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Impianti tecnologici dell’infrastruttura
PV – Pedemontana Veneta
Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
RELAZIONE ESPLICATIVA E DI CALCOLO PROBABILITÀ DI
FULMINAZIONE E RISCHIO DOVUTO AL FULMINE
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
SOMMARIO
1.
NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO.......................................................................... 4
2.
CENTRO DI MANUTENZIONE ....................................................................................... 5
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Descrizione generica della struttura e caratteristiche .................................................. 5
Posizione geografica ................................................................................................... 5
Caratteristiche architettoniche ..................................................................................... 5
Suddivisione in zone ................................................................................................... 7
Calcolo delle aree di raccolta Ad – Al e dei numeri di eventi pericolosi annui ND
– NL. ........................................................................................................................... 9
2.5.1 Calcolo dell’area di raccolta della struttura Ad (area di raccolta di riferimento
per la valutazione della frequenza di fulminazione diretta sulla struttura) e
ND (numero di fulmini che possono colpire la struttura in un anno)...................... 9
2.5.2 Calcolo di Al (area di raccolta di riferimento per la valutazione della
probabilità di fulminazione diretta sulle linee elettriche esterne entranti
nell’edificio) e NL (numero di eventi pericolosi all’anno) ...................................... 11
2.6 Criteri di calcolo del rischio........................................................................................ 13
2.7 Calcolo del rischio di tipo 1 (perdita di vite umane) ................................................... 18
2.7.1 Componente RA (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo nella
zona che si estende per 3 m all’esterno della struttura dovuto a
fulminazione diretta)............................................................................................ 18
2.7.2 Componente RB (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della
struttura a causa di una fulminazione diretta sulla struttura) ............................... 19
2.7.3 Componente RU (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo
all’interno dalla struttura per fulminazione diretta su una linea entrante). ........... 23
2.7.4 Componente RV (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della
struttura a causa di una fulminazione diretta sulla linea entrante nella
struttura) ............................................................................................................. 25
2.8 Calcolo dei rischi totali .............................................................................................. 26
2.8.1 Rischio dovuto alla fulminazione diretta sulla struttura Rd .................................. 26
2.8.2 Rischio dovuto a fulminazione indiretta............................................................... 26
2.8.3 Rischio totale R................................................................................................... 26
3.
CENTRO DI STOCCAGGIO SOLUZIONI SALINE ....................................................... 27
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Descrizione generica della struttura e caratteristiche ................................................ 27
Posizione geografica ................................................................................................. 27
Caratteristiche architettoniche ................................................................................... 27
Suddivisione in zone ................................................................................................. 29
Calcolo delle aree di raccolta Ad – Al e dei numeri di eventi pericolosi annui ND
– NL. ......................................................................................................................... 31
3.5.1 Calcolo dell’area di raccolta della struttura Ad (area di raccolta di riferimento
per la valutazione della frequenza di fulminazione diretta sulla struttura) e
ND (numero di fulmini che possono colpire la struttura in un anno).................... 31
3.5.2 Calcolo di Al (area di raccolta di riferimento per la valutazione della
probabilità di fulminazione diretta sulle linee elettriche esterne entranti
nell’edificio) e NL (numero di eventi pericolosi all’anno) ...................................... 33
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3.6 Criteri di calcolo del rischio........................................................................................ 34
3.7 Calcolo del rischio di tipo 1 (perdita di vite umane) ................................................... 39
3.7.1 Componente RA (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo nella
zona che si estende per 3 m all’esterno della struttura dovuto a
fulminazione diretta)............................................................................................ 39
3.7.2 Componente RB (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della
struttura a causa di una fulminazione diretta sulla struttura) ............................... 40
3.7.3 Componente RU (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo
all’interno dalla struttura per fulminazione diretta su una linea entrante). ........... 44
3.7.4 Componente RV (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della
struttura a causa di una fulminazione diretta sulla linea entrante nella
struttura) ............................................................................................................. 46
3.8 Calcolo dei rischi totali .............................................................................................. 47
3.8.1 Rischio dovuto alla fulminazione diretta sulla struttura Rd .................................. 47
3.8.2 Rischio dovuto a fulminazione indiretta............................................................... 47
3.8.3 Rischio totale R................................................................................................... 47
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1. NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO
Il calcolo della probabilità di fulminazione sugli edifici in oggetto è stato svolto sulla base
delle seguenti norme:
• Norma CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1) 1° edizione aprile 200 6 fascicolo 8226 “Protezione contro i fulmini. Parte 1: principi generali”
• Norma CEI EN 62305-2 (CEI EN 62305-2) 1° edizione aprile 2006 fascicolo 8227 “Protezione contro i fulmini. Parte 2: valutazione del rischio”
• Norma CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) 1° edizione aprile 2006 fascicolo 8228 “Protezione contro i fulmini. Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le
persone”
• Norma CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) 1° edizione aprile 200 6 fascicolo 8229 “Protezione contro i fulmini. Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture”
• Norma CEI 81-3 Fascicolo n. 5180 Edizione 1999 - “Valori medi del numero di fulmini
a terra per anno e per chilometro quadrato dei comuni d’Italia, in ordine alfabetico”
• Norma CEI 81-10;V1 Fascicolo n. 9491 Edizione 2008 - Variante “Protezione contro i
fulmini”
• Norma CEI EN 62305-3/A11 Class. CEI 81-10/3;V1 - CT 81 - Fascicolo 9882 - Anno
2009 - “Protezione contro i fulmini Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per
le persone”
• Norma CEI EN 50164-2 - Class. CEI 81-15 - CT 81 - Fascicolo 10310E - Anno 2010 “Componenti per la protezione contro i fulmini Parte 2: prescrizioni per i conduttori di
terra e gli elementi del dispersore.
