato finale La sonda è integrata nel sistema di processo, in un capannone di produzione, e il trasduttore nella sala di controllo all'interno del fabbricato industriale. La struttura non è dotata di LPS esterno. Le linee di misura sono posate all'interno del fabbricato. BLITZDUCTOR CT Questo esempio corrisponde al caso d (Figura 8.2.14). BCT MOD M... BLITZDUCTOR CT BCT MOD M... Il rischio dalle sovratensioni sia per la sonda Pt 100 sia per il trasduttore Pt 100 si verifica tra conduttore di segnale e terra. Quindi è necessaria una limitazione fine longitudinale. BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 3 Non esistono prescrizioni particolari per l'adattamento del circuito di protezione al circuito di ingresso degli apparecchi da proteggere (Pt 100, trasduttore Pt 100). Nessuna influenza BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 4 Il dispositivo di misurazione della temperatura è un sistema alimentato in corrente continua. Anche la tensione di misura risultante dalla temperatura è un valore in continua. Così non ci sono da rispettare alcune frequenze di segnale. Nessuna influenza BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME La corrente di esercizio nel circuito di alimentazione è limitata a 1 mA in base al IL del tipo ME = 1 A principio di misura fisica di un Pt 100. La corrente di esercizio del segnale di misura 1 mA < 1 A ⇒ ok è di alcuni μA, a cusa dell'impedenza molto elevata del circuito di misura. μA < 1 A ⇒ ok BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME La massima tensione di esercizio presente in questo sistema risulta dal seguente riaggionamento: Le resistenze di misura Pt 100 sono progettate per una temperatura massima di 850°C. La resistenza corrispondente è di 340 Ω. Considerando la corrente di misura impressa di 1 mA, la tensione misurata risulta BLITZDUCTOR CT di ca. 340 mV. BCT MOD ... 5 V BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 5 6 7 8 9 La tensione di esercizio del sistema è presente tra filo e filo. BCT MOD ME 5 V ha una tensione nominale di 5 V DC filo ⇒ terra, quindi filo ⇒ filo 10 V DC, ⇒ nessuna influenza del segnale di misura BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 Tramite l'utilizzo di un circuito a quattro fili per la misura della temperautura con il Pt 100, si ottiene l'eliminazione totale dell'influenza della resistenza del conduttore e le relative variazioni sul risultato della misura, dovute alla temperatura. Questo vale anche per l'aumento della resistenza del conduttore causato dalle impedenze di disaccoppiamento del BLITZDUCTOR CT. Nessuna influenza Il trasduttore Pt 100 possiede una immunità ai disturbi condotti appartenente alla catergoria di immunità 2 secondo CEI EN 6100-4-5. L'energia passante, legata al livello di protezione del dispositivo di protezione dalle sovratensioni, può corrispondere al massimo alla categoria di immunità 2 secondo CEI EN 61000-4-5. BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 Q “Energia passante” secondo livello di immunità 1 “Energia passante” del dispositivo di protezione è inferiore all’immunità ai disturbi dell’utilizzatore 10 La protezione dalle sovratensioni dovrebbe essere eseguita a in unico gradino. ⇒ Q ok. BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 ⇒ limitatore di sovratensione BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 Risultato di selezione: BLITZDUCTOR CT BCT MOD ME 5 Tabella 8.2.3 Criteri di scelta per sistemi di misura della temperatura www.dehn.it BLITZPLANER 215 8.2.1 Impianti di controllo, misurazione e regolazione I sistemi di controllo, misura, e regolazione (CMR), a causa della grande distanza fisica tra il sensore di misura e l'unità di elaborazione, sono soggetti al possibile accoppiamento di sovratensioni. La conseguente distruzione di componenti e i possibili guasti sull'unità di regolazione possono compromettere notevolmente il controllo del processo. Spesso l'entità di un danno da sovratensioni causata da fulminazione, risulta evidente solo dopo settimane, e dopo aver sostituito vari componenti elettronici che non sono più in grado di lavorare in modo sicuro. Un danno del genere, può avere conseguenze gravi per l'operatore, quando si utilizza un cosiddetto sistema bus di campo, in quanto tutte le componenti intelligenti del bus di campo incluse nello stesso segmento possono guastarsi contemporaneamente. Questo può essere rimediato con l'utilizzo dei dispositivi di protezione da fulmini e da sovratensioni (SPD), che devono essere scelti in base alla specifica dell'interfaccia. Le interfacce tipiche e i dispositivi di protezione specifici per questi sistemi sono riportati nel nostro catalogo di prodotto "Protezione da sovratensioni" oppure possono essere individuati sul sito www.dehn.it. Corrente in ingresso IF Corrente in uscita IC 1 3 2 4 Radiazione Isolamento galvanico tramite accoppiatore ottico: Spesso, per isolare galvanicamente il lato campo dal lato processo, vengono utilizzati degli elementi optoelettronici per la trasmissione dei segnali sui sistemi di controllo processo (Figura 8.2.1.1); questi generano tipicamente una rigidità dielettrica tra ingressi e uscite variabile da 100 V fino a 10 kV. Nella loro funzione quindi sono paragonabili a dei trasformatori e possono in primo luogo essere utilizzati per eliminare i disturbi minori di modo longitudinale. Tuttavia non possono fornire una protezione sufficiente in caso di disturbi longitudinali e trasversali, derivanti dai fulmini (> 10 kV), valori nettamente al di sopra della rigidità dielettrica impulsiva del trasmettitore/ricevitore. Erroneamente, molti progettisti e operatori di questi impianti, partono dal presupposto, che con questi elementi si possa anche realizzare la protezione da fulmini e da sovratensioni. Per questo deve essere sottolineato espressamente, che con questa tensione viene garantita solo la tenuta all'isolamento tra ingresso e uscita (tensione longitudinale). Questo significa che nell'utilizzo di questi elementi nei sistemi di trasmissione, oltre alla limitazione della tensione longitudinale, è necessario pensare anche ad una limitazione delle tensioni trasversali. Inoltre, l'integrazione di ulteriori resistenze di disaccoppiamento sull'uscita dell’SPD, permette di ottenere un coordinamento energetico all’opto-accoppiatore. In questo caso, quindi, devono essere utilizzati degli SPD che limitino i disturbi longitudinali e trasversali, ad esempio BLITZDUCTOR XT tipo BXT ML BE C 24. Spiegazioni dettagliate della scelta specifica dei dispositivi di protezione per la tecnica CMR sono illustrati nel capitolo 9. 8.2.2 Tecnologia di gestione di un edificio Trasmettitore Accoppiamento ottico Involucro Ricevitore Connessioni 3,4 Connessioni 1,2 Figura 8.2.1.1 Accoppiatore ottico – Schema di principio 216 BLITZPLANER La pressione crescente per quanto riguarda i costi obbliga proprietari e operatori di edifici nel settore pubblico e privato, a ricercare delle soluzioni per ridurre il costo della gestione dell'edificio. Uno dei metodi con cui i costi possono essere ridotti in modo duraturo, è la gestione tecnica dell'edificio (supervisione). Si tratta di uno strumento completo, che permette di predisporre, mantenere operative e adattare alle necessità organizzative le attrezzatura tecniche di un edificio, in modo continuativo. In questo modo è possibile un utilizzo ottimale che aumenta la redditività di un immobile. www.dehn.it L'automazione dell'edificio (BA) comprende da un lato la tecnologia di comando, misura e regolazione (CMR) e dall'altro lato i sistemi di controllo centrali per la supervisione. L'automazione dell'edificio ha il compito di automatizzare i processi tecnici nell'ambito dell'intero edificio. Al livello gestionale (Figura 8.2.2.1), l'intero edificio viene collegato in rete, in modo da poter gestire l'automazione dei locali, il sistema di misura M bus e gli impianti di riscaldamento-aerazione-climatizzazione e segnalazione guasti, attraverso calcolatori efficienti. Al livello gestionale avviene anche l'archiviazione dei dati. La registrazione continua dei dati permette di elaborare dei calcoli relativi al consumo energetico oltre a permettere la regolazione ottimale degli impianti degli edifici. A livello automazione si trovano i veri e propri dispositivi di controllo. Sempre più spesso vengono utilizzati le stazioni DCC (direct digital control), che implementano dal punto di vista software tutte le funzioni di regolazione e commutazione. Al livello automazione sono gestiti anche tutti i tipi di funzionamento, i parametri di regolazione, i valo- ri nominali, i tempi di commutazione, i valori limite per gli allarmi e il relativo software. Al livello più basso, cioè al livello campo, si trovano gli apparecchi di campo, come attuatori e sensori. Questi rappresentano l'interfaccia tra le funzioni di comando e regolazione e il processo. Gli attuatori trasformano un segnale elettrico in un'altra grandezza fisica (motori, valvole ecc.). I sensori trasformano una grandezza fisica in un segnale elettrico (sensore di temperatura, interruttore di fine corsa ecc.). A causa del collegamento in rete delle stazioni DDC e dell'integrazione nei sistemi per la supervisione dell'edificio ad esse collegate, l'intero sistema risulta esposto ai disturbi causati da correnti da fulmine e sovratensioni. Tali disturbi possono causare un guasto dell'intero sistema di controllo dell'illuminazione, della climatizzazione o del riscaldamento; questo non determina solo principalmente costi di natura tecnologica, ma anche costi relativi alle conseguenze del guasto sull'impianto. Possono ad esempio determinarsi significativi incre- Livello gestionale Livello automazione Livello campo Figura 8.2.2.1 Modello dei vari livelli di edificio www.dehn.it BLITZPLANER 217 menti di costi dell'energia, dal momento che non possono più essere analizzati e ottimizzati i carichi di punta per effetto dei guasti dell'elettronica di comando. Se nell'automazione dell'edificio sono integrati i processi di produzione, i guasti sull'automazione dell'edificio possono portare a perdite di produzione e quindi anche a perdite economiche consistenti. Per garantire la continuità di servizio del sistema, sono necessarie misure di protezione orientate al rischio da controllare. ⇒ un sistema di cablaggio a beneficio dell'industria e degli enti di normazione, in grado di supportare sia prodotti attuali che gli sviluppi di prodotti futuri. Il cablaggio universale è composto dai seguenti elementi funzionali: ⇒ Armadio di distribuzione a livello campus (CD) ⇒ Dorsale di comprensorio, ⇒ Armadio di distribuzione a livello edificio (BD), ⇒ Dorsale di edificio, 8.2.3 Sistemi di cablaggio generico (reti informatiche EDP, impianti di telecomunicazione) La norma europea EN 50173 "Tecnologia dell'informazione - Sistemi di cablaggio generici" definisce un sistema di cablaggio universale che può essere utilizzato in siti con uno o più edifici. Tratta i cablaggi con cavi simmetrici in rame e in fibra ottica. Questo cablaggio universale supporta una vasta gamma di servizi incluso fonia, dati, messaggi e immagine. Questa norma prevede: ⇒ un sistema di cablaggio indipendente dall'applicazione, universalmente applicabile ed un mercato aperto per i componenti di cablaggio (attivi e passivi), ⇒ al committente una topologia di cablaggio flessibile, che permette di eseguire modifiche in modo facile ed economico, ⇒ una guida per l'installazione dei cablaggi a beneficio dei costruttori di edifici, prima che siano noti gli specifici requisiti (cioè già durante la progettazione, indipendentemente da quale piattaforma verrà in seguito installata), CD BD FD ⇒ 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 intercollegate per formare dei sottosistemi di cablaggio. Un sistema di cablaggio universale è composto da tre sottosistemi: cablaggio primario, cablaggio verticale e cablaggio orizzontale. I sottosistemi del cablaggio formano, come mostrato nella figura 8.2.3.1, una struttura di cablaggio. Con l'aiuto dei relativi armadi di distribuzione possono essere realizzate varie topologie di rete come bus, stella, albero e anello. Il sottosistema di dorsale campus connette l'armadio di distribuzione a livello campus armadi di distribuzione di edificio. Se necessario, contiene i cavi di dorsale di primo livello, con i relativi punti di connessione (armadio di distribuzione a livello campus e edificio) e le unità di ripartizione nell'armadio distribuzione di comprensorio. Il sottosistema di dorsale di edificio si estende dagli armadi di edificio fino agli armadi di distribuzione TP TO (optional) Sottosistema dorsale di comprensorio Sottosistema dorsale di edificio Sottosistema cablaggio orizzontale Cablaggio terminale utente Sistema di cablaggio generico Figura 8.2.3.1 Cablaggio generico 218 BLITZPLANER www.dehn.it Utenza finale trasmissione dati, quasi esclusivamente in fibra ottica. Per la trasmissione vocale (telefono) si usano invece ancora cavi in rame simmetrici. Per il cablaggio terziario (tra armadio di distribuzione del piano e apparecchio finale) si utilizzano attualmente, tranne alcune eccezioni, dei cavi in rame simmetrici. Per lunghezze di cavo di ca. 500 m (dorsale di edificio) o 90 m (cablaggio orizzontale) in caso di fulminazione diretta possono essere indotte nell'edificio elevate tensioni longitudinali (Figura 8.2.3.2), che potrebbero superare la capacità di isolamento dei router oppure delle schede ISDN nel PC. Per questo motivo devono essere previsti sia sull'armadio di edificio/piano (hub, switch, router), sia sull'apparecchio finale (TO) delle misure di protezione. I dispositivi di protezione necessari devono essere scelti in base al sistema di rete. Le applicazioni più comuni sono: di piano. Il sottosistema contiene i cavi di dorsale di edificio, i relativi punti di connessione (sugli armadi di edificio e di distribuzione di piano) e le unità di ripartizione nell'armadio di distribuzione di piano. Il sottosistema di cablaggio orizzontale si distende dall’armadio di distribuzione di piano fino alle prese telematiche connesse. Il sottosistema contiene i collegamenti orizzontali, i suoi punti di connessione sull'armadio di distribuzione di piano, il permutatore nell'armadio di distribuzione di piano e le connessioni telematiche. Tra l'armadio di distribuzione di campus e l'armadio di distribuzione di piano vengono di solito utilizzati dei cavi in fibra ottica come collegamento dati. Quindi, per il lato campus, non sono necessari scaricatori di sovratensione (SPD). Se, tuttavia, i cavi in fibra ottica contengono una guaina di protezione metallica contro i roditori, questa deve essere integrata nel sistema di protezione antifulmini. Le componenti attive per la distribuzione della fibra ottica vengono tuttavia alimentate a 230 V. Qui possono essere impiegati degli SPD specifici per sistemi di alimentazione. La dorsale di edificio (dall'armadio di edificio all'armadio di piano) viene attualmente cablato per la ⇒ Token Ring, ⇒ Ethernet 10 base T, ⇒ Fast Ethernet 100 base TX, ⇒ Gigabit Ethernet 1000 base TX. Cablaggio per l'informatica 100 ½ (Cat. 3, 5, 6, ...) Cablaggio terzo livello - Collegamenti tra FD e TO - Caratteristiche di trasmissione fino a 250 MHz, (categoria 6) TO Terminale utente FD Distributore di piano BD Distributore di edificio Cablaggio secondo livello - Collegamenti tra BD e FD TO TO TO FD LPS esterno Cavi in fibra ottica FD FD FD FD BD CD Cavi in fibra ottica (informatica) Cavi in rame (telecomunicazione) Figura 8.2.3.2 Effetti da fulmine in un cablaggio IT www.dehn.it BLITZPLANER 219 8.2.4 Circuiti di misura a sicurezza intrinseca In tutti i settori dell'industria, nei quali durante la lavorazione o il trasporto di sostanze infiammabili si creano gas, vapori, nebbie o polveri, che mescolandosi all'aria possono formare un'atmosfera esplosiva in quantità pericolosa, devono essere prese delle misure particolari per la protezione contro il rischio di esplosione. In dipendenza dalla possibilità e dalla durata del verificarsi di una miscela esplosiva, i settori dell'impianto Ex vengono suddivisi in zone - cosiddette zone Ex. Zone Ex: le aree, nelle quali si creano delle miscele esplosive attraverso, ad esempio, gas, vapori o nebbie, vengono suddivise in zone Ex da 0 fino a 2, e nelle zone Ex dove si possono creare delle miscele esplosive causate da polveri, denominate zone 20 fino a 22. A seconda della capacità di innesco delle sostanze infiammabili presenti nel relativo settore di utilizzo, vengono distinti i gruppi di esplosione I, IIA, IIB e IIC, per i quali sono state fissate diverse curve di limite di innesco. La curva di limite di innesco, dipendente dal comportamento di innesco della sostanza infiammabile in esame, fornisce il valore massimo per la tensione e la corrente di esercizio. Il gruppo di esplosione IIC contiene le sostanze più propense all'innesco, ad esempio idrogeno e acetilene. Queste sostanze possiedono, in caso di riscaldamento, diverse temperature di innesco, che sono definite in base alle classi di temperatura (T1…, T6). Per evitare che le apparecchiature elettriche formino delle sorgenti di innesco nell'atmosfera esplosiva, queste devono essere equipaggiate in diversi tipi di protezione. Un tipo di protezione da innesco, che trova applicazione in tutto il mondo, in particolare nella tecnologia di comando, misura e regolazione, è la sicurezza intrinseca Ex(i). Protezione da innesco a sicurezza intrinseca: Il modo di protezione da innesco a sicurezza intrinseca si basa sul principio della limitazione di corrente e tensione nel circuito elettrico. L'energia del circuito o di una parte del circuito, che è in grado di fare innescare un'atmosfera esplosiva, viene mantenuta così bassa, che né attraverso una scintilla né attraverso un riscaldamento di superficie degli elementi elettrici, si possa verificare l'innesco dell'atmosfera esplosiva circostante. A parte la 220 BLITZPLANER tensione e la corrente delle apparecchiature elettriche, le induttanze e le capacità, che agiscono come accumulatori di energia nell'intero, circuito devono essere limitate a valori massimi sicuri. Per quanto riguarda il funzionamento sicuro ad esempio di un circuito CMR, questo significa, che né le scintille che si creano durante l'apertura e chiusura dei circuiti negli ambienti industriali (ad esempio il contatto di commutazione inserito in un circuito a sicurezza intrinseca), né le scintille che si verificano in caso di guasto (ad esempio cortocircuito o dispersione verso terra), devono essere in grado a innescare la combustione. Inoltre, sia per il funzionamento normale, che per il caso di guasto, deve poter essere escluso un innesco causato dal riscaldamento eccessivo delle apparecchiature che si trovano all'interno del circuito a sicurezza intrinseca e dei relativi conduttori. In linea di principio, quindi, il sistema di protezione da innesco a sicurezza intrinseca viene limitato ai circuiti elettrici a bassa potenza. Questi sono i circuiti tipicamente usati nelle tecnologie di comando, misura e regolazione nonché nei sistemi di elaborazione dati. La sicurezza intrinseca ottenibile attraverso la limitazione dell'energia disponibile nel circuito si riferisce - rispetto ad altri sistemi di protezione contro il pericolo di esplosione - non a singoli apparecchi, ma all'intero circuito. Ne derivano alcuni vantaggi consistenti rispetto ad altri modi di protezione. Per prima cosa, non sono necessari, per le apparecchiature elettriche utilizzate sul campo, costose costruzioni speciali, come ad esempio incapsulamento a prova di pressione oppure annegamento in resina fusa. Inoltre, la sicurezza intrinseca è l'unico tipo di protezione da innesco che permette all'utilizzatore di lavorare sotto tensione su tutti gli impianti, senza limitazioni nei locali a rischio di esplosione. Il vantaggio economico per l'utilizzo di circuiti a sicurezza intrinseca è basato sul fatto che anche nella zona Ex possono essere utilizzate apparecchiature passive non certificate Ex solitamente richieste nelle zone Ex. Perciò questo tipo di protezione Ex è anche uno dei tipi di installazione più facili. Nei sistemi di comando, misura e regolazione la sicurezza intrinseca ha quindi un'importanza considerevole, specialmente con l’utilizzo crescente dei sistemi di automazione elettronici. www.dehn.it Tuttavia, la sicurezza intrinseca pone dei requisiti più stringenti al progettista / costruttore dell'impianto rispetto agli altri tipi di protezione contro il rischio di esplosione. La sicurezza intrinseca di un circuito non è solo dipendente dal rispetto delle condizioni di costruzione delle singole apparecchiature, ma anche dal corretto collegamento di tutte le apparecchiature nel circuito a sicurezza intrinseca e dalla corretta installazione. Sovratensioni transienti nella zona Ex: Il modo di protezione da innesco a sicurezza intrinseca considera tutti gli accumulatori di energia elettrica presenti nel sistema, ma non le sovratensioni accoppiate dall'esterno, ad esempio attraverso scariche atmosferiche. Le sovratensioni accoppiate si creano in impianti industriali a larga superficie soprattutto attraverso fulminazioni ravvicinate e remote. Durante una fulminazione diretta la caduta di tensione provoca sull'impianto di messa a terra un aumento di potenziale in una misura compresa da 10 fino a 100 kV. Questo aumento di potenziale agisce come differenza di potenziale su tutte le apparecchiature collegate ad altre apparecchiature situate a distanza. Queste differenze di potenziale sono nettamente maggiori della tenuta all' isolamento delle singole apparecchiature e possono facilmente provocare una scarica pericolosa. Per le fulminazioni distanti sono soprattutto le sovratensioni accoppiate nei conduttori, che possono distruggere i circuiti di ingresso delle apparecchiature elettroniche a causa dei disturbi trasversali (tensione differenziale tra i fili). Zona sicura non Ex 1’ Classificazione dei mezzi di servizio nelle categoria ia o ib Un aspetto fondamentale per la protezione contro il pericolo di esplosione del modo di protezione a sicurezza intrinseca è quello di sapere se questa sarà affidabile per quanto riguarda il rispetto dei limiti di tensione e di corrente, anche in presenza di determinati guasti. Si possono distinguere due categorie per quanto riguarda l'affidabilità. La categoria ib specifica che al verificarsi di un guasto in un circuito a sicurezza intrinseca, la sicurezza intrinseca deve essere mantenuta. La categoria ia richiede, che al verificarsi di due guasti indipendenti tra loro, la sicurezza intrinseca venga mantenuta. L'attribuzione del BLITZDUCTOR XT o DEHNconnect DCO alla categoria ia, rappresenta quindi la categoria più alta. Quindi il BLITZDUCTOR può essere utilizzato anche insieme ad altre apparecchiature, installate nelle zone ex 0 e 20. Particolare attenzione deve essere posta alle particolari condizioni delle zone ex 0 e 20 che devono essere chiarite caso per caso. Nella figura 8.2.4.1 è illustrato il principio di applicazione 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/zona sicura, per la separazione di queste due zone distinte vengono utilizzate delle barriere di sicurezza o delle interfacce con circuito di uscita Ex(i). I valori di sicurezza massimi di una barriera di sicurezza o di una interfaccia con un circuito di uscita Zona Ex circuito CMR Ex(i) 1 1 ® BLITZDUCTOR Tr 2’ 2 2 Linea segnale Trasduttore con ingresso Ex(i) (max. Lo, Co) ® LBXT ® Llin 1 CBXT 2’ 2’ BLITZDUCTOR XT BLITZDUCTOR XT 1’ 1’ ® BLITZDUCTOR 1 LBXT Clin 2 Sonda Lut 1’ CBXT 2 C Cut 2’ C EB/PE EB/PE Lo LBXT + Llin + LBD + Lut Co CBXT + Clin + CBXT + Cut + C Figura 8.2.4.1 Calcolo di L0 e C0 www.dehn.it BLITZPLANER 221 Ex(i) sono stabilliti da un certificato di prova rilasciato da un ente autorizzato: ⇒ tensione di uscita massima U0 ⇒ corrente di uscita massima I0 ⇒ induttanza esterna massima L0 ⇒ capacità esterna massima C0 Il progettista/costruttore deve verificare in ogni singolo caso se questi valori di sicurezza massimi permessi vengono rispettati dalle apparecchiature collegate al circuito a sicurezza intrinseca (cioè i dispositivi di campo, i conduttori e gli SPD). I relativi valori sono riportati sulla targhetta dell’apparecchiatura o sul certificato di prova e omologazione. Classificazione in gruppi di esplosione Gas, vapori e nebbie esplosivi vengono classificati secondo l'energia della scintilla necessaria per l'incendio della miscela con la massima capacità esplosiva - a contatto con l'aria. Le apparecchiature vengono classificate a seconda dei 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 o cereali, tranne l'industria mineraria. Il pericolo di esplosione è massimo nel gruppo II C, dal momento che in questo gruppo viene considerata una miscela con la più bassa energia di scintilla. La certificazione del BLITZDUCTOR per il gruppo di esplosione IIC soddisfa quindi i requisiti massimi, cioè più sensibili, per una miscela di idrogeno e aria. Classificazione in classi di temperatura In presenza di un'atmosfera in grado di esplodere a causa di una superficie calda di un'apparecchiatura, per l'innesco dell'esplosione è necessaria una temperatura minima tipica della sostanza utilizzata. La temperatura di innesco è una caratteristica KEMA 06 ATEX 0274 X II 2(1) G EEx ia IIC tipica di ogni materiale, che caratterizza il comportamento di innesco di gas, vapori o polveri su superfici calde. Per ragioni economiche quindi, i gas e vapori vengono suddivisi in determinate classi di temperatura. La classe di temperatura T6 indica che la temperatura di superficie massima dell'elemento non deve superare in caso di esercizio come in caso di guasto gli 85 °C, mentre la temperatura di innesco dei gas e vapori deve essere superiore a 85 °C. Con la classificazione T6, BLITZDUCTOR CT soddisfa anche da questo punto di vista i massimi requisiti stabiliti. A seconda del certificato di conformità della KEMA devono essere osservati anche i seguenti parametri. Criteri di scelta per SPD - BLITZDUCTOR XT Con l'esempio del BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD EX 24 vengono di seguito spiegati i criteri di scelta specifici per questo componente (Figure 8.2.4.2a e 8.2.4.2b). Tale componente possiede un certificato di conformità emesso dalla KEMA. Il dispositivo di protezione dalle sovratensioni ha la seguente classificazione: II 2(1) G EEx ia IIC T4, T5, T6. Questa classificazione specifica: II Gruppo di apparecchio - l'SPD può essere utilizzato in tutti i settori, escluse le miniere (industria mineraria). 2 (1) G Categoria di apparecchio - con atmosfera gassosa in grado di esplodere, l'SPD può essere installato in zona Ex 1 e anche su conduttori dalla zona 0 (per la protezione di apparecchi finali nella zona 0) 1 1´ 2 2´ Utilizzatore a sicurezza intrinseca protetto 1 protected 3 3´ 4 4´ 2 1’ SPD a sicurezza intrinseca 222 BLITZPLANER Figura 8.2.4.2b 2’ 3 BLITZDUCTOR XT 3’ 4 4’ Circuito Figura 8.2.4.2a ® Esempio Schema di principio BXT ML4 BD EX 24 www.dehn.it EEx L'ente di prova certifica la corrispondenza di questa apparecchiatura elettrica con le norme europee armonizzate capacità interna, dei singoli componenti risulta trascurabile. ⇒ massima corrente di ingresso (Ii): CEI EN 60079-0: Regole generali la corrente massima permessa che può essere immessa attraverso i terminali di connessione è di 500 mA, senza che la sicurezza intrinseca venga compromessa. EN 50020: sicurezza intrinseca "i" Il dispositivio BLITZDUCTOR CT è stato sottoposto con successo alla prova di tipo. ia tipo di protezione da innesco - l'SPD controlla anche la combinazione di due guasti qualsiasi nel circuito a sicurezza intrinseca, senza determinare un innesco IIC gruppo di esplosione - l'SPD risponde ai requisiti del gruppo di esplosione IIC e può essere utilizzato anche con gas esplosivi come idrogeno 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 massima capacità esterna (C0): grazie alla particolare scelta di componenti nel SPD BLITZDUCTOR XT, i valori di induttanza e ⇒ massima tensione in ingresso (Ui): la tensione massima che può essere applicata all'SPD BLITZDUCTOR XT, è di 30 V, senza che la sicurezza intrinseca venga compromessa. Tenuta all'isolamento L'isolamento tra un circuito a sicurezza intrinseca e il telaio dell’apparecchiatura o di altre parti che possono essere collegate a terra, deve solitamente resistere ad un valore effettivo di tensione alternata di prova, doppio rispetto alla tensione del circuito a sicurezza intrinseca oppure 500 V, a seconda del 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). protetto Fieldbus FISCO Alimentazione Uo ≤ 17.5 V, Io ≤ 380 mA Apparecchi in campo Ui ≤ 17.5 V, Ii ≤ 380 mA, Pi ≤ 5.32 W, Ci ≤ 5 nF, Li ≤ 10 mH 3 1 Segmento 1 1 Segmento 2 protetto 2 2 Alimentazione (Fisco); segmento 1 / 2 3 3 3 Blitzductor BXT ML4 BD EX 24 protetto protetto 4 Apparecchi in campo (Fisco) Terminazione 4 4 4 Figura 8.2.4.3 SPD in impianti a rischio di esplosione – Tenuta all'isolamento > 500 V AC www.dehn.it BLITZPLANER 223 I circuiti a sicurezza intrinseca devono essere messi a terra, quando questo risulta necessario per ragioni di sicurezza. Essi possono essere collegati a terra, se questo è necessario, per ragioni di funzionamento. Il collegamento a terra deve essere effettuata su un solo punto attraverso il collegamento con il sistema equipotenziale. Gli SPD con tensione continua d'innesco verso terra < 500 V DC, costituiscono una messa a terra del circuito a sicurezza intrinseca. Se la tensione continua d'innesco dell’SPD è > 500 V DC, il circuito a sicurezza intrinseca viene considerato come non messo a terra. Questo requisito viene soddisfatto dal BLITZDUCTOR XT, BXT BD EX 24. Per coordinare la resistenza dielettrica alle tensioni degli apparecchi da proteggere (trasduttore di misurazione e sensore) con il livello di protezione dell’SPD è necessario accertarsi che la tenuta all'isolamento degli apparecchi da proteggere sia nettamente superiore ai requisiti per la tensione alternata di prova 500 V AC. Per non peggiorare il livello di protezione causato dalla caduta di tensione prodotta dalla corrente di disturbo scaricata attraverso il collegamento a terra, è necessario realizzare un collegamento equipotenziale coerente tra l'apparecchio da proteggere e l’SPD. La figura 8.2.4.4 illustra un particolare caso di applicazione. Questo caso di applicazione si verifica quando l'apparecchio finale da proteggere ha una tenuta all'isolamento < 500 V AC. In questo caso il circuito di misura a sicurezza intrinseca non è separato da terra. Come SPD nella zona Ex viene utilizzato un BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE, che realizza un livello di protezione tra fili e terra/collegamento equipotenziale nettamente inferiore a 500 V. Questo è necessario in questo caso di applicazione, dal momento che la tenuta all'isolamento del trasduttore per misurazione è < 500 V AC. Questo esempio illustra in particolare l'importanza dell'analisi comune delle condizioni di sicurezza intrinseca e della protezione da sovratensioni secondo EMC, che nella tecnica degli impianti, deve essere armonizzata. Messa a terra/collegamento equipotenziale Nella zona Ex dell'impianto è necessario assicurare un collegamento equipotenziale coerente ed una magliatura dell'impianto di terra. La sezione del conduttore di terra dell’SPD per il collegamento equipotenziale non deve essere inferiore a 4 mm2 Cu. Installazione di un'SPD BLITZDUCTOR CT in circuiti Ex(i) Le definizioni normative per circuiti Ex(i) dal punto di vista della protezione contro l'esplosione e della compatibilità elettromagnetica (EMC) contengono posizioni diverse; questo crea spesso dei dubbi a progettisti e i costruttori. Nel capitolo 9 "Protezione contro i fulmini e sovratensioni per circuiti a sicurezza intrinseca" vengono elencati i più importanti criteri per la sicurezza intrinseca e per la protezione da sovratensioni secondo EMC negli impianti; questo permette di individuare l'interazione tra i due profili. 8.2.5 Particolarità nell'installazione di SPD L'effetto di protezione degli SPD su un apparecchio da proteggere viene assicurato, quando una sorgente di disturbo viene ridotta ad un valore inferiore al limite di immunità e superiore alla tensione di esercizio massima dell'apparecchio da proteggere. Generalmente l'effetto di protezione di uno scaricatore viene indicato dal costruttore attraverso il livello di protezione Up (vedere 1 1´ EN 61643-21). L'efficacia di un dispositivo 2 2´ 1 1’ di protezione dipen2 2’ ® de, tuttavia, da ulteprotected BLITZDUCTOR XT 3’ 3 riori parametri, che 4 4’ 3 3´ sono dettati dall'installazione. Durante il 4 4´ processo di scarica, il flusso di corrente Circuito Esempio attraverso l'impianto (ad es. L e R del conFigura 8.2.4.4 Esempio di applicazione – Tenuta all'isolamento < 500 V AC 224 BLITZPLANER www.dehn.it duttore equipotenziale) può provocare una caduta di tensione UL + UR, che deve essere sommata a Up e che produce come risultato la tensione residua sull'apparecchio finale Ur. L'utilizzatore finale viene collegato direttamente a terra solo attraverso il punto di messa a terra dello scaricatore. Questo ha come conseguenza che l'Up dell’SPD risulta di fatto anche per l'utilizzatore finale. Questa installazione risulta la più favorevole per la protezione dell'apparecchio finale. Ur = U p + U L + U R Ur = U p UL + UR non hanno effetto Le seguenti condizioni permettono una protezione dalle sovratensioni ottimale ⇒ La tensione massima d’esercizio Uc dell’SPD dovrebbe essere di poco superiore alla tensione a vuoto del sistema ⇒ Up dell’SPD dovrebbe essere il più piccolo possibile, in modo che cadute di tensioni supplementari attraverso l'installazione, abbiano meno effetto ⇒ Il collegamento equipotenziale dovrebbe essere eseguito con l'impedenza più bassa possibile ⇒ Un'installazione dell'SPD il più vicino possibile all'apparecchio finale, ha un effetto positivo sulla tensione residua Esempi di installazione: Esempio 2: installazione più frequente (Figura 8.2.5.2) L'utilizzatore finale viene messo a terra direttamente attraverso il terminale di messa a terra dello scaricatore e i conduttori PE connessi. Di conseguenza una parte della corrente impulsiva, a seconda del rapporto di impedenza, viene scaricata attraverso il collegamento con l'apparecchio finale. Per evitare un accoppiamento del disturbo dal conduttore equipotenziale verso i fili protetti e per mantenere piccola la tensione residua, questo collegamento deve essere realizzato separatamente e deve avere una impedenza molto bassa (ad es. pannelli di montaggio metallici). Questa forma di installazione rappresenta la pratica di installazione comune per gli apparecchi finali di categoria I. Esempio 1: installazione corretta (Figura 8.2.5.1) BLITZDUCTOR BCT MLC BD 110 No.919 347 Up Ur R del conduttore Corrente di scarica Corrente di scarica Up L del conduttore 3 OUT 4 1 IN 2 3 OUT 4 1 IN 2 BLITZDUCTOR BCT MLC BD 110 No.919 347 Ur = U p + Uv Uv L del conduttore Ur R del conduttore p.es. conduttore di protezione alimentazione L e R del conduttore non ha effetto su Ur: Ur = Up Up = Livello di protezione Ur = Tensione residua Figura 8.2.5.1 Installazione corretta www.dehn.it L e R del conduttore hanno poco effetto su Ur , se il collegamento è efettuato a impedenza molto bassa: Ur = Up + Uv Uv = Caduta di tensione; Connessione BCT > Utilizzatore Figura 8.2.5.2 Installazione più frequente BLITZPLANER 225 Nessun collegamento equipotenziale diretto tra BLITZDUCTOR e utilizzatore 1 Corrente di scarica UL UR o t a rr e BCT MLC BD 110 No.919 347 2 3 OUT 4 Up 3 BLITZDUCTOR 1 IN 2 3 OUT 4 1 IN 2 BLITZDUCTOR BCT MLC BD 110 No.919 347 4 o t a r er Ur Ur La posa errata dei conduttori causa l’accoppiamento di disturbi dalla linea non protetta nella linea protetta L e R del conduttore peggiorano Ur: Ur = Up + UL + UR Figura 8.2.5.3 Collegamento equipotenziale eseguito in modo errato Figura 8.2.5.4 Posa dei conduttori errata Ur = U p + U L + U R Esempio 3: collegamento equipotenziale errato (Figura 8.2.5.3) L'utilizzatore finale viene messo a terra solo tramite, ad esempio, il conduttore di protezione. Non esiste alcun collegamento equipotenziale a bassa impedenza verso il dispositivo di protezione. Il percorso del conduttore equipotenziale dal dispositivo di protezione fino al punto di connessione del conduttore di protezione dell'apparecchio finale (ad es. barra equipotenziale) influisce notevolmente sulla tensione residua. A seconda della lunghezza del cavo possono verificarsi delle cadute di tensione fino ad alcuni kV, che si sommano a Up e che possono portare alla distruzione dell'utenza finale. Esempio 4: posa del conduttore errata (Figura 8.2.5.4) Anche se il collegamento equipotenziale è eseguito bene, una posa errata del conduttore può portare ad un peggioramento dell'effetto di protezione fino al danneggiamento degli utilizzatori finali. Se non viene mantenuta una restrittiva separazione o schermatura del conduttore non protetto a monte dell'SPD e del conduttore protetto a valle dell'SPD, a causa di campi magnetici si potrebbe Tipo dell’installazione Distanza Senza separazione o separazione non metallica Separazione in alluminio Separazione in acciaio Conduttori di bassa tensione non schermati conduttori di telecomunicazione non schermati 200 mm 100 mm 50 mm Conduttori di bassa tensione non schermati e conduttori di telecomunicazione schermati 50 mm 20 mm 5 mm 30 mm 10 mm 2 mm 0 mm 0 mm 0 mm Conduttori di bassa tensione schermati e conduttori di telecomunicazione non schermati Conduttori di bassa tensione chermati e conduttori di telecomunicazione schermati Tabella 8.2.5.1 Separazione dei conduttori di telecomunicazione e di bassa tensione secondo EN 50174-2 226 BLITZPLANER www.dehn.it consigliato non consigliato Conduttori bassa tensione Ausiliari esatto Telecomunicazione Applicazioni sensibili ai disturbi canale metallico Conduttori bassa tensione Telecomunicazione Ausiliari (p. es. citofono, allarmi) Applicazioni sensibili ai disturbi Figura 8.2.5.5 Separazione dei cavi nei canali avere un accoppiamento di disturbi sul conduttore protetto. Schermatura La schermatura dei cavi è descritta in 7.3.1 Suggerimenti per l'installazione: L'utilizzo di schermature o di canali metallici diminuisce l'interazione tra i conduttori e l’ambiente circostante. Per i cavi schermati deve essere osservato quanto segue: ⇒ messa a terra dello schermo da un lato diminuisce l'irradiazione di campi elettrici ⇒ messa a terra dello schermo ad entrambi i lati diminuisce l'irradiazione di campi elettromagnetici ⇒ contro i campi magnetici a bassa frequenza le schermature tradizionali non offrono una protezione rilevante Suggerimenti: Gli schermi dovrebbero essere continui tra gli impianti informatici, presentare una resistenza di www.dehn.it accoppiamento bassa ed essere a contatto per l’intera circonferenza del cavo. Lo schermo deve avvolgere completamente i conduttori o i cavi. Le interruzioni di schermo e i collegamenti a terra ad alta impedenza, ma anche cosidette “trecce” dovrebbero essere evitati. In quale misura i conduttori in bassa tensione influenzano i conduttori di telecomunicazione dipende da diversi fattori. I valori indicativi per le distanze verso conduttori in bassa tensione sono descritti nella EN 50174-2. Per una lunghezza di linea inferiore a 35 m non è generalmente necessario rispettare una distanza di separazione. In tutti gli altri casi, vale la separazione indicata nella tabella 8.2.5.1: Si raccomanda di posare i conduttori di telecomunicazione in canaline metalliche collegate elettricamente continue e completamente chiuse. I sistemi di canaline metalliche dovrebbero essere connessi a terra a bassa impedenza il più spesso possibile, in ogni caso almeno all’inizio e alla fine della canalina stessa (Figura 8.2.5.5). BLITZPLANER 227 9 Proposte di applicazione 9.1 Protezione da sovratensioni per convertitori di frequenza Un convertitore di frequenza è composto in termini semplificati da un raddrizzatore, un circuito intermedio, un invertitore e un'elettronica di comando (Figura 9.1.1). All’ingresso dell'invertitore, la tensione alternata monofase o trifase viene convertita in una tensione continua e giunge al circuito intermedio, che funge anche da accumulatore di energia (buffer). Per effetto dei condensatori che si trovano nel circuito intermedio e gli elementi L e C collegati verso massa nel filtro di rete, potrebbero sorgere dei problemi con apparecchi di protezione RCD collegati a monte (RCD = Residual Currentprotective Device). La causa di questi problemi viene spesso, a Ingresso Raddrizzatore torto, attribuita all'utilizzo degli scaricatori di sovratensione, mentre invece dipendono dall'induzione rapida di correnti di guasto prodotte dal convertitore di frequenza. Queste sono sufficienti a far intervenire i sensibili apparecchi di protezione RCD. Una possibilità è l’impiego di un interruttore differenziale RCD resistente alle correnti impulsive, che è disponibile con una corrente d'intervento di IΔn = 30 mA e tenuta all'impulso a partire da 3 kA (8/20 µs). Attraverso l'elettronica di controllo, l'invertitore fornisce una tensione a frequenza variabile. La tensione di uscita avrà un andamento tanto più simile alla forma sinusoidale, quanto più alta sarà la frequenza di clock dell'elettronica di controllo Circuito intermedio + L1 L2 Uscita Invertitore V1 V3 V5 U1 V1 W1 C L3 Motore + V4 − V6 V2 M − Elettronica di comando comando / regolazione / controllo / comunicazione Dati Figura 9.1.1 Schema di principio di un convertitore di frequenza alimentazione motore schermata, schermo connesso a terra da entrambi i lati. Convertitore di frequenza Motore 1 1 Connessione filtro Alimentazione Filtro compatto Linea di alimentazione il più corto possibile Piastra di montaggio metallica collegata a terra in generale: tutti i conduttori il più corto possibile N. 1 Immagine Tipo Molla a contatto SA KRF ... Articolo 919 031 - 919 038 Figura 9.1.2 Connessione dello schermo del cavo d'alimentazione motore secondo i requisiti EMC 228 BLITZPLANER www.dehn.it Carico per la modulazione di durata degli impulsi. Per ogni clock si crea tuttavia un picco di tensione che si sovrappone al percorso della prima oscillazione. Questo picco di tensione raggiunge valori superiori a 1200 V (in base al convertitore di frequenza). Il comportamento e la risposta del motore dipendono dalla qualità dell'onda sinusoidale usata per il suo controllo. Questo però significa anche che all'uscita del convertitore di frequenza si riscontra- no più spesso dei picchi di tensione. Nella scelta degli scaricatori di sovratensione occorre considerare la "tensione massima continuativa" Uc. Questa rappresenta la tensione di esercizio massima permessa, alla quale può essere collegato un dispositivo di protezione da sovratensioni. Questo significa, che sul lato di uscita del convertitore di frequenza, vengono utilizzati dei dispositivi di protezione da sovratensioni con un Circuito intermedio USCITA P1 + PX PR − INGRESSO 3x400V / 50Hz L1 L2 L3 U V W L1 L2 L3 1 L11 L21 Circuiti segnali di ingresso 2 Alimentazione Charge Circuito di protezione PC STF STR STOP RH RM RL RT JOG MRS AU CS SD RES Reset Allarme Processore/DSP A B C Software AM 5 Uscita analogica Funzionalità: regolatore PID FM SD Hz Funzioni di base: parametri U/f regolazione vettoriale SE RUN SU OL IPF FU Unità di comando PU/DU 3 10E 10 2 5 4 1 Segnalazione errore Stato di esercizio e segnalazione errore LCD/LED-display-PU/DU N. Immagine 1 DEHNguard DEHNguard®T DG MOD 275 3 3 OUT 4 2 Blitzductor CT BCT MOD ... 