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
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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
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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
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5.6
Isolamento elettrico della protezione contro i fulmini esterna – Distanza di sicurezza . . . . . .134
5.7
Tensione di contatto e di passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
5.7.1
Controllo delle tensioni di contatto delle calate per impianti di protezione contro i fulmini .144
6
Protezione contro i fulmini interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
6.1
Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
6.2
Collegamento equipotenziale per impianti elettrici a bassa tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152
6.3
Collegamento equipotenziale per sistemi informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152
7
Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro gli effetti elettromagnetici
del fulmine LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
7.1
Concetto di zone di protezione da fulmine LPZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
7.2
Gestione di protezione contro i rischi di LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
7.3
Calcolo dell’attenuazione del campo magnetico della schermatura per edifici/locali . . . . . . .159
7.3.1
Schermature di cavi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
7.4
Rete equipotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166
7.5
Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A e LPZ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
7.5.1
Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
7.5.2
Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione energetica . . . . . . . . . . . . . . . . .168
7.5.3
Collegamento equipotenziale per impianti informatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171
7.6
Collegamento equipotenziale al confine da LPZ 0A a LPZ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172
7.6.1
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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)
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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
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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
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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
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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-
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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
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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.
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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).
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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
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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
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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-
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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;
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⇒ 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).
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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).
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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
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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).
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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
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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
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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).
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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).
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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-
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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
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⇒
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
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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.
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⇒ 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-
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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-
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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
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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
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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
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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;
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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®
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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®)
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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
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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
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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.
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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
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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
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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-
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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-
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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
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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-
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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
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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
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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
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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)
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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-
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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-
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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
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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).
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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
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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
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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
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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).
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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)
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
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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)
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⇒ 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
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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:
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⇒ 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
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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
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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-
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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
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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,
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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
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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
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⇒ 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
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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.
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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
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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
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⇒ 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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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).
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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)
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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.
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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.
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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).
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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
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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.
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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
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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
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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
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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-
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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
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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.
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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)
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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-
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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:
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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)
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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).
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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
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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
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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
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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
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⇒ 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
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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
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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
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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.
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⇒ 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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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-
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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).
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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-
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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.
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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
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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
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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
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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
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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:
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Gesamtverband der Schadenversicherer e. V.
(GDV), Köln.
www.dehn.it
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2. VDE/ABB-Blitzschutztagung, 6./7.11.1997, NeuUlm: Neue Blitzschutznormen in der Praxis. Berlin/Offenbach: VDE-Verlag GmbH.
Wettingfeld, K.
Explosionsschutz nach DIN VDE 0165 und
Betriebssicherheitsverordnung
VDE-Schriftenreihe Band 65, 3. Auflage: 2005
Pubblicazioni
BLIDS Blitz-Informationsdienstleistung,
Siemens AG, ATD IT PS KHE, Siemensallee 84, Karlsruhe
VDE-Info 12:
Blitzkugelverfahren – Untersuchung von blitzeinschlaggefährdeten Bereichen am Beispiel des
Aachener Doms. 1. Auflage, 1998
V. Kopecky,
Erfahrungen in der Prüfung von inneren Blitzschutzanlagen
Elektropraktiker-Online http://www.elektropraktiker.de/fach-info/artikel/frei/epblitz/epblitz.htm
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Attenuation Measurements for enclosures, electromagnetic Shielding, for electronic Test purposes, method of United States Government , Printing Office, Washington, 1956.
Overmöhle, K.:
Nutzung regenerativer Energien – Kurzanalyse
des Marktes für Windkraftprojektierer in Deutschland; Update 2002
Dipl.-Chem. Dr. Jürgen Kulka
Die Betriebssicherheitsverordnung – eine Umsetzungshilfe, Dipl.-Chem. Dr. Jürgen Kulka, Staatliches Amt für Arbeitsschutz Essen, Zentrum für
Umwelt und Energie der Handwerkskammer Düsseldorf, Niederrheinische Industrie- und Handelskammer Duisburg/Wesel/Kleve, März 2005, 2.
Aktualisierte Auflage
Die Bibliothek der Technik
Band 36: Frequenzumrichter, Verlag Moderne
Industrie Gerhard Ackermann (Hrsg.); Robert
Hönl (Hrsg.) u.a.:
VDE-Schriftenreihe
Schutz von IT-Anlagen gegen Überspannungen,
Band 119, VDE Verlag GmbH Berlin und Offenbach, 2006
Rudolph, W. / Winter, O.
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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