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2.
CENTRO DI MANUTENZIONE
2.1 Descrizione generica della struttura e caratteristiche
2.2 Posizione geografica
Il volume in oggetto è ubicato nel comune di MASON VICENTINO (VI), il numero di
fulmini all’anno per km2 è pari a 4 (Vedi CEI EN 62305-3 3° Edizione).
La struttura è isolata, non vi sono altri oggetti nelle vicinanze per cui assumiamo per il
coefficiente di posizione (CEI EN 62305-2 allegato A tabella A.2) il valore
Cd = 1
2.3 Caratteristiche architettoniche
La struttura che si deve proteggere coincide con l’intero edificio in quanto appartiene ad
una costruzione senza rischio di esplosione ed è separata da altre costruzioni adiacenti
con pareti aventi resistenza al fuoco superiore a REI 120. (CEI EN 62305/2 allegato A
art. A2.1.2)
Secondo l’articolo 3.1.3 della CEI EN 62305-2 e relativa nota si considerano a rischio di
esplosione i luoghi contenenti esplosivi solidi o zone classificate di tipo 0 secondo CEI
31-30 o tipo 20 secondo CEI 31-52.
Tabella 1.2 – Caratteristiche della struttura
Parametro
Località della struttura
Destinazione d’uso della struttura
Dimensioni (m)
Posizione
Tipologia di costruzione
Pavimenti interni
Pavimenti esterni per una distanza di 3 m
dall’edificio
LPS
Schermatura della struttura
Persone presenti nella struttura
Commento
Mason Vicentino (VI)
Uffici
Struttura monoblocco
(40,0x30,0x8,0)
Isolata
Edificio cemento
armato
Ceramica
Terreno
agricolo
o
cemento
Presente
Non presente
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La struttura ha forma complessa e verrà assimilata, ai fini del calcolo, ad un
parallelepipedo. Detto parallelepipedo contiene interamente la struttura per cui l’errore
introdotto, nel calcolo dell’area di raccolta, è in eccesso e perciò a favore della
sicurezza.
Il carico di incendio non è noto tuttavia, date le caratteristiche della struttura ed il tipo di
attività svolta all’interno, assumiamo un valore compreso fra 400 MJ/m2 e 800 MJ/m2
per cui il rischio da incendio è ordinario.
Il tipo di danno ipotizzato è costituito da perdite di vite umane (rischio di tipo 1) secondo
le definizioni date in CEI EN 62305-3 art. 5.3.
I valori limiti accettabili dei vari rischi sono dati dalla tabella 7 delle CEI EN 62305-2 art.
5.4 (vedi Tabella 2.2 sottostante).
Tabella 2.2 - Tipici valori di rischio tollerabile
Tipo di perdita
Perdita di vite umane o danni permanenti
Perdita di servizio pubblico
Perdita di patrimonio culturale insostituibile
RT (anni-1)
10-5
10-3
10-3
Per il rischio di tipo 4 (perdite economiche) la norma non stabilisce alcun limite in
quanto la protezione dei beni economici è facoltativa e la decisione deve essere presa
dal Committente in base alla convenienza economica.
Si fa presente che nei calcoli che seguono, in caso di incertezza su un parametro che
influenza la frequenza di fulminazione e perciò il rischio, è stato assunto il valore più
cautelativo nei confronti della sicurezza.
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2.4 Suddivisione in zone
La struttura è stata suddivisa in n. 2 zone in base ai seguenti parametri.