4-20 mA M 3~ Tipo Articolo DEHNguard S DG S 275 952 070 DEHNguard S DG S 600 952 076 BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 24 + BCT BAS 919 323 + 919 506 Figura 9.1.3 Schema generale di un convertitore di frequenza con limitatori di sovratensione www.dehn.it BLITZPLANER 229 valore di Uc rispettivamente maggiore. In questo modo si evita che i picchi di tensione che si verificano anche durante il “normale” esercizio, provochino un “invecchiamento artificiale" dovuto al continuo riscaldamento del dispositivo di protezione da sovratensioni. Tale riscaldamento dello scaricatore potrebbe causare la riduzione della sua durata e di conseguenza il suo sezionamento dall'impianto da proteggere. La tensione all'uscita del convertitore di frequenza è variabile e viene regolata ad un valore leggermente più alto della tensione nominale all'entrata. Questo incremento è dell'ordine del +5% durante l'esercizio continuo, per compensare la caduta di tensione sul conduttore collegato. Per semplificare, si può comunque considerare che la tensione massima all'ingresso del convertitore di frequenza sia uguale alla tensione massima all'uscita del convertitore stesso. L'alta frequenza di clock, all'uscita del convertitore di frequenza, genera dei disturbi condotti. Per evitare che questi disturbi interferiscano con gli altri sistemi, è necessario l'utilizzo di conduttori schermati. Lo schermo del cavo di alimentazione del 230 BLITZPLANER motore deve essere messo a terra da entrambi i lati, significa sia sul convertitore di frequenza sia sul motore. I requisiti EMC impongono la connessione dello schermo su ampia superficie di contatto. Molto vantaggiose si sono dimostrate le molle a contatto per il collegamento degli schermi (Figura 9.1.2). Tramite impianti di terra ammagliati, cioè l'interconnessione degli impianti di messa a terra sul lato convertitore di frequenza e sul lato motore, si riducono le differenze di potenziale tra le due parti dell'impianto e quindi si evitano correnti di compensazione sullo schermo. La figura 9.1.3 illustra l'utilizzo dei dispositivi di protezione da sovratensioni DEHNguard sull'alimentazione elettrica e l'utilizzo dei BLITZDUCTOR per i circuiti 0-20 mA. I dispositivi di protezione devono essere predisposti in base al tipo di interfaccia utilizzato. Per poter integrare un convertitore di frequenza nel sistema centrale di controllo o gestione di edificio, è assolutamente necessario cablare tutte le interfacce di elaborazione e di comunicazione tramite dispositivi di protezione adeguati, in modo da evitare interruzioni del sistema. www.dehn.it 9.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per Illuminazione esterna Le illuminazioni esterne possono essere installate sia sulle pareti esterne di edifici, sia isolati all'esterno. In ogni caso, è da verificare, se i corpi illuminanti si trovano nella zona di protezione LPZ 0A oppure in zona di protezione LPZ 0B. Corpi illuminanti nella LPZ 0A sona soggetti a correnti impulsive fino alla complessiva corrente da fulmine e al campo elettromagnetico totale, in seguito al rischio dalle fulminazioni dirette. Nella LPZ 0B sono protetti contro la fulminazione diretta, però comunque a rischio di correnti impulsive fino a correnti parziali da fulmine e il campo elettromagnetico totale. Se si tratta di pali di illuminazione nella zona di protezione LPZ 0A, questi sono da collegare con i dispersori dell'edificio tramite conduttori di terra nudi a contatto con il terreno. Per il dimensionamento dei materiali e sezioni da utilizzare si consi- glia l'uso della tabella 7 della CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). Di seguito un estratto (Tabella 9.2.1) della tabella citata, con i dati più utilizzati in pratica. Il materiale utilizzabile è sempre da scegliere in modo da evitare una possibile corrosione. Le misure di protezione per la riduzione della possibilità di un colpo elettrico riferito ai rischi da tensioni di contatto e/o di passo, sono da verificare singolarmente. Analogamente alla CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3), come misura per la riduzione delle tensioni di contatto, è necessario p. es. uno strato di asfalto con spessore di almeno 5 cm per una distanza di 3 m intorno al palo di illuminazione (Figura 9.2.1) Inoltre la CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) indica il controllo del potenziale come misura per Materiale Configurazione Sezione Nota ridurre le tensioni di Ø min. conduttore elementare 1,7 mm passo. In questo caso Corda 50 mm2 Rame vengono interrati 50 mm2 Ø 8mm Tondino quattro anelli a 50 mm2 Spessore min 2 mm Nastro distanza da 1,0 m; 4 Tondo zincato 50 μm Ø 10 mm Acciaio ,0 m; 7,0 m e 10 m Nastro zincato 70 μm 100 mm2 Spessore min. 3mm nelle rispettive proØ 10 mm Tondino Acciaio fondità di 0,5 m; 1,0 2 100 mm Spessore min. 2 mm Nastro AISI 316 m; 1,5 m; e 2,0 m intorno al palo di Tabella 9.2.1 Dimensioni minime dei conduttori di terra per il collegamento dei pali di illuminazione nella illuminazione. Questi zona di protezione 0A tra di loro e all'impianto di terra dell'edificio Strato di asfalto ≥ 5 cm 3m Figura 9.2.1 3m Isolamento del suolo per la riduzione delle tensioni di contatto derivanti da fulminazioni su un palo di illuminazione www.dehn.it BLITZPLANER 231 anelli vengono collegati tra di loro e al palo con quattro conduttori, sfalsati di 90° (Figura 9.2.2). questo si trova in zona di protezione LPZ 0A (Figura 9.2.3 e Figura 9.2.4). Gli scaricatori, elencati di seguito, sono applicati al passaggio della zona di protezione da fulminazione LPZ 0A – 1 oppure LPZ 0B – 1. Con l'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine Tipo 1, bisogna accertarsi se nel quadro di distribuzione che alimenta l'illuminazione esterna si trova già un limitatore di sovratensione, Tipo 2, coordinato energeticamente, altrimenti si consiglia di installare al passaggio della zona di protezione uno scaricatore combinato. Per tutti i corpi illuminanti collocati in zona di protezione LPZ 0A sono da installare degli scaricatori di Tipo 1 all'ingresso nella struttura. Per poter definire la zona di protezione, la sfera rotolante è da “avvicinare” da tutte le possibili direzioni al corpo illuminante esterno, se la sfera tocca il corpo illuminante, Per tutti i corpi illuminanti situati nella zona di protezione LPZ 0B, all'entrata nell’edificio, sono da ±0 -0,5 m -1,0 m -1,5 m -2,0 m 1m 4m 7m 10 m Figura 9.2.2 Controllo del potenziale per la riduzione delle tensioni di passo causati da fulminazioni su un palo di illuminazione Scaricatore di corrente da fulmine Sistema TN DB 1 255 H (2x), Art. 900 222 Sistema TT DB 1 255 H, DGP BN 255, Art. 900 222 Art. 900 132 Scaricatore combinato Ragg io de lla sfera rotol ante Figura 9.2.3 Sistema TN DV M TN 255, Art. 951 200 Sistema TT DV M TT 2P 255, Art. 951 110 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona di protezione da fulminazione 0A 232 BLITZPLANER www.dehn.it installare dei limitatori di sovratensione Tipo 2. Per la definizione di tale zona di protezione, la rispettiva sfera rotolante è da avvicinare da tutte le direzioni ai corpi illuminanti esterni, senza che questi vengono toccati dalla sfera rotolante (Figura 9.2.5 e Figura 9.2.6). Scaricatore di corrente da fulmine Sistema TNC DB 3 255 H, Art. 900 120 Sistema TNS DB 3 255 H, Art. 900 120 DB 1 255 H, Art. 900 222 Rag g sfer io della a ro tola nte Sistema TT DB 3 255 H, DK 35, DGP BN 255, Art. 900 120 Art. 900 699 Art. 900 132 Scaricatore combinato Sistema TNC DV M TNC 255, Art. 951 300 Sistema TNS DV M TNS 255, Art. 951 400 Sistema TT DV M TT 255, Art. 951 310 Figura 9.2.4 Corpi illuminante esterni 3 x 230/400 V su palo in zona di protezione da fulminazione 0A della te gio Rag rotolan sfera a dell e gio g a lant R roto a r sfe Sistema TN DG M TN 275, Art. 952 200 Sistema TT DG M TT 2P 275, Art. 952 110 Figura 9.2.5 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona di protezione da fulminazione 0B www.dehn.it Sistema TNC DG M TNC 275, Sistema TNS DG M TNS 275, Sistema TT DG M TT 275, Figura 9.2.6 Art. 952 300 Art. 952 400 Art. 952 310 Corpo illuminante esterno 3 x 230/400 V su palo in zona di protezione da fulminazione 0B BLITZPLANER 233 9.3 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per impianti biogas neratore. Il cogeneratore produce, relativo al contenuto energetico del biogas, energia elettrica con un rendimento di circa 30 % e calore con un rendimento di circa 60 %. L'energia elettrica viene immessa in rete. Il calore serve parzialmente per il riscaldamento dei fermentatori e il calore in esubero viene utilizzato p.es. per il riscaldamento delle abitazioni e strutture agricole. Negli impianti biogas moderni vengono fermentati substrati organici biodegradabili come liquame, lettame, erba, paglia, rifiuti biodegradabili, residui nella produzione del vino e della birra, avanzi alimentari e grassi. A questo scopo i contenitori stagni (fermentatori), vengo riempiti con materiali organici. In questo ambiente assente di ossigeno, dai componenti organici in fermentazione, i batteri producono il biogas. Il biogas così prodotto viene utilizzato per la produzione di calore e energia elettrica. Necessità di un sistema di protezione dai fulmini Dopo la scadenza del 1 luglio 2003, data di abrogazione delle direttive 76/117/CEE e 82/130/CEE, la direttiva ATEX 99/9/CE e la direttiva 99/92/CE, diventano l’unico riferimento per quanto attiene apparecchi e sistemi di protezione destinati ad essere utilizzati in atmosfera parzialmente esplosiva. Questi regolmenti vengono applicati per la messa a disposizione di mezzi di lavoro dal datore di lavoro come per l’utilizzo degli stessi da parte del lavoratore durante lo svolgimento della propria mansione. Secondo le direttive di cui sopra, impianti a rischio d’esplosione vengono classificati come impianti soggetti a lavori di manutenzione. Siccome in un impianto biogas, p.es. nella zona di Nella figura 9.3.1 è illustrato lo schema di un tipico impianto biogas. Impianti biogas molto frequentemente sono composti da una vasca di miscelazione (vasca primaria), eventualmente di una igienizzazione, uno o più fermentatori riscaldabili, una vasca di stoccaggio finale, eventualmente di un fermentatore secondario (vasca di fermentazione secondaria), uno stoccaggio del gas e di un trattamento del gas. Il serbatoio per liquidi illustrato nella figura 9.3.1 serve alla conservazione di p.es. cereali. Il motore a gas con scambiatore di calore e generatore agganciato viene indicato come coge- Radiatore Vasca primaria Pompa Contenitore pesatura Igienizzatore Miscelatore Miscelatore Vasca di raffredamento Serbatoio liquidi Pesa Fiaccola Valvola Fermentatore Energia elettrica Pompa Valvola Pompa Analizzatore gas Silo cereali Pompa Tubo gas Cogeneratore Stoccaggio finale Pompa di circolazione Mulino Miscelatore Quadro comando Valvola Miscelatore Valvola Edificio operativo Figura 9.3.1 Schema di sistema per un impianto biogas 234 BLITZPLANER www.dehn.it Calore serbatoi per gas e fermentatori è da aspettarsi una miscela esplosiva di aria e gas, questi impianti sono da classificare a rischio d’esplosione. Le direttive definiscono che, impianti a biogas sono da costruire, installare e condurre secondo lo stato della tecnica. A questo punto rientrano anche impianti di protezione contro i fulmini, che sono da installare in conformità alle norme e specifiche. In Germania nelle regole della sicurezza per impianti biogas agrari BGR 104 parte E 2 (BGR = Cooperativa professionale Agraria) viene precisato, che in zone a rischio d’esplosione devono essere applicate “misure, che evitano l’innesco di un’atmosfera a rischio d’esplosione”, per evitare fonti di innesco. Secondo EN 1127-1 capitolo 5.3.1 si differenziano tredici diverse fonti di innesco. Nel capitolo 5.3.8 della EN 1127-1, il fulmine viene indicato come fonte di innesco: “Quando il fulmine si abbatte in una una atmosfera esplosiva, questa viene sempre innescata. Inoltre, esiste la possibilità di un innesco tramite il riscaldamento dei percorsi di scarica del fulmine. Dal punto di impatto del fulmine fluiscono correnti, che possono causare delle scariche e scintillamenti in grado di innescare un esplosione, anche distante e in tutte le direzioni dal punto di impatto. Perfino senza una fulminazione diretta, delle scariche atmosferiche durante temporali possono causare elevate tensioni indotte in impianti, apparecchi e componenti” In caso di pericolo di fulminazione, le regole della protezione contro l’esplosione richiedono che si prendano adeguate misure di protezione contro i fulmini. Il datore di lavoro, secondo le dispsizioni della sicurezza sul lavoro, ha l'obbligo di rilevare e valutare tutti i fattori di rischio per luoghi di produzione con pericolo di esplosione. Ambienti con atmosfera esplosiva devono essere suddivise in zone, a seconda dei risultati della valutazione del rischio. La definizione delle zone con pericolo di esplosione è da descrivere in un documento per la protezione contro il pericolo di esplosione. La norma per la protezione contro i fulmini CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) allegato D, contiene “informazioni supplementari per LPS nelle strutture con pericolo di esplosione”. Sistemi di protezione contro i fulmini per questi impianti dovrebbe essere progettati almeno in classe II. www.dehn.it In casi particolari, la necessità di misure supplementari deve essere però valutata secondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2). Con il metodo di calcolo secondo CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) può essere effettuata una valutazione del rischio, la quale ha il compito di determinare il rischio dei danni da fulminazioni dirette e indirette per la struttura compreso le persone e impianti in essa contenuti. Se il rischio dei danni è superiore a un rischio tollerabile, il rischio da fulminazione deve essere minimizzato in modo da non superare più il rischio tollerabile. Per strutture particolari come gli impianti biogas richiedono delle specifiche misure di protezione contro i fulmini. Gli impianti biogas dovrebbero essere protetti con dispositivi di captazione e calate isolate, se non possono essere del tutto esclusi dei rischi di scariche pericolose su collegamenti, raccordi o giunti. Protezione contro i fulmini esterna Parte centrale di ogni impianto biogas è il fermentatore. Sul mercato esiste un vasto spettro di sistemi fermentatori, che si differenziano nel loro modo costruttivo. Il sistema di protezione contro i fulmini deve essere sempre adattato al sistema di fermentazione. Per gli stessi scopi di protezione possono risultare delle diverse soluzioni. Come sopra indicato, un sistema di protezione contro i fulmini di classe II, corrisponde alle richieste normali per impianti con pericolo di esplosione e quindi anche per impianti biogas. Il sistema di protezione contro i fulmini è composto da una protezione da fulmine esterna ed interna. La protezione da fulmine esterna, ha il compito di captare tutte le scariche da fulmine, comprese le fulminazioni laterali sulla struttura e di scaricare la corrente da fulmine dal punto di impatto verso terra e di distribuirla nel terreno, senza che si manifestino dei danni per effetti termici o meccanici alla struttura da proteggere. Fermentatore con copertura in telo Negli impianti biogas vengono utilizzati spesso dei fermentatori con copertura in telo. Una fulminazione sulla copertura in telo del fermentatore avrebbe di conseguenza il suo danneggiamento. L'effetto di fusione e scintillamento nel punto di impatto, causa un serio pericolo d'incendio e di BLITZPLANER 235 Raggio sfera rotolante r Raggio sfera rotolante r Figura 9.3.2 Applicazione del sistema DEHNiso-Combi per la protezione di un fermentatore con copertura in tela 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 9.3.3 Protezione di un fermentatore con copertura in tela con pali di captazione componibili in acciaio Fondamentale per la progettazione del sistema di captazione, è la penetrazione della sfera rotolante. Essa può essere calcolata secondo CEI EN 623053 (CEI81-10/3). In corrispondenza al livello di protezione II, per impianti con pericolo di esplosione risulta il raggio della sfera rotolante di 30 m (Figura 9.3.2). Tabella 9.3.1 DEHNiso-Combi Set esplosione. Le misure di protezione contro i fulmini devono essere effettuati in modo, che non si possono più verificare delle fulminazioni dirette sulla copertura in telo del fermentatore (Figura 9.3.2). Secondo delle regole di sicurezza per impianti biogas agricoli, la zona 2 si sviluppa fino ad una distanza di 3 m intorno alla copertura in telo del fermentatore. Nella zona 2 si verifica un'atmosfera esplosiva solo eccezionalmente per brevi periodi. Questo significa, che nella zona 2 non è probabile che si verifica una atmosfera esplosiva, ma soltanto in caso di eventi non previsti (guasti, riparazioni). Nella zona 2, secondo CEI EN 62305-3 (CEI8110/3) è quindi ammesso il posizionamento di dispositivi di captazione. Altezza e numero dei dispositivi di captazione vengono definite con il metodo della sfera rotolante. 236 BLITZPLANER La membrana interna nel stoccaggio gas del fermentatore, è in contatto con la parete metallica interna del fermentatore, a seconda della quantità di gas contenuta. Purchè non si verificano delle scariche disruptive dalla calata sulla parete metallica del fermentatore, viene utilizzata la calata isolata. Con il tracciato isolato della calata su distanziatori isolati in PRFV (poliestere rinforzati in fibra di vetro), si può ottenere l'isolamento elettrico del sistema di protezione contro i fulmini dalle masse metalliche del fermentatore. La lunghezza dei distanziatori risulta dalla distanza di sicurezza da calcolare secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). Il set DEHNiso-Combi, secondo tabella 9.3.1, viene utilizzato per l'esempio di installazione raffigurato in figura 9.3.2. Un’altra possibilità per evitare una fulminazione diretta su un fermentatore, è l'impiego del palo di www.dehn.it Raggio sfera rotolante r ≤ 8,5 m ≤ 13,5 m ≤ 16,0 m ≤ 10,0 m ≤ 12,5 m ≤ 8,5 m Raggio sfera rotolante r > 0,2 m Figura 9.3.4 Protezione del fermentatore tramite asta di captazione isolata con 1 conduttura HVI Figura 9.3.5 Protezione del fermentatore tramite asta di captazione isolata con 2 condutture HVI captazione componibile (Figura 9.3.3). I pali vengono eretti diretti nel terreno sedimentato o in basamenti di calcestruzzo. Con questi pali si possono raggiungere un'altezza dal livello del suolo fino a 21 m, con esecuzioni special si può arrivare anche ad altezze superiori. I pali di captazione componibili a lunghezza standard, vengono forniti in elementi da 3,5 m, che offrono particolari vantaggi per il trasporto. Informazioni più dettagliate per l’applicazione dei pali di captazione componibili si trovano nelle istruzioni di montaggio N° 1574. Variante 1: Pali di captazione con la conduttura HVI (Figura 9.3.4). La massima lunghezza totale del dispositivo di captazione dal livello equipotenziale (impianto di terra) fino alla punta di captazione è qui di 12,5 m, dove la massima altezza libera oltre lo spigolo superiore del fermentatore non può superare i 8,5 m (motivi meccanici). Una terza possibilità, di proteggere il fermentatore con copertura in tela da una fulminazione diretta, è l'impiego del sistema DEHNconductor. I componenti del programma DEHNconductor comprendono la conduttura HVI e gli elementi di fissaggio e di connessione coerenti a questo conduttore. La conduttura HVI è un conduttore con guaina speciale, con regolazione di potenziale e con isolamento ad alta tensione. L'applicazione tipica è l'utilizzo come calata isolata per il rispetto della distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). Per primo bisogna dunque calcolare la distanza di sicurezza secondo CEI EN 62305-3 (CEI81-10/3). Di seguito deve essere controllato, se la distanza di sicurezza calcolata può essere realizzata con la distanza di sicurezza equivalente della conduttura HVI. Esistono due varianti di realizzazione con il sistema DEHNcondutor: www.dehn.it Variante 2: Pali di captazione con due condutture HVI (Figura 9.3.5). La massima lunghezza totale del dispositivo di captazione dal livello equipotenziale (impianto di terra) fino alla punta di captazione risulta qui di 16 m, dove la massima altezza libera oltre lo spigolo superiore del fermentatore raggiunge i 8,5 m. Annotazione: Le due condutture HVI devono essere posate parallele ad una distanza tra loro che sia superiore ai 20 cm. Informazioni più dettagliate sul sistema DEHNconductor si trovano nelle seguenti istruzioni di montaggio, che sotto www.dehn.it sono gratuitamente a Sua disposizione: ⇒ Istruzioni di montaggio 1565: palo di captazione con conduttura HVI interna per impianti biogas ⇒ Istruzioni di montaggio 1501: conduttura HVI in ambiente con pericolo di esplosione BLITZPLANER 237 Note per il servizio di progettazione Siccome per i dispositivi di captazione isolati si tratta affatto di sistemi complessi e molto ampi, Vi possiamo essere d’aiuto nella loro progettazione. La DEHN offre in questo contesto un supporto di progettazione, dietro compenso, di dispositivi di captazione isolati su base del sistema DEHNconductor, sistema DEHNiso-Combi oppure anche pali di captazione componibili. Nelle prestazioni per il supporto di progettazione sono compresi: impedire una possibile fusione nel punto di impatto del fulmine. Qui è da realizzare un sistema di protezione contro i fulmini isolato. La sistemazione del dispositivo di captazione viene determinato con il metodo della sfera rotolante. La calata viene portata lungo le lastre metalliche su supporti distanziatori conformi alla distanza di sicurezza rilevata (Figura 9.3.7). ⇒ Esecuzione del disegno per la protezione da fulmine (disegno complessivo) ⇒ Disegni dettagliati per dispositivo di captazione isolato (parzialmente con disegni a vista esplosiva) ⇒ Lista materiale completa dei componenti necessari per il sistema di captazione isolato ⇒ Realizzazione di un offerta basata sulla lista materiale In caso di interesse preghiamo di rivolgersi direttamente alla sede di Bolzano (www.dehn.it). Figura 9.3.6 Fermentatore in lastre metalliche avvitate Fermentatori in lastre metalliche Fermentatori in lastre metalliche hanno comunemente uno spessore da 0,7 a 1,2 mm. Le singole lastre sono avvitate tra loro (Figura 9.3.6). Per poter utilizzare superfici metalliche come dispositivo di captazione, devono essere osservati i spessori per lastre metalliche secondo tabella 3 nella CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). Se non possono essere rispettati i spessori minimi per le lastre metalliche della tabella 3 nella CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3), una fulminazione può causare la fusione oppure un surriscaldamento inammissible nel punto di impatto. Esiste quindi pericolo di incendio e esplosione. Questi fermentatori sono, quindi, da proteggere con un sistema di captazione supplementare, per 238 BLITZPLANER Figura 9.3.7 Protezione del fermentatore in lastre metalliche con dispositivo di captazione isolato (Fonte: Büro für Technik, Hösbach) Figura 9.3.8 Serbatoio in acciaio saldato (Fonte: Eisenbau Heilbronn GmbH) www.dehn.it Locale tecnico Cogeneratore comando / regolazione Quadro di misura Immissione in rete 3 x 20 kV EBB 3 EBB G ∼ M 2 Stoccaggio finale Silo cereali Vasca primaria 1 Serbatoio liquidi M ∼ Fermentatore 4 ϑ Fermentatore secondario Figura 9.3.9 Impianto di terra ammagliato per impianto biogas i fulmini sono allora valide le richieste secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) allegato D “Informazioni supplementari per LPS nelle strutture con rischio di esplosione”. Se le zone a rischio di esplosione di sfiati si trovano nel volume protetto di componenti di captazione naturali (corrispondenti alle sezioni minime) della struttura, non sono necessari disposiArt. N° tivi di captazione supplementari. 1 Bandella Inox (AISI 316) 30 mm x 3,5 mm 860 335 Altrimenti sono da installare disposi860 010 tivi di captazione supplementari per Alternativa: tondino Inox (AISI 316), Ø 10 mm 2 Morsetto a croce (AISI 316) 319 209 proteggere i sfiati dalle scariche diret308 229 te. Alternativa: morsetto SV Inox (AISI 316) 556 125 Avvertenza: nastro anticorrosione Concetto di messa a terra 3 Barra equipotenziale Inox 472 209 472 139 Per evitare delle elevate differenze di Alternativa: barra di messa a terra potenziale tra i singoli impianti di ter4 Bandiera di collegamento bandella raddrizzata Inox (AISI 316) 860 215 ra/dispersori, questi vengono uniti in Alternativa: Bandiera di collegamento tondino Inox (AISI 316) 860 115 un impianto di terra generale (Figura 9.3.9 e Tabella 9.3.2). Questo si ottieTabella 9.3.2 Scelta materiale per impianto di terra e sistema equipotenziale Serbatoi in acciaio Nella figura 9.3.8 è illustrato un serbatoio per biogas con un involucro di lastre in acciaio completamente saldate. Le richieste nella tabella 3 della CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) sono soddisfatte oltre una sezione minima di 4 mm per delle pareti in acciaio del contenitore. Per il sistema di protezione contro www.dehn.it BLITZPLANER 239 20 kV; 3 50 Hz 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Z 3 4 Connessione in rete Il biogas viene normalmente utilizzato in motori a gas o a iniezione pilota per la produzione di energia elettrica e termica. Questo tipo di motori viene denominato come cogeneratore. Questi cogeneratori si trovano in un edificio operativo separato. Nello stesso locale del edificio operativo o in un suo locale dedicato sono installati i quadri di commutazione e i quadri di comando. L’energia elettrica prodotta dal cogeneratore viene immessa nella rete elettrica pubblica (Figura 9.3.10). 4 Componente fondamentale di un sistema di protezione contro i fulmini 3 3 è costituito dal sistema equipotenziale, al quale devono essere collegate 4 4 tutte le masse metalliche estranee Z della struttura. Il sistema equipotenziale antifulmine richiede che tutti i Distribuzione sistemi metallici siano integrati possicogeneratore 3 3 3 3 3 bilmente con collegamenti a bassa 125 A G impedenza e tutti i sistemi sotto ten3 sione siano collegati tramite dispositiM 5 vi di protezione da sovratensioni Tipo 3 1. Il collegamento equipotenziale 1 antifulmine è da effettuare immediatamente vicino al punto di ingresso della struttura, per impedire l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine 2 nell'edificio. Sulle linee AC 230/400 dell’impianto utilizzatore BT, entranti dall’esterno (Figura 9.3.10), sono quindi installati dei dispositivi di proImpianto utilizzatore Impianto di produzione tezione dalle sovratensioni (SPD - Surge protective device) SPD Tipo 1. Un Figura 9.3.10 Estratto di un disegno schematico per un impianto biogas tale dispositivo di protezione dalle sovratensioni, SPD Tipo1, su base spinterometrica RADAX-FLOW per impianti di alimentazione, è il DEHNbloc. Questo ne tramite ammagliatura dei singoli impianti di scaricatore di corrente da fulmine ha una capacità terra per strutture e sistemi. Maglie con larghezza di scarica fino a 50 kA (10/350) per polo. Il principio di 20 m x 20 m fino a 40 m x 40 m si sono dimostrapatentato RADAX-Flow limita le correnti di corto te qui economiche e tecnicamente adatti. La circuito dell'impianto fino a 50 kAeff, nella loro magliatura di tutti gli impianti di terra permette di ampiezza a ca. 500 A e gli estingue dopo ca. 5 ms. ridurre sensibilmente le differenze di potenziale Questo comportamento dello scaricatore permette tra le parti dell'impianto. Anche la sollecitazione in la sua selettività anche verso protezioni di sovratensione delle condutture elettriche tra le struttucorrente di piccola taglia. Interruzioni indesiderate re in caso di scarica atmosferica, viene così ridotta. dell'alimentazione a causa di un intervento dei 240 BLITZPLANER www.dehn.it Dispositivi di protezione N° Protezione per: Scaricatore di corrente da fulmine Tipo 1 1 Art. Sistema TN-C 3 x DB 1 255 H 900 222 Sistema TN-S 4 x DB 1 255 H 900 222 3 x DB 1 255 H + 1 x DGP BN 255 900 222 + 900 132 Sistema TN-C 3 x DBM 1 255 S 900 220 Sistema TN-S 4 x DBM 1 255 S 900 220 Sistema TT Note Scaricatore di corrente da fulmine unipolare con elevata limitazione della corrente susseguente Alternativa 1 Sistema TT 3 x DBM 1 255 S + 1 x DGPM 1 255 S 900 220 + 900 050 Scaricatore di corrente da fulmine coordinato con fusibile di protezione integrato per sistemi di distribuzione industrtiali a sbarre Limitatore di sovratensione Tipo 2 2 Sistema TN-C DG TNC H230 400 LI 950 160 Sistema TN-S DG TNS H230 400 LI 950 170 Sistema TT DG TT H230 400 LI 950 150 Sistema TN-C 1 x DV M TNC 255 951 300 Sistema TN-S 1 x DV M TNS 255 951 400 Sistema TT 1 x DV M TT 255 951 310 Limitatore di sovratensione multipolare con sistema di controllo „Pro-Active-Thermo-Control” con segnalazione a 3 gradini Scaricatore combinato 3 Scaricatore combinato modulare con elevata limitazione della corrente susseguente e livello di protezione ≤ 1,5 kV Tabella 9.3.3 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica dispositivi di protezione da sovracorrente principali dell'impianto vengono così evitati. Nella distribuzione secondaria collegata a valle sono da installare limitatori di sovratensione Tipo 2, p.es. DG TT H230 400 LI. Questo limitatore di sovratensione dispone di una indicazione di funzionamento ottica a tre scatti con telesegnalamento interconnesso, e segnala in qualsiasi momento lo stato di funzionamento della protezione da sovratensioni. Nella distribuzione del cogeneratore (Figura 9.3.10) viene applicato uno scaricatore combinato modulare con elevata capacità di estinzione della corrente susseguente, il DEHNventil. Questo scaricatore combinato spinterometrico è pronto per il cablaggio ed è composto da un elemento base con moduli di protezione innestati. Con il DEHNventil sono garantite massima continuità di servizio e selettività verso fusibili da 20 A gL/gG fino a correnti di corto circuito da 50 kAeff. Per distanze brevi tra il DEHNventil e utilizzatori (≤ 5 m) è assicurato anche la protezione per apparecchi finali. www.dehn.it Controlla a distanza Il sistema di controllo a distanza permette la continua disponibilità dei dati operativi dell'impianto biogas. I valori di misura specifici dell'impianto possono essere letti direttamente all'unità di rilievo. L'unità di rilievo dati e provvista di interfacce come RS 232 o RS 485 per il collegamento a un PC e/o modem per la lettura e il controllo remoto. Tramite diagnosi a distanza p.es. via modem, in caso di disturbi o guasti, il personale di assistenza può collegarsi agli impianti esistenti e dare immediata assistenza all'utente/gestore. Il modem è collegato all'apparecchio di terminazione rete (NT) di un accesso base ISDN. Deve essere garantito anche l'inoltro dei dati di misura tramite modem ISDN sulla rete di telecomunicazione fissa, per poter effettuare il continuo controllo e l'ottimizzazione della produttività dell’impianto. Per questo viene protetta l'interfaccia Uk0 prima della borchia, alla quale è connesso il modem ISDN, con un adattatore di protezione da sovratensione NT PRO. Con questo adattatore è inoltre garantita anche la pro- BLITZPLANER 241 Edificio operativo 2 3 Centrale ISDN NTBA NT 1 4 1 5 PROFIBUS DP Quadro di comando PROFIBUS PA NT 6 EBB Figura 9.3.11 Protezione da sovratensioni per reti informatiche N° Protezione per ... 1 Ingresso rete e dati di una borchia NTBA Dispositivo di protezione NT PRO Art. 909 958 2 Terminali di telecomunicazione e centrale telefonica con connettore RJ BLITZDUCTOR BVT ISDN 918 410 3 Cavo coassiale (trasmissione immagini) UGKF BNC 929 010 Tabella 9.3.4 Protezione da sovratensioni per reti informatiche N° Protezione per ... 4 – 20 mA 0 – 10 V 4 Profibus DP / FMS Misura temperatura PT 100, PT 1000, Ni 1000 5 Profibus PA; Ex (i) Dispositivo BLITZDUCTOR XT tipo BXT ML4 BE 24 + BXT BAS Art. 920 324 + 920 300 BXT ML4 BE 12 + BXT BAS 920 322 + 920 300 BXT ML4 BD HF 5 + BXT BAS 920 371 + 920 300 BXT ML4 BE 5 + BXT BAS 920 320 + 920 300 BXT ML4 BD EX 24 + BXT BAS EX 920 381 + 920 301 Tabella 9.3.5 Scaricatori di sovratensione per tecnica CMR N° DEHNpipe tipo 6 Alternativa: DPI MD Ex 24 M 2 Applicazione / omologazione 4 – 20 mA, Profibus PA, Fieldbus Foundadtion Ex (i) Filetto M20 x 1,5 maschio/femmina Art. 929 960 Tabella 9.3.6 Scaricatori di sovratensione per apparecchi in campo 242 BLITZPLANER www.dehn.it Figura 9.3.12 Moduli scaricatore combinato con LifeCheck tezione dell'alimentazione 230 V della borchia. Per la protezione degli apparecchi utilizzatori di telecomunicazione e centrali telefoniche con connettori RJ, è consigliato l'utilizzo del limitatore di sovratensione del tipo BLITZDUCTOR VT ISDN. Nella Figura 9.3.11 viene illustrato inoltre la protezione di una telecamera di sorveglianza. La protezione della conduttura coassiale (trasmissione immagini) viene utilizzato lo scaricatore di sovratensione schermato UKGF BNC. Ulteriori applicazioni per la protezione di impianti di videosorveglianza sono compresi nella proposta di applicazione “Protezione contro i fulmini e sovratensione per impianti di video sorveglianza” nel capitolo 9. Controllo di processo Il controllo è una componente principale dell'impianto biogas. Dovrebbe comandare in modo centrale tutte le pompe e agitatori, acquisire i dati di processo come quantità e qualità del gas, controllare la temperatura e rilevare tutti i materiali input, visualizzare e documentare tutti i dati. Se il controllo di processo si guasta per una sovratensione, vengono disturbati o interrotti i cicli della tecnica di processo della erogazione del biogas. Siccome questi procedimenti sono già molto complessi, ad una interruzione del servizio non prevista, si possono aggiungere ancora ulteriori problematiche, che la durata del fuori servizio si potrebbe prolungare per alcune settimane. www.dehn.it Figura 9.3.13 Scaricatore di sovratensione DEHNpipe per l’esterno da avvitare su apparecchi in campo a due fili Nel quadro di comando è collocata l'unità di controllo. Oltre a ingressi ed uscite digitali, vengono elaborati segnali PT 1000 e segnali analogici 20 mA. Per garantire la continua trasmissione senza disturbi dei dati di misura alla unità di controllo nel quadro di comando, le linee di comando e di segnale in arrivo dall'esterno, p.es. dagli invertitori di frequenza e da servomotori, il piú vicino al punto di entrata, sono da collegare a degli scaricatori di corrente da fulmine (categoria D1) di tipo BLITZDUCTOR XT (Figura 9.3.12). In questo scaricatore di sovratensione è integrato un sistema di prova scaricatori senza contatto LifeCheck. Un'enormea sollecitazione termica o elettrica viene accertata con affidabilità e può essere analizzata in secondi senza contatto diretto tramite la tecnologia RFID con lo strumento palmare DEHNrecord DRC LC. La scelta dei dispositivi di protezione per sistemi informatici avviene secondo la massima tensione di esercizio, corrente nominale, tipo di segnale (DC, NF, HF) e riferimento del segnale (simmetrico, asimmetrico). Nella Tabella 9.3.5 sono elencati in modo esemplare, dispositivi di protezione per linee di segnale e di comando. Per la protezione di apparecchi in campo a 2 fili, come sensori di pressione o di livello, valvole, trasmettitore di pressione, misuratori di portata, è consigliata l’applicazione del limitatore di sovratensione DEHNpipe (Figura 9.3.13). Questo scaricatore garantisce una protezione energeticamente BLITZPLANER 243 coordinata, con minimo ingombro, per apparecchi in campo. La EN 1127 viene applicata per impianti biogas, in quanto si tratta di impianti con pericolo di esplosione. Il fulmine viene indicato nella EN 1127 come fonte di innesco. Se si verificano dei rischi da fulminazione, tutte le zone sono da proteggere con adeguate misure di protezione contro i fulmini. Per un impianto con pericolo di esplosione, seconda la norma di protezione contro i fulmini CEI EN 244 BLITZPLANER 62305-2 (CEI81-10/3) bisogna installare un sistema di protezione contro i fulmini almeno in classe II. La protezione contro i fulmini esterna deve essere realizzato in modo, che nell'ambiente con pericolo di esplosione non possa infiltrarsi alcuna corrente parziale da fulmine. Questo scopo si raggiunge tramite un dispositivo di captazione isolato. Per aumentare la disponibilità di sensibili sistemi elettronici, sono da intraprendere misure di protezione supplementari come l'installazione di dispositivi di protezione dalle sovratensioni. www.dehn.it 9.4 Aggiornamento delle misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di depurazione Comprendono i costi per il ripristino della funzionalità dell'impianto fino ai costi non quantificabili per l'eliminazione dei possibili inquinamenti della falda acquifera. Le risorse di acqua potabile, in continua diminuzione, richiedono un trattamento più efficiente dell'acqua. Gli impianti di depurazione hanno quindi un ruolo centrale nel circuito 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 dei costi di esercizio correnti. Negli ultimi anni, a questo scopo sono state investite considerevoli somme in impianti di misurazione elettronici e sistemi di comando e automazione elettronici decentrati. Rispetto alla tecnica convenzionale, i nuovi sistemi elettronici, tuttavia, presentano solo una ridotta resistenza nei confronti delle sovratensioni transienti. Le condizioni costruttive dei grossi impianti all'aperto e il crescente impiego di sistemi di controllo e i vari dispositivi di misura sparsi, aumentano ancora di più il rischio dalle interferenze provocate da scariche atmosferiche o sovratensioni. Se non vengono prese adeguate misure di protezione, un guasto ad una delle componenti dell'impianto potrebbero compromettere l'intero funzionamento del sistema. Le conseguenze, in questo caso potrebbero essere devastanti: Per far fronte a questa minaccia in modo efficace e per aumentare la disponibilità dei sistemi, devono essere prese delle misure di protezione contro i fulmini interne ed esterne. Concetto di protezione da fulminazione a zone Per ottenere la miglior protezione possibile dal punto di vista tecnico ed economico, la centrale di controllo dell'impianto di depurazione viene suddivisa in zone di protezione da fulminazione (LPZ). In seguito, viene effettuata una valutazione dei rischi per ogni zona LPZ in modo da valutare i possibili tipi di danno rilevanti. Infine vengono stabilite le interdipendenze reciproche delle zone LPZ e vengono fissate le misure di protezione necessarie definitive, in modo da raggiungere l'obiettivo desiderato 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: Sollevamento Griglia grossa- / fine Vasca ritenzione acque piovane Aereazione / dissabiatore, separatore grassi Accettazione bottini Centrale di controllo Trattamento primario Floculante Vasca sedimentatore Scarico Vasca ossidazione / Nitrificazione - Denitrificazione Figura 9.4.1 Rappresentazione schematica di un impianto di depurazione www.dehn.it BLITZPLANER 245 Centrale di controllo 230 V DG MOD 275 N DEHNguard DG MOD 275 DEHNguard L PE Misurazione 1’ 3’ 1’ 3’ 1’ 3’ 1’ 3’ 1’ 3’ protected protected protected protected 2’ 2’ 2’ BXT ML4 BE 24 BXT ML4 BE 24 4’ 2’ 4’ BXT ML4 BE 24 2’ BLITZDUCTOR 4’ BLITZDUCTOR BLITZDUCTOR BLITZDUCTOR 4’ BXT ML4 BD EX 24 4’ BXT ML4 BE 24 BLITZDUCTOR protected 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 CMR Valori-O2 Figura 9.4.2 Suddivisione della centrale di controllo in zone di protezione da fulminazione LPZ ⇒ sistema di elaborazione elettronico nella centrale di controllo (LPZ 2) ⇒ misura dell'ossigeno nella vasca di ossidazione (LPZ 1) ne da fulminazione a zone comprensibile. Questo permette di considerare i requisiti minimi che tuttavia potranno essere migliorati tecnicamente in ogni momento. ⇒ volume interno della centrale di controllo (LPZ 1) In base al concetto di protezione a zone secondo CEI EN 62305-4 tutti i conduttori nei passaggi delle zone di protezione da fulminazione devono essere provvisti di relative misure di protezione da sovratensioni (Figura 9.4.2). Valutazione del rischio per la centrale di controllo del depuratore L'esempio che segue è stato calcolato conforme alla norma CEI EN 62305-2. Si sottolinea espressamente, che viene rappresentato solo a titolo di esempio. La soluzione mostrata non è in alcun modo vincolante e può essere sostituita con altre soluzioni equivalenti. Di seguito vengono elencate le principali caratteristiche dell'esempio. Come prima cosa è stato compilato per iscritto, insieme al gestore, un modulo con domande relative all’impianto e al suo utilizzo. Questo procedimento garantisce, che per tutte le persone coinvolte possa essere realizzato un concetto di protezio- 246 BLITZPLANER Descrizione dell'impianto Il completo controllo di processo dell'impianto di depurazione è situato nella centrale di controllo dell'impianto stesso. A causa dei numerosi collegamento verso le stazioni di misura e sottostazioni, in caso di fulminazione possono essere introdotti nei locali di comando attraverso questi conduttori, pericolose correnti parziali da fulmine e sovratensioni. Questo in passato ha causato ripetutamente