Nelle tabelle che seguono sono riassunte le caratteristiche delle varie zone
Tabella 3.2 - Zona 1 esterna
Parametro
Misure di protezione adottate
Persone presenti nella zona
Commento
Nessuna
10
Tabella 4.2 - Zona interna
Parametro
Persone presenti nella zona
Livello di panico
Impianti interni di energia
Impianti
interni
di
telecomunicazioni
Commento
30
Panico ridotto
Linea energia
Linee telefoniche
Per quanto riguarda la valutazione delle perdite sono stati seguiti i seguenti criteri:
Valori delle perdite per il rischio di morte di persone all’ interno della struttura (CEI EN
62305-2 art. C.2 tabella C.1 e variante V1) (vedi Tabella 5.2 sottostante)
Tabella 5.2 – Valori medi tipici di Lt, Lf, L0
Tipo di struttura
Tutti i tipi (persone all’ interno dell’ edificio)
Tutti i tipi (persone all’ esterno dell’ edificio)
Lt
10-2
10-2
Tipo di struttura
Ospedali, alberghi, civile abitazione
Industriale, commerciale, scuole
Pubblico spettacolo, chiese, musei
altri
Lf
10-2
5·10-3
2·10-3
10-3
Tipo di struttura
Rischio di esplosione
Ospedali
L0
10-2
10-4
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I valori delle perdite per le singole zone sono proporzionali al numero di persone
presenti per cui si calcolano con la formula:
L = Lx·(np/nt)
L valore delle perdite della zona specifica
Lx
valore delle perdite dato dalla norma della zona
np
numero di persone presenti nella zona
nt
numero totale di persone presenti nella struttura (nt = np1+ np2 = 10+30 = 40)
Zona esterna:
Lf = 10-3 · (10/40) = 2,5·10-4
Lt = 10-2 · (10/40) = 2,5·10-3
Zona interna:
Lf = 10-3 · (30/40) = 7,5·10-4
Lt = 10-2 · (30/40) = 7,5·10-3
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2.5 Calcolo delle aree di raccolta Ad – Al e dei numeri di eventi pericolosi annui ND –
NL.
2.5.1 Calcolo dell’area di raccolta della struttura Ad (area di raccolta di riferimento per la
valutazione della frequenza di fulminazione diretta sulla struttura) e ND (numero di
fulmini che possono colpire la struttura in un anno).
Facciamo riferimento ad un volume a forma di parallelepipedo regolare di dimensioni
(L = lunghezza, W = larghezza, H = altezza)
L = 40,00 m
W = 30,00 m
H = 8,00
m
L’area di raccolta A della struttura isolata (CEI EN 62305/2 allegato A art. A.2.1)
è data da:
Ad = L · W + 6 · H · (L+W) + 9 · π · H2
Sostituendo i valori nella formula si ottiene
Ad = 40,00 · 30,00 + 6 · 8,00 · (40,00+30,00) + 9 · π · 8,002 = 6368,64 m2
L’area Ad è stata anche calcolata con il personal computer utilizzando il programma
FLASH ottenendo gli stessi risultati:
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Il numero di eventi pericolosi per la struttura (ND) è dato dalla formula (CEI EN 62305-2
allegato A art. A.2.4):
ND = Ng · Ad · Cd · 10-6 fulmini/anno
Ng = 4 numero di fulmini all’anno per km2 (CEI EN 62305-3 2° Edizione)
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Cd = 1 fattore di posizione che tiene conto della posizione geografica e della
presenza di altre strutture nelle immediate vicinanze (tabella A.1 della CEI EN
62305-2) (vedi Tabella 6.2 sottostante)
Tabella 6.2 - Coefficiente di posizione Cd - CEI EN 62305-2
Ubicazione relativa
Oggetto circondato da oggetti di altezza più elevata o da alberi
Oggetto circondato da oggetti o da alberi di altezza uguale o
inferiore
Oggetto isolato: nessun altro oggetto nelle vicinanze
Oggetto isolato sulla cima di una collina o di una montagna
Cd
0.25
0.5
1
2
Sostituendo i valori nella formula risulta:
ND = 4 · 6368,64 · 1 · 10-6 = 2,55 · 10-2 fulmini/anno
2.5.2 Calcolo di Al (area di raccolta di riferimento per la valutazione della probabilità di
fulminazione diretta sulle linee elettriche esterne entranti nell’edificio) e NL (numero di
eventi pericolosi all’anno)
Sono presenti una linea di bassa tensione in cavo interrato non schermato e più linee
telefoniche, queste ultime interrate e disposte vicine fra loro per cui le aree di raccolta
sono sovrapposte; non essendo noti i valori della lunghezza del cavo e della resistività
del terreno assumeremo i valori suggeriti dalla Norma (CEI EN 62305-2 allegato A art.
A.4);
a) Linea di potenza (cavo interrato BT non schermato):
Lunghezza della linea
L =1000 m
resistività del suolo
ρ =500 Ω x m.