guasti e distruzioni di parti dell'impianto. La stessa cosa vale per i cavi dell'alimentazione e le linee telefoniche (Figura 9.4.3). La centrale di controllo del depuratore deve essere protetta contro i danni causati da incendio (fulminazione diretta), mentre i sistemi elettrici ed elettronici (sistemi di comando e automazione, telecontrollo, ecc.) devono essere protetti contro l'effetto degli impulsivi elettromagnetici da fulmine (LEMP). www.dehn.it TC rete fissa Alimentazione 230 / 400 V Centrale di controllo Valori O2 1’ L 3’ Misurazione N protected 4 3 DG MOD 275 DEHNguard DG MOD 275 BXT ML4 BE 24 2 1 DEHNguard 4’ BLITZDUCTOR 2’ PE Alimentazione 230 V 4 - 20 mA Figura 9.4.3 Linee entranti nella centrale di controllo Condizioni supplementari - - misure di protezione contro i fulmini già esistenti (protezione contro i fulmini esterna secondo 81-1, tramite apparecchi di protezione da sovratensioni (SPD) (di precedente classe di prova B) del tipo VGA 280/4 sono già presenti all'entrata nell'edificio del conduttore di alimentazione 230/400 V, oltre a SPD (di precedente classe di prova C) del tipo VM 280 nei quadri elettrici del sistema CMR i possibili tipi di danno rilevanti sono L2: perdita di servizio pubblico (fornitura e smaltimento di 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. Il risultato, dopo il calcolo della situazione attuale è che sia per il tipo di danno L2 sia per il danno L4 www.dehn.it il rischio di danno calcolato R è ancora nettamente al di sopra del rischio tollerabile RT. A questo punto vengono introdotte le possibili misure di protezione in modo da poter raggiungere per entrambi i tipi di danno la relazione R < RT. ⇒ Installazione di un sistema di protezione contro i fulmini con livello di protezione III secondo CEI EN 62305-3. - Installazione di SPD Tipo 1 secondo EN 6164311 (alimentazione di energia) e SPD di categoria D1 secondo IEC 61643-21 per il sistema informatico (linee CMR e telecomunicazione) - SPD Tipo 2 secondo EN 61643-11) (alimentazione di energia) e dispositivi di protezione da sovratensioni delle categorie C2 secondo IEC 61643-21 per il sistema informatico (linee CMR e telecomunicazione) BLITZPLANER 247 climatizzazione) tramite spinterometri è stato rimosso. La protezione contro la 70 fulminazione diretta è stata realizzata tramite aste di 60 captazione rispettando le 50 distanze di sicurezza e gli Livello di protezione angoli di protezione richie40 sti. In caso di fulminazione 30 diretta sulla centrale di conII III IV I 20 trollo, delle correnti parziali da fulmine non potranno 10 più entrare nell'edificio e 0 causare danni. Il numero 0 2 10 20 30 40 50 60 h (m) delle calate (4) non ha dovuto essere modificato, data le Figura 9.4.4 Metodo dell'angolo di protezione secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) dimensioni della centrale di Sistema di protezione contro i fulmini controllo (15 m x 12 m). L'impianto di messa a terra locale nella centrale di controllo del depuratore Il sistema di protezione contro i fulmini esistente è stato controllato in tutti i punti di misurazione nella centrale di controllo del depuratore è stato e il valori sono stati messi a protocollo. Anche rafforzato secondo i requisiti del livello di protezioqui non è stato necessario di effettuare degli ne III (Figura 9.4.4). Il collegamento esistente, indiaggiornamenti. retto delle costruzioni sul tetto (apparecchi di α° 80 Metodo dell'angolo di protezione Equipotenzialità antifulmine MEBB LPS esterno Energia Acqua Z Gas Tubazione con protezione catodica Dispersore di fondazione Figura 9.4.5 Sistema equipotenziale secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) 248 BLITZPLANER www.dehn.it Equipotenzialità antifulmine per tutti i conduttori entranti dall'esterno Tutti i sistemi conduttivi entranti nel depuratore dall'esterno devono essere per principio integrati nell’equipotenzialità antifulmine (Figura 9.4.5). I requisiti dell'equipotenzialitá antifulmini vengono soddisfatti attraverso il collegamento diretto di tutti i componenti metallici e il collegamento indiretto di tutti i sistemi sotto tensione attraverso dispositivi di protezione da sovratensioni. Questi SPD Tipo 1 (alimentazione di energia) e SPD Tipo D1 (sistemi informatici) devono presentare una capacità di scarica di corrente da fulmine forma d’onda 10/350µs. Il collegamento equipotenziale antifulmini deve essere realizzato il più vicino possibile all'entrata nell'edificio, per evitare l’ingresso di correnti da fulmine all'interno dell'edificio stesso. Collegamento equipotenziale Nell'intera centrale di controllo del depuratore viene eseguito un collegamento equipotenziale coerente secondo i capitoli 41 e 54 della CEI 64-8 e il sistema equipotenziale già esistente viene verificato, per evitare delle differenze di potenziale tra le diverse parti conduttive e le masse estranee. Anche le strutture portanti dell'edificio e parti della costruzione, tubazioni, serbatoi ecc. vengono integrati nel sistema equipotenziale in modo che non possa verificasi alcuna differenza di potenziale, neppure in caso di guasto. Con l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni la sezione del conduttore di terra verso il collegamento equipotenziale deve essere, per gli SPD installati nel sistema di alimentazione, min. 6 mm2 Cu e per gli SPD installati nel sistema informatico, minimo 4 mm2 Cu. Inoltre, negli ambienti con atmosfere a rischio d'esplosione, i collegamenti dei conduttori equipotenziali, ad esempio alle barre equipotenziali devono essere a prova di allentamento (ad esempio con rondelle elastiche). Protezione da sovratensioni dell'alimentazione in bassa tensione Nell'applicazione illustrata all'entrata dell'edificio viene sostituito l'SPD del tipo VGA 280/4 con un SPD a basso livello di protezione SPD Tipo 1, DEHNventil DV M TNS 255 (Figura 9.4.6), dal momento che l'SPD "vecchio" non soddisfa più i requisiti per i sistemi di protezione contro i fulmini secondo www.dehn.it Figura 9.4.6 DEHNventil nel quadro di comando per la protezione dell’impianto di alimentazione norma CEI EN 62305. Gli SPD Tipo 2, VM 280 sono stati esaminati con uno strumento di prova scaricatori tipo PM10. Poiché i valori riscontrati si trovavano ancora entro le tolleranze, non si è ritenuto indispensabile rimuovere gli SPD esistenti. Se vengono installati come nel presente caso, ulteriori SPD per la protezione di apparecchi finali, questi dovranno essere coordinati tra di loro e con gli apparecchi finali da proteggere. Le indicazioni fornite dalle istruzioni di installazione allegate, devono in ogni caso essere osservate. Per il resto, l'applicazione dei dispositivi di protezione da sovratensioni negli impianti utilizzatori in bassa tensione rispetto ad altre applicazioni non presenta alcuna particolarità rispetto a quanto già descritto più volte in questo documento (informazioni più precise a questo proposito si possono trovare nel catalogo generale - Protezione da sovratensioni). BLITZPLANER 249 Figura 9.4.7 Dispositivo di protezione da sovratensioni DCO ME 24 nel quadro di comando per la protezione del completo sistema CMR Figura 9.4.8 Dispositivo di protezione da sovratensioni DCO ME 24 nel quadro di comando, entrata dei cavi dal basso Protezione da sovratensioni nei sistemi informatici sono adatti per l'utilizzo nel concetto di protezione a zone (categoria C2) e sono compatibili con il sistema (Figura 9.4.7 e 9.4.8). 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 da fulmine (categoria D1) del tipo DRL 10B FSD. Dal punto di consegna i conduttori vengono direttamente portati verso i quadri elettrici e collegati. In base alla valutazione dei rischi effettuata, i conduttori che arrivano in quel punto devono passare attraverso gli SPD di tipo DCO RK ME 24 (segnale 20 mA) oppure DCO RK MD 110 (impianti di telecontrollo). Questi 250 BLITZPLANER In questo modo viene garantito un completo concetto di protezione da sovratensioni per l’intero cablaggio informatico. Ulteriori applicazioni per la protezione degli impianti di depurazione sono contenuti nel documento DS 107. Questo può essere richiesto via internet all'indirizzo: "www.dehn.it. www.dehn.it 9.5 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di distribuzione dei segnali televisivi, sonori e servizi interattivi Con le norme IEC 60728-11:2005, CEI EN 6072811:2005-6 le quali corrispondono alle attuale regole delle tecnica si ha uno strumento importante che propone dei meccanismi di protezione uniformi ed effettivi contro gli effetti delle scariche atmosferiche sulle antenne. Antenne realizzate secondo questa norma non aumentano la probabilità di fulminazione sul oggetto in considerazione. Come anche un impianto d’antenna realizzato secondo queste norme non potrà sostituire un sistema di protezione contro i fulmini di una struttura. Questa parte della IEC 60728 tratta le richieste di sicurezza di impianti e apparecchi fissi, e se applicabile anche per impianti mobili e temporanei. La norma è applicabile per la distribuzione di segnali televisivi via cavo, impianti centralizzati e impianti centralizzati satellitari come anche impianti singoli di ricezione dei segnali televisivi. Escluse dai seguenti provvedimenti sono antenne esterne che si trovano più di 2 m al di sotto del tetto o altezza gronda e con una distanza inferiore di 1,5 m dall'edificio (Figura 9.5.1), e anche impianti d'antenna collocati all'interno dell'edificio. Qui si suggerisce di collegare almeno gli schermi coassiali dei cavi ad un conduttore equipotenziale. Inoltre dovrebbero essere integrati nel sistema equipotenziale tutti i corpi conduttori interconnessi, accessibili. Laddove esistono delle coperture facilmente infiammabili, non possono essere montati delle antenne. Cavi d'antenna e i rispettivi conduttori di terra non devono passare per locali contenenti materiali leggermente infiammabili come fieno, paglia o similari oppure nei quali si possono formare o accumulare delle atmosfere esplosive. Come conduttore equipotenziale deve essere utilizzato un conduttore di sufficiente resistenza meccanica e sezione minima di 4 mm2 per il rame. Gli schermi dei cavi coassiali, i quali entrano e/o escono dall'edificio, devono essere collegati tramite conduttore equipotenziale sulla via più breve a una barra equipotenziale comune. Come conduttore di terra, che deve sopportare le correnti impulsive da fulmine, invece sono ammessi dei conduttori rigidi unifilari con sezione minima di 16 mm2 di rame isolato o nudo, 25 mm2 alluminio isolato, oppure 50 mm2 acciaio, posato preferibilmente all'esterno. Inoltre sono ammessi anche componenti “naturali” come p.es.: ⇒ struttura metallica di un edificio; Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu ⇒ ferri d’armatura elettricamente continui; ⇒ facciate, ringhiere e costruzioni portanti di facciate metalliche, a condizione che: ⇒ le loro dimensioni corrispondono alle caratteristiche per calate e il loro spessore non sia inferiore a 0,5 mm, min. 2 m max. 1,5 m Figura 9.5.1 Distanze orizzontali e verticali per antenne che non necessitano di un collegamento a terra www.dehn.it ⇒ sia garantita la loro continuità elettrica in verticale (sono da considerare connessioni sicure: brasatura forte, saldatura, a pressione, a vite o rivettatura) oppure la distanza tra due parti metalliche non superi 1 mm e la sovrapposizione dei due elementi è di almeno 100 mm2. La CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) non prevvede più questa possibilità delle lamiere sovrapposte, salvo che la costruzione portante sottostante è verticalmente elettricamente continua. Altrimenti le lamiere sovrapposte sono da collegare tra di loro secondo i criteri della CEI EN 62305-3 (81-10/3). BLITZPLANER 251 0,5 m 1m α > 60° Dispersore di fondazione α 2,5 m Dispersore orizzontale 2,5 m m 2,5 1m Dispersore verticale Collegamento di terra 1,5 m Fondazione 3m 1,5 m Dispersore verticale Struttura portante in acciaio L'impianto di terra per l’antenna deve essere eseguito in una delle seguenti forme (Figura 9.5.2): ⇒ collegamento diretto all'LPS esterno della struttura; ⇒ collegamento all'impianto di terra della struttura; ⇒ collegamento ad almeno due dispersori orizzontali di lunghezza minima di 2,5 m, posati in un anglo superiore a 60°, a una profondità di almeno 0,5 m e distante oltre 1 m dalla fondazione, oppure a un dispersore verticale o obliquo di lunghezza minima di 2,5 m o due dispersori verticali di lunghezza minima di 1,5 m a una distanza tra loro di 3m e distanti più di 1 m dalla fondazione. La sezione minima del dispersore (orizzontale) è di 50 mm2 per il rame oppure 80 mm2 per l'acciaio. 252 BLITZPLANER Figura 9.5.2 Esempi di dispersori ammessi Possono essere utilizzati anche “componenti naturali” già presenti ed accessibili nella maggior parte degli edifici, come armatura elettricamente continua o altre strutture metalliche sottoterra idonei, affogate nel calcestruzzo della fondazione dell'edificio, e che corrispondono alle dimensioni minime sopra indicati. Anche altri dispersori corrispondenti alla CEI EN 62305-3 sono ammessi. Se viene realizzato un dispersore supplementare, i diversi dispersori sono comunque da collegare fra di loro Sugli edifici senza un sistema di protezione contro i fulmini (LPS lightning protection system), il palo d'antenna è da collegare tramite un conduttore di terra separato sulla via più breve ad un dispersore di terra. Il conduttore di terra interessato deve essere posato rettilineo e in verticale. Gli schermi coassiali dei cavi delle antenne, sono da collegare www.dehn.it Conduttore equipotenziale Conduttore di terra 2 16 mm Cu Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu Potentialausgleichsleiter Asta di captazione p. es. 1500 mm - Art. 104 150 Zoccolo di cemento p. es. 17 kg - Art. 102 010 Barra equipotenziale Barra equipotenziale Angolo di protezione 4 mm2 Cu Multiswitch senza alimentazione rete Connessione di terra s Figura 9.5.4 Antenna con asta di captazione su copertura piana di edifici con LPS esterno EBB Conduttore equipotenziale Figura 9.5.3 Messa a terra e collegamenti equipotenziali per antenne su edifici senza LPS esterno tramite conduttore equipotenziale al palo (Figura 9.5.3) Sugli edifici con sistema di protezione contro i fulmini (LPS lightning protection system) le antenne sono da installare preferibilmente entro un'’abbondante area protetta di un dispositivo di captazione. Significa, entro il volume protetto esistente oppure montare un dispositivo di captazione isolato. Soltanto quando questo non è possibile, bisogna eseguire il collegamento diretto all'LPS esterno. In questo caso si deve considerare, che si istaurano delle correnti parziali da fulmine nei conduttori coassiali, i quali sono da valutare individualmente. Su tutte le linee in entrata nell'edificio va eseguita l'equipotenzialità antifulmine. Quando un'antenna viene protetta da un dispositivo di captazione isolato, significa che: ⇒ sulle coperture piane viene installata un’asta di captazione in corrispondenza alla distanza di sicurezza “s”, entro la quale area protetta (che può variare a seconda del livello di protezione da adottare) viene raggruppato il completo sistema d'antenna (palo e antenne) (Figura 9.5.4). Adesso il sistema d'antenna non si trova più nella zona (LPZ lightning protection zone) di protezione da fulminazione 0A (pericolo di fulminazione diretta) ma nella zona di protezione da fulminazione 0B (solo pericolo da correnti impulsive indirette e il www.dehn.it Distanziatore DEHNiso p. es. con collare Art. 106 225 4 mm2 Cu Angolo di protezione Distanziatori isolanti Figura 9.5.5 Antenna con asta di captazione e distanziatori ad elevata capacità di isolamento su tetto a falda di edifici con LPS esterno campo elettromagnetico non attenuato del fulmine). ⇒ nell'ambito dei tetti a falda, tramite distanziatori ad elevata rigidità dielettrica (distanziatore DEHNiso), viene fissata un'asta di captazione in corrispondenza alla distanza di sicurezza “s” al palo d'antenna, entro il quale volume protetto (secondo il livello di protezione da adottare) viene raggruppato il completo sistema d'antenna (palo e antenne) (Figura 9.5.5). Anche qui il sistema d'antenna non si trova più nella zona di protezione LPZ 0A (pericolo di fulminazione diretta) ma nella zona di protezione LPZ 0B (pericolo da da correnti impulsive BLITZPLANER 253 Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu Connessione dispositivo di captazione isolato all'LPS esterno Conduttore di terra 16 mm2 Cu Limitatore di sovratensione Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu Limitatore di sovratensione Barra equipotenziale Barra equipotenziale Morsetto PE Morsetto PE 1 1 Multiswitch Multiswitch Guida metallica 2 1 DEHNgate DGA FF TV 2 DEHNflex DFL M 255 Art. 909 703 Art. 924 396 Guida metallica 2 1 1 Connessione EBB di terra Figura 9.5.6 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d’antenna con LPS esterno e con dispositivo di captazione isolato indirette e il campo elettromagnetico non attenuato del fulmine) 1 DEHNgate DGA FF TV 2 DEHNflex DFL M 255 Art. 909 703 Conduttore equipotenziale 254 BLITZPLANER 4 mm2 Cu 16 mm2 Cu Scaricatore combinato Limitatore di sovratensione Barra equipotenziale Morsetto PE 1 Multiswitch 3 2 DEHNgate DGA GFF TV Art. 909 705 2 DEHNgate DGA FF TV Art. 909 703 3 DEHNflex DFL M 255 Art. 924 396 1 Se dopo la barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali si trovano degli apparecchi elettrici alimentati a rete 230 V/50 Hz, questi sono da proteggere tramite un dispositivo di protezione da sovratensioni di Tipo 3. È da fare attenzione, che l’equipotenzialità antifulmine viene eseguita su tutti i sistemi in ingresso nel edificio. Art. 924 396 Figura 9.5.7 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d’antenna senza LPS esterno e con dispositivo di captazione isolato Conduttore di terra La protezione dalle sovratensioni è da prevedere, indipendentemente dal dispositivo di captazione isolato, tramite dispositivi di protezione dalle sovratensioni a valle del collettore equipotenziale installato per gli schermi dei cavi coassiali (Figura 9.5.6). Questi apparecchi di protezione dalle sovratensioni, installati come componenti singoli oppure allineati in gruppo, proteggono le apparecchiature collegate a valle da accoppiamenti induttivi e capacitivi della forma d'onda 8/20 µs, che si generano con scariche nube – nube, scariche remote oppure con scariche dirette sui dispositivi di captazione isolati. Connessione di terra EBB Guida metallica Connessione di terra EBB Figura 9.5.8 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d'antenna senza LPS esterno www.dehn.it Conduttore equipotenziale 4 mm2 Cu ... Scaricatore combinato Limitatore di sovratensione 2 Amplificatore 3 Punto di consegna Morsetti 1 DEHNgate DGA GFF TV Art. 909 705 2 DEHNgate DGA FF TV Art. 909 703 1 3 DEHNflex DFL M 255 Art. 924 396 Barra equipotenziale Figura 9.5.9 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti di distribuzione interrati La protezione degli impianti d'antenna contro le sovratensioni su edifici senza sistema di protezione contro i fulmini, si può eseguire in due modi. ⇒ una scarica diretta sull'antenna viene evitata tramite un'asta di captazione fissata con dei distanziatori isolati. L'asta di captazione deve poi essere collegata al dispersore tramite un conduttore di terra (calata) posato separatamente (Figura 9.5.7). La posa del conduttore avviene preferibilmente all’esterno dell'edificio che viene connesso al dispersore a livello del suolo. Il palo d'antenna e il collettore equipotenziale degli schermi, sono da collegare a terra tramite un conduttore equipotenziale. www.dehn.it ⇒ Se il palo d’antenna è da collegare direttamente al dispersore di terra, sono da installare degli scaricatori combinati (Figura 9.5.8), siccome in questo caso i cavi coassiali sono attraversati da correnti parziali da fulmine che non possono essere più scaricati con “normali” limitatori di sovratensione. In questo caso il palo d'antenna deve essere collegato con un conduttore di terra al dispersore. Per le linee interrate degli impianti sono richiesti scaricatori combinati con capacita di scarica di corrente da fulmine che devono essere ugualmente installati vicino all'entrata nell'edificio (Figura 9.5.9). BLITZPLANER 255 9.6 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per l'agricoltura moderna Impianti informatici ed elettrici sempre più complessi caratterizzano l'immagine dell'agricoltura moderna. Molti processi sono automatizzati e vengono comandati e controllati via computer. Così oggi, una rete di dati funzionante non è un fattore di sopravvivenza importante solo nell'industria, ma anche nell'agricoltura. Per la protezione degli impianti e dei sistemi contro i guasti causati da sovratensioni transienti ricche di energia, è necessario l'utilizzo di apparecchi di protezione da sovratensioni. Una protezione contro i fulmini esterna da sola non è assolutamente più sufficiente. BLITZDUCTOR Figura 9.6.1 Impianto di mungitura moderno BCT MLC BE 24 No. 919 323 Composizione Un esempio dell'alto grado di automatizzazione nell'agricoltura è l'allevamento dei bovini. Impianti altamente moderni elettrici ed elettronici come impianti di mungitura (Figura 9.6.1), nutrizione (Figura 9.6.2), aerazione, risciacquo (Figura 9.6.3) e impianti di riscaldamento con recupero del calore e fornitura di acqua industriale (Figura 9.6.4), assicurano un processo privo di intoppi. BLITZDUCTOR CT BCT BAS Art. 919 506 + BCT MLC BE 24 Art. 919 323 DG MOD 275 Secondo un ritmo naturale, le mucche da latte entrano una volta al mattino presto e una volta alla sera - sempre alla stessa ora - nel carosello di mungitura per l'estrazione del latte. L’indicazione della quantità di latte munto viene immediatamente rilevata dal sistema elettronico dell’impianto, salvata e trasmessa online al calcolatore dell'amministrazione. DEHNguard L'impianto di mungitura in un'azienda agricola moderna, (Figura 9.6.1) ad esempio, funziona in modo quasi completamente automatico. DEHNguard S DG S 275 Art. 952 070 Figura 9.6.2 Dosaggio automatico del mangime Oltre alla quantità di latte, vengono registrati e memorizzati anche il nome e la data di nascita dell'animale, l'origine, le malattie, la quantità di mangime e il tempo di gestazione. Il contadino può ad es. intervenire subito sui cambiamenti della quantità di latte prodotta, modificando di conseguenza la quantità di mangime e così può compensare questo stato il più velocemente possibile. Il guasto, anche di un solo componente, dell'impianto a causa di sovratensioni comporta delle 256 BLITZPLANER DEHNflex Ogni animale è provvisto di collare con un chip di registrazione (Figura 9.6.6) per la sua identificazione. DEHNflex DFL M 255 Art. 924 396 Figura 9.6.3 Impianto di aerazione e lavaggio www.dehn.it ⇒ perdita di produzione, ⇒ maggiori spese per l’assistenza sanitaria degli animali, 2 DR MOD 255 DEHNrail 1 3 DEHNrail DR M 2P 255 FM Art. 953 205 conseguenze incalcolabili sia per l'operatore sia per gli animali: Questo può comportare anche tempi di inattività, perdite di produzione e costi aggiuntivi per le cure veterinarie degli animali, come p.es.: ⇒ problemi di salute per gli animali, ⇒ fuori servizio degli impianti, [ Donaukurier Online ] 29.06.2001 Fulmine abbatte mucca nella stalla mancanza corrente: suini soffocati Monaco. Durante dei temporali nella notte di giovedì, un fulmine incendia un fienile nel distretto Roth. In una stalla a Höttingen (distretto Weißenburg-Gunzenhausen) un fulmine abbatte una mucca. Il nubifragio più forte si manifestava a Kempten, in un'ora cadono oltre 21 litri di pioggia al metro quadro. A Weißenburg erano 20 litri. Circa 450 suini soffocano per attacchi di panico in un allevamento a Kitzingen. La mancanza dell’alimentazione elettrica causata evidentemente da un temporale, ha messo fuori servizio l’aerazione della stalla, come comunica la Polizia. Nonostante che l'agricoltore abbia aperto tutte le finestre della stalla, non poteva essere più evitata la morte degli animali. [ Oberpfalznet ] 16.06.2003 60 bovini bruciati nella stalla Colpo di fulmine incendia un'azienda agricola a Kainsricht – danni per 500.000 Euro 2 DR MOD 255 DEHNrail 3 ⇒ costi per la sostituzione dell'apparecchio difettoso e il tempo di lavoro Tali esempi sono descritti negli articoli di giornale seguenti: 4 Figura 9.6.4 Impianto di riscaldamento con recupero del calore e fornitura di acqua industriale 1 ⇒ costi elevati per la ricostruzione di dati DEHNrail DR M 2P 255 FM Art. 953 205 4 Figura 9.6.5 Quadri di comando per l'impianto di mungitura automatico www.dehn.it Figura 9.6.6 Mucca con collare e chip di registrazione BLITZPLANER 257 N° 951 400 Sistema TT DEHNventil M TT DV M TT 255 951 310 2 ISDN-Protector ISDN PRO 909 954 3 BLITZDUCTOR CT 919 370 + BCT MLC BD HF 5 + BCT BAS 919 506 4 BLITZDUCTOR CT MLC BCT MLC BD 110 + BCT BAS 919 347 + 919 506 Tipo Articolo Telefono Alimentazione rete Linea Telecom 2 HUB 1 NTBA kWh 1 4 Art. Tipo Sistema TN-S DEHNventil M TNS DV M TNS 255 3 Linee alle stalle Figura 9.6.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, abitazione con ufficio Comando dosaggio mangime Comando impianto di mungitura N° Linee dall'abitazione 230 V 3 2 Sistema TN-S DEHNventil M TNS DV M TNS 255 951 400 Sistema TT DEHNventil M TT DV M TT 255 951 310 2 DEHNrail DR M 2P 255 FM 953 205 3 S-Protector S PRO 909 821 4 919 370 + BLITZDUCTOR CT BCT MLC BD HF 5 + BCT BAS 919 506 5 BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 24 + BCT BAS 4 4 1 2 4 Carosello di mungitura 1 5 M Distribuzione mangime 5 4 - 20 mA 5 5 M Distribuzione mangime 919 323 + 919 506 Regolazione del potenziale nella zona di custodia degli animali (CEI 64-8/705) Figura 9.6.8 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, stalle 258 BLITZPLANER www.dehn.it Kainsricht. Un fulmine ha colpito una azienda agricola nel presto pomeriggio del sabato, incendiando la stalla con due edifici annessi. 60 bovini muoiono tra le fiamme. Il proprietario dell'azienda agricola, un contadino settantenne ha subito uno shock. I danni materiali ammontano ad almeno 500.000 Euro. [ Notizie di Stoccarda Online ] 09.05.2003 Molti incendi e cantine piene I vigili del fuoco di Freiburg sono usciti a più di 60 interventi. In due ore sono giunte alla polizia della città del Breisgau ben 150 chiamate di emergenza. Un fulmine ha incendiato una fattoria a Oberwolfach (distretto di Ortenau) e ha causato danni per circa 150.000 Euro. L'edificio di quasi 100 anni è stato ridotto in cenere, lasciando solo le fondazioni. Non ci sono stati feriti. www.dehn.it Questi esempi evidenziano l'importanza della protezione contro i fulmini e le sovratensioni per le strutture agricole. Per una protezione completa è necessario l'utilizzo di componenti per la tecnica energetica, oltre che per la tecnica informatica (rete di telecomunicazione, rete EDP, impianti di comando, misurazione e regolazione). Particolarmente a rischio sono le strutture, che sono allacciate alle linee secondarie della rete di distribuzione elettrica. Le figure 9.6.7 e 9.6.8 mostrano lo schema per l’esecuzione della protezione contro i fulmini e le sovratensioni per strutture agricole. Sul lato rete la protezione contro i fulmini e le sovratensioni viene effettuata con dispositivi di protezione (scaricatori combinati) disposti in modo decentrato. BLITZPLANER 259 9.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per impianti di videosorveglianza Sempre più spesso nell'industria, così come nel settore privato, vengono utilizzati degli impianti video per la sorveglianza degli accessi e degli oggetti. Di seguito vengono descritte le misure di protezione da sovratensioni, che soddisfano i requisiti per la continuità di servizio degli impianti di video sorveglianza. L'impianto di video sorveglianza L'impianto di video sorveglianza è composto almeno da una telecamera, un monitor e un percorso di trasmissione video adeguato. Le stazioni di telecamera comandate a distanza sono di solito provviste di obiettivi a testa girevole, cosicché la posizione e l'angolo di visione della stazione possano essere adattati individualmente dall'operatore. Come mostrato nella figura 9.7.1, la trasmissione delle immagini e l'alimentazione della telecamera avviene tramite un cavo di sistema tra scatola di connessione e telecamera. La linea di trasmissione tra scatola di connessione e monitor può essere costituita da un cavo coassiale oppure una coppia simmetrica. La trasmissione dei segnali video attraverso cavo coassiale è sicuramente il metodo più usato nella tecnica video. Si Asta di captazione Cavo di sistema tratta di una trasmissione assimmetrica, cioè sul conduttore caldo del cavo coassiale (conduttore interno) viene trasmesso il segnale video. La schermatura (massa) è il punto di riferimento per la trasmissione del segnale. La trasmissione a due fili rappresenta, oltre alla trasmissione su cavo coassiale, l'alternativa più comune. Se per l'oggetto da sorvegliare esiste già una infrastruttura di telecomunicazione, per trasmettere il segnale video, viene spesso fatto uso di un doppino non ancora occupato nei cavi di telecomunicazione. Gli impianti di video sorveglianza vengono in parte alimentati direttamente dalla rete elettrica, oppure attraverso gruppi di continuità esistenti. Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni Edificio con protezione contro i fulmini esterna Nella figura 9.7.1 la telecamera è stata fissata ad un palo. Una fulminazione diretta sulla telecamera può essere evitata attraverso l'applicazione di un'asta di captazione all'estremità del palo . Deve essere rispettata sia per la telecamera, sia per la linea di alimentazione, la distanza di sicurezza sufficiente verso le componenti dell'LPS esterno (CEI EN 62305-3). Telecamera Monitor Brandeggio Telecamera Console Cavo di comando Cassetta di connessione Brandeggio 2 3 2 3 Rete Cavo coassiale o doppino 1 4 Cassetta di connessione Cavo di comando Alimentazione 230 V MEBB Distribuzione BT Impianto di terra a maglia 1 Limitatore di sovratensione DEHNguard modular 2 BLITZDUCTOR XT ML4 BE HF5 per doppino oppure UGKF BNC per cavo coassiale 3 BLITZDUCTOR XT ML4 BE... (p. es. 24 V) 4 Scaricatore combinato DEHNventil modular Figura 9.7.1 Impianto di video sorveglianza - protezione da fulmine e sovratensione 260 BLITZPLANER www.dehn.it Di solito il conduttore viene posato tra scatola di connessione e telecamera all’interno del palo metallico. Dove questo non è possibile, il cavo della telecamera deve essere inserito in un tubo metallico che deve essere collegato con il palo. In questi casi, per lunghezze di cavi di pochi metri, potrebbe non essere necessario l'utilizzo un dispositivo di protezione nella scatola di connessione. Per il conduttore coassiale o cavo bipolare e per il cavo di comando, che dalla scatola di connessione sul palo entra in un edificio con LPS esterno, deve essere realizzato un collegamento equipotenziale contro i fulmini (Tabella 9.7.1). Questo comprende il collegamento dell'impianto di protezione contro i fulmini (LPS), con le tubazioni, le masse metalliche all'interno dell'edificio e l'impianto di terra. Inoltre, tutte le parti messe a terra degli impianti di alimentazione e di trasmissione dati devono N° in figura 9.7.1 Protezione per ... e figura 9.7.3 Doppino 2 (trasmissione immagini) Asta di captazione Figura 9.7.2 Telecamera nell'area protetta di un'asta di captazione Dispositivi di protezione Art. BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE HF 5 + BXT BAS 920 370 920 300 2 Cavo coassiale (trasmissione immagini) UGKF BNC 929 010 3 Cavo di comando (p. es. 24 V DC) BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD 24 + BXT BAS 920 324 920 300 Tabella 9.7.1 Protezione da fulmini e sovratensioni per linee di segnale N° in figura 9.7.1 Scaricatore combinato (scaricatore di corrente da fulmine e di sovratensione) 4 N° in figura 9.7.1 e figura 9.7.3 1 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art. Sistema TN-C trifase DEHNventil DV M TNC 255 951 300 Sistema TN-S trifase DEHNventil DV M TNS 255 951 400 Sistema TT trifase DEHNventil DV M TT 255 951 310 Sistema TN monofase DEHNventil DV M TN 255 951 200 Sistema TT monofase DEHNventil DV M TT 2P 255 951 110 Limitatori di sovratensione Protezione per ... Dispositivi di sovratensione Art. Sistema TN-C trifase DEHNguard DG M TNC 275 952 300 Sistema TN-S trifase DEHNguard DG M TNS 275 952 400 Sistema TT trifase DEHNguard DG M TT 275 952 310 Sistema TN monofase DEHNguard DG M TN 275 952 200 Sistema TT monofase DEHNguard DG M TT 2P 275 952 110 Tabella 9.7.2 Protezione da fulmini e sovratensioni per linee di alimentazione www.dehn.it BLITZPLANER 261 essere integrati nell'equipotenzialità antifulmine. Tutti i conduttori attivi - entranti e uscenti dall'edificio - di cavi e linee di alimentazione e trasmissione dati vengono collegati indirettamente attraverso lo scaricatore di corrente da fulmine (Tipo 1) all'equipotenzialità antifulmine. Se non sono stati installati degli scaricatori di corrente da fulmine nel sistema di distribuzione generale BT, è necessario informare l'operatore della necessità di aggiornare l'impianto. Le tabelle 9.7.1 e 9.7.2 elencano i dispositivi di protezione dalle sovratensioni da inserire per le linee di segnale e di energia, indicati con numeri progressivi nella figura 9.7.1. Nella figura 9.7.1 (n° 4) viene illustrato l'utilizzo di uno scaricatore combinato DEHNventil modular (Tabella 9.7.2). Questo scaricatore combinato unisce in un solo apparecchio, scaricatore di corrente da fulmine e limitatore di sovratensione (tipo 1 + 2), non ha bisogno di bobina di disaccoppiamento ed è disponibile come unità completa pronta per il cablaggio 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 protezione sufficiente, per cui non è necessario aggiungere dispositivi di protezione supplementari. Per lunghezze di linea maggiori sono necessari dispositivi di protezione da sovratensioni supplementari sull'apparecchio finale, ad es. DEHNrail modular. Cavo di sistema Telecamera Per il montaggio della telecamera sulla facciata esterna di un edificio occorre prestare attenzione, affinché la telecamera venga installata nella zona protetta al di sotto dello spigolo esterno del tetto. Se questo non è possibile, successivamente dovrà essere creato un volume protetto, tramite misure di protezione contro i fulmini esterna. Questo può essere realizzato con un sistema di captazione, come illustrato nella figura 9.7.2, per la protezione della telecamera contro le fulminazioni dirette . Edificio senza protezione contro i fulmini esterna Per edifici senza protezione contro i fulmini esterna si presuppone che il rischio di un danno causato da fulminazione diretta o molto vicina all'edificio, sia limitato e quindi accettabile. Se questo rischio viene accettato anche durante l'installazione successiva di un impianto di videosorveglianza, sarà possibile raggiungere una protezione sufficiente attraverso l'installazione di limitatori di sovratensione. I dispositivi di protezione da sovratensioni per la linea energetica nella figura 9.7.3 (n° 1) si possono trovare nella tabella 9.7.2. I limitatori di sovratensione per la protezione dei conduttori di segnale indicati nella figura 9.7.3 sono elencati nella tabella 9.7.3. Telecamera Monitor Console Brandeggio Cavo di comando Brandeggio Cassetta di connessione 1 3 2 3 Cavo coassiale o doppino 2 1 Cassetta di connessione Cavo di comando 1 Limitatore di sovratensione DEHNguard modular 2 BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5 per doppino oppure UGKF per cavo coassiale Alimentazione 230 V Distribuzione BT 3 BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD... (p.es. 24 V) Figura 9.7.3 Impianto di video sorveglianza - Protezione da sovratensioni 262 BLITZPLANER www.dehn.it 9.8 Protezione da sovratensionI per impianti a diffusione sonora Impianti a diffusione sonora vengono utilizzati come apparecchi compatti e anche in esecuzione a rack 19”. Essi servono alla trasmissione vocale, musicale e dei segnali. A questo scopo il segnale viene modulato sopra una tensione portante (50, 70, 100V) e arriva tramite un trasformatore all’altoparlante. lanti da incasso o montaggio esterno da ca. 6 a 30 W, altoparlanti a colonna da ca. 20 a 100 W e per altoparlanti a tromba da ca. 10 a 60 W. Le potenze nominali degli amplificatori modulari partono da ca. 10 W superando la soglia dei 600 W. Questo trasformatore trasforma l’impedenza bassa dell’altoparlante a un valore superiore e riduce cosi la corrente del segnale. Così è possibile di utilizzare anche dei cavi per telecomunicazione (diametro 0,6 o 0,8 mm). In una linea o gruppo possono essere utilizzati altoparlanti con potenze diverse. La potenza minima dell’amplificatore corrisponde alla somme delle singole potenze degli altoparlanti. Per l'addizione non è rilevante la somma delle potenze nominalI degli altoparlanti, ma la somma delle potenze realmente scelte dei trasformatori collegati. Come altoparlanti vengono utilizzati diversi varianti. Le potenze nominali variano per altopar- La rete di potenza di un impianto a diffusione sonora deve essere realizzata secondo la norma 7 Altoparlante 100 V Amplificatore di potenza Modulo relè 100 V EB 7 2 Altoparlante 100 V EB 3 3 DCF 77 Antenna CD Player EB 4 4 8 230V - Rete Tuner EB Coassiale 1 75 Ω 5 5 EB 6 Unità centrale con slot di ingresso PC connessione RS 232 Posto microfonico con pulsanti di selezione e funzione 230 V - Rete EB Art. 909 703 3 DGA G BNC, Art. 929 042 6 DR M 2 P 255, 2 DR M 2P 150, Art. 953 204 (correnti > 1 A - 25 A) oppure BCT MLC BE 110, Art. 919 327 BCT BAS, Art. 919 506 (correnti < 1A) 4 FS 9E HS 12, Art. 924 019 7 DCO RK ME 110, Art. 919 923 AD DCO RK GE, Art. 919 979 (Correnti < 0,5 A) 1 DGA FF TV, 5 BXT ML4 BD HF 5, Art. 920 371 BXT BAS, Art. 920 300 8 S PRO, Art. 953 200 Art. 909 821 Figura 9.8.1 Impianto elettroacustico modulare con dispositivi di protezione da sovratensionI www.dehn.it BLITZPLANER 263 CEI EN 50174-2, classificazione CEI 306-5: maggio 2001. Nella citata norma europea, nelle guide per l'installazione sotto 6.11.3. viene descritta la protezione dalle sovratensioni. Oltre alla protezione delle linee nella norma si fa riferimento allo scopo principale come la protezione delle apparecchiature installate nella rete. Nelle seguenti descrizioni non facciamo alcun riferimento su ulteriori prescrizioni eventualmente da osservare (p. es. sistemi elettroacustici di emergenza, segnalazione di allarme in caso di incendio oppure rapina ecc.). Impianti di diffusione sonora più grandi sono di costruzione modulare 19” (Figura 9.8.1) e sono posizionati in prossimità di una stazione di lavoro permanentemente presidiata. 1 EB 1 BCT MLC BE 110, Art. 919 327 BCT BAS, (correnti < 1 A) Art. 919 506 Figura 9.8.2 Struttura senza protezione contro i fulmini esterna e altoparlante a tromba in LPZ 0A protetto con scaricatore combinato Angolo di protezione La necessità dell'installazione di dispositivi di protezione dalle sovratensioni indicati sotto e viene definita dalle lunghezze delle linee per i collegamenti al PC o il rispettivo posto telefonico Oltre una distanza di > 5 m solitamente è necessaria una protezione della linea. Per il dimensionamento dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni indicati sotto e , deve essere verificata la corrente massima I nel rispettivo ramo. Questo viene fatto attraverso la relazione I = P/U, con U come tensione portante e P come potenza dell'amplificatore per il dimensionamento dello scaricatore di sovratensione e la potenza dell'altoparlante per il dimensionamento del limitatore di sovratensione . Se si tratta di più altoparlanti collocati in un ristretto ambiente pertinente, P è la somma delle singole potenze degli altoparlanti 1 EB 1 DCO RK ME 110, Art. 919 923 AD DCO RK GE, Art. 919 979 (correnti < 0,5 A) Figura 9.8.3 Struttura con protezione contro i fulmini esterna e altoparlante a tromba in LPZ 0B protetto con limitatore di sovratensione È consigliato di collegare i morsetti di terra dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni a installati nelle vicinanze dell'impianto al punto equipotenziale più vicino (barra equipotenziale supplementare) rente da fulmine puro, possono essere danneggiati gli altoparlanti all’interno della struttura collegati a questa linea. Quando si trovano degli altoparlanti in zona di protezione LPZ 0A (zona a rischio da fulminazione diretta) su strutture senza protezione contro i fulmini esterna, sono da installare degli scaricatori combinati all'entrata nella struttura (Figura 9.8.2). Se viene installato soltanto uno scaricatore di cor- Se gli altoparlanti su una struttura con protezione contro i fulmini esterna si trovano in zona di protezione LPZ 0B (zona protetta dalle scariche da fulminazione diretta), sono da installare dei limitatori di sovratensione all'entrata nella struttura (Figura 9.8.3) 264 BLITZPLANER www.dehn.it 9.9 Protezione da sovratensioni per impianti d’allarme Gli impianti rivelatori di pericoli (incendio o intrusione) devono svolgere funzione di segnalazione attiva in situazioni di pericolo ed essere passivi in situazioni non pericolose. I malfunzionamenti di questi sistemi (mancata segnalazione in caso di pericolo presente oppure segnalazione di allarme senza presenza di pericolo) sono indesiderate e costose. I costi connessi ai falsi allarmi degli impianti rivelatori di pericolo ammontano nei paesi industrializzati a diverse centinaia di milioni di Euro all'anno. Un altro aspetto dei malfunzionamenti è la possibile messa in pericolo diretta o indiretta delle persone. A questo proposito si ricorda il malfunzionamento dell'impianto antincendio nella torre dell'aeroporto Rhein-Main di Francoforte nel 1992, dove a causa di un fulmine si è verificata un'errata attivazione dell'impianto antincendio. In pochi minuti i controllori di volo hanno dovuto lasciare la sala di controllo. Gli aerei in arrivo hanno dovuto in questa situazione critica essere dirottati verso altri aeroporti. Si sono verificati importanti ritardi del traffico aereo. I falsi allarmi degli impianti rivelatori di pericolo sono tuttavia fastidiosi anche per altri aspetti: ⇒ in caso di ripetuti falsi allarmi, l'operatore non può più fidarsi dell'impianto e mette in dubbio l'utilità di un tale impianto (investimento) ⇒ il personale di sorveglianza inizia ad ignorare le 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 segnalazione incendio causa interruzioni di servizio ⇒ si producono danni a causa della non-segnalazione di pericoli esistenti. Tutti questi fattori creano costi inutili e possono essere evitati, se già allo stadio della progettazione le possibili cause di questi falsi allarmi vengono riconosciute e neutralizzate attraverso misure preventive adeguate. Per questo sono state pubblicate dall'Associazione generale tedesca del settore assicurativo (GDV) le altre direttive VdS (Vds 2095; VdS 2311; Vds 2833). Una misura richiesta nelle direttive VdS è la protezione da fulmine e da sovratensioni. www.dehn.it Una protezione da fulmini e sovratensioni coordinata previene i falsi allarmi causati da scariche atmosferiche e aumenta la possibilità di riconoscimento precoce e segnalazione di un allarme. Durante l'installazione di impianti di segnalazione allarmi comparabili, per i quali per ragioni di costo è meglio evitare l’approvazione VdS (ad es. abitazioni civili, … ), le direttive possono essere utilizzate allo stesso modo per la pianificazione e l'installazione così come per l'implementazione di misure specifiche coordinate tra costruttore e operatore. Gli impianti di segnalazione di incendio più frequentemente installati oggi giorno hanno una maggiore immunità ai disturbi secondo IEC 610004-5 contro le sovratensioni transienti sulle linee primarie e secondarie nonché sulle entrate della bassa tensione. Tuttavia, una protezione completa contro i danni causati da fulmine e sovratensioni può essere raggiunta solo attraverso misure di protezione antifulmini esterne ed interne. Principi di sorveglianza Per impianti di segnalazione di pericolo vengono applicati diversi principi di sorveglianza: ⇒ Tecnologia di linea ad impulsi L'informazione del segnalatore attivato viene trasmessa in forma digitale. Questo permette il riconoscimento del dispositivo di allarme e la localizzazione precisa della sorgente di pericolo (figura 9.9.1). ⇒ Tecnologia di linea a corrente continua Ogni linea di segnalazione viene controllata in permanenza secondo il principio della corrente di riposo. Se viene attivato un dispositivo di allarme collegato alla linea e l'apparecchiatura di controllo segnala l'allarme questa viene interrotta. In questo caso può essere identificata la relativa linea di segnalazione, ma non il rilevatore in questione (figura 9.9.3 e 9.9.4). Indipendentemente dal principio di sorveglianza adottato, i conduttori degli impianti di segnalazione pericoli utilizzati devono essere integrati nella protezione da fulmini e da sovratensioni del sistema complessivo. Suggerimenti di protezione Per la protezione delle linee di segnalazione con tecnologia di linea in corrente continua è consigliato il dispositivo BLTZDUCTOR XT, BXT ML4 BE… La scelta dipende dalla tensione delle linee di BLITZPLANER 265 Centrale allarme Sensori gruppo 1 4 Sensori gruppo 2 4 Sensori gruppo 3 4 Sensori gruppo 4 4 Sensori gruppo 5 6 Sensori infrarossi 1 Sensori gruppo 6 6 Sensori infrarossi 2 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Contatti magnetici Sensori rottura vetri Sensore ultrasuoni Sensori gruppo 7 Zona panico 2 Interrutt. a chiave 6 Zona 1 2 Interruttore a chiave 1 2 Segnalazione attivazione 1 2 Segnalazione attivazione 2 6 Interrutt. a chiave Zona 2 2 Segnalatore Pulsante antirapina 1+2 Interruttore a chiave 2 Buzzer 1 Allarme esterno 1 Sirena 1 Linea sabotaggio Sirena 2 Allarme esterno 2 Lampeggiante Allarme esterno 3 1 L1 N PE 3 Figura 9.9.