L’area Al è data dalla formula seguente (tabella A.3 della CEI EN 62305-2 allegato
A):
Al = (LC – 3 · (Ha + Hb)) · √ρ · 10-6 [km2]
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LC = 1000 lunghezza della linea dalla struttura al primo nodo (valore massimo
1000m)
Ha = 8,0
altezza della struttura connessa all’estremità “a” della linea
Hb = 3
altezza della struttura connessa all’estremità “b” della linea
CEI EN 62305-2 - Tabella 7.2 - Aree di raccolta AL e Ai in funzione delle
caratteristiche del servizio
Al
Ai
Aereo
(LC – 3· (Ha + Hb)) · 6 · Hc
1000·Lc
Interrato
(LC – 3· (Ha + Hb)) · √ρ
25 · Lc · √ρ
Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
Al1 = (1000 – 3 · (8,0 + 3)) · √500 = 21622 m2 = 0,021 km2
b) Linea telefonica (cavo interrato non schermato):
Lunghezza della linea
L =1000 m
resistività del suolo
ρ =500 Ω · m.
Ng = 4
Cd
= 1 (vedi Tabella 6.2)
Ct1 = 1 (vedi Errore. L'origine riferimento non è stata trovata..2)
Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
Al2 = (1000 – 3· (8,0 + 0)) · √500 = 21622 m2 = 0,022 km2
NL2 = 4 · 21622 · 1 · 1 · 10-6 = 8,6 · 10-2 fulmini/anno
Per il calcolo dei rischi dovuti a fulminazione diretta sulla linea (componente RU)
assumiamo per il parametro NL la somma dei valori relativi alle due linee:
NL = 8,6 · 10-2 + 1,7 · 10-2 = 0,103 fulmini /anno
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2.6 Criteri di calcolo del rischio
La norma considera 4 tipi di sorgenti di danno e precisamente
S1
fulmini che colpiscono direttamente la struttura
S2
fulmini che cadono in prossimità della struttura
S3
fulmini che colpiscono una linea
S4
fulmini che cadono in prossimità di una linea
I danni possibili sono
D1
danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo
D2
danni materiali (danni meccanici , incendio ecc)
D3
guasti alle apparecchiature per sovratensioni indotte
I fulmini che cadono in prossimità della struttura o di una linea entrante possono
causare solo guasti alle apparecchiature.
Le perdite considerate dalle norme sono:
L1
perdite di vite umane
L2
perdita di un servizio (telefono, acqua, gas, TV , energia elettrica)
L3
perdita di patrimonio culturale insostituibile (musei, pinacoteche ecc)
L4
perdite economiche
Secondo le norme CEI EN 62305-2 il rischio R deriva dalla formula:
R X = N X · PX · L X
NX
numero di fulmini all’anno
PX
probabilità che un fulmine possa causare danno
LX
entità del danno
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Per una struttura la norma considera, sulla base della causa e della tipologia, i seguenti
rischi (CEI EN 62305-2 art. 4.2)
RA
rischio di danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo all’esterno di
un edificio nella zona fino a 3 m dal bordo per fulminazioni dirette sull’edificio
RB
rischio di danno materiale all’interno per fulminazione diretta sull’edificio
RC
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine diretto sull’edificio
RM
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine che cade nelle vicinanze
dell’edificio
RU
rischio di danni ad esseri viventi all’interno dell’edificio per fulmini diretti sulla
linea entrante
RV
rischio di danni materiali per fulmini diretti su una linea entrante della norma
precedente
RW
rischio di guasti alle apparecchiature per fulmini diretti su una linea entrante
RZ
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmini in prossimità di una linea
Se sono a rischio perdite di tipo 1 (perdite di vite umane), di tipo 2 (perdite di un servizio
essenziale) e di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) la protezione è
obbligatoria se il rischio di danno supera determinati valori considerati ammissibili.
I rischi tollerabili (RT) sono (vedi CEI EN 62305-2 art. 5.4 tabella 7)
perdita di vite umane
RT = 10-5
perdita di servizio pubblico essenziale
RT = 10-3
perdita di patrimonio culturale insostituibile
RT = 10-3
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Se sono a rischio solo beni economici la protezione non è obbligatoria per cui la
decisione di adottare ugualmente qualche misura protettiva deve essere presa dal
committente in base al criterio della convenienza economica.
Per le perdite di tipo 1 si considerano in generale solo i rischi di danni per tensioni di
contatto e di passo (componenti RA e RU) e danni materiali (componenti RB e RV). Le
componenti relative ai guasti alle apparecchiature sono prese in considerazione solo
per ospedali (per le apparecchiature per le quali un guasto può causare danno al
paziente) o edifici con pericolo di esplosione.
Per le perdite di tipo 2 (perdita di un servizio essenziale) si considerano tutte le
componenti di rischio ad esclusione di RA ed RU (danni ad esseri viventi per tensioni di
contatto e di passo).
Per le perdite di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) si considerano solo
le componenti per danno materiale RB e RV
Per le perdite economiche, di tipo 4, si considerano in generale tutte le componenti (RA
e RU dovute a danni ad esseri viventi solo se sono presenti animali)
Ossia in generale
Per il rischio di tipo 1 (perdita di vite umane) si considerano le componenti:
R1 = RA + RB + RU + RV
(per ospedali o edifici con rischio di esplosione si considerano, oltre alle precedenti,
anche le componenti di rischio RC, RW, RM, RZ per guasto alle apparecchiature dovuto a
sovratensione)
Per il rischio di tipo 2 (perdita di servizio pubblico essenziale) si considerano le
componenti:
R2 = RB + RC + RM + RZ + RV + RZ
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Per il rischio di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) si considerano le
componenti:
R3 = RB + RV
Per il rischio di tipo 4 (perdite economiche) si considerano le componenti:
R4 = RB + RC + RM + RW + RV + RZ
Se sono presenti animali si considerano anche le componenti RA e RU
Indicando con Rd ed Ri rispettivamente i rischi per fulminazione diretta sull’edificio ed
indiretta si ha
Rd = RA + RB + RC
Ri = RU + RV + RW + RM + RZ
Le componenti di rischio per un servizio sono dovute a fulmini diretti sul sevizio e nelle
immediate vicinanze o fulmini sulla struttura alla quale il servizio è allacciato e
precisamente
RV’
rischio di danni materiali per fulmini diretti sul servizio per danni materiali o
incendio
RW’
rischio di guasti alle apparecchiature per fulmini diretti sul servizio dovute a
sovratensioni per accoppiamento resistivo.
RZ’
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmini in prossimità del servizio
dovute a sovratensioni indotte sulla linea
RB’
rischio di danno materiale al servizio per fulminazione diretta sulla struttura alla
quale il servizio è allacciato dovuto a incendio o effetti meccanici.
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RC’
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine diretto sulla struttura alla
quale il servizio è allacciato per sovratensioni dovute ad accoppiamento resistivo
Le suddette componenti si considerano solo per il calcolo delle perdite di servizio
pubblico essenziale o perdite economiche e precisamente:
Rischio di perdita di servizio pubblico essenziale R2
R2 = RV’+ RW’ + RZ’ + RB’+ RC’
Rischio di perdita economica R4
R4 = RV’+ RW’ + RZ’ + RB’+ RC’
Nel nostro caso (perdite di tipo 1) si considerano le componenti RA, RB, RU, RV
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
2.7 Calcolo del rischio di tipo 1 (perdita di vite umane)
2.7.1 Componente RA (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo nella zona che si
estende per 3 m all’esterno della struttura dovuto a fulminazione diretta).
E’ dato dalla formula
RA = ND · PA · ra · Lt
con
ND = 2,55 · 10-2
PA = 1,0
probabilità di danno dovuto a tensione di contatto e di passo (CEI EN
62305-2 allegato B tabella B.1) funzione delle misure di protezione adottate
(isolamento delle calate, cartelli monitori) (Vedi Tabella 8.2 sottostante)
Tabella 8.2 - Valori di probabilità PA che un fulmine causi danno ad esseri viventi
per tensioni di contatto e di passo pericolose – CEI EN 62305-2
Misure di protezione
Nessuna misura di protezione
Isolamento elettrico delle calate (almeno 3mm di
polietilene reticolato)
Equipotenzializzazione del suolo
Cartelli monitori
PA
1
10-2
10-2
10-1
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
ra = 10-2
coefficiente di riduzione del rischio in funzione del tipo di superficie del
suolo (Vedi Tabella 9 sottostante)
Tabella 9.2 - Valori dei coefficienti di riduzione ra e ru - CEI EN 62305-2
Tipo di superficie
Resistenza di contatto
ra e ru
(kΩ)(1)
Agricolo, cemento
<1
10-2
Marmo, ceramica
1-10
10-3
Pietrisco, moquette, tappeto
10-100
10-4
Asfalto, linoleum, legno
>100
10-5
(1) Valori misurati tra un elettrodo di 400 cm2 premuto con forza di 500N ed un
punto all’infinito
Lt = 2,5·10-3 entità delle perdite all’esterno dell’edificio
Sostituendo i valori nella formula
RA = 2,55 · 10-2 · 1,0 · 10-2 · 2,5·10-3= 0,64 · 10-6
2.7.2 Componente RB (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della struttura a
causa di una fulminazione diretta sulla struttura)
E’ data dalla formula:
RB = Nd · PB · rp · hz · rf · Lf
ND = 2,55 · 10-2
PB = 1,0
da CEI EN 62305-2 allegato B tabella B.2 probabilità che un fulmine diretto
sulla struttura causi danno materiale, funzione delle misure adottate. Nel
nostro caso non è adottata alcuna misura di protezione contro la
fulminazione diretta (Vedi Tabella 10 sottostante).