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica digitale A− A+ 2 Centrale allarme Loop analogico B− B+ 2 10 Visualizzazione-Tastiera Allarme esterno 1 2 Sirena 1 Allarme esterno 2 2 Sirena 2 Allarme esterno 3 2 Lampeggiante 1 2 Telecom L1 N PE 3 Figura 9.9.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio - loop analogico 266 BLITZPLANER segnalazione che è di solito 12 o 24 V. L'utilizzo del dispositivo BLITZDUCTOR XT tipo ML4 BE permette di non modificare eccessivamente la resistenza di circuito delle linee di allarme. Le uscite della centrale di segnalazione come ad esempio la segnalazione acustica o ottica dovrebbero essere protette, in modo indipendente dalla tecnologia di linea con un BLITZDUCTOR XT. E’ necessario accertarsi che non venga superata la tensione nominale dei dispositivi di protezione. Per correnti nominali > 1 A può essere utilizzato in alternativa l'apparecchio di protezione DEHNrail tipo DR M 2P 30. La centrale di allarme è normalmente collegata alla rete telefonica fissa tramite combinatore telefonico. Per questa applicazione è adatto il dispositivo di protezione da sovratensioni BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD 180 (vedere per completezza anche il capitolo 9.14 "Protezione da sovratensioni per le linee di telecomunicazione"). E' importante anche la protezione sull'alimentazione di rete. Per questo si raccomanda l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensione DEHNguard modular (vedere tabella 9.9.2). Per sistemi di segnalazione certificati dall'Associazione generale tedesca del settore assicurativo (riconoscimento VdS), è necessario contattare il produttore dell'impianto di segnalazione. Gli impianti, così come la protezione da fulmini e sovratensioni devono essere installati secondo www.dehn.it Sensore IR 1 Contatti magnetici e sensori rottura vetri UE Linea 1 Int. a chiave 1 3 3 Segnalazione attivazione 1 Ronzatore Sensore IR 2 Centrale allarme Contatti magnetici e sensori rottura vetri Linea 2 Int. a chiave 2 3 3 Segnalazione attivazione 2 Allarme esterno 1 Sirena 1 Allarme esterno 2 Sirena 2 Pulsante antirapina Lampeggiante Allarme esterno 3 1 2 Telecom L1 N PE 3 Figura 9.9.3 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica analogica VdS 2095 (impianto di segnalazione incendio), VdS 2311 (centrale antintrusione) oppure VdS 2833. 2 Sensori gruppo 2 2 Sensori gruppo 3 2 Sensori gruppo 4 10 Centrale allarme Gli schemi allegati rappresentano degli esempi di protezione da sovratensioni di centrali di segnalazione incendio e antintrusione, operanti secondo il principio di linee a corrente continua o a impulsi. 2 Sensori gruppo 1 Allarme esterno 1 Allarme esterno 2 Se le centrali di segnalazione incendio e antintrusione devono essere integrate in un sistema di protezione contro i fulmini, tutti i conduttori entranti nell’edificio devono essere collegati a scaricatori di corrente da fulmine oppure scaricatori www.dehn.it Impianto Sprinkler 8 Tastiera vigili VV 8 Segnalatore VV 4 Segnalatore princ. 2 Sirena 1 2 Sirena 2 1 2 Allarme esterno 3 Tastiera 4 Lampeggiante 2 Telecom L1 N PE 3 Figura 9.9.4 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio in tecnica analogica BLITZPLANER 267 N° Dispositivo di Descrizione Dispositivo universale quadripolare in tecnica a morsettiera per la protezione BLITZDUCTOR XT ... protezione di impianti e apparecchi dell'informatica composto da elemento base e modulo di protezione con LifeCeck integrato 1 2 Art. BXT ML4 BE 12 o BXT ML4 BE 24 + BXT BAS 920 322 Scaricatore combinato: scaricatore di corrente da fulmine e da o. 920 324 sovratensione per l'applicazione nel concetto di protezione da fulminazione a zone sec. EMC ai passaggi 0A verso 1 o 0A verso 2 + 920 300 BXT ML4 BD 180 + BXT BAS 920 347 Scaricatore combinato: scaricatore di corrente da fulmine e da + 920 300 sonratensione per l'applicazione nel concetto di protezione da fulminazione a zone sec. EMC ai passaggi 0A verso 1 o 0A verso 2 Tabella 9.9.1 Descrizione degli scaricatori N° Scaricatore combinato, multipolare, tipo 1 (LPZ 0A – 2) Protezione per ... Dispositivi di protezione Art. Sistema TN monofase DEHNventil DV M TN 255 951 200 Sistema TT monofase DEHNventil DV M TT 2P 255 951 110 limitatore di sovratensione, multipolare, tipo 2 (LPZ 0B – 1 e superiore) 3 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art. Sistema TN trifase DEHNguard DG M TNC 275 952 300 Sistema TN-S trifase DEHNguard DG M TNS 275 952 400 Sistema TT trifase DEHNguard DG M TT 275 952 310 Sistema TN-S monofase DEHNguard DG M TN 275 952 200 Sistema TN-C monofase DEHNguard DG S 275 952 070 Sistema TT monofase DEHNguard DG M TT 2P 275 952 110 Tabella 9.9.2 Scelta dei dispositivi di protezione combinati. A questo proposito si rimanda alle tabelle 9.9.1 e 9.9.2. Con una protezione specifica da fulmini e da sovratensioni su impianti di segnalazione pericoli è possibile ottenere un netto aumento dell'affidabilità di servizio di questi sistemi. Questo riguarda da un lato la prevenzione di falsi allarmi e dall'altro la possibilità di evitare i costi che derivano da questi falsi allarmi. Una limitazione efficace dei danni è data inoltre dalla possibilità di avviare in modo affidabile i soccorsi. Questo permette di evitare situazioni catastrofiche (ad esempio messa in pericolo di persone, inquinamento, ecc.). E' opportuno notare, a questo proposito, che in caso di danni funzionali o ambientali, la responsabilità ricade in prima istanza sull'operatore dell'impianto. Tale responsabilità riguarda i massimi livelli aziendali, 268 BLITZPLANER cioè manager e amministratori. Dal punto di vista giuridico, l'operatore di un impianto è un “profano tecnico”, che non è in grado di valutare i pericoli che possono derivare da una soluzione tecnica errata. E' compito quindi degli esperti in elettrotecnica prevedere le soluzioni tecniche adeguate, ed accertarsi che le soluzioni proposte rispondano effettivamente ai requisiti necessari. Il ripiego sulle riconosciute regole dell'arte non è sufficiente, quando lo stato della tecnica descrive già una soluzione tecnica di livello più elevato. Questo può autorizzare quindi i cosidetti “profani tecnici” a contestare la soluzione tecnica proposta. Indipendentemente dal fatto che i sistemi di allarme e antintrusione siano omologati o meno dal VdS, per la loro installazione dovrebbe essere prevista una protezione da sovratensioni. www.dehn.it 9.10 Protezione da fulmini e sovratensioni per sistemi KNX Figura 9.10.1 Applicazione BUStector In uffici e in edifici pubblici moderni come scuole, per l'automazione di processi funzionali della tecnica di automazione dell'edificio viene integrato il sistema bus KNX. Il KNX offre la possibilità di trasformare processi complessi con un unico sistema, compatibile. Questo investimento a prova di futuro potrebbe, tuttavia, essere distrutto velocemente per effetto di un fulmine. In questo caso l'automazione dell'edificio non è più disponibile e si creano ulteriori costi dovuti alla sostituzione e riconfigurazione del sistema. Perciò, durante la progettazione e l'esecuzione di questi sistemi complessi, devono essere decise le misure contro gli effetti diretti ed indiretti di una scarica da fulmine. Protezione da fulmini o da sovratensioni? Per prendere una decisione relativa agli scaricatori di sovratensione nel modo giusto, devono essere considerate le condizioni di base. Queste riguardano non solo i dati elettrici specifici del sistema quali tensione nominale, corrente nominale, frequenza, ma anche i parametri di rischio, che devono essere controllati. E' diverso, se il rischio di fulminazione diretta in un edificio nel quale è installato il KNX, deve essere considerato nel dimensionamento delle misure di protezione, oppure se si desidera solamente la protezione da sovratensioni. Se devono essere controllate le fulminazioni dirette e il potenziale di distruzione ad esse collegato, l'infrastruttura del sistema KNX dovrà essere pro- www.dehn.it gettata secondo il concetto di protezione da fulminazione a zone. Il concetto di protezione da fulminazione a zone è specificato nella norma CEI EN 62305-4 e descrive le misure di protezione contro l'impulso elettromagnetico causato dai fulmini. Una parte importante è costituita dalla divisione dell'infrastruttura da proteggere in zone di protezione. Tanto più piccoli devono essere i parametri di rischio elettromagnetico, tanto più alto sarà il numero ordinale delle zone di protezione da fulmini. I sistemi elettrici ed elettronici come il sistema KNX devono essere classificati in base alla loro immunità ai disturbi, nelle zone di protezione; questo permette di offrire un ambiente elettromagneticamente sicuro, anche in caso di fulminazioni dirette, in modo che il sistema continui a funzionare, senza essere disturbato o distrutto. Come regola empirica può essere utilizzata la seguente definizione: Se è installata una protezione contro i fulmini esterna, secondo CEI EN 623053, è necessario eseguire, secondo il concetto di protezione a zone corrispondente, una protezione contro i fulmini e le sovratensioni efficace per il KNX. Per sistemi KNX si parla spesso di misure di protezione primarie e secondarie. Se l'obiettivo delle misure di protezione è solamente la protezione da sovratensioni (protezione secondaria), il potenziale dal rischio di una fulminazione diretta non viene considerato. Nel caso di una fulminazione diretta o molto ravvicinata all'edificio con KNX installato, devono essere presi in considerazione dei danni. Vengono solamente controllati i disturbi che provengono dall'accoppiamento induttivo o capacitivo, che si verificano durante le scariche ad alcuni chilometri di distanza oppure in caso di commutazioni. Alle scariche dei fulmini sono collegati dei campi di disturbo elettromagnetici che possono creare nei circuiti delle tensioni e correnti pericolose. Cablaggio tra più edifici In un complesso esteso di edifici, dotato di sistema di protezione contro i fulmini, si desidera integrare un impianto KNX e proteggerlo contro le sovratensioni transienti. Una portineria si trova a circa 50 m dall'edificio principale. Entrambi gli edifici sono dotati di sistema di protezione contro i fulmini. Poiché la portineria è collegata all'impianto KNX dell'edificio principale attraverso un conduttore Bus, devono essere prese delle misure di protezione contro i fulmini interne sia per la linea 230/400V sia per la linea Bus. BLITZPLANER 269 Condizioni generali 3: Il collegamento KNX tra i due edifici avviene attraverso un collegamento in fibra ottica. Se il cavo in fibra ottica è protetto con una treccia metallica (protezione contro roditori), la treccia deve essere collegata all'entrata nell'edificio con il sistema equipotenziale. Soluzione 3: figura 9.10.4, tabella 9.10.1 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 conduttori inseriti in un cunicolo, con armatura integrata nel sistema equipotenziale su entrambi gli estremi. Questa condizione può essere soddisfatta anche mediante una bandella in acciaio da 100 mm2 collocata sopra dei cavi interrati e collegato sui due lati alla barra equipotenziale. Soluzione 2: figura 9.10.3, tabella 9.10.1 N° 1 Protezione per ... Dispositivi di protezione Art. Sistema trifase TN-C Sistema trifase TN-S Sistema trifase TT DEHNventil DV M TNC 255 DEHNventil DV M TNS 255 DEHNventil DV M TT 255 951 300 951 400 951 310 BLITZDUCTOR XT, Typ BXT ML4 BD 180 + BXT BAS 920 347 920 300 DEHNguard DG M TNC 275 DEHNguard DG M TNS 275 DEHNguard DG M TT 275 952 300 952 400 952 310 BUStector BT 24 925 001 2 3 Durante la progettazione e l'esecuzione di un sistema KNX è inevitabile che il progettista e il costruttore intraprendano delle misure adatte per il funzionamento regolare del sistema stesso. In particolare occorre prestare attenzione all'am- Sistema trifase TN-C Sistema trifase TN-S Sistema trifase TT 4 Tabella 9.10.1 Descrizione degli scaricatori Edificio principale - complesso Portineria Distributore KNX Distributore KNX 3 3 4 Cavi energia 1 EBB EBB 2 Cavo bus 4 2 1 EBB Figura 9.10.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici senza connessione dei sistemi di messa a terra 270 BLITZPLANER www.dehn.it Edificio principale - complesso Portineria Distributore KNX Distributore KNX 3 4 Cunicolo oppure 50 mm2 acciaio Cavo energia 3 4 Cavo bus EBB EBB EBB Figura 9.10.3 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici con connessione dei sistemi di messa a terra Edificio principale - complesso Portineria Distributore KNX distributore KNX 3 3 4 Cavi energia 1 EBB EBB 4 Fibra ottica 1 EBB 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 cablaggio del KNX in fibra ottica biente nel quale il sistema KNX viene integrato e installato. Le interfacce con le altre infrastrutture, come sistemi in bassa tensione, di telecomunicazione e dati devono essere protetti, come il bus KNX contro il rischio di disturbo o distruzione. da sovratensioni realizzabili con specifici dispositi- Contro l'effetto delle tensioni di disturbo sono disponibili delle misure di protezione da fulmini e niche ed economiche durante la fase di progetto e www.dehn.it vi di protezione. Questi possono proteggere l'installazione KNX dell'edificio in modo economico purché vengano fatte le dovute considerazioni tecvenga eseguita una corretta installazione. BLITZPLANER 271 9.11 Protezione per reti ETHERNET- e Fast Ethernet Le sovratensioni provocano disturbi, ma anche distruzioni, specialmente negli impianti EDP, causando interruzioni di servizio. Questo può creare dei seri disservizi in un'azienda. Di seguito impianti e sistemi possono anche restare fermi per periodi prolungati. L'utilizzo affidabile degli impianti EDP richiede perciò oltre ad un'alimentazione garantita e il salvataggio regolare dei dati, anche l'applicazione di concetti di protezione contro le sovratensioni. ⇒ fulminazioni ravvicinate che provocano campi elettromagnetici, attraverso i quali le sovratensioni transienti di accoppiamento sui conduttori di energia, dati o comunicazioni ⇒ fulminazioni dirette, che provocano nelle installazioni dell'edificio delle notevoli differenze di potenziale e delle correnti parziali di fulminazione non ammesse. Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni Cause di danni I guasti negli impianti EDP vengono causati tipicamente da: ⇒ fulminazioni distanti che provocano sovratensioni transienti condotti sulle linee di energia, dati o comunicazione QS 12 4 11 Per una protezione da sovratensioni efficace è necessario che le misure di protezione scelte per i diversi sistemi vengano coordinate da operatori qualificati come operatori elettronici, informatici e di telecomunicazione, oltre che dai produttori degli apparecchi. Per progetti di grandi dimensioni N° Dispositivo di protezione Tipo Art. 1 DEHNbloc Maxi DBM 1 255 900 025 2 DEHNrapid LSA DRL 10 B 180 FSD 907 401 Striscia di sezionamento TL2 10 DA LSA 907 996 Staffa di montaggio 10x10CP MB2 10 LSA 907 995 K12 563 200 4 DEHNguard modular DG M TNS 275 952 400 5 DEHNrail modular DR M 2P 255 953 200 6 DEHNpatch DPA M CAT6 RJ45H 48 929 110 7 DEHNlink (a monte dello Splitter) DLI TC 1 I 929 027 8 SFL-Protector SFL PRO 912 260 9 NET-Protector per 8x2doppini NET PRO TC 2 LSA 929 072 Custodia di montaggio 19" EG NET PRO 19" 929 034 DFL M 255 924 396 3 Barra equipotenziale ® 5 6 QS Server EDP 4 6 8 Distributore di piano TC Centrale TC 7 5 9 10 6 10 DEHNflex M 11 11 Modulo di protezione telefonico DSM DSM TC 1 SK 12 DATA-Protector 5 QG Distributore d’edifico fibra ottica 1 4 3 DATA PRO 4TP Permutatore telefonico 2 EBB Figura 9.11.1 Edificio amministrativo con impianti con elevata richiesta di disponibilità 272 BLITZPLANER www.dehn.it 924 271 909 955 è necessario consultare un esperto (ad es. uno studio di progettazione o di ingegneria). Protezione del sistema di alimentazione La figura 9.11.1 illustra un esempio di edificio amministrativo. Per l'alimentazione di energia possono essere installati degli scaricatori di corrente da fulmine di tipo 1 (ad es. DEHNbloc Maxi) e limitatori di sovratensione di tipo 2 (ad es. DEHNguard modular). Per la protezione degli apparecchi finali possono essere utilizzati DEHNrail, SFLProtector oppure DEHNflex M. www.dehn.it Protezione delle linee dati e telefoniche Sia la trasmissione dati sia la trasmissione vocale richiedono elementi di protezione specifici per un funzionamento sicuro. Anche se si possono utilizzare collegamenti in fibra ottica tra gli armadi di distribuzione di edifici e di piano, tra l'armadio di distribuzione di piano e l'apparecchio finale si utilizzano solitamente conduttori in rame. Una protezione (p. es. DEHNpatch) dei componenti attivi si rende perciò necessaria. Anche gli apparecchi finali dovrebbero essere protetti (p. es. DEHNpatch). BLITZPLANER 273 9.12 Protezione da sovratensioni per M-Bus L'M-Bus serve per la trasmissione dei dati di lettura dei contatori per apparecchi di misura dei consumi. Tutti gli apparecchi collegati al sistema M-Bus possono essere rilevati centralmente, direttamente sul posto oppure per mezzo di trasmissione dati da un punto di controllo esterno. Questo migliora la qualità del servizio per gli utenti e permette di controllare il consumo energetico di un intero edificio in ogni momento. Di seguito vengono descritte alcune misure di protezione contro le sovratensioni, che soddisfano le richieste di disponibilità per questo sistema. M-Bus L'M-Bus (Meter-Bus, dall'inglese Meter = apparecchio di misura, contatore) è un bus di campo ottimizzato dal punto di vista dei costi per la trasmissione dei dati del consumo energetico. Come mostrato nella figura 9.12.1, un master centrale (nel caso più semplice un PC con convertitore di livello a valle) comunica attraverso un bus a 2 fili con gli slave. Attraverso l'utilizzo di ripetitori, l'impianto può essere suddiviso in segmenti M-Bus. Per ogni segmento possono essere collegati fino a max. 250 slave, come contatori di calore, di acqua, contatori elettronici, di gas, sensori e attuatori di ogni tipo. Sempre più costruttori implementano l'interfaccia M-Bus compreso di protocollo nei loro contatori di consumo. L'M-Bus è uno standard europeo e viene descritto nella norma EN 1434. In passato i dati energetici dei singoli edifici venivano trasmessi via cavo dedicato dalla rete verso la centrale. Spesso, per complessi di edifici sparsi, si utilizza invece per la trasmissione dati un collegamento via modem. Linea telefonica Linea diretta RS 232 RS 232 Centrale M-Bus Modem RS 485 RS 485 Interfaccia M - Bus Modem Modem Rete telefonica RS 232 RS 232 Centrale M-Bus Interfaccia Segmento Bus Centrale M-Bus Controllo a distanza di un impianto M-Bus con 5 contatori RS 485 Ripetitore M-Bus M-Bus M-Bus Figura 9.12.1 Esempio di sistema M-Bus 274 BLITZPLANER www.dehn.it Il sistema M-Bus viene utilizzato per la contabilizzazione dei costi di consumo e il controllo a distanza di: Capacità complessiva del segmento M-Bus Velocità massima di trasmissione dati ⇒ sistemi di teleriscaldamento locale e distrettuale fino a 382 nF 9600 Baud fino a 1528 nF 2400 Baud fino a 12222 nF 300 Baud ⇒ case plurifamiliari La lettura dei contatori per energia elettrica può avvenire attraverso sistemi centrali e decentrati. Se i contatori si trovano nelle immediate vicinanze, viene scelta un'architettura di sistema semplice ed economico. In questo caso viene effettuato un cablaggio a stella di ogni singolo contatore sulla centrale del sistema. In caso di sistema decentrato i dati dei contatori installati in loco vengono prima raccolti in sottostazioni e poi inviati attraverso la linea bus alla centrale del sistema. L'M-Bus è un sistema bus a 2 fili, che viene alimentato dal bus-master. Per tutti gli slave dell’M-Bus non è previsto un riferimento con la terra. La tensione massima del bus è 42 V. L'ampliamento della rete così come la massima velocità di trasmissione sono limitate dal numero di apparecchi M-bus, dai dispositivi di protezione, dal percorso e tipo dei cavi. L’insieme di tutte le linee e degli apparecchi M-Bus collegati oltre ai dispositivi di protezione connessi creano nel segmento M-Bus una capacità. Questa capacità limita la velocità di trasmissione dati. La velocità di trasmissione dati massima per ogni segmento M-Bus può essere determinata per mezzo della tabella seguente (Tabella 9.12.1). Se vengono utilizzati dei dispositivi di protezione, devono essere osservate le capacità e le impedenze in serie dei dispositivi di protezione che devono essere prese in considerazione nella definizione delle utenze. Nelle seguenti tabelle sono elencate le capacità e le impedenze in serie dei dispositivi di protezione da sovratensioni (Tabella 9.12.2) Tabella 9.12.1 Velocità massima di trasmissione dati Scelta degli apparecchi di protezione da sovratensioni per sistemi M-Bus Per il sistema M-Bus le linee bus sono posate all'esterno degli edifici. Perciò gli apparecchi sono esposti alle sovratensioni transitorie da fulmine e devono essere protetti in modo adeguato. Di seguito vengono descritti i circuiti di protezione da sovratensioni per i sistemi M-Bus con l'aiuto di due esempi di applicazione. Esempio di applicazione: edificio con protezione contro i fulmini esterna Se un edificio possiede la protezione contro i fulmini esterna, deve essere realizzato il collegamento equipotenziale antifulmine. Questo comprende il collegamento del sistema di protezione contro i fulmini con tubazioni, installazioni metalliche all'interno dell'edificio e con l'impianto di messa a terra. Inoltre tutte le parti messe a terra dell'impianto elettrico in bassa tensione e dell'impianto informatico devono essere inserite nell'equipotenzialità antifulmine. Tutti i conduttori attivi - entranti e uscenti dall'edificio - delle linee di alimentazione e informatiche devono essere collegati indirettamente attraverso gli scaricatori di corrente da fulmine all'equipotenzialità antifulmine. Se non sono presenti degli scaricatori di corrente da fulmine all'entrata nell'edificio, (ad es. nella distribuzione generale degli impianti utilizzatori in bassa tensione), la committente deve essere informata che questi dovranno essere installati. Dispositivi di protezione BLITZDUCTOR CT BCT MLC BD 48 Art. 919 345 BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 24 919 323 ≤ 0,7 nF 2,2 Ω BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 5 919 320 ≤ 3 nF 1,4 Ω DEHNconnect DCO RK MD 48 919 942 ≤ 0,6 nF 0,4 Ω DEHNconnect DCO RK ME 24 919 921 ≤ 0,5 nF 1,8 Ω DEHNconnect DCO RK MD HF 5 919 970 ≤ 19 pF 1Ω Capacità: filo/filo ≤ 0,6 nF Impedenza per filo 2,2 Ω Tabella 9.12.2 Valori relativi a capacità e impedenza in serie dei dispositivi di protezione da sovratensioni www.dehn.it BLITZPLANER 275 Ulteriori misure per la protezione di impianti e sistemi elettrici sono le misure di protezione dalle sovratensioni. Queste misure permettono, in aggiunta all’equipotenzialità antifulmine, la protezione dell'impianto elettrico e dei sistemi anche in caso di fulminazione diretta. Se il collegamento all'equipotenzialità antifulmine e le misure di protezione dalle sovratensioni vengono eseguite in modo accurato, questo contribuirà al funzionamento sicuro dei sistemi elettrotecnici. I guasti, anche in caso di fulminazione diretta vengono sensibilmente ridotti. Utilizzo in cascata di scaricatori di corrente da fulmine e di sovratensioni Il coordinamento energetico è il principio dell'utilizzo in cascata di scaricatori di corrente da fulmine e da sovratensioni. Il coordinamento energetico viene Lunghezza della linea ≥ 15 m UPS di solito raggiunto attraverso l'impedenza della linea di collegamento tra gli scaricatori di almeno 15 m. Se questo non è possibile, tramite l'utilizzo di scaricatori coordinati della famiglia DEHNbloc Maxi e limitatori di sovratensione della famiglia DEHNguard, il concetto di protezione può essere adattato individualmente alle caratteristiche dell’impianto. Un'altra possibilità è costituita dall'utilizzo dello scaricatore combinato DEHNventil. Questo scaricatore combinato unisce in un solo dispositivo, scaricatore di corrente da fulmine e limitatore di sovratensione, lavora senza bobina di disaccoppiamento ed è disponibile come unità completa pronta per il cablaggio per qualsiasi sistema in bassa tensione (TN-C, TN-S, TT) (Tabella 9.12.3). Fino ad una lunghezza di linea ≤ 5 m tra DEHNventil e l'apparecchio finale è assicurata una protezione Sonda di temperatura PT 100 0 ... 20 mA Modem PC-Server 10 11 1 3 3 4 1 2 1 2 3 4 9 M-Bus-box Ripetitore 1 3 3 4 1 2 1 2 Rete 230 V 1 3 4 1 2 7 M-Bus 2 4 6 2 1 3 4 4 M-Bus-box Edificio 1 3 2 8 COM 1 Calcolatore COM 2 Calcolatore 12 3 4 2 4 1 3 Edificio 2 5 2 4 Figura 9.12.2 Concetto di protezione per sistema M-Bus per edifici con protezione contro i fulmini esterna 276 BLITZPLANER www.dehn.it sufficiente, senza il bisogno di aggiungere dispositivi di protezione supplementari. Per le linee con distanze maggiori sono necessari dei dispositivi di protezione da sovratensioni supplementari sull'apparecchio finale, ad es. DEHNrail. Le tabelle 9.12.3, 9.12.4 e 9.12.5 mostrano i dispositivi di protezione da sovratensioni da utilizzare secondo la figura 9.12.2. N° in figura 9.12.2 Protezione per ... 10 Esempio di applicazione: Edificio senza protezione contro i fulmini esterna La figura 9.12.3 illustra un esempio di come devono essere inseriti i dispositivi di protezione in un sistema M-Bus per ottenere una protezione efficace da sovratensioni. Nelle tabelle 9.12.6. e 9.12.7. sono elencati i dispositivi di protezione da utilizzare. Dispositivi di protezione Art. Sistema trifase TN-C DEHNventil DV M TNC 255 951 300 Sistema trifase TN-S DEHNventil DV M TNS 255 951 400 Sistema trifase TT DEHNventil DV M TT 255 951 310 Sistema monofase TN DEHNventil DV M TN 255 951 200 Sistema monofase TT DEHNventil DV M TT 2P 255 951 110 Tabella 9.12.3 Scelta dello scaricatore combinato a seconda del sistema di rete N° in figura 9.12.2 Protezione per ... 1 a 7 M-Bus Dispositivi BLITZDUCTOR CT Tipo Art. BCT MLC BD 48 + elemento base BCT BAS 919 345 + 919 506 8 0 - 20 mA, 4 - 20 mA BCT MLC BE 24 + elemento base BCT BAS 919 323 + 919 506 9 Misura temperatura PT 100, PT 1000 BCT MLC BE 5 + elemento base BCT BAS 919 320 + 919 560 Tabella 9.12.4 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale N° in figura 9.12.2 Protezione per ... 10 11 12 Dispositivi di protezione Art. Sistema trifase TN-C DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso PEN 900 120 Sistema trifase TN-S DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso PE + DEHNbloc DB 1 255 H - N verso PE 900 120 900 222 Sistema trifase TT DEHNbloc DB 3 255 H - Fase L1/L2/L3 verso N + DEHNgap DGP BN 255 - N verso PE 900 120 900 132 Sistema monofase TN 2 x DEHNbloc DB 1 255 H - Fase L + N verso PE 900 222 Sistema monofase TT DEHNbloc DB 1 255 H - Fase L verso N + DEHNgap DGP BN 255 - N verso PE 900 222 900 132 Sistema trifase TN-C DEHNguard DG M TNC 275 952 300 Sistema trifase TN-S DEHNguard DG M TNS 275 952 400 Sistema trifase TT DEHNguard DG M TT 275 952 310 Sistema monofase TN DEHNguard DG M TN 275 952 200 Sistema monofase TT DEHNguard DG M TT 2P 275 952 110 Tabella 9.12.5 Protezione da sovratensioni per l’alimentazione elettrica www.dehn.it BLITZPLANER 277 UPS Sonda di temperatura PT 100 0 ... 20 mA Modem PC-Server 10 1 COM 2 Calcolatore COM 1 Calcolatore 2 3 3 2 9 4 M - Bus - Box Edificio 1 1 8 3 4 M - Bus - Box Ripetitore 4 1 1 3 2 3 3 4 2 1 1 3 1 4 7 2 1 2 2 M-Bus 3 4 4 6 2 Rete 230 V 1 11 3 4 2 1 4 Edificio 2 3 5 2 4 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. M-Bus DEHNconnect DCO RK MD 48 919 942 8 0 - 20 mA, 4 - 20 mA DEHNconnect DCO RK ME 24 919 921 9 Misura temperatura PT 100, PT 1000 DEHNconnect DCO RK MD HF 5 919 970 1 a 7 Tabella 9.12.6 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale N° in figura 9.12.3 Protezione per ... 10 11 Dispositivi di protezione Art. Sistema trifase TN DEHNguard DG M TNC 275 952 300 Sistema trifase TN DEHNguard DG M TNS 275 952 400 Sistema trifase TT DEHNguard DG M TT 275 952 310 Sistema monofase TN DEHNguard DG M TN 275 952 200 Sistema monofase TT DEHNguard DG M TT 2P 275 952 110 Tabella 9.12.7 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica 278 BLITZPLANER www.dehn.it 9.13 Protezione da sovratensioni per PROFIBUS FMS, PROFIBUS DP e PROFIBUS PA Sia perché il PROFIBUS viene applicato come sistema di comunicazione nel controllo di processo, sia perché viene utilizzato come mezzo di trasmissione tra varie zone e oggetti del sistema, è richiesto per questo tipo di bus una elevata richiesta di disponibilità. A questa richiesta sulla disponibilità si contrappone - a causa dei luoghi nei quali viene usato - un alto grado di rischio dalle sovratensioni. ne dati fino a 500 kBit/s, il PROFIBUS DP è in grado di trasmettere dati con velocità fino a 12 Mbit/s. Il punto di forza dell'applicazione del PROFIBUS FMS (SINEC L2) sta soprattutto nella possibilità di trattare grosse quantità di dati nella gestione di processi e di gruppi. Il veloce PROFIBUS DP è concepito invece per applicazioni in sistemi realizzati con PLC decentrati. PROFIBUS PROFIBUS è la denominazione assegnata da SIEMENS ai prodotti di comunicazione (hardware e software) conformi allo standard PROFIBUS (Process Field Bus) definito nella DIN 19245 e EN 50170. Denominazioni alternative per PROFIBUS FMS e Profibus DP sono le denominazioni di prodotto SIEMENS, SINEC L2 e SINEC L2-DP. Mentre il PROFIBUS FMS è utilizzato solo per velocità di trasmissio- L'ultimo sviluppo nel segmento PROFIBUS è il PROFIBUS-PA a sicurezza intrinseca, che nel settore del controllo di processo è utilizzabile anche negli ambienti con rischio di esplosione. Come mezzo di trasmissione si utilizza di solito un cavo bus a 2 fili. Le caratteristiche fisiche del sistema bus corrispondono essenzialmente allo standard RS 485. Quadro di comando / sala di controllo 230/400 V 1 4 5 2 3 4 6 6 5 4 Linea bus 1 2 2 1 Equipotenzializzazione 1−4 Utenti bus 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 1 2 Art. all’ingresso nell'edificio BLITZDUCTOR XT BXT ML4 B 180 + elemento base BXT BAS 920 310 920 300 all’utenza BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5 + elemento base BXT BAS 920 370 920 300 Tabella 9.13.1 Protezione da sovratensioni per linee bus PROFIBUS DP / PROFIBUS FMS www.dehn.it BLITZPLANER 279 Il collegamento delle utenze del bus può avvenire in diversi modi: ⇒ Collegamento attraverso connettore D-Subminiaturizzato a 9 poli (assegnazione tipica dei Pin 3/8) ⇒ Collegamento tramite morsetti a vite ⇒ Collegamento tramite morsetti bus Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni Edificio con protezione contro i fulmini esterna Se un edificio possiede un sistema di protezione contro i fulmini esterno, deve essere realizzato il collegamento con l'equipotenzialità antifulmine. Questo comprende la connessione del sistema di protezione contro i fulmini con tubazioni, installazioni metalliche all'interno dell'edificio e dell'im- pianto di messa a terra. Inoltre devono essere inserite nell'equipotenzialità antifulmine tutte le parti messe a terra degli impianti di alimentazione e informatici. Tutti i fili attivi - entranti e uscenti dall'edificio - di condutture e cavi di alimentazione e informatici vengono connessi indirettamente attraverso scaricatori di corrente da fulmine all'equipotenzialità antifulmine. Se non sono presenti degli scaricatori di corrente da fulmine all'entrata nell'edificio dell' impianto utilizzatore in bassa tensione e nella distribuzione generale in bassa tensione, è necessario informare la committente della necessità di installare i suddetti scaricatori. Ulteriori misure per la protezione di impianti elettrici e sistemi sono le misure di protezione da sovratensioni. Queste misure permettono in Zona non Ex Zona Ex Quadro di comando / Sala controllo 230/400 V 4 5 6 5 PROFIBUS DP 1 3 5 5 5 Equipotenzializzazione Figura 9.13.2 Impiego dei dispositivi di protezione nel bus a sicurezza intrinseca PROFIBUS PA N° in figura 9.13.2 Dispositivo di protezione DEHN-Typ all’utenza 5 Art. BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD EX 24 + elemento base BXT BAS EX 920 381 920 301 oppure DEHNpipe DPI MD EX 24 M 2 929 960 Tabella 9.13.2 Protezione da sovratensione per linee bus PROFIBUS PA 280 BLITZPLANER www.dehn.it aggiunta al collegamento equipotenziale antifulmine di proteggere l'impianto elettrico e i sistemi anche in caso di fulminazione diretta. I servizi esterni 230/400 V AC, entranti nella distribuzione in bassa tensione, vengono protetti da un SPD Tipo 1, DEHNventil modular. Questo è fornibile come unità completa, pronta per il cablaggio in ogni sistema in bassa tensione (TNC-C, TN-S, TT) (Tabella 9.13.3). Oltre all'indicazione di funzione e N° in figura 9.13.1 e 9.13.2 Protezione per ... difetto questo SPD Tipo 1 dispone di un morsetto a 3 poli per il telesegnalamento. Con lunghezze delle linee di ≤ 5 m tra DEHNventil e distribuzione per le utenze finali, esiste già, senza ulteriori dispositivi, una sufficiente protezione. Con linee più lunghe, sono necessari ulteriori dispositivi di protezione, p.es. DEHNrail, per la distribuzione finale. Nelle tabelle 9.13.1 e 9.13.2 sono indicati i dispositivi di protezione per le linee bus e la tabella 9.13.3 Dispositivi di protezione Art. DEHNventil DV M TNC 255 951 300 DEHNventil DV M TNC 255 FM 951 305 DEHNventil DV M TNS 255 951 400 DEHNventil DV M TNS 255 FM 951 405 DEHNventil DV M TT 255 951 310 DEHNventil DV M TT 255 FM 951 315 DEHNventil DV M TN 255 951 200 DEHNventil DV M TN 255 FM 951 205 DEHNventil DV M TT 2P 255 951 110 DEHNventil DV M TT 2P 255 FM 951 115 DEHNguard DG M TNC 275 952 300 DEHNguard DG M TNC 275 FM 952 305 DEHNguard DG M TNS 275 952 400 DEHNguard DG M TNS 275 FM 952 405 DEHNguard DG M TT 275 952 310 DEHNguard DG M TT 275 FM 952 315 DEHNguard DG M TN 275 952 200 DEHNguard DG M TN 275 FM 952 205 DEHNguard DG M TT 2P 275 952 110 DEHNguard DG M TT 2P 275 FM 952 115 DEHNrail DR M 2P 255 953 200 DEHNrail DR M 2P 255 FM 953 205 DEHNrail DR M 2P 30 953 201 DEHNrail DR M 2P 30 FM 953 206 Scaricatore combinato – tipo 1 Sistema trifase TN-C Sistema trifase TN-S Sistema trifase TT 4 Sistema monofase TN Sistema monofase TT Limitatore di sovratensione – tipo 2 Sistema trifase TN-C Sistema trifase TN-S Sistema trifase TT 5 Sistema monofase TN Sistema monofase TT Limitatore di sovratensione – tipo 3 Alimentazione a 230-V 6 Alimentazione a 24-V-DC Tabella 9.13.3 Protezione da sovratensioni per l’alimentazione elettrica www.dehn.it BLITZPLANER 281 indica i dispositivi di protezione da utilizzare per l'alimentazione elettrica. Edificio senza protezione contro i fulmini esterna Se non è presente una protezione contro i fulmini esterna, le utenze bus devono essere connessi a dei dispositivi di protezione da sovratensioni. In que- 282 BLITZPLANER sto caso è possibile fare a meno dell'utilizzo di scaricatori di corrente da fulmine sui conduttori di alimentazione e informatici. Nella figura 9.13.1 e 9.13.2 è possibile omettere sulla linea di alimentazione lo scaricatore di corrente da fulmine n° 4, e sul cavo bus lo scaricatore di corrente da fulmine n° 1. www.dehn.it 9.14 Protezione da sovratensioni per utenze di telecomunicazione Le linee di telecomunicazione sono oltre alle condutture per l'alimentazione elettrica i più importanti collegamenti verso "l'esterno". Nei processi ad alta tecnologia degli impianti industriali e dell'ufficio, è sempre più importante disporre di un'interfaccia con il "mondo esterno" in grado di funzionare senza interruzioni. Una non-disponibilità pone l'utente di questo servizio di fronte a difficili problemi. La perdita di prestigio causata dai disturbi all'impianto sul terminale della rete di telecomunicazione NT (NTBA, NTPM oppure il terminale della rete di dati) causati da sovratensioni, è solo uno degli aspetti di questo problema. Per l'utilizzatore si creano a breve termine grosse perdite, dato che ad es. gli ordini di clienti non possono essere evasi e i dati aziendali possono essere attualizzati solo localmente, senza possibilità di condivisione a livello interregionale. Per quanto riguarda la questione di che cosa vale la pena proteggere, non si tratta solo di garantire la protezione hardware, ma anche la disponibilità permanente di un importante servizio attraverso il gestore della rete fissa. Secondo le statistiche delle assicurazioni relative ai danni su apparecchi elettronici, la causa più frequente di danni è la sovratensione. L'origine più frequente è la sovratensione causata da fulminazione diretta o remota. La sovratensione causata da fulminazioni dirette su una struttura rappresenta la sollecitazione più grave, ma anche il caso più raro. Le linee di telecomunicazione coprono come rete spesso una superficie di diversi km2. Con una frequenza di fulmini (in Italia) da ca. 1 a 6 fulmini per km2 all'anno, occorre spesso mettere in conto, su reti particolarmente estese, un possibile accoppiamento di sovratensioni. Il sistema più sicuro per proteggere una struttura dalle conseguenze dei fulmini, è l'impianto di protezione contro i fulmini, composto da misure di protezione contro i fulmini, esterne ed interne. Questa misura complessiva è tuttavia compito del proprietario della struttura e comprende anche, nell'ambito della protezione contro i fulmini interna, l'equipotenzialità antifulmine completa, quindi, anche l’integrazione dei circuiti terminali Telecom nel collegamento equipotenziale. Questo viene descritto nelle norme di protezione antifulmini CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) e CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4). www.dehn.it La pericolosità Le linee di collegamento verso la centrale telefonica urbana così come il cablaggio all'interno dell'esercizio vengono eseguiti con cavi in rame, il cui effetto schermante è molto ridotto. Con la posa all’esterno di edifici dei servizi entranti, possono crearsi delle differenze di potenziale tra le installazioni dell'edificio e le linee entranti. Deve essere quindi considerato un aumento di potenziale dei fili attraverso accoppiamento galvanico e induttivo. In caso di posa parallela di condutture per l’energia e linee di segnale, eventuali sovratensioni da commutazioni sul lato energia potrebbero, anch’esse, provocare dei disturbi irradiati che influenzano le linee. Partendo da casi di danni reali su impianti si cercava un circuito di protezione da sovratensioni, facilmente installabile anche successivamente sui terminali TC. Una frequente richiesta dei clienti - che rappresenta anche un elemento di affidabilità del servizio offerto - è l'utilizzo di un circuito di protezione da sovratensioni già sul lato d’ingresso, per evitare la penetrazione di pericolose sovratensioni nella NT e di seguito attraverso la NT stessa. È raccomandabile in questo caso la protezione da sovratensioni per i fili a/b e per l'alimentazione 230V del modem. La stessa cosa vale per gli impianti telefonici, dove è necessario proteggere anche le partenze degli apparecchi derivati. Protezione da sovratensioni per ADSL con terminale rispettivamente analogico o ISDN Presupposti per un terminale ADSL Oltre al collegamento telefonico tradizionale, un collegamento ADSL ha bisogno, a seconda della variante di accesso, di una scheda di rete o ATM nel PC e uno speciale modem ADSL più uno Splitter per la separazione del traffico telefonico e dati. Il collegamento telefonico può essere eseguito a scelta come collegamento analogico o ISDN. Lo splitter separa il segnale vocale analogico o il segnale ISDN digitale dai dati ADSL mantenendo tutti i parametri di sistema importanti come impedenze, attenuazioni, livelli ecc. Esegue quindi la funzione di un separatore di frequenze. Lo splitter è collegato sul lato entrata con la borchia telefonica. Sul lato uscita mette a disposizione del modem ADSL i segnali a frequenza più alta della banda ADSL da un lato, e dall'altro lato regola la comunicazione nella zona di bassa frequenza con la NT oppure l'apparecchio finale analogico. Poiché lo BLITZPLANER 283 splitter separato. Sul PC il modem ADSL viene collegato attraverso interfaccia Ethernet (10 Mbit/s), ATM25 oppure USB. Inoltre, il modem richiede una tensione di alimentazione 230V (Figura 9.16.3 e 9.16.4). splitter deve essere compatto ed economico, viene di solito realizzato in forma passiva, cioè senza una propria alimentazione. I modem ADSL vengono prodotti in diverse versioni. Gli apparecchi esterni usano molto spesso uno Rete fissa N° Utente BBA Ethernet 10 MBit oppure ATM 25 2) 230 V~ 3 RJ 45 Modem ADSL 3 1 2 APL1) 4 XT BXT ML4 BD 180 + BXT BAS 920 347 + 920 300 1 DRL DRL 10 B 180 FSD + DRL PD 180 + EF 10 DRL 907 401 + 907 430 + 907 498 2 NT-Protector NT PRO 909 958 3 DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955 DEHNlink DLI TC 1 I 929 027 DSM DSM TC 1 SK 924 271 4 4 Splitter 5 QS 1) 5 Art. BLITZDUCTOR® PC Telefono analogico Tipo DEHNguard® modular DG M TT 275 952 310 Access Point Line Broadband Adapter 2) Figura 9.14.1 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per ADSL con terminale analogico Rete fissa N° Tipo Utente Ethernet 10 MBit oppure ATM 25 2) BBA RJ 45 3 PC Modem ADSL Telefono ISDN S0 APL1) 1 BLITZDUCTOR® XT BXT ML4 BD 180 + BXT BAS 920 347 + 920 300 1 DRL DRL 10 B 180 FSD + DRL PD 180 + EF 10 DRL 907 401 + 907 430 + 907 498 2 NT-Protector NT PRO 909 958 3 DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955 4 ISDN-Protector ISDN PRO 909 954 5 DEHNlink DLI ISDN I DSM DSM IDSN SK 929 024 924 270 6 DEHNguard® modular DG M TT 275 952 310 230 V~ 3 2 NT 4 RJ 45 5 Splitter 1) QS 6 2) Art. Access Point Line Broadband Adapter *BLITZDUCTOR® CT e NT-Protector sono ufficialmente ammessi dalla Deutsche Telecom per la protezione della borchia Figura 9.14.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per allacciamento ISDN e ADSL 284 BLITZPLANER www.dehn.it Rete fissa Utente N° Telefono analogico QS 1 3 2 2 2 S2m- U2m 5 3 1 APL1) 1 1 Tipo Art. BLITZDUCTOR® XT BXT ML4 BD HF 24 + BXT BAS 920 375 + 920 300 DRL DRL 10 B 180 FSD + DRL HD 24 + EF 10 DRL 907 401 + 907 470 + 907 498 DEHNlink DLI TC 1 I 929 027 DSM DSM TC 1 SK 924 271 DEHNguard® modular DG M TT 275 952 310 SFL-Protector SFL PRO 912 260 1 NT 4 Centrale TC 1) Access Point Line Figura 9.14.3 Protezione da sovratensioni per impianti TC “ISDN multiplex primario” Protezione da sovratensioni per trasmissione dati a distanza ISDN con collegamento multiplex primario Con ISDN (integrated service digital network) vengono offerti diversi servizi in una rete pubblica. Attraverso la trasmissione digitale possono essere trasmessi sia voce sia dati. Un terminale di rete (NT) è il punto di consegna per l'utente. La linea di alimentazione della centrale telefonica è a quattro fili. Inoltre l'NT deve essere alimentata a 230 V. La figura 9.14.2 dimostra la protezione di un allacciamento ISDN con i rispettivi dispositivi di protezione dalle sovratensioni. www.dehn.it Collegamento multiplex primario Il collegamento multiplex primario (NTPM) possiede 30 canali B ognuno con 64 kBit/s e un canale D con 64 kBit/s. Attraverso il collegamento multiplex primario possono essere eseguite trasmissioni dati fino a 2 Mbit/s. L'NT viene alimentato con interfaccia U2m - l'interfaccia utente è denominata S2m. Su questa interfaccia possono essere allacciati grandi impianti con numerosi apparecchi derivati oppure collegamenti dati con elevato volume di dati. La protezione da sovratensione di un tale allacciamento è indicato in figura 9.14.3. BLITZPLANER 285 9.15 Protezione da fulmini e sovratensioni per circuiti a sicurezza intrinseca Negli impianti industriali chimici e petrolchimici durante la produzione, il trattamento, lo stoccaggio e il trasporto di sostanze infiammabili (ad es. benzina, alcool, gas liquido, polveri esplosive) si creano spesso delle zone a rischio di esplosione, nelle quali devono essere evitate le sorgenti di innesco di qualsiasi genere. Nei regolamenti di protezione in materia viene evidenziato il pericolo di questi impianti durante le scariche atmosferiche (fulmine). Occorre pertanto prestare la massima attenzione ai rischi di incendi o esplosione da scariche di fulmini dirette o indirette che derivano anche dall'ampia estensione di simili impianti. Per ottenere la disponibilità e la sicurezza dell'impianto richiesta, è necessario applicare un procedimento concettuale per la protezione contro correnti da fulmine e sovratensioni delle parti di impianto, elettriche ed elettroniche di processo. Concetto a zone di protezione da fulminazione Negli ambienti con rischio di esplosione vengono spesso utilizzati circuiti di misura a sicurezza intrinseca. La figura 9.15.1 illustra lo schema di principio di tale sistema e la divisione in zone di protezione da fulmine (vedere capitolo 7.2). In base alla disponibilità molto elevata necessaria su questi sistemi e per poter soddisfare i requisiti di sicurezza nella zona Ex, le seguenti zone sono state divise in zona di protezione da fulmine 1 (LPZ 1) e zona di protezione da fulmine 2 (LPZ 2): ⇒ Elettronica di elaborazione nel locale di controllo (LPZ 2) ⇒ Trasduttore per misurazione di temperatura nel serbatoio (LPZ 1) ⇒ Spazio interno del serbatoio (LPZ 1) In base al concetto di zone di protezione da fulminazione secondo CEI EN 62305-4 tutte le linee ai passaggi delle zone di protezione devono essere dotate di misure di protezione da sovratensioni corrispondenti, che vengono elencate di seguito. Protezione contro i fulmini esterna La protezione contro i fulmini esterna è l’insieme di tutti gli impianti installati al di fuori o sulla struttura da proteggere e impianti esistenti per la captazione e la scarica della corrente da fulmine verso l'impianto di messa a terra. Un sistema di protezione contro i fulmini per ambienti con rischio di esplosione corrisponde considerando dei requisiti normali- al livello di pro- Serbatoio metallico con sufficiente sezione dell'involucro Dispositivo di captazione Aereazione Schermo della struttura, p.es. armatura Conduttore verso potenziale distante Equipotenzializzazione a maglia Figura 9.15.1 Suddivisione di un impianto EX in zone di protezione da fulminazione (LPZ) 286 BLITZPLANER www.dehn.it Funi di captazione Aste di captazione d'onda 10/350 µs. Gli impianti di protezione da sovratensioni di tipo diverso, devono essere coordinati tra loro. Collegamento equipotenziale Vasca in calcestruzzo Figura 9.15.2 Sistema di captazione con aste e funi di captazione per un serbatoio tezione II. In casi specifici, con condizioni particolari (prescrizioni di legge) oppure a seguito del risultato di una valutazione del rischio secondo CEI EN 62305-2, è possibile deviare da questa norma. Per impedire delle fulminazioni dirette sui depositi a serbatoi, questi sono molto spesso provvisti di aste di captazione e per distanze superiori dotati di funi di captazioni supplementari (figura 9.17.2). I requisiti seguenti si basano sempre sul livello di protezione II. Come per tutti gli impianti di protezione contro i fulmini, anche qui deve essere rispettata la distanza di sicurezza. Equipotenzialità antifulmine all'esterno della zona Ex L'utilizzo di impianti di protezione da sovratensioni nell'impianto di utenza in bassa tensione e impianti di telecomunicazione al di fuori della zona Ex (locale di controllo) non presenta variazioni rispetto ad altre applicazioni. In questo contesto si ricorda che gli impianti di protezione da sovratensioni per le linee da LPZ 0A a LPZ 1 (Figura 9.15.3 e 9.15.4) devono avere una capacità di scarica di corrente da fulmine indicata nella forma www.dehn.it In tutte le zone a rischio di esplosione deve essere eseguito un collegamento equipotenziale coerente. Anche le strutture di sostegno dell'edificio e le parti di costruzione, tubazioni, contenitori ecc. devono essere integrati nell'equipotenzialità in modo che non si possa creare alcuna differenza di potenziale, anche in caso di guasto. Le connessioni dei conduttori equipotenziali devono essere autobloccanti per evitare degli allentamenti. Il collegamento equipotenziale deve essere realizzato, installato e provato con cura, secondo le parti 410, 540 e 610 della CEI 64-8. Per l'utilizzo dei dispositivi di protezione da sovratensioni la sezione del conduttore per il collegamento equipotenziale deve essere dimensionata con almeno 4 mm2 Cu. Protezione da sovratensioni nel circuito a sicurezza intrinseca Già durante la progettazione devono essere concordate le zone di protezione da fulminazione e le zone Ex. Questo implica, che i requisiti per l'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni nella zona Ex e nei passaggi tra le zone di protezione da fulminazione devono essere soddisfatti completamente. Il luogo di installazione del dispositivo di protezione da sovratensioni deve essere scelto con la massima attenzione. Questo si trova sul passaggio da LPZ 0B a LPZ 1. Così, la penetrazione di sovratensioni pericolose nella zona a rischio di esplosione Ex 0 oppure 20 viene evitato, dal momento che l'impulso del disturbo viene già scaricato prima. Anche la disponibilità - importante per il processo - del trasmettitore di temperatura viene aumentata notevolmente. Inoltre devono essere soddisfatti i requisiti secondo EN 60079-14 (Figura 9.15.5): ⇒ utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni con una capacità minima di scarica di 10 impulsi ad 10 kA (8/20 µs) ciascuno senza guasto o limitazione della funzione di protezione da sovratensioni (Tabella 9.15.1). ⇒ inserimento del dispositivo di protezione in un involucro schermato metallico e messa a terra con conduttore di almeno 4 mm2 Cu. BLITZPLANER 287 Equipotenzialità antifulmine EBB LPS esterno Energia Acqua Caldaia Z Gas Tubo da serbatoio con protezione catodica Equipotenzialità antifulmine Figura 9.15.3 Esecuzione dell’equipotenzialità antifulmine secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) su base del collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-410, -540 Zona Ex 1, 2 BLITZDUCTOR XT 4 3 4’ 2 1 BLITZDUCTOR 3’ BXT ML4 BD EX 24 2’ 4’ 3’ 1’ 2’ min. 4 mm2 1’ 4 BXT ML4 BD EX 24 protected BLITZDUCTOR 3 min. 4 mm2 2 1 protected BXT BAS EX, BXT ML4 BD EX 24 / BXT ML4 BC EX 24 Zona Ex 0 Lunghezza cavo max. 1 m EB Figura 9.15.4 DEHNventil DV M TT 255 nel quadro di comando per la protezione sull'alimentazione 288 BLITZPLANER Figura 9.15.5 Dispositivi di protezione da sovratensioni in un circuito a sicurezza intrinseca www.dehn.it nito come zona LPZ 2. Il conduttore a sicurezza intrinseca uscente dal trasmettitore di temperatura viene anch'esso collegato sul passaggio da LPZ 0B a LPZ 1 attraverso un dispositivo di protezione da sovratensioni BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD EX 24. Questo dispositivo di protezione all'altra estremità del conduttore posato all'esterno tra gli edifici deve possedere la stessa capacità di scarica del dispositivo di protezione installato sul serbatoio. Dopo il dispositivo di protezione da sovratensioni viene utilizzata una linea a sicurezza intrinseca attraverso un barriera a sicurezza intrinseca (Figura 9.15.5 e 9.15.6). Da questo punto parte un cavo schermato verso il PLC nella zona LPZ 2. Grazie alla connessione a terra dello schermo del cavo sui due lati, al passaggio LPZ 1 verso LPZ 2 non è più necessario un dispsitivo di protezione, dal momento che il disturbo residuo previsto viene attenutato notevolmente dallo schermo del cavo messo a terra su entrambi i lati. Figura 9.15.6 BCT MOD MD EX 24 per circuiti a sicurezza intrinseca ⇒ installazione dei conduttori tra lo scaricatore e l'apparecchiatura in un tubo di metallo messo a terra sui entrambi i lati oppure utilizzo di conduttori schermati con una lunghezza max. di 1m. Criteri di scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni nel circuito a sicurezza intrinseca Con l'esempio di un trasduttore per misurazione di temperatura (Tabella 9.15.1) viene mostrato, quali punti devono essere considerati per la scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione (SPD): Tenuta all'isolamento dell’apparecchiatura Per evitare che attraverso correnti di dispersione si In conformità con la definizione nel concetto di crei una distorsione dei valori di misura, i segnali protezione il PLC nel locale di controllo viene defidei sensori provenienti dal serbatoio vengono spesso isolati galvanicamente. Il trasduttore di misurazione Dati tecnici Trasduttore TH02 Dispositivo di protezione ha, tra l'anello di corrente a BCT MOD MD EX 30 sicurezza intrinseca 4…20 Zona 1 Luogo d'installazione Zona 1 mA e il sensore di temperaia ib Categoria tura messo a terra, una tenuta all'isolamento di 500 Uc = 34,8 V DC Ui max. 29,4 V DC Tensione V AC. L‘apparecchiatura Ii max. 130 mA IN = 500 mA Corrente può quindi essere considerafHart = 2200 Hz fG = 6 MHz Frequenza ta "isolata". L'utilizzo di dismodulazione in freq. positivi di protezione da sovratensioni non deve influencapacità di scarica 10 kA (8/20 μs) Immunità ai disturbi secondo NE 21, zare questo isolamento. Se il p. es. 0,5 kV filo/filo classe scaricatore Y/L T trasduttore per misurazione ATEX, CE, IEC 61643-21 ATEX, CE Provato secondo possiede una resistenza di Isolamento da PE 500 V sì sì isolamento < 500 V AC, il circuito di misura a sicurezza Capacità interna Ci trascurabile Ci = 15 nF intrinseca si considera messo trascurabile Impedenza interna Li Li = 220 μH a terra. In questo caso devono essere utilizzati dei disTabella 9.15.1 Esempio per trasduttore di misura temperatura www.dehn.it BLITZPLANER 289 positivi di protezione, il cui livello di protezione, con una corrente impulsiva di scarica nominale di 10 kA (impulso 8/20 µs) sia al di sotto della tenuta all'isolamento del trasduttore "messo a terra" (ad es. Up (filo/PG) ≤ 35 V). Tipo di protezione “a sicurezza intrinseca” - categoria “ia” o “ib” Il trasduttore per misurazione e il dispositivo di protezione da sovratensioni sono montati nella zona Ex 1, per cui la categoria di protezione ib per il loop di corrente 4…20 mA è sufficiente. La protezione da sovratensioni utilizzata soddisfa i più severi requisiti ia ed è quindi anche adatta per applicazioni ib. Valori massimi ammessi per L0 e C0 Prima di mettere in funzione un circuito di misura a sicurezza intrinseca, deve essere dimostrato che corrisponda ai requisiti per la sicurezza intrinseca. L'alimentatore, il trasduttore di misura, i cavi utilizzati e i dispositivi di protezione da sovratensioni devono soddisfare i criteri per una loro connessione. Se necessario, devono essere inserite nella considerazione anche le induttanze e le capacità dei dispositivi di protezione. Per il dispositivo di protezione da sovratensioni DEHN, del tipo BCT MOD MD EX 24 (Figura 9.15.6), secondo la certificazione di omologazione UE (PTB 99 ATEX 2092), la capacità interna e le induttanze sono trascurabili e non devono essere considerate durante l'analisi dei criteri di collegamento. Valori massimi per tensione Ui e corrente Ii Figura 9.15.7 Limitatore di sovratensioni per apparecchi in campo DEHNpipe, DPI MD EX 24 M2 sul trasduttore per misurazione in caso di guasto. Se durante la scelta degli scaricatori di sovratensione non si tiene conto di queste condizioni, il dispositivo di protezione potrebbe essere sovraccaricato e quindi guastarsi oppure compromettere la sicurezza intrinseca del circuito di misura a causa di un aumento di temperatura non permesso sul dispositivo di protezione. Coordinamento del dispositivo di protezione da sovratensioni con apparecchi finali La raccomandazione NAMUR NE 21 stabilisce i requisiti di protezione da disturbi per l'utilizzo generico delle apparecchiature (ad es. trasduttore per misurazione) utilizzati nelle tecnologie di controllo e di processo. Gli ingressi di segnale di tali apparecchiature devono poter resistere a sollecitazioni di tensione di 0,5 kV tra i conduttori (tensione trasversale) e 1,0 kV filo del conduttore verso Il trasduttore di misurazione a sicurezza intrinseca da proteggere possiede, secondo i dati tecnici per Dispositivo di protezione Art. applicazioni Ex, una tensio- Interfaccia a con approvazione FISCO1) ne di alimentazione massi- sicurezza intrinseca ma Ui e una corrente di cor- 0 - 20 mA, tocircuito massima Ii (Tabel- 4 - 20 mA BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507 la 9.15.1). La tensione massi- (anche HART) BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507 mia continuativa Uc del dis- I / O digitale positivo di protezione deve DCO RK MD EX 24 919 960 essere almeno equivalente NAMUR-segnale DPI MD EX 24 M 2 929 960 alla tensione a vuoto massi- PROFIBUS - PA ma dell'apparecchio di ali- Foundation Fieldbus mentazione. Anche la corPROFIBUS - DP BCT MOD MD HFD EX 6 + BCT BAS EX 919 583 + 919 507 rente nominale del disposi1) FISCO = Fieldbus Intrinsically Safe Concept tivo di protezione deve sopportare almeno la corrente Tabelle 9.15.2 Dispositivi di protezione da sovratensione per l’impiego in circuiti di misura e sistemi di cortocircuito presunta Ii bus a sicurezza intrinseca 290 BLITZPLANER www.dehn.it terra (tensione longitudinale). Il circuito di prova e la forma d'onda da utilizzare sono descritte nella norma EN 61000-4-5. A seconda dell'ampiezza dell'impulso di prova viene attribuita all'apparecchio finale una certa immunità ai disturbi. Queste immunità ai disturbi, degli apparecchi finali, vengono documentate dalle classi 1-4. La classe 1 indica l'immunità ai disturbi minima, e la classe 4 l'immunità ai disturbi massima. In caso di rischio da fulmine o sovratensione, i disturbi impulsivi condotti (tensione, corrente e energia) devono essere limitati ad un valore, corrispondente alla classe di immunità ai disturbi dell'apparecchio finale. Le sigle di coordinamento Q sui dispositivi di protezione forniscono un riferimento diretto alla classe di immunità dell'apparecchio finale. P1 descrive la classe di immunità dell'apparecchio finale, mentre Type 2 descrive la capacità di www.dehn.it scarica dell'apparecchio di protezione di 10 kA (forma d’onda 8/20 µs). Il rischio per gli impianti chimici e petrolchimici a causa di una scarica da fulmine e l'effetto elettromagnetico risultante sono descritti in specifiche disposizioni. Durante la realizzazione del concetto di protezione da fulminazione a zone nella progettazione e implementazione di impianti di questo tipo, è possibile minimizzare i rischi di scintille causate da una fulminazione diretta o dalle scariche di energia dei disturbi condotti, seguendo semplici regole di sicurezza senza incidere eccessivamente sui costi. Gli scaricatori di sovratensione utilizzati devono soddisfare i requisiti della protezione contro il rischio di esplosione e del coordinamento verso l'apparecchio finale, nonché i requisiti derivanti dai parametri di esercizio dei circuiti CMR (Tabella 9.15.2). BLITZPLANER 291 9.16 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di generatori eolici Multi-Megawatt Il trend all'uso dell'energia rinnovabile come energia eolica, tecnica solare, biomasse e geotermica è in continuo sviluppo. Un enorme potenziale di mercato a livello mondiale, non solo per il settore energetico, ma anche per il settore terziario e le imprese elettriche. In Germania nel frattempo sono collegati in rete 19.000 impianti a energia eolica con quasi 21.000 MW e coprono già oltre il tre percento del fabbisogno 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 4000 impianti ad energia eolica in alto mare. Così sarebbe possibile di produrre una potenza nominale di 20.000 megawatt tramite parchi eolici offshore. L’importanza di impianti eolici è evidente. Se osserviamo il mercato energetico, la disponibilità garantita dell'energia generata è un aspetto molto importante. Rischio dalle scariche atmosferiche L'esercente di questi impianti non può permettersi impianti fermi. Contrariamente gli elevati investimenti per un impianto ad energia eolica, si devono ammortizzare entro pochi anni. Impianti ad energia eolica sono impianti elettrici ed elettronici sofisticati, concentrati in spazi molto ristretti. Si può trovare tutto quello che offre l'elettrotecnica e l'elettronica: impianti di commutazione, motori e azionamenti, invertitori di frequenza, sistemi bus con attuatori e sensori. Facilmente si capisce che delle sovratensioni possono causare diversi danni. A causa della posizione e l'altezza della costruzione, gli impianti ad energia eolica sono soggetti alla fulminazione diretta. Così il rischio di fulminazione aumenta al quadrato con l'altezza della costruzione. Impianti ad energia eolica Megawatt, raggiungono un'altezza complessiva fino a 150 m e sono perciò particolarmente soggetti a rischio. Serve dunque una protezione contro i fulmini e le sovratensioni completa. Numero degli eventi pericolosi Il numero annuale dei fulmini nube - terra, per una determinata regione risulta, dal livello isoceraunico. In Europa per zone costiere e di collina vale un numero medio di uno a tre fulmini a terra per km2 e anno. Per il dimensionamento delle misure di protezione contro i fulmini deve essere osservato, che con una altezza dell'oggetto di > 60 m in zona esposta alla 292 BLITZPLANER fulminazione che oltre i fulmini discendenti devono essere calcolate anche i fulmini ascendenti terra - nube. Così risultano dei valori più alti che indicati dalla relazione sopra indicata. I fulmini terra - nube, partendo da alti oggetti esposti, hanno un'elevata carica di corrente da fulmine, che sono principalmente di grande importanza per le misure di protezione delle pale del rotore e per il dimensionamento degli scaricatori di corrente da fulmine. Normativa Di base per il dimensionamento del concetto di protezione sono in prima linea i risultati di una accurata valutazione dei rischi, nonchè le direttive delle compagnie assicurative. L'associazione delle compagnie assicurative della Germania, nella sua guida Vds - 2010 per una protezione contro i fulmini e le sovratensioni orientata al rischio degli impianti ad energia eolica, consiglia almeno un livello di protezione II, per soddisfare le richieste di protezione minime di questi impianti. Misure di protezione In questa relazione viene descritta principalmente la realizzazione di misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni per gli apparecchi e sistemi elettrici ed elettronici di un impianto ad energia eolica. I problemi complessi per la protezione delle pale del rotore e le parti rotanti montati su cuscinetti, richiedono di una dettagliata verifica, e sono specifici per ogni costruttore e tipo. Engineering e servizio prove per l'ottimizzazione di specifiche soluzioni al committente, vengono Figura 9.16.1 Laboratorio della DEHN + SÖHNE corrente impulsiva da fulmine massima 200 kA dell'onda 10/350 µs www.dehn.it offerte nel laboratorio (Figura 9.16.1) dell'azienda DEHN + SÖHNE: ⇒ Test specifici su quadri elettrici precablati, per la protezione dell’impianto elettrico; ⇒ Tenuta alle correnti da fulmine dei cuscinetti; ⇒ Test di corrente da fulmine per le calate e ricettori delle pale dei rotori. Questi esperimenti nel laboratorio dimostrano l'efficienza delle misure di protezione scelte e supportano l'ottimizzazione del “pacchetto di protezione”. con morsetti a contatto su tutta la circonferenza del conduttore, senza che siano installati delle lunghe trecce di connessione, innefficaci dal punto EMC. Impianto di terra Per la messa a terra di un impianto a energia eolica, deve essere utilizzata in ogni caso l'armatura metallica della torre. La realizzazione di un dispersore di fondazione nel basamento della torre, e se presente nella fondazione dell’edificio di servizio, è preferibile anche dal punto di vista del pericolo di corrosione dei conduttori di terra. Concetto di protezione a zone da fulminazione Il concetto di protezione a zone da fulminazione è un provvedimento di strutturazione per realizzare un ambiente EMC all'interno dell'oggetto (Figura 9.16.2). L'ambiente definito EMC viene specificato dalla immunità ai disturbi degli apparecchi elettrici utilizzatori. Il concetto di protezione a zone, come misura di protezione include quindi, di ridurre i disturbi condotti e di campo alle interfacce di zona a valori prestabiliti. A questo scopo l'oggetto da proteggere viene suddiviso in zone di protezione. Le zone di protezione risultano dalla costruzione dell'impianto eolico e dovrebbero rispettare la loro struttura (Figura 9.16.2). E' decisivo, che gli effetti dei parametri da fulminazione diretta dall'esterno in zona di protezione LPZ 0A, tramite schermatura e l'installazione di dispositivi di protezione da sovratensioni possono essere ridotti in maniera tale, che i sistemi e apparecchi collocati all’interno dell'impianto eolico possono funzionare senza essere disturbati. Le terre del basamento della torre e dell'edificio (Figura 9.16.3) di servizio dovrebbero essere connessi tramite una rete di terra a maglia, per ottenere un impianto di terra molto esteso. Schermatura La navicella dovrebbe essere costruita come schermo metallico chiuso in se stesso. All'interno della navicella si ottiene così un volume con un campo elettromagnetico, relativo all'esterno, sensibilmente attenuato. I quadri di commutazione e comando nella navicella e se presenti nell'edificio di servizio, dovrebbero essere anche loro di costruzione metallica. I collegamenti dovrebbero essere provvisti di uno schermo di grande sezione per portare elevate correnti. Conduttori schermati dal punto di vista della tecnica antidisturbo, sono efficaci contro gli accoppiamenti EMC, se gli schermi sono collegati all'equipotenzialità su entrambi i lati. La connessione degli schermi deve avvenire Canale schermato www.dehn.it In quale misura devono essere installati intorno al basamento della torre degli anelli di terra per la regolazione dei potenziali, dipende dalla necessità di dover ridurre, per la protezione delle persone, eventuali tensioni di passo e di contatto troppo elevate in caso di fulminazione. LPZ 1 LPZ 2 Navicella Schermo elettromagnetico Edificio di servizio LPZ 1 LPZ 2 Linee uscenti Schermo a tubo o simile Figura 9.16.2 Concetto di protezione a zone per impianto eolico BLITZPLANER 293 Palo / torre Armatura dell'edificio Fondazione in calcestruzzo Canale per cavi Dispersore di fondazione Ferri d'armatura Conduttore di terra Dispersore ad anello Figura 9.16.3 Rete di terra per un impianto ad energia eolica Protezioni sulle linee LPZ 0A al passaggio dalla zona di protezione LPZ 0A a LPZ 1 e oltre Per il sicuro funzionamento degli apparecchi elettrici ed elettronici è da realizzare, oltre la schermatura contro i disturbi in campo, anche la protezione contro i disturbi condotti nelle linee alle interfacce delle zone di protezione (LPZ) Al passaggio dalla zona di protezione da LPZ 0A a LPZ 1(tipicamente indicato come equipotenzialità antifulmine) devono essere impiegati dei dispositivi di protezione, in grado di scaricare senza danni delle elevate correnti da fulmine. Questi dispositivi di protezione sono denominati come scaricatori di corrente da fulmine SPD Tipo 1 e provati con correnti impulsive a onda 10/350 µs. Al passaggio da LPZ 0B a LPZ 1 e LPZ 1 e oltre, sono da dominare soltanto impulsi di modesto contenuto energetico derivanti da tensioni indotte dall’esterno o da sovratensioni causate nel sistema stesso. Questi dispositivi di protezione sono denominati come limitatori di sovratensione SPD Tipo 2 e provati con correnti impulsive a onda 8/20. I rispettivi dispositivi di protezione sono da scegliere in base ai dati tecnici dei sistemi elettrici ed elettronici. 294 BLITZPLANER I dispositivi di protezione da utilizzare nella rete di alimentazione elettrica, devono essere capaci di estinguere in modo affidabile la corrente susseguente a frequenza di rete. Questo è il secondo importante valore di dimensionamento oltre la capacità di scarica delle correnti impulsive. La figura 9.16.4 mostra lo scaricatore di corrente da fulmine DEHNbloc Maxi con spinterometro incapsulato. Questo scaricatore di corrente da fulmine può essere montato nell'impianto da proteggere, sen- Figura 9.16.4 Installazione dello scaricatore coordinato DEHNbloc Maxi nel sistema 400/690 V TN-C www.dehn.it za dover rispettare delle distanze minime da parti nudi sotto tensione. Il dispositivo di protezione DEHNbloc viene utilizzato p.es. per linee in bassa tensione in uscita dagli impianti ad energia eolica. Limitatori di sovratensione (Figura 9.16.5) sono dimensionati per sollecitazioni, che si possono manifestare da accoppiamenti induttivi o da commutazioni. Nell'ambito del coordinamento energetico sono da installare a valle degli scaricatori di corrente da fulmine. Sono costruiti con un varistore all'ossido metallico controllato termicamente, nel quale risulta una corrente susseguente di rete estremamente ridotta e quindi trascurabile. livelli di disturbo a valori inferiori alla sensibilità degli apparecchi da proteggere Se nell'ambito del concetto di protezione a zone da fulmine si osserva una linea telefonica unica, può essere considerata una corrente parziale da fulmine del 5% su questa linea. Per il livello di protezione III/IV risulta quindi una corrente parziale da fulmine di 5 kA, onda 10/350 µs. Contrariamente agli scaricatori per sistemi di alimentazione energetici, per i dispositivi di protezione degli impianti informatici bisogna osservare la loro compatibilità con il sistema e le caratteristiche tecniche delle linee dati e CMR. Questi dispositivi di protezione sono da collegare in serie alla linea informatica. Devono essere in grado di ridurre i Come scaricatore da corrente da fulmine e limitatore di sovratensione è illustrato nella figura 9.16.6 lo scaricatore combinato BLITZDUCTOR XT, BCT MOD BE. Questo scaricatore può essere impiegato secondo EMC per la protezione degli apparecchi finali nella zona di protezione da fulmine I e oltre. Il BLITZDUCTOR XT è di esecuzione quadripolare e limita sia tensioni longitudinali che anche trasversali. Può essere montato direttamente a fianco della morsettiera e/o in sostituzione di essa sulla guida di montaggio, risparmiando spazio, grazie alla sua 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 e da sovratensione BLITZDUCTOR XT www.dehn.it BLITZPLANER 295 9.17 Protezione da sovratensioni per sistemi di trasmissione / ricezione radio (Radiomobile) I sistemi di trasmissione / ricezione radio sono costruiti in genere, che correnti da fulmine accoppiati vengono condotti in modo sicuro attraverso il conduttore di terra al dispersore. E' evidente che, è da proteggere contro le sovratensioni causate dalle correnti da fulmine anche la stazione di trasmissione / ricezione (RBS radio base station). Alla RBS appartengono l'alimentazione (PSU power supply unit), la tecnologia per la trasmissione radio e la tecnica di connessione alla rete telefonica fissa (opzionale). 9.17.1 Alimentazione 230/400 V AC L'alimentazione della RBS deve essere effettuata separata dall'alimentazione dell'edificio con una linea di alimentazione dedicata. È da evitare l'alimentazione attraverso dei quadri di distribuzione secondari collocati nell'edificio. La misura dell'energia avviene nella zona del quadro di consegna dell'edificio. Immediatamente prima o direttamente nella RBS avviene la distribuzione dei vari circuiti. (In Italia i quadri di distribuzione sono collocati quasi esclusivamente direttamente o vicini alla RBS). Per la protezione dell'alimentazione (PSU) di una RBS vengono utilizzati degli scaricatori combinati da fulmine e da sovratensione a base spinterometrica del tipo DEHNvap CSP 3P 100. Questo dispositivo di protezione dalle sovratensioni è uno scaricatore di Tipo 1, dimensionato per le richie- 296 BLITZPLANER Figura 9.17.1 Stazione radiomobile duale Presa Condizionatore RBS (impianto di trasmisione / ricezione Illuminazione Quadro distribuzione EBB Tetto Scantinato kWh Quadro di consegna edificio MEBB Dispersore esistente Figura 9.17.2 Schema di principio www.dehn.it ste della protezione dei PSU nei sistemi di trasmissione / ricezione radio. Il DEHNvap CSP 3P 100 FM viene installato una volta immediatamente prima della RBS o direttamente all'interno, e anche nella zona di consegna dell'energia. Tramite il dispositivo di protezione nel quadro di distribuzione, la corrente da fulmine viene accoppiata in modo definito e nel quadro di consegna di nuovo disaccoppiato in modo definito. La figura 9.17.2 dimostra lo schema di principio con i punti di installazione dei dispositivi di protezione da sovratensioni. Inoltre nella figura 9.17.2 è illustrato lo schema di principio di una RBS montata su un tetto e l'installazione del DEHNvap CSP 3P 100 FM. Alcuni costruttori della tecnica di trasmissione e ricezione radio hanno standardizzato l'impiego di limitatori di sovratensione secondo tabella 9.17.2. La rispettiva installazione del DEHNguard Modular DG M TT 275 è illustrata nella figura 9.17.3. Dipendente dal tipo di rete di fornitura a bassa tensione (sistema TT, sistema TN-C o sistema TN-S) avviene l'installazione di dispositivi di protezione da fulmini e da sovratensioni. La norma internazionale IEC 60364-5-53 descrive l'utilizzo degli scaricatori di corrente da fulmini e limitatori di sovraten- sione in concordanza alla “protezione contro i contatti indiretti” in impianti utilizzatori in bassa tensione. Oltre a questa richiesta della protezione delle persone, nell'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensioni bisogna accertarsi, che sia garantito il coordinamento energetico degli apparecchi finali da proteggere. Ampi test con diversi costruttori di PSU confermano il coordinamento del DEHNvap CSP 3P 100 FM e così l'efficacia di protezione di questi dispositivi di protezione da sovratensione anche senza l'installazione di un limitatore di sovratensione Tipo 2 nella RBS. Per mantenere uniforme la protezione da sovratensioni in tutti i siti del gestore, e per essere indipendenti dai diversi sistemi di rete in riguardo alla progettazione, il DEHNvap CSP 3P 100 FM tramite il circuito “3+1” integrato nel dispositivo di protezione, offre una soluzione universale per tutti i sistemi TN-C, TN-C e TT. Un segno di qualità, particolarmente da osservare nell'utilizzo di dispositivi di protezione di corrente da fulmine e sovratensione oppure anche scaricatori combinati, è una sufficiente capacità di estinzione e limitazione della corrente susseguente di rete. Soltanto così è possibile di evitare l'intervento intempestivo delle protezioni di impianto e la conseguen- DG M TT 275 Antenna Ascensore DVA CSP 3P 100 FM Palo Cavo d'antenna Cavi d'antenna QS RBS (impianto di trasmissione / ricezione) Alimentazione in BT Equipotenzializzazione funzionale a maglia Tetto Figura 9.17.3 Costruzione principale di una RBS con applicazione di DVA CSP 3P 100 FM e DG M TT 275 www.dehn.it BLITZPLANER 297 te interruzione dell'alimentazione. Questo segno di qualità, descritto come “selettività” dei dispositivi di protezione da corrente da fulmine e da sovratensioni, come anche per SPD combinati, deve essere garantito. Per applicazioni nel settore degli impianti di trasmissione e ricezione radio, è da richiedere una selettività secondo la seguente tabella 9.17.1. 9.17.2 Allacciamento alla rete fissa (se disponibile!) 9.17.4Protezione da fulmini, messa a terra, equipotenzializzazione Nella progettazione e realizzazione di impianti di trasmissione / ricezione radio in riguardo alla messa a terra, equipotenzializzazione, protezione contro i fulmini e le sovratensioni è da osservare principalmente la norma CEI EN 62305-3. È da differenziare se l'impianto di trasmissione / ricezione radio è da realizzare su una struttura, per la quale esiste o è già in progetto un sistema di protezione contro i fulmini, oppure se l’oggetto non è dotato di sistema di protezione contro i fulmini. A seconda della situazione sono da adottare delle misure di protezione per la messa a terra e equipotenzialità secondo CEI EN 62305-3. Nel capitolo 5.2.4.2 sono descritte delle misure di protezione contro i fulmini adatte per impianti radiomobili. Per la connessione della RBS alla tecnica di commutazione subordinata (BSC, MSC) a seconda del gestore della rete vengono scelti allacciamenti di rete fissa (conduttori in rame) oppure la trasmissione via ponte radio. Negli allacciamenti alla rete fissa, in caso di fulminazione diretta sull'impianto d’antenna, anche le linee di telecomunicazione sono attraversate da correnti parziali da fulmine. N° in figura Non intervento ...con guasto a Descrizione prodotto Con gli scaricatori com9.17.2 di un fusibile... terra, corrente a Art. terra fino a binati si può ottenere anche qui una adeguata DEHNvap CSP 3P 100 FM 20 A gL/gG 50 kAeff 900 360 protezione. Sarranno da utilizzare dei dispositivi Tabella 9.17.1 Selettività degli scaricatori Tipo 1 di protezione corrispondenti alla tabella 9.17.3. N° in figura Utilizzo Descrizione prodotto Art. 9.17.2 9.17.3 Tecnica di trasmissione radio Per la protezione della tecnica di trasmissione radio, la scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni idonei, è da fare principalmente seconda la rispettiva banda radio (frequenza) e il meccanismo di collegamento (Connector). Bisogna fare attenzione a una sufficiente capacità di scarica, per ponti radio l'idoneità all'alimentazione remota e a seconda dell'uso, anche a una intermodulazione passiva bassa (PIM). La tabella 9.17.4 indica una scelta di prodotti di protezione DEHN + SÖHNE. 298 BLITZPLANER “Protezione base da sovratensioni ” DEHNguard Modular DG M TT 275 952 310 Tabella 9.17.2 Limitatore di sovratensioni standardizzato Tipo 2 N° in figura Tecnica di connessione 9.17.2 Descizione prodotto Art. LSA-PLus, serie2 DEHNrapid DRL 10 B 180 FSD 907 401 Morsetti a vite (consigliato DEHN) 920 347 BLITZDUCTOR XT BXT BD 180 BLITZDUCTOR XT el. base BXT BAS 920 300 Tabella 9.17.3 Protezione da sovratensioni per allacciamenti alla rete fissa N° in figura Banda /frequenza 9.17.2 Descrizione prodotto Art. GSM / 876 ... 960 + GSM / 1710 ... 1880 UMTS DEHNgate DGA L4 7 16 B oppure DEHNgate DGA L4 N B 929 048 929 049 RiFu / 2400 DEHNgate DGA G N 929 044 WLAN / 2400 DEHNgate DGA G BNC 929 042 TETRA / 380 ... 512 DEHNgate DGA L4 7 16 S 929 047 Tabella 9.17.4 Protezione da sovratensioni per la tecnica di trasmissione www.dehn.it 9.18 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per impianti PV e centrali solari 9.18.