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Tabella 10.2 - Valori di PB in funzione delle misure di protezione adottate per
ridurre il danno materiale CEI EN 62305-2
Caratteristica della struttura
Struttura non protetta da LPS
Struttura protetta da LPS
Struttura con organi di captazione
conformi ad un LPS di classe I e
con una schermo metallico o con
organi di discesa costituiti dai ferri
d’armatura del calcestruzzo
Struttura con copertura metallica
od
organi
di
captazione
eventualmente
componenti
naturali, atti a garantire una
completa protezione contro la
fulminazione diretta di ogni
installazione sulle coperture e con
organi di discesa costituiti dai ferri
di armatura del calcestruzzo
rp = 0,2
Classe dell’LPS
PB
1
0,2
0,1
0,05
0,02
IV
III
II
I
0,01
0,001
coefficiente di riduzione del rischio funzione delle misure adottate per
ridurre i danni da incendio (CEI EN 62305-2 allegato C tabella C3), esso è il
minore dei valori risultanti dalla tabella. Nel nostro caso (vedi Tabella 11
sottostante) si hanno:
-
Estintori
Impianto di allarme manuale
Impianto di allarme automatico
Compartimentazione antincendio
Vie di fuga protette
Tempo di intervento delle squadre antincendio minore di dieci minuti
Protezione contro le sovratensioni
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Tabella 11.2 - Valori del coefficiente di riduzione rp in funzione delle misure atte
a ridurre le conseguenze dell’incendio. CEI EN 62305-2
Misure adottate
rp
1
0,5
Nessuna misura
Una delle seguenti misure: estintori, impianto fisso di
estinzione operato manualmente, impianto di allarme manuale,
idranti, compartimentazione antincendio, vie di fuga protette
Una delle seguenti misure: impianto fisso di estinzione operato
0,2
automaticamente, impianto di allarme automatico (1)
(1) Solo se protetto contro le sovratensioni ed altri danneggiamenti e se la
squadra antincendio può intervenire in meno di 10 minuti
hz = 2,0
fattore di incremento del rischio per tipi di pericoli particolari (CEI EN 623052 allegato C tabella C.5) (Vedi Tabella 12.2 sottostante)
Tabella 12.2 - Valori del coefficiente hz - CEI EN 62305-2
Tipo di pericolo particolare
Nessuno
Livello ridotto di panico (p.e. : struttura limitata a due piani ed in
numero di persone inferiore a 100)
Livello medio di panico (p.e.: strutture destinate ad eventi
culturali o sportivi con un numero di partecipanti compreso tra
100 e 1000 persone)
Difficoltà di evacuazione (p.e : strutture con presenza di
persone impossibilitate a muoversi, ospedali)
Livello elevato di panico (p.e. : strutture destinate ad eventi
culturali o sportivi con un numero di partecipanti maggiore di
1000 persone)
Pericolo per strutture circostanti o per l’ambiente
Contaminazione dell’ambiente circostante
rf = 10-2
hz
1
2
5
5
10
20
50
fattore di riduzione del rischio di incendio della struttura (CEI EN 62305-2
allegato C tabella C4) funzione delle caratteristiche della struttura (vedi
Tabella 13.2 sottostante).
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Tabella 13.2 - Valori del coefficiente di riduzione rf in funzione del rischio di
incendio della struttura
Rischio di incendio
Esplosione
Elevato
Ordinario
Ridotto
Nessuno
Nota 1-
rf
1
10-1
10-2
10-3
0
In caso di strutture con rischio di esplosione o strutture contenenti miscele
esplosive può essere necessaria una più dettagliata valutazione di rf
Nota 2-
Strutture con elevato rischio di incendio, strutture realizzate con materiali
combustibili, strutture con copertura realizzata con materiale combustibile o
strutture con carico specifico di incendio maggiore di 800 MJ/m2 sono
considerate a rischio di incendio elevato
Nota 3 -
Strutture con carico specifico di incendio compreso fra 800 MJ/m2 e 400
MJ/m2 sono considerate a rischio di incendio ordinario
Nota 4 -
Strutture con carico specifico di incendio inferiore a 400 MJ/m2 sono
considerate a rischio di incendio ridotto
Nota 5 -
Il carico specifico di incendio è il rapporto fra l’energia del quantitativo totale
di materiale combustibile nella struttura e la superficie complessiva della
struttura stessa
Lf = 7,5·10-4
RB = 2,55 · 10-2 · 1,0 · 0,2 · 2,0 · 10-2 · 7,5·10-4 = 0,77 · 10-7
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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2.7.3 Componente RU (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo all’interno dalla
struttura per fulminazione diretta su una linea entrante).
E’ dato dalla formula:
RU = (NL + NDA) · PU · ru · Lt
N L = 0,103
NDA = 0
PU = 0,03
Probabilità che un fulmine su un servizio causi danni agli esseri viventi
(CEI EN 62305-2 allegato B art. B.5).