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per impianti fotovoltaici (PV) In base alla durata garantita dei generatori PV di 20 anni, le loro posizioni esposte e l'elettronica sensitiva dell'inverter, è indispensabile una efficace protezione contro i fulmini e sovratensioni. Non soltanto proprietari di edifici si decidono per un impianto PV sul tetto di casa loro, ma anche società private investono sempre più frequentemente in impianti collettivi, che vengono realizzati su coperture di grandi dimensioni di edifici industriali o su aree libere inutilizzate. Dovuto al bisogno di aree estese per il generatore PV e il luogo molto esposto, gli impianti PV durante i temporali sono sottoposti particolarmente al rischio dagli effetti delle scariche atmosferiche. Cause per le sovratensioni negli impianti PV sono le tensioni da accoppiamenti induttivi e capacitivi di seguito a scariche atmosferiche e commutazioni sulla rete elettrica collegata a monte. Sovratensioni nell'impianto PV, derivanti da fulminazioni, possono causare dei danneggiamenti ai pannelli PV e agli inverter. Questo può avere delle gravi conseguenze per l'esercizio dell'impianto. Da un lato ci sono da sostenere elevati costi per le riparazioni p.es. dell'inverter, dall'altra parte possono esserci delle sensibili riduzioni dell'utile per il gestore in seguito al fuori servizio dell'impianto. Necessità della protezione contro i fulmini Nella realizzazione di impianti PV bisogna generalmente distinguere se l'impianto viene montato su un edificio con o senza impianto di protezione contro i fulmini. Per edifici pubblici come p.es. luoghi di pubblico spettacolo, scuole, ospedali, già sotto l'aspetto sicurezza sono necessari dei sistemi di protezione contro i fulmini. Qui è da distinguere tra strutture, sulle quali possono manifestarsi facilmente delle fulminazioni o dove tali possono avere delle gravi conseguenze. Queste strutture bisognose di protezione sono da dotare con un efficace e durevole sistema di protezione contro i fulmini. Per edifici privati, senza uso pubblico, a volte viene rinunciato alle misure di protezione contro i fulmini. Questo avviene per delle scelte economiche ma anche per la mancata sensibilità verso questa tematica. Se come luogo di installazione viene scelto un edificio senza impianto di protezione contro i fulmini www.dehn.it esterno, emerge la questione, se dopo la realizzazione del generatore solare sul tetto, non ci siano da prevedere delle misure di protezione contro i fulmini per l’intera struttura. Secondo le attuali coscienze scientifiche, l'installazione di pannelli fotovoltaici sul tetto di edifici, non aumenta in modo significante il rischio di fulminazione, cosicché la richiesta per misure di protezione contro i fulmini non può essere derivata direttamente dalla presenza di un impianto PV. Il rischio per gli impianti elettrici dell'edificio può però essere più elevato in caso di fulminazione. Questo è motivato dal fatto, che dalla posa dei conduttori fotovoltaici all'interno dell'edificio, in condotti o passerelle esistenti, risultano enormi disturbi condotti e di campo causati dalle correnti da fulmine. È necessaria quindi una valutazione coerente del rischio contro i fulmini secondo CEI EN 62305-2 (CEI 8110/2) e di rispettare nella progettazione l'esito risultante. DEHN ITALIA offre per questa valutazione il software “DEHNsupport”. La valutazione del rischio qui prestabilita, garantisce la realizzazione di un concetto di protezione contro i fulmini, che può essere seguito facilmente da tutti gli interessati, ottimizzato tecnicamente e economicamente, che significa di avere la protezione necessaria a costi possibilmente bassi. Diverse compagnie assicurative europee si orientano già alla valutazione dei rischi secondo EN 62305-2 e indicano delle misure di protezione contro i fulmini dal punto di vista dell'economia assicurativa. Così vengono assegnati ad oggetti dei livelli di protezione in modo semplificato. In questo contesto sono indicati anche edifici con impianti a energia rinnovabile come p.es. edifici con un impianto PV (> 10 kW). Da qui risulta la realizzazione di un impianto di protezione contro i fulmini con livello di protezione III. Inoltre sono richieste anche delle misure di protezione contro le sovratensioni. Un sistema di protezione contro i fulmini con livello di protezione III viene qui considerato idoneo per le esigenze di normali impianti fotovoltaici e termici solari: “impianti fotovoltaici e termici solari su edifici non devono compromettere le misure di protezione contro i fulmini esistenti. Impianti fotovoltaici e termici solari sono da proteggere dalle fulminazioni dirette con dispositivi di captazione isolati secondo 5.2 e 6.3 della CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). Se non può essere evitato il collega- BLITZPLANER 299 mento diretto, devono essere osservati gli effetti dalle correnti da fulmine parziali, accoppiati all’interno della struttura. Protezione dalle sovratensioni degli inverter fotovoltaici anche con fulminazioni dirette Nell'esecuzione di un impianto PV su un edificio con protezione contro i fulmini esterna, si dovrebbe principalmente fare attenzione di collocare i pannelli PV nell'area protetta da un dispositivo di captazione isolato. Inoltre bisogna rispettare la distanza di sicurezza tra la costruzione portante dei pannelli PV e il sistema di protezione contro i fulmini esterno, per evitare delle scariche pericolose incontrollate. Altrimenti possono essere introdotti nell'interno della struttura significanti correnti parziali da fulmine. Spesso viene richiesto dal committente, che il tetto venga coperto completamente con pannelli PV, per realizzare un utile più alto possibile. In questi casi spesso non si può più rispettare la distanza di sicurezza e la struttura portante per il fotovoltaico è da integrare nella protezione contro i fulmini esterna. Secondo CEI EN 62305-3 (CEI EN 81-10/3) in questi casi sono da considerare anche le correnti accoppiate all'interno della struttura e deve essere garantit equipotenzialità antifulmine. Questo significa che adesso deve essere realizzata l’equipotenzialità antifulmine anche per le linee DC, interessate da correnti da fulmine. Secondo la CEI EN 62305-3 (CEI EN 81-10/3) le linee DC devono essere collegate a un dispositivo di protezione dalle sovratensioni (SPD) di Tipo 1. Finora non esistevano dei dispositivi di protezione dalle sovratensione Tipo 1 a base spinterometrica per l’applicazione sul lato corrente continua di impianti PV. Il problema consisteva nel fatto, che dopo l'innesco dello spinterometro, non era più possibile di estinguerlo a causa della corrente continua percorsa, e l’arco restava innescato. Con lo scaricatore combinato DEHNlimit PV 1000 (Figura 9.18.1.1), la DEHN + SÖHNE è 300 BLITZPLANER riuscita a sviluppare uno scaricatore spinterometrico, che estingue anche le correnti continue. Il DEHNlimit PV 1000, è così lo scaricatore ideale per le applicazioni in impianti ad energia fotovoltaica. La tecnologia dello spinterometro autoestinguente incapsulato permette così una protezione sicura del generatore fotovoltaico e dell'inverter, anche in caso di correnti da fulmine. Questo scaricatore combinato può essere utilizzato per impianti PV con UOC STC fino a 1000V. Il DEHNlimit PV 1000 ha una elevata capacità di scarica di 50 kA 10/350 µs. Scaricatore fotovoltaico unipolare Tipo 2 con dispositivo di corto circuito integrato La costruzione interna del limitatore di sovratensione Tipo 2, DEHNguard PV 500 SCP (Figura 9.18.1.2) stabilisce nuovi criteri in punto di sicurezza. In questo scaricatore è stato combinato il già affermato dispositivo di controllo e sezionamento Thermo-Dynamik-Control, a doppio effetto, con un ulteriore dispositivo di corto circuito. Questo metodo di monitoraggio dello scaricatore completamente nuovo, crea uno stato di esercizio sicuro, senza il rischio d'incendio in caso di sovraccarico dei dispositivi, ad esempio per un guasto all'isolamento nel circuito fotovoltaico. Nel seguente esempio viene descritto in modo più dettagliato il funzionamento del dispositivo di corto circuito nel DEHNguard PV 500 SCP : Figura 9.18.1.1 Scaricatore combinato Tipo 1, DEHNlimit PV, Figura 9.18.1.2 Limitatore PV unipolare Tipo 2, DEHNguard PV per la protezione di inverter fotovoltaici dalle 500 SCP, con dispositivo sovratensioni anche in caso di fulminazioni di corto circuito dirette www.dehn.it 1. Figura 9.18.1.3: Durante l'esercizo dell'impianto PV si manifesta un guasto all’isolamento nel generatore PV. = + ~ – SCP 3. Figura 9.18.1.5: Viene attivato il dispositivo combinato di sezionamento e di corto circuito del DEHNguard PV 500 SCP che è capace di condurre autonomamente la corrente di corto circuito fino a 80 A finchè non venga ripristinato l'impianto PV. Così sarà stabilito uno stato di esercizio sicuro perfino in caso di guasto all’isolamento nel circuito del generatore PV, senza che si può manifestare alcun pericolo d'incendio per l'impianto. SCP Figura 9.18.1.3 Guasto all’isolamento sul generatore PV Esempi di applicazione = + – ~ – SCP 2. Figura 9.18.1.4: Questo causa il sovraccarico del limitatore di sovratensione per il superamento della tensione massima continuativa Uc. Edificio senza protezione contro i fulmini esterna Nella figura 9.18.1.6 è illustrato il concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificio senza protezione contro i fulmini esterna. Qui i possibili punti d'installazione per dispositivi di protezione da sovratensione possono essere: ⇒ Ingresso DC dell'inverter SCP ⇒ Uscita AC dell'inverter + ⇒ Alimentazione della rete in bassa tensione (BT) Figura 9.18.1.4 Sovraccarico del limitatore di sovratensione per causa di un guasto all’isolamento = + – – SCP ~ SCP + Figura 9.18.1.5 L'attivazione del dispositivo di sezionamento e di c.to c.to del DEHNguard PV 500 SCP garantisce il funzionamento sicuro anche in caso di guasto nel generatore PV www.dehn.it Nell'alimentazione BT dell'edificio viene installato un dispositivo di protezione da sovratensioni, SPD di Tipo 2, DEHNguard. Questo limitatore di sovratensione del tipo DEHNguard M è fornibile come unità completa, precablata per ogni sistema in bassa tensione (TN-C, TN-S, TT) (Tabella 9.18.1.1). Se l'inverter PV non si trova distante oltre 5 m dal punto di installazione di questo DEHNguard (alimentazione BT), allora l'uscita AC dell'inverter è sufficientemente protetta. In caso di conduttori più lunghi sono da installare ulteriori dispositivi di protezione da sovratensioni SPD Tipo 2, prima dell’uscita AC dell’inverter (Tabella 9.18.1.1). Ogni linea di stringa in ingresso, tra positivo e negativo è da collegare a terra con un dispositivo di protezione da sovratensione tipo DEHNguard PV 500 SCP. Con questo circuito di protezione dalle sovratensioni possono essere protetti in modo sicu- BLITZPLANER 301 ro, impianti PV con una tensione del generatore fino a 1000 V DC. La tensione d'esercizio dei dispositivi di protezione da sovratensioni è da scegliere in modo che sia superiore al 10 % della tensione a vuoto del generatore presunta in una fredda giornata invernale con massima radiazione solare. Edificio con protezione contro i fulmini esterna e rispetto della distanza di sicurezza L’efficienza regolare del sistema di protezione contro i fulmini deve essere dimostrato con i protocolli di collaudo o tramite una verifica periodica. Se in fase di controllo del sistema di protezione contro i fulmini, vengono verificato dei difetti alla protezione contro i fulmini esterna (p.es. forte corrosione, connessioni allentati o aperti), il costruttore dell'impianto PV ha il dovere di comunicare questi difetti per iscritto al proprietario dell'edificio. La costruzione dell'impianto PV sulla coperture del tetto, deve essere eseguita in considerazione della protezione contro i fulmini esterna esistente. L'impianto PV è quindi da installare nel volume protetto della protezione contro i fulmini esterna, per essere protetto da fulminazione diretta. Idonei dispositivi di captazione, come aste di captazione, possono impedire fulminazioni dirette sui pannelli PV. Le aste di captazione necessarie eventualmente aggiuntive da installare, sono da posizionare in modo da impedire una fulminazione diretta del pannello PV, senza ombreggiare i pannelli. Deve essere osservato che tra i componenti PV e parti metallici come impianto di protezione contro i fulmini, grondaie, lucernari, collettori solari oppure antenne deve essere rispettata la distanza di sicurezza s 302 BLITZPLANER ~ Uscita AC = Ingresso DC Conduttore di terra Quadro di misuradistribuzione primaria kWh kWh Rete QCR Figura 9.18.1.6 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificio senza protezione contro i fulmini esterna s ~ Uscita AC = Quadro di misuradistribuzione primaria Rete s Ingresso DC kWh kWh QCR Figura 9.18.1.7 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificio con protezione contro i fulmini esterna e rispetto della distanza di sicurezza s www.dehn.it secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). La distanza di sicurezza deve essere calcolata conforme a CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3). L'impianto PV illustrato in figura 9.18.1.7 si trova nel volume protetto della protezione contro i fulmini esterna. Il concetto di protezione contro le sovratensioni per un impianto PV su un edificio con protezione contro i fulmini esterna e un'adeguata distanza di sicurezza tra i pannelli PV e la protezione contri i Figura Protezione per... 9.18.1.6 Alimentazione BT Sistema TN-C fulmini esterna, viene illustrato in figura 9.18.1.7. Parte fondamentale di un sistema di protezione contro i fulmini è l'equipotenzialità antifulmine per tutti i sistemi conduttori esterni, entranti all'interno dell'edificio. La richiesta dell'equipotenzialità antifulmine viene soddisfatta dal collegamento diretto di tutte le parti metalliche e il collegamento indiretto, tramite scaricatori di corrente da ful- Dispositivi di protezione DEHNguard M, DG M TNC 275 DEHNguard M, DG M TNC 275 FM Sistema TN-S DEHNguard M, DG M TNS 275 DEHNguard M, DG M TNS 275 FM Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 275 DEHNguard M, DG M TT 275 FM Uscita AC dell'inverter/corrente alternata, installazione dell'inverter nel sottotetto Sistema TN Sistema TT DEHNguard M, DG M TN 275 DEHNguard M, DG M TN 275 FM DEHNguard M, DG M TT 2P 275 DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM Ingresso DC dell'invertitore 2 x (rispettivamente DEHNguard, DG PV 500 SCP tra positivo e negativo DEHNguard, DG PV 500 SCP FM verso terra) Art. 952 300 952 305 952 400 952 405 952 310 952 315 952 200 952 205 952 110 952 115 950 500 950 505 Tabelle 9.18.1.1 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici senza protezione contro i fulmini esterna Figura Protezione per... Dispositivi di protezione 9.18.1.7 Alimentazione BT Sistema TN-C DEHNventil M, DV M TNC 255 Sistema TN-S DEHNventil M, DV M TT 255 Sistema TT Uscita AC dell’inverter/corrente alternata, installazione dell’inverter nel sottotetto Sistema TN DEHNguard M, DG M TN 275 DEHNguard M, DG M TN 275 FM Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 2P 275 DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM Ingresso DC dell’inverter 2 x (rispettivamente DEHNguard, DG PV 500 SCP tra positivo e negativo DEHNguard, DG PV 500 SCP FM verso terra) Art. 951 300 951 310 952 200 952 205 952 110 952 115 950 500 950 505 Tabella 9.18.1.2 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna e con rispetto della distanza di sicurezza s www.dehn.it BLITZPLANER 303 mine, di tutti i sistemi in tensione. I collegamenti equipotenziali antifulmine dovrebbero essere effettuati il più vicino possibile al punto di ingresso nella struttura dei sistemi e linee, per evitare l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine. L'alimentazione in bassa tensione dell'edificio viene protetta da uno scaricatore combinato multipolare DEHNventil con tecnologia spinterometrica. E' predisposto per il montaggio su guida e può essere montato nel quadro di misura. Il tipo di dispositivo di protezione viene scelto in base alla rete di fornitura esistente (Tabella 9.18.1.2). <s ~ Uscita AC = Quadro di misuradistribuzione primaria Rete <s Ingresso DC kWh kWh QAC Lo scaricatore combinato unisce scaricatore di corrente da fulmine e di sovratensione in Figura 9.18.1.8 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impianto PV su un edificio con un unico dispositivo, è senza protezione contro i fulmini esterna senza rispetto della distanza di sicurezza s bobina di disaccoppiamento e viene fornito come unità cominstallazione del DEHNventil, allora sul lato AC non pleta pronta per il cablaggio in ogni sistema in basoccorrono ulteriori dispositivi di protezione. sa tensione (TN-C, TN-S, TT). Per apparecchi finali Ogni cavo di stringa entrante è da collegare ad un con lunghezza di collegamento < 5 m al DEHNvendispositivo di protezione da sovratensioni del tipo til, esiste una protezione sufficiente senza disposiDEHNguard PV 500 SCP tra positivo e negativo vertivi di protezione supplementari. Per collegamenti so terra, all'ingresso DC dell'inverter. più lunghi sono da installare ulteriori dispositivi di protezione SPD Tipo 2 o 3. Se l'uscita AC dell'inverter non si trova distante più di 5 m dal punto di Figura Protezione per... Dispositivi di protezione 9.18.1.8 Alimentazione BT Sistema TN-C DEHNventil M, DV M TNC 255 Sistema TN-S DEHNventil M, DV M TT 255 Sistema TT Uscita AC dell'inverter/corrente alternata, installazione dell'inverter nel sottotetto Sistema TN DEHNventil M, DV M TN 255 DEHNventil M, DV M TN 255 FM Sistema TT monofase DEHNventil M, DV M TT 2P 255 Sistema TT monofase DEHNventil M, DV M TT 2P 255 FM 951 200 951 205 951 110 951 115 Ingresso DC dell'inverter Per ogni cavo di stringa DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330 Art. 951 300 951 310 Tabella 9.18.1.3 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensione per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna senza rispetto della distanza di sicurezza s 304 BLITZPLANER www.dehn.it Edificio con protezione contro i fulmini esterna senza rispetto della distanza di sicurezza che devono essere controllati da questo dispositivo di protezione dalle sovratensioni. Per ottenere dei redditi possibilmente alti, spesso viene occupato l’intero tetto da pannelli PV. Per motivi tecnici e pratici, spesso non è più possibile di rispettare la distanza di sicurezza. In questi punti, deve essere effettuato un collegamento diretto tra LPS esterno e i componenti metallici dell'impianto PV. Secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) in questi casi sono però da osservare gli effetti delle correnti accoppiate nei conduttori DC all'interno della struttura e deve essere garantita l'equipotenzialità antifulmine. Significa che allora deve essere effettuata l'equipotenzialità antifulmine anche per quelle condutture DC che sono attraversate da correnti da fulmine (Figura 9.18.1.8). Annotazione Secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) le condutture DC devono essere collegate a un dispositivo di protezione SPD Tipo 1. Viene utilizzato lo scaricatore combinato DEHNlimit PV 1000, che in questo caso viene inserito in parallelo al collegamento di stringa. Lo scaricatore combinato di Tipo 1 DEHNlimit PV 1000 è stato sviluppato appositamente per l'impiego in sistemi fotovoltaici per la produzione di energia elettrica. La tecnologia dello spinterometro autoestinguente incapsulato permette una protezione sicura del generatore PV e dell’inverter, anche con correnti da fulmine diretti. Per l'allacciamento alla rete in bassa tensione deve anche essere effettuata l'equipotenzialità antifulmine, dove viene utilizzato il DEHNventil modular, un dispositivo di protezione dalle sovratensioni con tecnologia spinterometrica (Tabella 9.18.1.3). Se l'inverter PV si trova in prossimità dell'allacciamento in bassa tensione, a distanza non superiore ai 5 m, allora è protetta pure l'uscita AC dell'inverter. Misure di protezione dalle sovratensioni, agiscono soltanto localmente, così anche la protezione per l’inverter PV. Se l'inverter PV è installato nel sottotetto, allora la protezione dalle sovratensioni dell'inverter deve essere garantita tramite ulteriori dispositivi di protezione dalle sovratensioni, che in questo caso avviene pure con dispositivi di protezione dalle sovratensioni Tipo 1, DEHNventil modular. Motivo per l'applicazione di questo dispositivo di protezione è il fatto, che anche il conduttore di protezione e il collegamento AC sono attraversati da correnti parziali da fulmine www.dehn.it La protezione dalle sovratensioni di pannelli fotovoltaici a silicio amorfo, in alcuni casi, deve essere considerata separatamente. 9.18.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per centrali solari In un tipo di impianto, così complesso, come una centrale solare, è necessario di valutare il rischio dei danni da fulminazione in conformità alla CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) e di rispettare le conclusioni risultanti nella progettazione. La protezione di una centrale solare ha lo scopo di proteggere sia l'edificio operativo, che il campo dei pannelli contro i danni da incendio (fulminazione diretta) e i sistemi elettrici ed elettronici (inverter, sistema di supervisione, conduttura principale del generatore) contro l'effetto dell'impulso elettromagnetico del fulmine (LEMP). Dispositivo di captazione e calate Per la protezione del campo dei pannelli PV, i pannelli devono essere posizionati entro il volume protetto da un dispositivo di captazione isolato. Per impianti superiori ai 10 kW è consigliato solitamente almeno un livello di protezione III. Con il sistema della sfera rotolante rispettivo al livello di protezione, viene determinato il numero e l'altezza delle aste di captazione. Inoltre si deve osservare che sia rispettata la distanza di sicurezza s secondo CEI EN 62305-3 tra i supporti per i pannelli e le aste di captazione. Parallelamente anche l'edificio operativo viene dotato di un sistema di protezione contro i fulmini esterno con analogo livello di protezione. Il collegamento delle calate all'impianto di terra avviene tramite apposite bandiere di connessione. A causa del pericolo di corrosione il punto di uscita dal terreno o calcestruzzo delle bandiere di collegamento, dev'essere realizzato resistente alla corrosione (acciaio inossidabile AISI 316) oppure protetto con adeguate misure, nel caso dell'utilizzo di acciaio zincato (p.es. nastro anticorrosione, tubo autorestringente). BLITZPLANER 305 Impianto di terra L'impianto di terra (Figura 9.18.2.1) viene eseguito come dispersore ad anello (dispersore orizzontale) con maglie di 20 m x 20 m. I supporti metallici sui quali vengono montati i pannelli PV, sono da collegare ogni 10 m all'impianto di terra. L'impianto di terra dell'edificio operativo è eseguito come dispersore di fondazione secondo CEI EN 62305-3. L'impianto di terra dell'impanto PV e quello dell'edificio operativo, sono da collegare tra di loro con almeno un conduttore (30 mm x 3,5 mm bandella in acciaio inossidabile AISI 316 oppure acciaio zincato). Il collegamento dei singoli impianti di terra, riduce la resistenza di terra totale. Tramite la magliatura degli impianti di terra viene creata una “superficie equipotenziale”, che riduce sensibilmente la sollecitazione da tensioni delle condutture elettriche in seguito alla fulminazione tra stringa e edificio operativo. I dispersori orizzontali sono interrati ad una profondità di almeno 0,5 m e le maglie sono interconnesse con dei morsetti a croce. I punti di collegamento interrati sono da avvolgere con un nastro anticorrosione. Questo vale anche per la posa interrata della bandella AISI 316. Equipotenzialità antifulmine Tutti i sistemi conduttori entranti dall'esterno all'interno del edificio operativo, devono essere integrati principalmente nell'equipotenzialità antifulmine. La richiesta dell’equipotenzializzazione viene soddisfatta tramite il collegamento diretto di tutte le masse metalliche e il collegamento indiretto tramite scaricatori di corrente da fulmine di tutti i sistemi sotto tensione. Il collegamento equipotenziale antifulmine dovrebbe essere eseguito il più vicino possibile all’entrata nella struttura, per evitare la penetrazione di correnti parziali da fulmine nell'edificio. In questo caso (Figura 9.18.2.2) l'allacciamento alla rete in bassa tensione nell'edificio operativo, viene protetto tramite uno scaricatore combinato, multipolare DEHNventil (Tabella 9.18.2.1). Inoltre devono essere protette con uno scaricatore di corrente da fulmine spinterometrico, le linee DC entranti nell'invertiter PV e nell'edificio operativo. Per questo uso è adatto lo scaricatore combinato DEHNlimit PV 1000. Misure di protezione contro le sovratensioni nel campo di pannelli PV io Edific ivo t opera Asta di captazione Quadro di terminazione Impianto di terra Largh. maglia 20 x 20 m Conduttura DC Stringa Figura 9.18.2.1 Mappa di un impianto PV di grandi dimensioni posto in campo 306 BLITZPLANER Per ridurre le sollecitazione dell'isolamento all'interno dei pannelli solari nel caso di una fulminazione sul dispositivo di captazione isolato, nella cassetta di terminazione il più vicino possibile al generatore solare, vengono installati dei dispositivi di protezione da sovratensioni con controllo termico. Per generatori con tensioni fino a 1000 V DC viene inserito tra polo positivo e negativo verso terra un limitatore di sovratensione tipo DEHNguard PV 500 SCP. In questo caso sono sufficenti i dispositivi di protezione da sovratensioni Tipo 2, perchè i moduli fotovoltaici si trovano nel volume protetto del sistema di protezione contro i fulmini esterno. Nella pratica si è affermato l’uso di dispositivi di protezione da sovratensioni con contatti puliti per la segnalazione dello stato di esercizio del dispositivo di sezionamento termico. Si possono così allungare gli intervalli tra i controlli periodici dei dispositivi di protezione da sovratensioni. I dispositivi di protezione da sovratensioni nelle cassette di terminazione dei generatori fotocoltaici funziona- www.dehn.it Palo di captazione componibile Pannelli PV Quadro di campo Sala inverter 3 ∼ 3 = 1 2 Dispersore di fondazione Figura 9.18.2.2 Schema di principio della protezione dalle sovratensioni per una centrale fotovoltaica N° in figura Protezione per ... 9.18.2.2 Sistema TN-C Sistema TN-S 1 Sistema TT Dispositivi di protezione Art. DEHNventil, DV M TNC 255 DEHNventil, DV M TNS 255 DEHNventil, DV M TT 255 951 300 951 400 951 310 2 Ingresso DC dell’inverter DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330 3 Quadro di campo DEHNguard DG PV 500 SCP DEHNguard DG PV 500 SCP FM 950 500 950 505 Tabella 9.18.2.1 Scelta dei dispositivi di protezione per centrali fotovoltaiche no da protezione locale per i moduli fotovoltaici e garantiscono che non si effettuano delle scariche pericolose nei pannelli PV, a causa di disturbi condotti o di campo. Annotazione La protezione dalle sovratensioni di pannelli fotovoltaici a silicio amorfo, in alcuni casi deve essere considerata separatamente. www.dehn.it Misure di protezione dalle sovratensioni per sistemi informatici Nell'edificio operativo è collocato un sistema di supervisione a distanza, che serve per un facile e veloce controllo del funzionamento dell'impianto fotovoltaico. Disturbi all'impianto PV possono essere così rilevati e ripristinati in modo precoce dall'operatore. Il sistema di controllo a distanza permette la continua disponibilità dei dati sulla BLITZPLANER 307 Borchia Modem 1 2 3 4 ∼ = Unità rilevazione dati di misura 4 Figura 9.18.2.3 Concetto di protezione per rilievo ed elaborazioni dati N° in figura Protezione per ... 9.18.2.3 Alimentazione e ingresso dati dei NTBA 1 Dispositivi di protezione Art. NT PRO 909 958 BLITZDUCTOR VT, BVT RS 485 5 918 401 2 Impianti e apparecchi della tecnica CMR con trasmissione a 4 fili, p.es. sistema bus RS 485 3 Anemometro, p.es. trasmissione analogica dei BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 24 920 324 + Basisteil BXT BAS valori di misura 4 - 20 mA 920 300 4 Sensore temperatura ambiente e temperatura BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 5 + Basisteil BXT BAS pannelli 920 320 920 300 Tabella 9.18.2.2 Dispositivi di protezione da sovratensione per rilievo ed elaborazione dati produzione del generatore solare, per ottimizzare la redditività dell'impianto PV. Come viene illustrato nella figura 9.18.2.3 tramite sensori esterni sul impianto PV, vengono effettuate le misure della velocità del vento, temperatura del modulo e temperatura ambiente. Questi valori misurati possono essere letti direttamente dall'unità di rilievo. L'unità di rilievo dati e provvista di interfacce come 308 BLITZPLANER RS 232 o RS 485 per il collegamento a un PC e/o modem per lettura e controllo remoto. Così il personale di servizio è in grado di verificare, via diagnosi a distanza, la causa del disturbo e di seguito rimuoverla in modo mirato. Il modem in figura 9.18.2.3 è collegato all'apparecchio di terminazione reta (NT) di un accesso base ISDN. I sensori per la misura della velocità del vento e la temperatura www.dehn.it dei moduli sono montati, analogamente ai Pannelli PV, nel volume protetto dalle scariche dirette. Sulle linee di misura non si manifestano quindi delle correnti da fulmine, però comunque delle sovratensioni transienti, condotte, che si instaurano per effetto di induzione con fulminazioni sul sistema di captazione isolato. Per garantire una trasmissione continua e senza disturbi dei dati di misura all'unità di misura in qualsiasi momento, le linee dei sensori entranti all'interno dell'edifico devono essere collegati a dei dispositivi di protezione da sovratensioni (Tabella 9.18.2.2). Nella scelta dei www.dehn.it dispositivi di protezione da sovratensione bisogna fare attenzione, che non ci siano delle influenze sui valori di misura. Deve essere garantito anche l'inoltro dei dati di misura tramite modem ISDN sulla rete di telecomunicazione fissa, per poter effettuare il continuo controllo e l'ottimizzazione della produttività dell'impianto. Per questo viene protetta l'interfaccia Uk0 prima della borchia, al quale è connesso il modem ISDN, con un adattatore di protezione da sovratensione. Con questo adattatore è inoltre garantita anche la protezione dell'alimentazione 230 V della borchia. BLITZPLANER 309 Bibliografia Norme, guide, direttive CEI IEC 61643-1: 2005 Low-voltage surge protective devices -Part 1: Surge protective devices connected to low-votage power distribution systems – Requirements and tests CLC/TS 61643-22 (IEC 61643-22:2004, modified): 2006-04; Low-voltage surge protective devices, Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Selection and application principles UNI ENV 1991-2-4:1997-03 Eurocodice 1. Basi di calcolo e azioni sulle strutture Parte 2-4: Azioni sulle strutture - Azioni del vento CEI EN 50020 (CEI 31-9):2003-09 Costruzioni elettriche per atmosfere potenzialmente esplosive - Sicurezza intrinseca ""i"" Deutsche Fassung EN 50020:2002 CEI EN 50162 (CEI 9-89): 2005-11 Protezione contro la corrosione da correnti vaganti causate dai sistemi elettrici a corrente continua CEI EN 50164-1 (CEI 81-5):2000-01 Componenti per la protezione contro i fulmini (LPC) Parte 1: Prescrizioni per i componenti di connessione EN 50164-2:2007-03 +A1:2006 Componenti per la protezione contro i fulmini Parte 2: Prescrizioni per i conduttori e dispersori CEI EN 50164-3 (CEI 81-12):2007-06 Componenti per la protezione contro i fulmini Parte 3: Prescrizioni per gli spinterometri CEI EN 50174-2 (CEI 306-5):2001-05 Tecnologia dell'informazione - Installazione del cablaggio. Parte 2: Pianificazione e criteri di installazione all'interno degli edifici CEI EN 50308 (CEI 88-7): 2005-11 Aerogeneratori - Misure di protezione - Prescrizioni di progetto, esercizio e manutenzione 310 BLITZPLANER CEI EN 50310 (CEI 306-10):2006-10 Applicazione della connessione equipotenziale e della messa a terra in edifici contenenti apparecchiature per la tecnologia dell'informazione CEI EN 60079-14 (CEI 31-33): 2004-05 Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 14: Impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas (diversi dalle miniere) (IEC 60079-14:2002) CEI EN 60664-1 (CEI 109-1): 2004-01 Coordinamento dell'isolamento per le apparecchiature nei sistemi a bassa tensione Parte 1: Principi, prescrizioni e prove (IEC 60664-1:1992 + A1:2000 + A2:2002) CEI EN 60728-11 (CEI 100-126):2005-09 Impianti di distribuzione via cavo per segnali televisivi, sonori e servizi interattivi Parte 11: Sicurezza (IEC 60728-11:2005) CEI EN 60950-1 (CEI 74-2):2007-02 Apparecchiature per la tecnologia dell'informazione - Sicurezza Parte 1: Requisiti generali (IEC 60950-1:2005, modificata) CEI EN 61000-4-3 (CEI 210-39):2007-04 Compatibilità elettromagnetica (EMC) Parte 4-3: Tecniche di prova e di misura - Prova d'immunità ai campi elettomagnetici a radiofrequenza irradiati (IEC 61000-4-3:2006) CEI EN 61000-4-5 (CEI 11-30): 1997-11 +V1:2001; Compatibilità elettromagnetica (EMC) Parte 4-5: Tecniche di prova e di misura Prova di immunità ad impulso CEI EN 61241-17 (CEI 31-68):2006-05 Costruzioni elettriche destinate ad essere utilizzate in presenza di polveri combustibili Parte 17: Verifica e manutenzione degli impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione (diversi dalle miniere) (IEC 61241-17:2005) CEI EN 61400-1 (CEI 88-1):2007-04; Turbine eoliche www.dehn.it Parte 1: Prescrizioni di progettazione (IEC 61400-1:2005) CEI EN 61400-2 (CEI 88-2):2007-02 Turbine eoliche Parte 2: Prescrizioni di progettazione degli aerogeneratori di piccola taglia (IEC 61400-2:2006) CEI EN 61643-11 (CEI 37-8):2004-02 + V1:2007 Limitatori di sovratensioni di bassa tensione Parte 11: Limitatori di sovratensioni connessi a sistemi di bassa tensione - Prescrizioni e prove (IEC 61643-1:1998 + Corrigendum:1998, modificato) CEI EN 61643-21 (CEI 37-6):2003-01 Dispositivi di protezione dagli impulsi a bassa tensione Parte 21: Dispositivi di protezione dagli impulsi collegati alle reti di telecomunicazione e di trasmissione dei segnali - Prescrizioni di prestazione e metodi di prova (IEC 61643-21:2000 + Corrigendum 2001) CEI EN 61663-1 (CEI 81-6):2000-05 Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee di telecomunicazione Parte 1: Installazioni in fibra ottica (IEC 61663-1:1999 + Corrigendum 1999) CDEIEN 61663-2 (CEI 81-9):2003-09 Protezione delle strutture contro i fulmini - Linee di telecomunicazione Parte 2: Linee in conduttori metallici (IEC 61663-2:2001) CEI EN 62305-1 (81-10/1):2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 1: Principi generali CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2):2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 2: Valutazione del rischio CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3):2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4):2006-04 Protezione contro i fulmini Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone www.dehn.it CEI 64-8/4:2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 4: Prescrizioni per la sicurezza; Sezione 41: Protezione contro i contatti diretti e indiretti (IEC 60364-4-41:1992, modificata); HD 60364-441:2007 CEI 64-8/2: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 2: Definizioni (IEC 60050-826:2004, modificata) CEI 64-8/7: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari Sezione 702: Piscine (IEC 60364-7-702) CEI 64-8/7: 2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari Sezione 712: Sistemi fotovoltaici solari di alimentazione (IEC 60364-7-712:2002) CEI 11-1:1999-01 + V1:2001 Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata CEI 11-37: 2003-07 Guida per l'esecuzione degli impianti di terra nei sistemi utilizzatori di energia alimentati a tensione maggiore di 1 kV CEI 64-8/12:1998-02 Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario CEI 64-8/12;V1:2003-06 Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario CEI EN 60079-14 (31-33): 2004-05 Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas BLITZPLANER 311 Parte 14: Impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas (diversi dalle miniere) (IEC 60079-14:2002-10) CEI EN 60099-4 (CEI 37-2):2005-05 Scaricatori Parte 4: Scaricatori ad ossido metallico senza spinterometri per reti elettriche a corrente alternata (IEC IEC 60099-4:2004-05 modificata) CEI EN 60099-4/A1 (CEI 37-2;V1):2006-11 Scaricatori Parte 4: Scaricatori ad ossido metallico senza spinterometri per reti elettriche a corrente alternata (IEC 60099-4/A1:2006-05) CEI EN 61643-11 (CEI 37-8):2004-02 Limitatori di sovratensioni di bassa tensione Parte 11: Limitatori di sovratensioni connessi a sistemi di bassa tensione - Prescrizioni e prove IEC 60364-5-53/A2:2001-06: Impianti elettrici utilizzatori in bassa tensione Capitolo 53: Dispositivi di sezionamento e di comando Sezione 534: Dispositivi di protezione contro le sovratensioni CEI 64-8/7:2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari Sezione 705: Strutture adibite ad uso zootecnico (IEC 60364-7-705:1984) CEI EN 60664-1 (CEI 109-1):2004-01 Coordinamento dell'isolamento per le apparecchiature nei sistemi a bassa tensione Parte 1: Principi, prescrizioni e prove (IEC 60664-1/A1:2000-02; IEC 60664-1/A2:2002-05; IEC 60664-1:1992;) CEI 64-8/7:2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari Sezione 705: Locali contenenti bagni o docce (IEC 60364-7-701:1984 Lloyd Germanico; Prescrizioni e direttive, capitolo IV: tecniche non 312 BLITZPLANER marittime, sezione 1: direttiva per la certificazione di generatori eolici. IEC 61400-24:2002-07 Wind turbine generator systems, Part 24: Lightning protection for wind turbines IEC 62305-2:2006-01: Lightning protection – Part 2: Risk management. CEI 64-8/5:2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 5: Scelta ed installazione dei componenti elettrici; Sezione 54: Messa a terra e conduttori di protezione (IEC 60364-5-540) CEI 64-8/5:2007-01 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 6: Verifiche; Cpitolo 61: Verifiche iniziali (IEC 60364-6-61) CEI EN 60079-0 (CEI 31-70):2006-07 Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 0: Regole generali CEI EN 60060-3 (CEI 42-13):2006-07 Tecniche di prova ad alta tensione Parte 3: Definizioni e prescrizioni per prove in sito (IEC 60060-3:2006-02); Direttiva VDN 2004-08: VDN = Associazione delle Aziende Elettriche tedesche SPD di Tipo 1. Direttiva per l'utilizzo di scaricatori di Tipo 1 nell'allacciamento alla rete elettrica a monte del gruppo di misura. 2. edizione. 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EMV nach VDE 0100, VDE-Schriftenreihe Band 66, EMV für elektrische Anlagen von Gebäuden: Erdung und und Potentialausgleich nach EN 50130, TN-, TT- und IT-Systeme, Vermeidung von Induktionsschleifen, Schirmung, Lokale Netze, 3. Auflage :2000 www.dehn.it Thern, Stephan: Jährliche und regionale Blitzdichteverteilung in Deutschland. 4. VDE/ABBBlitzschutztagung am 8. und 9. November 2001 in Neu-Ulm, VDE Verlag, Berlin Offenbach,VDE-Fachbericht 58, S. 9 –17. DEHN-Software DEHNsupport: Software per la progettazione di sistemi di protezione contro i fulmini BLITZPLANER 313 314 BLITZPLANER www.dehn.it Indice analitico Accesso primario multiplex . . . . . . . . . . . . . . . 283 Acciaio con rivestimento in rame . . . . . . . . . . . 133 Acciaio inossidabile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Acciaio zincato a caldo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Accoppiamento induttivo . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Accoppiatore ottico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Agricoltura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Alimentazione energetica. . . . . 168, 172, 175, 181 Allacciamento ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Allarme antincendio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Allarme antintrusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Altezza delle aste di captazione. . . . . . . . . . . . . 54 Ambiente con pericolo di esplosione . . . . . . . . 287 Ampiezze delle correnti di prova . . . . . . . . . . . 172 Angolo di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Angolo di protezione per dispositivi di captazione isolati. . . . . . . . . . . . . . 58 Anodo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Antenna parabolica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Antenna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Area di raccolta equivalente. . . . . . . . . . . . . . . . 33 Armatura in acciaio per fondazioni . . . . . . . . . 134 Asta di captazione indipendente . . . . . . . . . 73, 78 Asta di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54, 72 Attenuazione del campo magnetico . . . . . . . . 159 Aumento di temperatura ΔT in K per conduttori di diversi materiali . . . . . . . . . . . 84 Azioni del vento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Bandiere di collegamento . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Barra equipotenziale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 BLITZDUCTOR CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Cablaggio generico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Calata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Calata lungo il pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Calate per cortili interni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Calcestruzzo armato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Calcestruzzo non armato . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Calcolo Δh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Calcolo di L0 e C0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Camini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Campo elettromagnetico . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Cappio nella calata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Carica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 21 Catodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Cavo schermato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 www.dehn.it Circuito a sicurezza intrinseca. . . . . . . . . . 220, 286 Circuito di ingresso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Classe di LPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Classe di temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Classificazione in gruppi di esplosione. . . . . . . 222 Coefficiente di distribuzione della corrente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Collaudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Collegamento a terra di facciate metalliche . . . 86 Collegamento di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Collegamento equipotenziale . . . . . . . . . 107, 148 Collegamento equipotenziale principale. . . . . 148 Collegamento equipotenziale supplementare 151 Collegamento in parallelo di SPD. . . . . . . . . . . 198 Collegamento lato fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Collegamento lato terra . . . . . . . . . . . . . . 200, 202 Collegamento passante a V . . . . . . . . . . . . . . . 198 Collegamenti di schermi a tenuta di corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . 154 Collettore equipotenziale ad anello . . . . . . . . 166 Combinazione di dispersori . . . . . . . . . . . . . . . 112 Combinazione di dispersori orizzontali e verticali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Combinazione di materiali . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Combinazione di materiali per impianti di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Componente di rischio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Componente per coperture morbide . . . . . . . . . 66 Componenti per un impianto LPS esterno di un’abitazione . . . . . . . . . . . . . . 101 Concetto di protezione a zone . . . . . . . . . . . . . 245 Conduttore di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Conduttore equipotenziale . . . . . . . . . . . . . . . 149 Conduttura CUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Conduttura HVI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88, 91, 93 Connessione in rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Connessioni e collegamenti sotterranei. . . . . . 134 Continuità dei collegamenti . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Controllo visivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Coordinamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 176, 178, 183 Coordinamento energetico. . . . . . . . . . . . 173, 183 Corrente di compensazione . . . . . . . . . . . . . . . 169 Corrente impulsiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Corrente impulsiva da fulmine Iimp . . . . . . . . . . 182 Corrente impulsiva di scarica nominale In 182, 210 Corrosione dei dispersori . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Corrosione elettrochimica. . . . . . . . . . . . . . . . . 128 BLITZPLANER 315 Cortili interni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Costruzioni sovrapposte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Costruzioni sporgenti dal tetto . . . . . . . . . . . . . 66 Costruzioni sul tetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Costruzione sul tetto in materiale non conduttore . . . . . . . . . . . . . . . 61 Costruzioni sul tetto in metallo senza collegamenti conduttori . . . . . . . . . . . . . . 61 Criteri di scelta per la misurazione elettrica della temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . 215 Criteri di scelta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Criteri di scelta per SPD - BLITZDUCTOR XT . . . 222 DEHNbloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 DEHNflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 DEHNguard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 DEHNguard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 DEHNsnap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 DEHNventil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Depuratore. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Dilatazione termica di dispositivi di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Dispersore ad anello . . . . . . . . . . . . . 115, 124, 144 Dispersore con bandiera di collegamento . . . . 119 Dispersore per edifici con vasca bianca . . . . . . 122 Dispersore per edifici con vasca nera . . . . . . . . 124 Dispersore di fondazione . . . . . . . . . . . . . 114, 118 Dispersore orizzontale . . . . . . . . . . . . . . . 106, 116 Dispersore in terreno roccioso . . . . . . . . . . . . . 126 Dispersore orizzontale rettilineo . . . . . . . . . . . 110 Dispersore radiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Dispersore tipo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Dispersore tipo B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117, 119 Dispersori di fatto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Dispersori verticali . . . . . . . . . . . 106, 112, 116, 125 Dispersori verticali in parallelo . . . . . . . . . . . . . 114 Dispositivo di captazione isolato . . . . . . . . . . . . 72 Dispositivo di captazione isolato e non . . . . . . . 58 Dispositivo di captazione per chiese e campanili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Dispositivo di captazione per impianti eolici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Dispositivo di captazione su tetto a doppia falda . . . . . . . . . . . . . . . . . 50, 60 Dispositivo di captazione su coperture metalliche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Dispositivo di captazione su tetto con copertura morbida . . . . . . . . . . . . . 66 316 BLITZPLANER Dispositivo di captazione su tetti verdi e tetti piani . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Disposizione a maglia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Disposizione a stella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Distanza di scarica finale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Distanza di sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58, 61, 67, 90, 134, 139, 140, 141 Distanze tra calate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Documentazione della verifica . . . . . . . . . . . . . . 46 Effetti da fulmine in un cablaggio IT. . . . . . . . 219 Effetto della corrente di corrosione . . . . . . . . . 130 Efficienza di schermatura . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Elementi naturali della calata. . . . . . . . . . . . . . . 85 Elementi naturali di impianti di captazione . . . 59 Elemento di concentrazione . . . . . . . . . . . . . . . 131 Elemento di corrosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Elemento galvanico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Elettrodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Elettrodo di riferimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Elettrodo in solfato di rame . . . . . . . . . . . . . . . 128 Elettrolito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Energia specifica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 22 Equipotenzialità antifulmine . . . . . . . . . . . . . . 170 Esperto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Esplosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Estensione della zona di protezione LPZ . . . . . 165 Estinzione della corrente susseguente con Uc . 183 Evaporazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Fattore di induzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Fattore di materiale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Fattore di perdita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fattore di schermatura SF . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Fenomeni di disturbo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Fermentatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Flessione della punta di captazione . . . . . . . . . . 82 Fondazione a striscia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Frequenza delle fulminazioni . . . . . . . . . . . . . . . 30 Frequenza di segnale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Frequenza limite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Fulmine ascendente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Fulmine discendente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Fusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64, 204 Gradiente di potenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Gruppi di esplosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 www.dehn.it Illuminazione esterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Impermeabilizzazione sicura . . . . . . . . . . . . . . . 65 Impianti compatti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Impianti d’allarme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Impianti di controllo, misura e regolazione . . 216 Impianti a diffusione sonora. . . . . . . . . . . . . . . 263 Impianti eolici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Impianti fotovoltaici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Impianto biogas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Impianto d’antenna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94, 153 Impianto di distribuzione segnali . . . . . . . . . . . 251 Impianti di telefonia mobile . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Impianto di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106, 116 Impianto di terra per sistema equipotenziale . 149 Impianto di videosorveglianza . . . . . . . . . . . . . 260 Impianto in fibra ottica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Ingresso nella struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Installazioni metalliche . . . . . . . . . . . 168, 172, 174 interconnessione di impianti di terra . . . . . . . . 126 Invertiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Invertitore di frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Isolamento termico perimetrale/basamento . . 121 Ispezione del sistema di protezione contro i fulmini . . . . . . . . . . . . . . 43 Ispezione della protezione LEMP . . . . . . . . . . . 180 Ispezione supplementare . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Ispezione a vista. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Leader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Limitazione della corrente susseguente (per SPD Tipo 1 spinterometrico) . . . . . . . . . . . 181 Linea di telecomunicazione . . . . . . . . . . . . . . . 154 Livello di protezione LPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Livello di protezione Up. . . . . . . . . . . . . . . 182, 209 Livello equipotenziale del dispersore di fondazione . . . . . . . . . . . . . . 137 LPS esterno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 LPS esterno isolato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 LPS interno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Lunghezze di collegamento SPD . . . . . . . . . . . 198 M-Bus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Manutenzione della protezione LEMP. . . . . . . 180 Manutenzione del sistema LPS . . . . . . . . . . . . . . 43 Marcatura dei moduli di protezione . . . . . . . . 209 Masse metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . 168, 172, 174 www.dehn.it Materiale, forma e sezione minima per calate conduttori e aste di captazione . . . . 97 Materiale, forma e sezione minima per dispersori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Messa a terra dello schermo . . . . . . . . . . . . . . . 163 Messa a terra per la protezione contro i fulmini . . . . . . . . . . 106 Metodo a maglia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55, 62 Metodo della sfera rotolante . . . . . . . . . . . . . . . 50 Misura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Misure di montaggio per LPS esterno . . . . . . . . 98 Misure per la protezione contro la corrosione 134 Modello di calcolo FEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Modello elettrico geometrico . . . . . . . . . . . . . . . 51 Morsetto doppio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Norma di prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Norme di installazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 NT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 NTPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Numero di calate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Onda della tensione di prova. . . . . . . . . . . . . . 209 Palo componibile di captazione. . . . . . . . . . . . . 74 Parametri della corrente da fulmine . . . . . . . . . 23 Penetrazione della sfera rotolante. . . . . . . . . . . 55 Pericolo di esplosione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Perito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Piastra di fondazione in fibrocemento . . . . . . 123 Portata di corrente da fulmine . . . . . . . . . . . . . 171 Potenziale di riferimento . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Potenziale di superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Potenziale elettrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Principi generali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Probabilità di danno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 PROFIBUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Propagazione della corrente da fulmine . . . . . . 15 Protezione back-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Protezione da corrosione . . . . . . . . . . . 74, 99, 127 Protezione da fulmini per abitazione . . . . . . . 101 Protezione da fulmini per tetto metallico . . . . . 65 Protezione da sovratensione . . . . . . . . . . . . . . 181 Protezione da sovratensione per un sistema di misurazione temperatura . . . . . 214 Protezione linee dati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Protezione apparecchio utilizzatore . . . . . . . . 181 Punti a rischio di corrosione . . . . . . . . . . . . . . . . 98 BLITZPLANER 317 Punto di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Punto fisso di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Raggio della sfera rotolante . . . . . . . . . . . . . . . 51 Rame nudo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Realizzazione delle calate. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Regolazione del potenziale . . . . . . . . . . . 107, 144 Regolazione del potenziale, distanze e profondità degli anelli . . . . . . . . . . 144 Resistenza al ribaltamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Resistenza alla rottura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Resistenza di terra impulsiva . . . . . . . . . . . . . . 107 Resistenza di terra . . . . . . . . . . . 107, 110, 112, 117 Resistività del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . 106, 108 Rete elettrosaldata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Rete equipotenziale . . . . . . . . . . . . . 161, 166, 167 Rete Ethernet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Rifiuti aggressivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Rilevamento dei fulmini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Ripidità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 20, 209 Scarica di fulmine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Scaricatore combinato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Scaricatore di corrente da fulmine . . . . . . . . . . 173 Scelta delle misure di protezione contro i fulmini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Schermatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Schermatura elettromagnetica. . . . . . . . . . . . . 160 Schermo a griglia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Segnali audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Segnali televisivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Selettività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Separazione galvanica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Serbatoio in acciaio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Servizi interattivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Sezione dei collegamenti . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Sicurezza alla rottura dell’asta di captazione . . 80 Sicurezza delle persone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Sicurezza intrinseca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Sigla di coordinamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Sistema di protezione contro i fulmini non isolato . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Sistema di protezione contro i fulmini. . . . . . . . 25 sistema equipotenziale ad anello. . . . . . . . . . . 174 Sistema IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185, 196, 197, 198 Sistema KNX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Sistema TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 318 BLITZPLANER Sistema TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185, 191 Sistemi per la posa dei cavi . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Sistemi di trasmissione/ricezione radio . . . . . . 296 Situazione normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Sollecitazioni del vento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Sollecitazioni dovute alle azioni del vento sulle aste di captazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Sostegno angolare per asta di captazione. . . . . 73 Sovratensione differenziale . . . . . . . . . . . . . . . 212 Sovratensione indotta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Sovratensione transiente . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Sovratensione trasversale . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 SPD a sicurezza intrinseca . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 SPD-Tipo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14, 182 SPD-Tipo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14, 182 SPD-Tipo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14, 182 Spessore minimo per lamiere metalliche . . . . . . 60 Spinterometro di sezionamento. . . . . . . . 134, 140 SPS Protector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Staffa portafilo per colmo. . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Staffa portafilo per tetto piano . . . . . . . . . . 58, 64 Staffa portafilo per tetto . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Stato dell’impianto di terra . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Struttura con tetto piano . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Superficie esposta al vento . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Tecnica dell’informazione . . . . 171, 173, 176, 207 Tecnica di trasmissione radio . . . . . . . . . . . . . . 298 Tecnologia di gestione per edificio . . . . . . . . . 216 Tegola marsigliese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Tegola per colmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Tegola piatta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Telefonia mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91, 296 Tensione di contatto . . . . . . . . . 107, 141, 144, 231 Tensione di limitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Tensione di passo . . . . . . . . . . . . . . . . 107, 142, 232 Tensione di terra . . . . . . . . . . . . . . . . 107, 111, 113 Tensione massima continuativa Uc . . . . . . . . . . 182 Tensione TOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Tenuta al corto circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Tenuta all'isolamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Terminale ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Terminale di telecomunicazione. . . . . . . . . . . . 283 Terminale rete dati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Terra di riferimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Tetti calpestabili. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Tetti carrabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 www.dehn.it Tetto a “porcospino”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Tetto con copertura morbida . . . . . . . . . . . . . . . 66 Tetto con ribordatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Tetto in ardesia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Tetto metallico con ribordatura tonda. . . . . . . . 65 Tetto metallico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Tipo di danno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Tipo di perdita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Treppiede per asta di captazione . . . . . . . . . . . . 74 Valore di cresta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Valore di rischio LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Valore del potenziale e tasso di asporto dei metalli comuni. . . . . . . . . . . . . . 130 www.dehn.it Valutazione del rischio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Valutazione del rischio contro LEMP . . . . . . . . 157 Vasca nera, vasca bianca . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Velocità trasmissione dati . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Verifica durante la costruzione. . . . . . . . . . . . . . 43 Verifica periodica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Volume protetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Volume protetto a cono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Zona con rischio di esplosione . . . . . . . . . 220, 280 Zona esterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Zona interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 BLITZPLANER 319 320 BLITZPLANER www.dehn.it Indice delle Figure e delle Tabelle Vista aerea dello stabilimento DEHN + SÖHNE ........................3 Fig. 2.1.1 Fulmine discendente (nube-terra)............................................15 Fig. 2.1.2 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente negativo (fulmine nube-terra) ................................................................16 Fig. 2.1.3 Meccanismo di scarica di un fulmine discendente positivo (fulmine nube-terra) ................................................................16 Fig. 5.1.1.6 Duomo di Acquisgrana: modello con ambiente circostante e "sfere rotolanti" per i livelli di protezione II e III Fonte: Prof. Dr. A. Kern, Acquisgrana........................................53 Fig. 5.1.1.7 Profondità di penetrazione p della sfera rotolante..................54 Fig. 5.1.1.8 Impianto di captazione per strutture sul tetto ........................54 Fig. 5.1.1.9 Calcolo di Δh con diverse aste di captazione secondo il metodo della sfera rotolante ..................................................54 Fig. 2.1.4 Fulmine ascendente (terra-nube) ............................................16 Fig. 2.1.5 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente negativo (fulmine terra-nube) ................................................................17 Fig. 2.1.6 Meccanismo di scarica di un fulmine ascendente positivo (ful-mine terra-nube) ..............................................................17 Fig. 2.1.7 Possibili componenti di un fulmine discendente......................18 Fig. 5.1.1.12 Angolo di protezione α come funzione dell'altezza h in base al livello di protezione ............................................................56 Fig. 2.1.8 Possibili componenti di un fulmine ascendente ......................18 Fig. 5.1.1.13 Volume protetto a forma di cono ............................................56 Fig. 2.2.1 Distribuzione di potenziale in caso di abbattimento del fulmine su un terreno omogeneo ............................................19 Fig. 5.1.1.15 Area protetta da un fune di captazione ..................................56 Fig. 2.2.2 Animali morti in seguito a folgorazione da tensione di passo 19 Fig. 5.1.1.16 Volume protetto da un'asta di captazione verticale ................56 Fig. 2.2.3 Aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra di un edificio rispetto al potenziale di riferimento di terra attraverso il valore di cresta della corrente di fulminazione ....................20 Fig. 5.1.1.17 Protezione di piccole strutture sul tetto da fulminazione diretta con aste di captazione ............................................................58 Fig. 2.2.4 Messa in pericolo di impianti elettrici attraverso l'aumento di potenziale dell'impianto di messa a terra ..............................20 Fig. 5.1.1.19 Tetto piano con aste di captazione e staffe portafilo ..............58 Fig. 2.3.1 Tensione rettangolare indotta in circuiti attraverso la ripidità Δi/Δt della corrente da fulminazione ......................................20 Fig. 2.3.2 Esempio di calcolo per tensioni quadrate indotte in spire a forma quadrata ............................................................................21 Fig. 2.4.1 Conversione di energia nel punto di abbattimento del fulmine attraverso la carica della corrente di fulminazione..................21 Fig. 2.4.2 Effetti dell'arco elettrico della corrente impulsiva da fulmine su superficie metallica ............................................................22 Fig. 5.1.1.10 Dispositivo di captazione a maglie ..........................................55 Fig. 5.1.1.11 Angolo di protezione e raggio della sfera rotolante confrontabile ..........................................................................................56 Fig. 5.1.1.14 Esempio per impianto di captazione con angolo di protezione α56 Fig. 5.1.1.18 Tetto a falda con staffa portafilo ............................................58 Fig. 5.1.1.20 Sistema di protezione contro i fulmini esterno con due pali isolate secondo il metodo dell'angolo di protezione: proiezione su una superficie verticale ......................................................59 Fig. 5.1.1.21 Sistema di protezione contro i fulmini isolato, composto da due pali di captazione isolati, collegati tramite una fune di captazione: proiezione su una superficie verticale attraverso due pali ..................................................................................59 Fig. 5.1.2.1 Dispositivo di captazione su tetto a doppio spiovente ............61 Fig. 5.1.2.2 Altezza della struttura sul tetto di materiale non conduttivo (ad es. PVC), h ≤ 0,5 m............................................................61 Fig. 2.4.3 Perforazione di lamiere prodotte dall'azione di archi elettrici di corrente a lunga durata ......................................................22 Fig. 5.1.2.3 Dispositivo di captazione supplementare per tubi di sfiato ....61 Fig. 2.5.1 Effetti del riscaldamento e della forza prodotti dall'energia specifica della corrente da fulmine ........................................22 Fig. 5.1.2.4 Edificio con impianto fotovoltaico Fonte: Blitzschutz di Wettingfeld, Krefeld ................................61 Fig. 2.5.2 Effetto della forza elettrodinamica tra conduttori paralleli ....23 Fig. 5.1.2.5 Fig. 3.2.3.1 Densità di fulmini al suolo in Italia (Guida CEI 81-3:1999) ........31 Antenna con asta di captazione isolata: fonte: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz, Austria ..............62 Fig. 3.2.3.2 Area di raccolta equivalente Ad, dei fulmini diretti su una struttura isolata ..............................................................................33 Fig. 5.1.3.1 Dispositivo di captazione ........................................................62 Fig. 5.1.3.2 Dispositivo di captazione su un tetto piano ............................63 Area di raccolta equivalente Am, Al, Ai dei fulmini in prossimità di una struttura........................................................................33 Fig. 5.1.3.3 Applicazione di aste di captazione ..........................................63 Fig. 3.2.3.3 Fig. 3.2.9.1 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione ..39 Fig. 3.2.10.1 Procedimento principale per la sola valutazione economica ..40 Fig. 3.2.10.2 Diagramma a flusso per la scelta delle misure di protezione per le perdite economiche ......................................................41 Fig. 4.1 Componenti di un sistema di protezione contro i fulmini........48 Fig. 4.2 Sistema di protezione contro i fulmini (LPS - Lightning Protection System) ............................................................................49 Fig. 5.1.1 Metodo per la disposizione dei dispositivi di captazione su edifici alti ................................................................................50 Fig. 5.1.1.1 Contro scarica in partenza, che determina il punto di abbattimento del fulmine ..................................................................51 Fig. 5.1.1.2 Modello di sfera rotolante; fonte: Prof. Dr. A. Kern, Acquisgrana 51 Fig. 5.1.1.3 Utilizzo schematico del metodo della "sfera rotolante" su un edificio con una superficie complessa ....................................52 Fig. 5.1.1.4 Fig. 5.1.1.5 Nuovo edificio amministrativo: modello con "sfera rotolante" per il livello di protezione I Fonte: WBG Wiesinger ............................................................53 Nuovo edificio della sede amministrativa dell'assicurazione DAS: zone a rischio di fulminazione per il livello di protezione I nella vista dall'alto (estratto) Fonte: WBG Wiesinger ............................................................53 www.dehn.it Fig. 5.1.3.4 Ponticellamento dell'attico ......................................................63 Fig. 5.1.3.5 Esempio per la protezione di un attico metallico quando non è ammessa la perforazione......................................................63 Fig. 5.1.3.6 Guaina impermeabilizzante ....................................................63 Fig. 5.1.4.1 Copertura metallica, esecuzione con ribordatura tonda ..............64 Fig. 5.1.4.2 Esempio di danno su copertura in lamiera ..............................64 Fig. 5.1.4.3 Impianto di captazione per coperture in metallo - Protezione contro la perforazione ............................................................65 Fig. 5.1.4.4a Staffa portafilo per tetto in metallo ........................................65 Fig. 5.1.4.4b Staffa portafilo per tetto in metallo ........................................65 Fig. 5.1.4.5 Installazione-tipo di una copertura in lamiera grecata, staffa portafilo con cavallotto ..........................................................66 Fig. 5.1.4.6 Installazione-tipo per una copertura con ribordatura..............66 Fig. 5.1.4.7 Asta di captazione per lucernari su copertura con ribordatura tonda ......................................................................................66 Fig. 5.1.5.1 Impianto di captazione per edifici con copertura morbida ......67 Fig. 5.1.5.2 Componenti per copertura morbida ........................................67 Fig. 5.1.5.3 Tetto in canna palustre ............................................................68 Fig. 5.1.5.4 Fattoria storica con impianto di protezione esterno ................68 Fig. 5.1.5.5 Sezione dell'edificio principale ................................................69 BLITZPLANER 321 Fig. 5.1.5.6 Descrizione di principio e illustrazione della posa della calata lungo le capriate......................................................................69 Fig. 5.2.2.4.1 Dispositivo di captazione per tetti di grandi dimensioni Calate interne ..........................................................................88 Fig. 5.1.5.7 Conduttura HVI attraverso il cornicione ..................................70 Fig. 5.2.2.5.1 Dispositivi di discesa per cortili interni ....................................88 Fig. 5.1.6.1 Protezione contro i fulmini per tetti di uso parcheggio Protezione dell'edificio ............................................................70 Fig. 5.2.3.1 Fig. 5.2.3.2 Pali di captazione con funi sospese ........................................89 Fig. 5.1.6.2 Protezione contro i fulmini per tetti di uso parcheggio Protezione dell'edificio e delle persone ..................................70 Fig. 5.2.3.3 Pali di captazione ccon funi tese con collegamenti trasversali (maglie) ..................................................................................89 Fig. 5.1.7.1 Tetto verde ..............................................................................71 Fig. 5.2.4.1 Dispositvo di captazione isolato con distanziatori ..................90 Fig. 5.1.7.2 Impianto di captazione su tetto verde ....................................71 Fig. 5.1.7.3 Posa del conduttore sopra il manto di copertura ....................71 Fig. 5.2.4.1.1 Sviluppo teorico di una scarica in superficie su una calata isolata senza rivestimento speciale ........................................90 Fig. 5.1.8.1 Rischio derivante dal collegamento diretto delle costruzioni sul tetto ..................................................................................72 Fig. 5.2.4.1.2 Componenti del conduttore HVI ..............................................91 Fig. 5.1.8.2 Impianto di captazione isolato - Protezione mediante asta di captazione ..............................................................................73 Fig. 5.2.4.2 Fig. 5.1.8.3 Asta di captazione con distanziatore ......................................73 Fig. 5.1.8.4 Sostegno angolare dell'asta di captazione ..............................73 Fig. 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 ........................................................................92 Fig. 5.1.8.5 Fissaggio dell'asta di captazione ............................................73 Fig. 5.1.8.6 Sistema di captazione isoato per l'impianto fotovoltaico........73 Fig. 5.1.8.7 Impianto di captazione isolato per strutture sul tetto ............74 Fig. 5.1.8.8 Protezione contro la corrosione nella zona di passaggio tramite un nastro anticorrosione per l'applicazione sotto terra ..........74 Fig. 5.1.8.9 Posizionamento di un palo componibile in acciaio per la protezione contro i fulmini ......................................................74 Fig. 5.1.8.10 Impianto di captazione sospeso fonte: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld ....................................................................................74 Fig. 5.1.8.11 Treppiede per aste indipendenti ..............................................74 Fig. 5.1.8.12 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi ..............75 Fig. 5.1.8.13 Dettaglio DEHNiso-Combi ......................................................75 Pali di captazione isolati dalla struttura ..................................89 Fig. 5.2.4.1.3 Conduttore HVI-I e componenti dal sistema DEHNconductor..91 Dispositivi di captazione isolato per radiomobile - Applicazione sistema DEHNconductor ..........................................................90 Fig. 5.2.4.2.2a Collegamento alla struttura dell'antenna per il controllo del potenziale................................................................................92 Fig. 5.2.4.2.2b Tubo di sostegno nella zona dell'antenna ..............................92 Fig. 5.2.4.2.3a Macchina di ventilazione con asta di captazione e fune sospesa....................................................................................93 Fig. 5.2.4.2.3b Asta di captazione, conduttore ad anello isolato su distanziatori con collegamento alla discesa isolata ..............................93 Fig. 5.2.4.2.4 Rispetto della distanza di sicurezza necessaria con la calata isolata a potenziale regoalto (HVI) ..........................................93 Fig. 5.2.4.2.5 Dispositivo di captazione con fune sospesa e calata isolata ..93 Fig. 5.2.4.3.1 Vista totale ..............................................................................94 Fig. 5.1.8.14 Impianto di captazione isolato con DEHNiso-Combi ..............75 Fig. 5.2.4.3.2 Dispositivo di captazione isolato e anello perimetrale isolato Fonte: H. Bartels S.r.l., Oldenburg................................................94 Fig. 5.1.9.1 Disposizione della calata sul campanile ..................................76 Fig. 5.2.4.3.3 Calata dell'anello perimetrale isolato......................................95 Fig. 5.1.10.1 Impianto eolica con ricettori integrati nelle pale ....................77 Fig. 5.1.10.2 Protezione contro i fulmini per anemometro ..........................77 Fig. 5.2.4.3.4 Vista totale - Nuovo impianto di protezione da fulmini esterno ....................................................................................95 Fig. 5.1.11.1 Protezione dalle scariche dirette con aste indipendenti ..........77 Fig. 5.2.4.4.1 Calcolo della distanza di sicurezza necessaria ........................96 Fig. 5.1.11.2 Metodo per la disposizione degli organi di captazione su edifici secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) ........................78 Fig. 5.4.1 Esempi dettagliati di una protezione contro i fulmini esterna su una struttura con tetto a falda e tegole..............................98 Fig. 5.1.11.3 Asta di captazione indipendente con treppiede ......................78 Fig. 5.4.2 Asta di captazione per camino ................................................98 Fig. 5.1.11.4 Mappa italiana con le zone di ventosità e i relativi valori per la pressione del vento e massima velocità del vento. ............79 Fig. 5.4.3 Applicazione su tetto piano ....................................................98 Fig. 5.4.4 Misure per dispersori ad anello ..............................................98 Fig. 5.1.11.5 Confronto del momento flettente su aste di captazione indipendenti senza e con sostegno (lunghezza = 8,5 m) ........81 Fig. 5.4.5 Punti a rischio corrosione ........................................................98 Fig. 5.4.1.1 Dispositivo di captazione - Compensazione della dilatazione con bandella ..........................................................................100 Fig. 5.4.2.1a Protezione contro i fulmini esterna di per un abitazione ......101 Fig. 5.1.11.6 Modello FEM dell'asta di captazione indipendente senza sostegno (Lunghezza = 8,5 m) ................................................82 Fig. 5.1.11.7 Modello FEM dell'asta di captazione indipendente con sostegno (lunghezza = 8,5 m) ................................................82 Fig. 5.2.2.1.1 Cappio in una calata ..............................................................84 Fig. 5.2.2.1.2 Calate ......................................................................................85 Fig. 5.2.2.1.3 Organo di captazione con collegamento alla gronda ..............85 Fig. 5.2.2.1.4 Messa a terra pluviale ............................................................85 Fig. 5.2.2.2.1 Utilizzo di elementi naturali - Nuove strutture in elementi prefabbricati in calcestruzzo....................................................86 Fig. 5.2.2.2.2 Sottostruttura metallica con giunzioni per la continuità elettrica ..................................................................................86 Fig. 5.2.2.2.3 Collegamento a terra della facciata metallica ........................87 Fig. 5.2.2.2.4 Calata lungo il pluviale............................................................87 Fig. 5.4.2.1b Protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale..............................................................................102 Fig. 5.4.2.2 Staffe portafilo DEHNsnap e DEHNgrip ................................103 Fig. 5.4.3.1 Staffa portafilo con DEHNsnap per tegole di colmo ..............103 Fig. 5.4.3.2 SPANNsnap con staffa portafilo in materiale plastico DEHNsnap ..................................................................................103 Fig. 5.4.3.3 FIRSTsnap per il montaggio su staffa di colmo già esistente......103 Fig. 5.4.3.4 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tegole marsigliesi ..................................................................104 Fig. 5.4.3.5 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tegole piatte (ad esempio embrice) ......................................104 Fig. 5.4.3.6 Staffa portafilo per tetti con graffa punzonata - Utilizzo su tetti in ardesia ......................................................................104 Fig. 5.4.3.7 Staffa portafilo per l'adattamento diretto alla sagoma delle scanalature ........................................................................105 Fig. 5.2.2.3.1 Punto di misura con numero di identificazione ......................87 322 BLITZPLANER www.dehn.it Fig. 5.4.3.8 Staffa portafilo per tetti per aggancio nella scanalatura inferiore della tegola ............................................................105 Fig. 5.5.9 Massima tensione di passo US in base alla profondità di interramento per una bandella di terra rettilinea ..................111 Fig. 5.4.3.9 ZIEGELsnap, per il fissaggio tra tegole piatte o lastre ..........105 Fig. 5.5.10 Fig. 5.4.3.10 Staffa portafilo per tetti PLATTENsnap per costruzioni sovrapposte ..........................................................................105 Resistenza di terra RA dei dispersori di profondità in base alla loro lunghezza I, per terreni con diversa resistività ρE ..........112 Fig. 5.5.11 Resistenza di terra RA dei dispersori radiali incrociati (90°) in base alla profondità di interramento ....................................112 Fig. 5.5.12 Tensione totale di terra UE tra conduttore di terra e superficie del terreno del dispersore radiale incrociato (90°) in base alla distanza dal punto centrale di incrocio (profondità di interramento 0,5 m) ..........................................................................113 Fig. 5.5.13 Resistenza di terra impulsiva Rimp di dispersori orizzontali a uno o più elementi radiali di pari lunghezza ........................114 Fig. 5.5.14 Fattore di riduzione p per il calcolo della resistenza di terra totale RA di dispersori verticali collegati in parallelo ............114 Fig. 5.5.15 Resistenza di terra RA dei dispersori orizzontali e verticali in base alla lunghezza del dispersore l ......................................117 Fig. 5.5.1 Potenziale di superficie e tensioni su dispersore di fondazione FE e dispersore di controllo SE percorso da corrente ............107 Fig. 5.5.1.1 Lunghezze minime dei dispersori ..........................................117 Fig. 5.5.1.2 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio Calcolo esemplificativo ........................................................119 Fig. 5.5.1.3 Dispersore di tipo B - Individuazione del raggio medio ........119 Fig. 5.5.2 Corrente in uscita da un dispersore a sfera ..........................108 Fig. 5.5.2.1 Dispersore di fondazione con conduttore uscente ................119 Fig. 5.5.2.2 Maglia del dispersore di fondazione ....................................119 Fig. 5.5.2.3 Dispersore di fondazione ......................................................119 Fig. 5.5.2.4 Utilizzo del dispersore di fondazione ....................................119 Fig. 5.6.1 Rappresentazione di principio - Distanza di sicurezza ..........136 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato isolata)......................................120 Fig. 5.6.2 Differenza di potenziale in relazione all'altezza ....................136 Fig. 5.6.3 Pilone di captazione con kc = 1 ............................................137 Disposizione del dispersore di terra per una fondazione a strisce (parete dell'interrato e piastra di fondazione isolate) 120 Fig. 5.6.4 Tetto piano con asta di captazione e ventilatore ..................137 Fig. 5.6.5 Determinazione di kc per due pali con fune sospesa e dispersore di tipo B ..............................................................138 Determinazione di kc per un tetto spiovente con 2 calate ....138 Fig. 5.5.2.5 Fig. 5.5.2.6 Fig. 5.5.2.7 Disposizione del dispersore di terra con platea di fondazione chiusa (completamente isolata) ............................................122 Fig. 5.6.6 Fig. 5.5.2.8 Punto fisso di messa a terra ................................................122 Fig. 5.6.7 Tetto spiovente con 4 calate..................................................139 Fig. 5.5.2.9 Disposizione del dispersore di fondazione con platea di fondazione chiusa "vasca bianca"....................................123 Fig. 5.6.8 Valori del coefficiente kc in caso di una rete di conduttori di captazione a maglia e un dispersore di tipo B ......................139 Fig. 5.5.2.10 Disposizione del dispersore all'esterno dell'impermeabilizzazione "vasca nera" ................................................................124 Fig. 5.6.9 Fattori di materiale con asta di captazione su un tetto piano139 Fig. 5.6.10 Valori del coefficiente kc in caso di una maglia a funi di captazione, anelli che collegano le calate e il dispersore di tipo B 141 Fig. 5.5.2.11 Disposizione del dispersore fuori dalla chiusura ermetica "vasca nera" con passaggio supplementare dispersoreedificio nella zona dell'acqua in pressione ............................121 Fig. 5.7.1 Raffigurazione - Tensioni di contato e di passo ....................142 Resistenza di terra RA di un dispersore a sfera con Ø20 cm e 3 m di profondità con ρE = 200 Ωm in base alla distanza x dal centro della sfera..........................................................108 Fig. 5.7.1.1 Zona di protezione per una persona......................................145 Fig. 5.7.1.2 Costruzione del conduttore CUI ............................................145 Fig. 5.7.1.3 Prova in tesnione sotto pioggia ............................................146 Fig. 5.5.3.1 Dispersore ad anello attorno ad un'abitazione......................125 Illustrazione conduttore CUI..................................................146 