N.B.: Se non sono installati gli SPD per l’equipotenzializzazione si ha PU = PLD dove
PLD è dato dalla tabella B.6 della CEI EN 62305-2 (vedi Tabella 15 sottostante)
in funzione della tensione di tenuta ad impulso UW e della resistenza dello
schermo dei cavi; per i servizi privi di schermo si assume PU = 1.
Se sono installati gli SPD PU è il minore fra PLD e PSPD (PSPD dipende dal livello
di protezione del sistema di SPD ed è dato dalla tabella B.3 della CEI EN
62305-2) (vedi Tabella 14.2 sottostante)
Tabella 14.2 - Valori della probabilità PSPD in funzione del LPL per cui sono
progettato gli SPD
LPS
Sistema di SPD assente
III-IV
II
I
Nota 3
PSPD
1
0,03
0,02
0,01
0,005-0,001
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Nota 1 – Come misure di protezione per ridurre PC è adatta solo la protezione con
SPD. La protezione con un sistema di SPD è efficace nella riduzione di PC
solo in strutture protette da LPS o in strutture con schermo metallico
continuo o con LPS realizzato con i ferri di armatura del calcestruzzo in cui
siano
rispettati
i
requisiti
della
CEI
EN
62305-3
relativi
all’equipotenzializzazione ed alla messa a terra.
Nota 2 – L’uso di una protezione con un sistema di SPD può non essere richiesto nel
caso di impianti interni schermati connessi a linee esterne realizzate con
cavi protetti contro il fulmine, o posate in condotti o tubi metallici.
Nota 3 – Valori inferiori di PSPD sono possibili nel caso di SPD aventi caratteristiche
migliori (attitudine a sopportare correnti più elevate, livello di protezione
inferiore, ecc.) rispetto ai requisiti richiesti per LPL. Nei relativi punti di
installazione.
Il dimensionamento degli SPD aventi caratteristiche migliori rispetto ai
requisiti richiesti per L’LPL 1 è effettuato utilizzando una corrente di fulmine
pari a 1,5 volte oppure 2 volte oppure 3 volte la corrente di fulmine relativa
a LPL 1, i valori di PSD associati sono rispettivamente pari a 0,005 oppure
0,002 oppure 0,001.
Tabella 15.2 - Valori della probabilità PLD in funzione della resistenza Rs della
schermo del cavo e della tensione di tenuta all’impulso UW degli apparati.
5 < Rs < 10
1 < Rs < 5
UW
kV
Ω/Km
Ω /km
1,5
1
0,8
2,5
0,95
0,6
4
0,9
0,3
6
0,8
0,1
RS resistenza della schermo del cavo (Ω /Km)
rU = 10-3
Rs < 1
Ω /km
0,4
0,2
0,04
0,02
coefficiente di riduzione del danno funzione del tipo di superficie
della pavimentazione (vedi Tabella 9.2).
Lt = 7,5·10-3
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
RU = (0,103+ 0) · 0,03 · 10-3 · 7,5·10-3 = 2,32 · 10-8
2.7.4 Componente RV (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della struttura a
causa di una fulminazione diretta sulla linea entrante nella struttura)
E’ dato dalla formula:
RV = (NL + NDA) · PV · rp · hz · rf · Lf
N L = 0,103
NDA = 0
PV = 0,03 Probabilità di danno materiale per fulminazione diretta su una linea entrante
(CEI EN 62305-2 art. B.6), dipende dalle caratteristiche della schermatura
della linea entrante e dalla tensione di tenuta ad impulso dell’impianto
interno. Se non sono installati SPD seconda la CEI EN 62305-3, il valore di
PV è uguale a PLD (vedi Tabella 15.2), altrimenti PV è il minore dei valori di
PSPD (vedi Tabella 14.2) e PLD.
Se non sono stati installati SPD per l’equipotenzializzazione secondo la CEI
EN 62305/3 il valore di PV è uguale a PLD in caso contrario PV è uguale al
minore dei valori di PLD e PSPD.
Per i servizi privi di schermo deve essere assunto PLD = 1
rp = 0,2
(vedi Tabella 11.2)
hz = 2,0
(vedi Tabella 12.2)
rf = 10-2
(vedi Tabella 13.2)
Lf = 7,5·10-4
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
RV = (0,103+ 0) · 0,03 · 0,2 · 2,0 · 10-2 · 7,5·10-4 = 9,27 · 10-9
2.8 Calcolo dei rischi totali
2.8.1 Rischio dovuto alla fulminazione diretta sulla struttura Rd
Rd = RA + RB = 0,64 · 10-6 + 0,77 · 10-7 = 0,71 · 10-6
2.8.2 Rischio dovuto a fulminazione indiretta
Ri = RU + RV = 2,32 · 10-8+ 9,27 · 10-9 = 3,25 · 10-8
2.8.3 Rischio totale R
R = Rd + Ri = 0,71 · 10-6 + 3,25 · 10-8 = 0,73 · 10-6
Essendo R = 1,40 · 10-6 < 10-5 = Ra
(Ra rischio ammissibile per la perdita di vite umane pari a 10-5 come da tabella 7 art.