Fig. 5.5.4 Resistività del terreno ρE con diversi tipi di terreno ..............108 Fig. 5.7.1.4 Fig. 5.7.1.5 Fig. 5.5.4.1 Innesti dei dispersori di profondità DEHN ............................125 (a) Spira calata persona, (b) Induttanza mutua M e tensione indotta Ui ..............................................................................146 Fig. 5.5.4.2 Installazione del dispersore di profondità con supporto e martello vibratore ................................................................126 Fig. 5.7.2 Regolazione del potenziale - Illustrazione schematica e andamento del gradiente ......................................................143 Fig. 5.5.5 Resistività del terreno ρE in base alla stagione senza l’influenza delle precipitazioni (profondità di interramento del dispersore < 1,5m) ..........................................................109 Fig. 5.7.3 Possibile regolazione del potenziale nella zona di ingresso ..144 Fig. 5.7.4 Esecuzione della regolazione del potenziale per una torrefaro o palo di radiotelefonia ........................................................144 Fig. 5.5.3 Fig. 5.5.6 Determinazione della resistività del terreno ρE con un ponte di misura a quattro morsetti secondo il metodo WENNER ....109 Fig. 5.7.5 Regolazione del potenziale con collegamento al dispersore ad anello / dispersore di fondazione ..........................................144 Fig. 5.5.6.1 Impianto di messa a terra interconnesso di uno stabilimento industriale..............................................................................127 Fig. 6.1.1 Fig. 5.5.7 Dipendenza della resistenza di terra RA dalla lunghezza I del dispersore di superficie con diversa resistività del terreno ρE111 Principio dell'equipotenzialità antifulmine comprendente il sistema equipotenziale principale e il sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini........................................................148 Fig. 6.1.2 Barra equipotenziale K12, Art. 563 200 ................................150 Fig. 5.5.7.1.1 Esempio di un elettrodo di misura non polarizzabile (elettrodo rame/solfato di rame) per la presa di un potenziale nell'elettrolito (disegno in sezione)..........................................................128 Fig. 6.1.3 Collare di messa a terra per tubi, Art. 408 014 ....................150 Fig. 6.1.4 Collare di messa a terra per tubi, Art. 407 114 ....................150 Fig. 5.5.7.2.1 Elemento galvanico: ferro/rame ............................................129 Fig. 6.1.5 Fascetta di messa a terra, Art. 540 910 ................................151 Fig. 5.5.7.2.2 Elemento di concentrazione ..................................................129 Fig. 6.1.6 Collegamento equipotenziale passante ................................151 Fig. 5.5.7.2.3 Elemento di concentrazione: ferro nel terreno / ferro nel calcestruzzo ..................................................................................131 Fig. 6.2.1 Scaricatore di corrente da fulmine DEHNbloc NH sulle barre di distribuzione del quadro contatori (vedi 6.2.2) ................152 Fig. 5.5.7.2.4 Elemento di concentrazione: acciaio zincato nel terreno / acciaio (nero) nel calcestruzzo ..............................................131 Fig. 6.2.2 Scaricatore combinato omnipolare per il sistema di alimentazione principaleDEHNventil ZP ..............................................152 Tensione di terra UE tra il conduttore di terra e la superficie del terreno, in base alla distanza dal dispersore per bandella (lunga 8 m) a profondità diverse ..........................................111 Fig. 6.3.1 Sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini con sistema di captazione isoltato DEHNconductor per impianti d'antenna professionali secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) ........................................................................153 Fig. 5.5.8 www.dehn.it BLITZPLANER 323 Fig. 6.3.2 Costruzione di un impianto di captazione isolato per antenna radiombile ............................................................................154 Fig. 7.6.2.1 Fig. 7.6.2.2 DEHNventil M TT 255 ............................................................172 Fig. 6.3.3 Sistema di connessione per schermi tipo SAK a tenuta di corrente da fulmine ..............................................................154 Fig. 7.6.3.1 Semplice combinazione con le sigle di coordinamento ........173 Fig. 6.3.4 Equipotenzialità antifulmine per con BLITZDUCTOR CT per un allacciamento di telecomunicazione ....................................155 Fig. 7.7.1.1 Collettore equipotenziale ad anello e punto fisso di messa a terra per la connessione di corpi metallici..........................174 Fig. 6.3.5 Quadro equipotenziale DEHN (DPG LSA) a tenuta di corrente da fulmine per allacciamenti in tecnica a striscie per LSA-2/10 ................................................................................155 Fig. 7.7.2.1 Sistema di protezione contro i fulmini con schermatura locale e protezione dalle sovratensioni coordinata ..............175 Fig. 7.7.2.2 DEHNflex M ..........................................................................175 Fig. 7.1.1 Concetto di zone di protezione da fulminazione ..................156 Fig. 7.7.2.3 Limitatore di sovratensione multipolare DEHNguard M TT....176 Fig. 7.1.2 Esempio per l'esecuzione del concetto di zone di protezione da fulminazione LPZ ..............................................................157 Fig. 7.7.3.1 Protezione per utilizzatori elettronici industriali ........................176 Fig. 7.8.1.1 Scaricatore di corrente da fulmine DEHNbloc tripolare e DEHNventil ZP ......................................................................177 Fig. 7.3.1 Riduzione del campo magnetico attraverso schermature a griglia ........................................................................................159 Fig. 7.3.1.1 Schermo non collegato - Nessuna protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo ..............................................164 Fig. 7.3.1.2 Schermo collegato su entrambi i lati - Protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo....................................164 Fig. 7.3.1.3 Schermo collegato su entrambi i lati - Messa a terra dello schermo diretta e indiretta ....................................................164 Fig. 7.3.1.4 Connessione schermo............................................................165 Fig. 7.3.1.5 Collegamento dello schermo sui due lati - Schermatura contro accoppiamento capacitivo/induttivo......................................165 Fig. 7.3.2 Campo magnetico in caso di fulminazione (LEMP) ..............159 Fig. 7.3.3 Volume per apparecchi elettronici all'interno della LPZ 1 ........159 Fig. 7.3.4 Campo magnetico in caso di fulminazione (LEMP) ..............160 Fig. 7.3.5 Campo magnetico in caso di fulminazione remota (LEMP) ..160 Fig. 7.3.6 Utilizzo di barre di armatura in una struttura per la schermatura e il collegamento equipotenziale ..................................161 Fig. 7.3.7a Rete elettrosaldata zincata per la schermatura di un edificio ..................................................................................161 Un solo SPD (0/1/2) necessario (LPZ 2 integrata in LPZ 1) ....172 Fig. 7.8.1.2 DEHNguard TT H LI - Limitatore di sovratensione multipolare177 Fig. 7.8.1.3 DEHNventil M TNS - Scaricatore combinato modulare ..........177 Fig. 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 ........................178 Fig. 7.8.2.2 Esempio per il coordinamento energetico nell'applicazione degli scaricatori secondo la classe degli scaricatori Yellow/Line e attribuzione del simbolo della classe scaricatore Yellow/Line ............................................................................178 Fig. 8.1.1 Utilizzo di scaricatori negli impianti di alimentazione elettrica (schema di principio) ............................................................181 Fig. 8.1.3.1 RCD distrutto da un fulmine..................................................185 Fig. 8.1.3.2 Circuito di protezione "3-0" nel sistema TN-C ......................186 Fig. 8.1.3.3a Circuito di protezione "4-0" nel sistema TN-S ......................186 Fig. 8.1.3.3b Circuito di protezione "3+1" nel sistema TN-S ....................186 Fig. 8.1.3.4 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-C-S....................................187 Fig. 8.1.3.5 Utilizzo degli SPD nel sistema TN-S ......................................187 Fig. 8.1.3.6 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - Esempio palazzina uffici con separazione del PEN nel quadro generale ......................188 Fig. 8.1.3.7 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - Esempio palazzina uffici con separazione del PEN nel quadro di distribuzione secondaria ............................................................................189 Fig. 8.1.3.8 Utilizzo degli SPD nel sistema TN - Esempio impianto industriale con separazione del PEN nel quadro di distribuzione secondario ..............................................................................................190 Fig. 7.3.7b Utilizzo della rete elettrosaldata zincata per la schermatura, ad esempio in caso di tetto verde ........................................161 Fig. 7.3.8 Schermatura per edificio........................................................162 Fig. 7.3.9 Collettore di terra ad anello ..................................................162 Fig. 7.4.1 Rete equipotenziale in una struttura ....................................166 Fig. 7.4.2 Collettore equipotenziale ad anello in un locale EDP............166 Fig. 7.4.3 Collegamento del collettore ad anello al sitema equipotenziale attraverso punto fisso di messa a terra ................................166 Fig. 8.1.3.9 Utilizzo di SPD nel sistema TN - Esempio di edificio unifamiliare191 Fig. 8.1.4.1 Sistema TT (230/400 V); versione di circuito "3+1" ..............192 Fig. 7.4.4 Integrazione di sistemi elettronici nella rete equipotenziale 167 Fig. 8.1.4.2 Utilizzo di SPD nel sistema TT................................................193 Fig. 7.4.5 Combinazione dei metodi di integrazione secondo la figura 7.4.4 Integrazione nella rete equipotenziale ........................167 Fig. 8.1.4.3 Utilizzo di SPD nel sistema TT - Esempio di casa unifamiliare ..........................................................................................193 Fig. 7.5.1.1 Connessione EB al punto fisso di terra ................................168 Fig. 8.1.4.4 Utilizzo di SPD nel sistema TT - Esempio palazzina uffici............194 Fig. 7.5.1.2 Collegamento PAS al punto fisso di messa a terra................165 Fig. 8.1.4.5 Utilizzo di SPD nel sistema TT - Esempio impianto industriale ..195 Fig. 7.5.2.1 Trasformatore all'esterno della struttura ..............................169 Fig. 8.1.5.1a Sistema IT senza neutro distribuito; circuito "3-0" ..............196 Fig. 7.5.2.2 Trasformatore all’interno della struttura (zona LPZ 0 integrata nella zona LPZ 1)................................169 Fig. 8.1.5.1b Sistema IT con neutro distribuito; circuito "4-0" ..................196 Fig. 7.5.2.3 Esempio del sistema equipotenziale in una struttura con diversi punti di entrata delle masse esterne e di un collettore ad anello interno come collegamento delle barri equipotenziali........................................................................................169 Fig. 8.1.5.1c Sistema IT con neutro distribuito; circuito "3+1" ................196 Fig. 8.1.5.2 Utilizzo di SPD nel sistema IT senza neutro distribuito..............197 Fig. 8.1.5.3 Utilizzo di SPD nel sistema IT 400 V - Esempio senza neutro distribuito ..................................................................197 Esecuzione della protezione contro i fulmini interna con un punto di entrata comune a tutti i servizi ..............................170 Fig. 8.1.5.4 Utilizzo di SPD nel sistema IT 230/400 V - Esempio con conduttore neutro distribuito ................................................198 Fig. 7.5.2.5 Scaricatore combinato DEHNventil........................................170 Fig. 8.1.6.1 Fig. 7.5.2.6 Collegamento equipotenziale antifulmine per sistema di alimentazione e informatico centrale in un solo punto ........170 Collegamento a V di dispositivi di protezione da sovratensione ........................................................................199 Fig. 8.1.6.2 Fig. 7.5.2.7 Scaricatore di corrente da fulmine nel passaggio LPZ 0A – 1 171 Principio del "morsetto di collegamento doppio" (ZAK) Rappresentazione unipolare ..................................................199 Fig. 7.5.3.1 Confronto delle ampiezze delle corrente di prova forma d'onda 10/350 µs e 8/20 µs a pari carico ..................172 Fig. 8.1.6.3 Morsetti doppio STAK 2x16 ..................................................199 Fig. 7.5.2.4 324 BLITZPLANER www.dehn.it Fig. 8.1.6.4 Collegamento dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni nella diramazione ..................................................................199 Fig. 8.2.6 Caratteristica di innesco di uno scaricatore a gas con du/dt = 1 kV/µs......................................................................209 Fig. 8.1.6.5 DEHNbloc Maxi S: Scaricatore di corrente da fulmine coordinato con prefusibile integrato ....................................199 Fig. 8.2.7 Circuito di prova per la determinazione della tensione di limitazione ............................................................................210 Fig. 8.1.6.6 Limitatore di sovratensione VNH Tipo 2 per l'utilizzo con portafusibili NH ....................................................................198 Fig. 8.2.8 Limitazione della tensione con corrente impulsiva di scarica nominale ..................................................................................210 Fig. 8.1.6.7 Lunghezza di collegamento massime suggerite per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni nella diramazione ............200 Fig. 8.2.9 Corrente nominale del BLITZDUCTOR CT ..............................210 Fig. 8.2.10 Banda di frequenza tipica di un BLITZDUCTOR CT ................210 Punto di vista dell'utilizzatore, posa sfavorevole dei conduttori ..............................................................................201 Fig. 8.2.11 Edificio con LPS esterno e cavi installati tra due edifici secondo il concetto di protezione da fulminazione a zone....211 Fig. 8.1.6.8b Punto di vista dell'utilizzatore, posa favorevole dei conduttori ..............................................................................201 Fig. 8.2.12 Edificio senza LPS esterno e linee esterne entranti ..............211 Fig. 8.2.13 Edificio con LPS esterno e linee interne posate secondo il concetto di protezione da fulminazione a zone ..........................211 Fig. 8.2.14 Edificio senza LPS esterno e linee interne ............................211 Fig. 8.2.15 Schema a blocco - Misura temperatura ................................214 Fig. 9.1.1 Schema di pricipio di un convertitore di frequenza ..............228 Fig. 9.1.2 Connessione dello schermo del cavo d'alimentazione motore secondo i requisiti EMC ........................................................228 Fig. 9.1.3 Schema generale di un convertitore di frequenza con limitatori di sovratensione ....................................................................229 Fig. 9.2.1 Isolamento del suolo per la riduzione delle tensioni di contatto derivanti da fulminazioni su un palo di illuminazione ..........231 Fig. 9.2.2 Controllo del potenziale per la riduzione delle tensioni di passo causati da fulminazioni su un palo di illuminazione ..232 Fig. 8.1.6.8a Fig. 8.1.6.9 Disposizione dei dispositivi di protezione nell'impianto e la lunghezza di collegamento efficace risultante ......................201 Fig. 8.1.6.10 Cablaggio a V ........................................................................201 Fig. 8.1.6.11 Cablaggio a V dello scaricatore combinato DEHNventil M TNC tramite pettine ......................................................................201 Fig. 8.1.6.12 Cablaggio in parallelo ..........................................................202 Fig. 8.1.6.13 Posa dei conduttori................................................................202 Fig. 8.1.7.1 Circuito di protezione One-port ............................................203 Fig. 8.1.7.2 Circuito di protezione Two-port ............................................203 Fig. 8.1.7.3 SPD con collegamento passante............................................203 Fig. 8.1.7.4 Esempio DEHNventil, DV M TNC 255 ....................................203 Fig. 8.1.7.5 Esempio DEHNguard (M) TNS/TT ..........................................204 Fig. 8.1.7.6 Esempio DEHNrail..................................................................204 Fig. 9.2.3 Fig. 8.1.7.7 Comportamento dei fusibili NH durante la sollecitazione con corrente impulsiva 10/350 µs ................................................205 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona di protezione da fulminazione 0A ..............................................232 Fig. 9.2.4 Fig. 8.1.7.8 Corrente e tensione su un fusibile 25 A-NH che sta fondendo durante la sollecitazione con corrente impulsiva di fulmine ..205 Corpi illuminanti esterni 3 x 230/400 V su palo in zona di protezione da fulminazione 0A ..............................................233 Fig. 9.2.5 Fig. 8.1.7.9 Utilizzo di un fusibile di protezione separato per lo scaricatore..............................................................................205 Corpo illuminante esterno 230 V a parete in zona di protezione da fulminazione 0B ......................................................233 Fig. 9.2.6 Fig. 8.1.7.10 Riduzione della corrente susseguente attraverso il principio RADAX-Flow brevettato ........................................................206 Corpo illuminante esterno 3 x 230/400 V su palo in zona di protezione da fulminazione 0B ..............................................233 Fig. 9.3.1 Schema di sistema per un impianto biogas ..........................234 Fig. 8.1.7.11 Selettività della corrente susseguente del DEHNventil M all'intervento di fusibili NH con diverse correnti nominali ....206 Fig. 9.3.2 Applicazione del sistema DEHNiso-Combi per la protezione di un fermentatore con copertura in tela ..................................236 Fig. 8.2.1 Classificazione degli scaricatori ............................................207 Fig. 9.3.3 Fig. 8.2.1.1 Accoppiatore ottico - Schema di principio ............................216 Protezione di un fermentatore con copertura in tela con pali di captazione componibili in acciaio ..............................236 Fig. 8.2.2 Comportamento di limitazione ..............................................208 Fig. 9.3.4 Protezione del fermentatore tramite asta di captazione isolata con 1 conduttura HVI ................................................237 Fig. 9.3.5 Protezione del fermentatore tramite asta di captazione isolata con 2 condutture HVI ................................................237 Fig. 8.2.2.1 Modello dei vari livelli di edificio ..........................................217 Fig. 8.2.3 Indicazione su particolari applicazioni ..................................208 Fig. 8.2.3.1 Cablaggio generico................................................................218 Fig. 9.3.6 Fermentatore in lastre metalliche avvitate ............................238 Fig. 8.2.3.2 Effetti da fulmine in un cablaggio IT ....................................219 Fig. 9.3.7 Fig. 8.2.4 Tensione nominale ................................................................208 Protezione del fermentatore in lastre metalliche con dispositivo di captazione isolato ......................................................238 Fig. 8.2.4.1 Calcolo di L0 e C0..................................................................221 Fig. 8.2.4.2a SPD a sicurezza intrinseca ....................................................222 Fig. 9.3.8 Serbatoio in acciaio saldato ..................................................238 Fig. 9.3.9 Impianto di terra ammagliato per impianto biogas ..............239 Fig. 8.2.4.2b Schema di principio del BXT ML4 BD EX 24…. ....................222 Fig. 9.3.10 Estratto di un disegno schematico per un impianto biogas ..240 Fig. 8.2.4.3 SPD in impianti a rischio d'esplosione - Tenuta all' isolamento > 500 V AC ............................................................................223 Fig. 9.3.11 Protezione da sovratensioni per reti informatiche ................242 Fig. 9.3.12 Moduli scaricatore combinato con LifeCheck ........................243 Fig. 8.2.4.4 Caso di applicazione - Tenuta all'isolamento < 500 V AC ....224 Fig. 9.3.13 Fig. 8.2.5 Circuito di prova per la determinazione della tensione di limitazione con velocità di salita della tensione du/dt = 1 kV/µs ..................................................................................209 Scaricatore di sovratensione DEHNpipe per l'esterno da avvitare su apparecchi in campo a due fili ............................243 Fig. 9.4.1 Rappresentazione schematica di un impianto di depurazione ..........................................................................245 Fig. 8.2.5.1 Installazione corretta ............................................................225 Fig. 9.4.2 Fig. 8.2.5.2 Installazione più frequente ....................................................225 Suddivisione della centrale di controllo in zone di protezione da fulminazione LPZ ..............................................................246 Fig. 8.2.5.3 Collegamento equipotenziale eseguito in modo errato ..........226 Fig. 9.4.3 Linee entranti nella centrale di controllo ..............................247 Fig. 8.2.5.4 Posa di conduttori errata ......................................................226 Fig. 9.4.4 Metodo dell'angolo di protezione secondo CEI EN 62305-3 ......248 Separazione dei cavi nei canali ............................................227 Fig. 9.4.5 Sistema equipotenziale secondo CEI EN 62305-3 ................248 Fig. 8.2.5.5 www.dehn.it BLITZPLANER 325 Fig. 9.4.6 DEHNventil nel quadro di comando per la protezione dell'impianto di alimentazione ........................................................249 Fig. 9.10.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici senza connessione dei sistemi di messa a terra..........270 Fig. 9.4.7 Dispositivo di protezione da sovratensioni DCO ME 24 nel quadro di comando per la protezione del completo sistema CMR ......................................................................................250 Fig. 9.10.3 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici con connessione dei sistemi di messa a terra ............271 Fig. 9.10.4 Fig. 9.4.8 Dispositivo di protezione da sovratensione DCO ME 24 nel quadro di comando, entrata dei cavi dal basso ....................250 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni, cablaggio tra edifici senza connessione dei sistemi di messa a terra, con cablaggio del KNX in fibra ottica ..........................................271 Fig. 9.5.1 Distanze orizzontali e veritcali per antenne che non necessitano di un collegamento a terra ................................251 Fig. 9.11.1 Edificio amministrativo con impianti di elevata richiesta di disponibilità ..........................................................................272 Fig. 9.5.2 Esempi di dispersori ammessi................................................252 Fig. 9.12.1 Esempio di sistema M-Bus ....................................................274 Fig. 9.5.3 Messa a terra e collegamenti equipotenziali per antenne su edifici senza LPS eterno ........................................................253 Fig. 9.12.2 Concetto di protezione per sistema M-Bus per edifici con protezione contro i fulmini esterna ......................................276 Fig. 9.5.4 Antenna con asta di captazione su copertura piana di edifici con LPS esterno ....................................................................253 Fig. 9.12.3 Concetto di protezione per sistema M-Bus per edifici senza protezione contro i fulmini esterna ......................................278 Fig. 9.5.5 Antenna con asta di captazione e distanziatori ad elevata capacità di isolamento su tetto a falda di edifici con LPS esterno ....253 Fig. 9.13.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni per SIMATIC NET PROFIBUS FMS e DP..............................................................279 Fig. 9.5.6 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d'antenna con LPS esterno e con dispositivo di captazione isolato........254 Fig. 9.13.2 Protezione da sovratensione per linee bus PROFIBUS PA......280 Fig. 9.14.1 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per ADSL con terminale analogico ..............................................................284 Fig. 9.5.7 Limitatori di sovratensione a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d'antenna senza LPS esterno e con dispositivo di captazione isolato ....254 Fig. 9.14.2 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per allacciamento ISDN e ADSL ..............................................................284 Fig. 9.5.8 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti d'antenna senza LPS esterno ..................................................................................254 Fig. 9.14.3 Protezione da sovratensioni per impianti TC “ISDN multiplex primario” ..............................................................................285 Fig. 9.15.1 Fig. 9.5.8 Scaricatore combinato a valle della barra equipotenziale per gli schermi dei cavi coassiali in impianti di distribuzione interrati ..................................................................................254 Suddivisione di un impianto EX in zone di protezione da fulminazione (LPZ) ................................................................286 Fig. 9.15.2 Sistema di captazione con aste e funi di captazione per un serbatoio................................................................................287 Fig. 9.6.1 Impianto di mungitura moderno ..........................................256 Fig. 9.15.3 Fig. 9.6.2 Dosaggio automatico del mangime ......................................256 Esecuzione dell'equipotenzialità antifulmine secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) su base del collegamento equipotenziale principale secondo CEI 64-410, -540 ............................288 Fig. 9.6.3 Impianto di aerazione e lavaggio ..........................................256 Fig. 9.15.4 Fig. 9.6.4 Impianto di riscaldamento con recupero del calore e fornitura dell'acqua industriale..............................................257 DEHNventil DV M TT 255 nel quadro di comando per la protezione sull'alimentazione................................................288 Fig. 9.15.5 Fig. 9.6.5 Quadri di comando per l'impianto di mungitura automatico 257 Dispositivi di protezione da sovratensioni in un circuito a sicurezza intrinseca................................................................288 Fig. 9.6.6 Mucca con collare e chip di registrazione ............................257 Fig. 9.15.6 BCT MOD MD EX 24 per circuiti a sicurezza intrinseca ........289 Fig. 9.6.7 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, abitazione con ufficio....................................................258 Fig. 9.15.7 Limitatore di sovratensione per apparecchi in campo DEHNpipe, DPI MD EX 24 M2................................................290 Fig. 9.6.8 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni nell'agricoltura, stalle ............................................................................258 Fig. 9.16.1 Laboratorio della DEHN + SÖHNE corrente impulsiva massima 200 kA dell'onda 10/350 µs ..................................................292 Fig. 9.7.1 Impianto di videosorveglianza - Protezione da fulmine e sovratensione ........................................................................260 Fig. 9.16.2 Concetto di protezione a zone per impianto eolico ..............293 Fig. 9.16.3 Rete di terra per un impianto ad energia eolica....................294 Fig. 9.7.2 Telecamera nell'area protetta di un'asta di captazione ........261 Fig. 9.16.4 Fig. 9.7.3 Impianto di videosorveglianza - Protezione da sovratensioni..262 Installazione dello scaricatore combinato DEHNbloc Maxi nel sistema 400/690 V TN-C ........................................................294 Fig. 9.8.1 Impianto elettroacustico modulare con dispositivi di protezione da sovratensioni ..................................................263 Fig. 9.16.5 Limitatore di sovratensione DEHNguard, DG MOD 750 + DG M WE 600........................................................................295 Fig. 9.8.2 Struttura senza protezione contro i fulmini esterna e altoparlante a tromba in LPZ 0A protetto con scaricatore combinato ............................................................................264 Fig. 9.16.6 Installazione degli scaricatori di corrente da fulmine e da sovratensione BLITZDUCTOR XT ............................................295 Fig. 9.17.1 Stazione radiomobiole duale ................................................296 Fig. 9.8.3 Struttura con protezione contro i fulmini esterna e altoparlante a tromba in LPZ 0B protetto con limitatore di sovratensione ........................................................................264 Fig. 9.17.2 Schema di principio ..............................................................296 Fig. 9.17.3 Costruzione principale di una RBS con applicazione di DVA CSP 3 P 100 FM e DG M TT 275....................................297 Fig. 9.9.1 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica digitale ............................................266 Fig. 9.9.2 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio - loop analogico ................................................266 Fig. 9.9.3 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antintrusione in tecnica analogica ........................................267 Fig. 9.9.4 Protezione contro i fulmini e sovratensioni di una centrale antincendio - in tecnica analogica ........................................267 Fig. 9.10.1 Applicazione BUStector ..........................................................269 326 BLITZPLANER Fig. 9.18.1.1 Scaricatore combinato tipo 1, DEHNlimit PV, per la protezione di inverter fotovoltaici dalle sovratensioni anche in caso di fulminazioni dirette ..................................................300 Fig. 9.18.1.2 Limitatore PV unipolare tipo 2, DEHNguard PV 500 SCP, con dispositivo di corto circuito ..................................................300 Fig. 9.18.1.3 Guasto all'isolamento sul generatore PV ..............................301 Fig. 9.18.1.4 Sovraccarico del limitatore di sovratensione per causa di un guasto all'isolamento ............................................................301 www.dehn.it Fig. 9.18.1.5 L'attivazione del dispositivo di sezionamento e di c.to c.to del DEHNguard PV 500 SCP garantisce il funzionamento sicuro anche in caso di guasto nel generatore PV ..........................301 Fig. 9.18.1.6 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impainto PV su un edificio senza protezione contro i fulmini esterna..302 Fig. 9.18.1.7 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impainto PV su un edificio con protezione contro i fulmini esterna e rispetto della distanza di sicurezza s ....................................302 Fig. 9.18.1.8 Concetto di protezione dalle sovratensioni per un impainto PV su un edificio con protezione contro i fulmini esterna e senza rispetto della distanza di sicurezza s ..........................304 Fig. 9.18.2.1 Mappa di un impianto PV con grandi dimensioni posto in campo....................................................................................306 Fig. 9.18.2.2 Schema di principio della protezione dalle sovratensioni per una centrale fotovoltaica ......................................................307 Fig. 9.18.2.3 Concetto di protezione per rilievo e elaborazione dati..........308 Tabella 5.4.1.2 Elementi di dilatazione nella protezione contro i fulmini Applicazione raccomandata ..................................................100 Tab. 5.4.2.1a Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di un'abitazione ........................................................................101 Tab. 5.4.2.1a Elementi per la protezione contro i fulmini esterna di una struttura industriale ..............................................................102 Tabella 5.5.1 Formule per il calcolo della resistenza di terra RA per i diversi tipi di dispersore....................................................................110 Tab. 5.5.7.2.1 Valori potenziali e tassi di asporto dei metalli comunemente usati ......................................................................................130 Tab. 5.5.7.4.1 Combinazione di materiali per impianti di messa a terra con diverse condizioni di superficie (AK > 100 x AA)....................132 Tabella 5.5.8.1 Materiale, forma e sezioni minime dei dispersori ..................135 Tabella 5.7.1 Distanza degli anelli e profondità della regolazione di potenziale........................................................................................144 Tabella 6.1.1 Sezioni per i conduttori equipotenziali ..................................150 Tabella 1.1.1 Norme per la protezione contro i fulmini dal 01.06.2006 ......11 Tabella 7.2.1 Gestione della protezione LEMP per nuovi edifici e per modifiche sostanziali della costruzione o dell'utilizzo di edifici ......158 Tabella 1.1.3 Classificazione dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni.. (SPD)........................................................................................14 Tabella 7.3.1 Attenuazione magnetica delle maglie in caso di fulminazione ravvicinata ............................................................................160 Tabella 2.5.1 Aumento della temperatura ΔT in K di diversi materiali conduttori ................................................................................23 Tabella 2.6.1 Valori limite dei parametri di protezione contro i fulmini e rispettive probabilità ..............................................................24 Tabella 7.3.1.1 Resistenza specifica ρc dello schermo per diversi materiali ..163 Tabella 7.3.1.2 Tenuta alla tensione impulsiva ..............................................163 Tabella 2.6.2 Valori limite dei parametri di protezione contro i fulmini e rispettive probabilità ..............................................................24 Tabella 7.5.2.1 Portata di corrente impulsiva da fulmine richiesta per dispositivi di protezione da sovratensioni Tipo 1, in corrispondenza al livello di protezione e al tipo di impianto utilizzatore in bassa tensione ..................................................................171 Tabella 3.2.3.1 Coefficiente di posizione Cd ....................................................32 Tabella 7.8.2.1 Simboli della classe scaricatori ..............................................179 Tabella 3.2.3.2 Area di raccolta Al e Ai in m2 ....................................................32 Tabella 3.2.3.4 Coefficiente ambientale Ce. ....................................................33 Tabella 7.8.2.2 Attribuzione della classe scaricatore ai passaggi di zona LPZ ........................................................................................179 Tabella 3.2.4.1 Probabilità di danno PB per la definizione delle misure di protezione contro i danni materiali ........................................34 Tabella 8.1.1 Classificazione dei dispositivi di protezione secondo CEI, IEC e EN ........................................................................182 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 ..................................35 Tabella 8.1.7.1 Coefficiente di materiale k per conduttori in rame e alluminio con diversi materiali isolanti..................................................203 Tabella 3.2.5.1 Tipi di danno e tipi di perdita subordinati al punto d'impatto del fulmine ..............................................................................36 Tabella 8.2.2 Correnti nominali dei moduli di protezione BCT....................210 Tabella 3.2.7.1 Componenti di rischio..............................................................37 Tabella 3.2.8.1 Tipici valori di rischio tollerabile RT ........................................39 Tabella 3.3.1.1 Intervalli massimi delle verifiche dell'LPS ................................44 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 corrente I.......................................................................................52 Tabella 8.2.1 Marcatura dei moduli di protezione BCT ..............................208 Tabella 8.2.3 Criteri di scelta per sistemi di misura della temperatura ......215 Tabella 8.2.5.1 Separazione dei conduttori di telecomunicazione e di bassa tensione (secondo EN 50174-2). ..........................................226 Tabella 9.2.1 Dimensioni minime dei conduttori di terra per il collegamento dei pali di illuminazione nella zona 0A tra di loro e all'impianto dell'edificio ........................................................231 Tabella 9.3.1 DEHNiso-Combi Set ..............................................................236 Tabella 5.1.1.2 Flessione della sfera rotolante con due aste oppure due conduttori di captazione paralleli ............................................55 Tabella 9.3.2 Scelta materiale per impianto di terra e sistema equipotenziale ......................................................................239 Tabella 5.1.1.3 Lato di magliatura ..................................................................55 Tabella 9.3.3 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica ....241 Tabella 5.1.1.4 Angolo di protezione α dipendente dal livello di protezione contro i fulmini ........................................................................57 Tabella 5.1.1.5 Spessore minimo delle lamiere metalliche ..............................60 Tabella 5.1.4.1 Protezione contro i fulmini per coperture in metallo - Altezza delle punte di captazione ........................................................65 Tabella 9.3.4 Protezione da sovratensioni per reti informatiche..................242 Tabella 9.3.5 Scaricatori di sovratensione per tecnica CMR ......................242 Tabella 9.3.6 Scaricatori di sovratensione per apparecchi in campo ..........242 Tabella 9.7.1 Protezione da fulmini e sovratensione per linee di segnale ........261 Tabella 5.2.1.1 Valori tipici della distanza tra le calate secondo CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) ................................................83 Tabella 9.7.2 Protezione da fulmine e sovratensioni per linee d'alimentazione261 Tabella 5.2.2.1 Aumento massimo della temperatura ΔT in K dei diversi materiali per calate..........................................................................84 Tabella 9.9.2 Scelta dei dispositivi di protezione ......................................268 Tabella 5.3.1 Materiale, forma e sezioni minime di conduttori di captazione, aste di captazione e conduttori di discesa ..............................97 Tabella 9.12.1 Velocità massima di trasmissione dati ..................................275 Tabella 5.4.1 Combinazioni di materiali........................................................99 Tabella 5.4.1.1 Calcolo della dilatazione termica ΔL dei conduttori metallici nella protezione contro i fulmini ........................................100 www.dehn.it Tabella 9.9.1 Descrizione degli scaricatori ..................................................268 Tabella 9.10.1 Descrizione degli scaricatori ..................................................270 Tabella 9.12.2 Valori relativi a capacità e impedenza in serie dei dispositivi di protezione da sovratensioni ..............................................275 Tabella 9.12.3 Scelta dello scaricatore combinato a seconda del sistema di rete277 BLITZPLANER 327 Tabella 9.12.4 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale ........277 Tabella 9.17.3 Protezione da sovratensioni per allacciamenti alla rete fissa 298 Tabella 9.12.5 Protezione da sovratensione per l'alimentazione elettrica ....277 Tabella 9.17.4 Protezione da sovratensioni per la tecnica di trasmissione ..298 Tabella 9.12.6 Protezione da sovratensioni per interfaccia di segnale ........278 Tab. 9.18.1.1 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni per impianti PV su edifici senza protezione contro i fulmini esterna ..................................................................................303 Tabella 9.12.7 Protezione da sovratensioni per l'alimentazione elettrica ....278 Tabella 9.13.1 Protezione da sovratensioni per linee bus PROFIBUS DP/ PROFIBUS FMS ......................................................................279 Tabella 9.13.2 Protezione da sovratensioni per linee bus PROFIBUS PA ......280 Tabella 9.13.3 Protezione da sovratensioni per alimentazione elettrica ......281 Tabella 9.15.1 Esempio per trasduttore di misura temperatura....................289 Tabella 9.15.2 Dispositivi di protezione da sovratensioni per l'impiego nei circuiti di misura e sistemi bus a sicurezza intrinseca ..........290 Tabella 9.17.1 Selettività degli scaricatori Tipo 1..........................................298 Tabella 9.17.2 Limitatore di sovratensione standardizzato Tipo 2 ................298 328 BLITZPLANER Tab. 9.18.1.2 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna e con rispetto della distanza di sicurezza s ..........................303 Tab. 9.18.1.3 Scelta dei dispositivi di protezione da sovratensioni per impianti PV su edifici con protezione contro i fulmini esterna e senza rispetto della distanza di sicurezza s ........................304 Tab. 9.18.2.1 Scelta dei dispositivi di protezione per centrali fotovoltaiche ....................................................................................307 Tab. 9.18.2.2 Dispositivi di protezione da sovratensione per rilievo ed elaborazione dati ..................................................................308 www.dehn.it