5.4 della CEI 81-19/2) la struttura risulta autoprotetta per cui non è necessario
adottare particolari misure di protezione contro le scariche atmosferiche.
Naturalmente il risultato resta valido solo se permangono le condizioni attuali sulla cui
base è stato eseguito il calcolo.
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
3.
CENTRO DI STOCCAGGIO SOLUZIONI SALINE
3.1 Descrizione generica della struttura e caratteristiche
3.2 Posizione geografica
Il volume in oggetto è ubicato nel comune di MASON VICENTINO (VI), il numero di
fulmini all’anno per km2 è pari a 4 (Vedi CEI EN 62305-3 3° Edizione).
La struttura è isolata, non vi sono altri oggetti nelle vicinanze per cui assumiamo per il
coefficiente di posizione (CEI EN 62305-2 allegato A tabella A.2) il valore
Cd = 1
3.3 Caratteristiche architettoniche
La struttura che si deve proteggere coincide con l’intero edificio in quanto appartiene ad
una costruzione senza rischio di esplosione ed è separata da altre costruzioni adiacenti
con pareti aventi resistenza al fuoco superiore a REI 120. (CEI EN 62305/2 allegato A
art. A2.1.2)
Secondo l’articolo 3.1.3 della CEI EN 62305-2 e relativa nota si considerano a rischio di
esplosione i luoghi contenenti esplosivi solidi o zone classificate di tipo 0 secondo CEI
31-30 o tipo 20 secondo CEI 31-52.
Tabella 16.3 – Caratteristiche della struttura
Parametro
Località della struttura
Destinazione d’uso della struttura
Dimensioni (m)
Posizione
Tipologia di costruzione
Pavimenti interni
Pavimenti esterni per una distanza di 3 m
dall’edificio
LPS
Schermatura della struttura
Persone presenti nella struttura
Commento
Mason Vicentino (VI)
Struttura metallica di
deposito sale
Struttura monoblocco
(18,0x35,0x10,0)
Isolata
Struttura metallica
Grezzo
Terreno
agricolo
o
cemento
Presente
Non presente
10
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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La struttura ha forma complessa e verrà assimilata, ai fini del calcolo, ad un
parallelepipedo. Detto parallelepipedo contiene interamente la struttura per cui l’errore
introdotto, nel calcolo dell’area di raccolta, è in eccesso e perciò a favore della
sicurezza.
Il carico di incendio non è noto tuttavia, date le caratteristiche della struttura ed il tipo di
attività svolta all’interno, assumiamo un valore compreso fra 400 MJ/m2 e 800 MJ/m2
per cui il rischio da incendio è ordinario.
Il tipo di danno ipotizzato è costituito da perdite di vite umane (rischio di tipo 1) secondo
le definizioni date in CEI EN 62305-3 art. 5.3.
I valori limiti accettabili dei vari rischi sono dati dalla tabella 7 delle CEI EN 62305-2 art.
5.4 (vedi Tabella 2.3 sottostante).
Tabella 17.3 - Tipici valori di rischio tollerabile
Tipo di perdita
Perdita di vite umane o danni permanenti
Perdita di servizio pubblico
Perdita di patrimonio culturale insostituibile
RT (anni-1)
10-5
10-3
10-3
Per il rischio di tipo 4 (perdite economiche) la norma non stabilisce alcun limite in
quanto la protezione dei beni economici è facoltativa e la decisione deve essere presa
dal Committente in base alla convenienza economica.
Si fa presente che nei calcoli che seguono, in caso di incertezza su un parametro che
influenza la frequenza di fulminazione e perciò il rischio, è stato assunto il valore più
cautelativo nei confronti della sicurezza.
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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3.4 Suddivisione in zone
La struttura è stata suddivisa in n. 2 zone in base ai seguenti parametri.
Nelle tabelle che seguono sono riassunte le caratteristiche delle varie zone
Tabella 18.3 - Zona 1 esterna
Parametro
Misure di protezione adottate
Persone presenti nella zona
Commento
Nessuna
5
Tabella 19.3 - Zona interna
Parametro
Persone presenti nella zona
Livello di panico
Impianti interni di energia
Impianti
interni
di
telecomunicazioni
Commento
5
Panico ridotto
Linea energia
Assenti
Per quanto riguarda la valutazione delle perdite sono stati seguiti i seguenti criteri:
Valori delle perdite per il rischio di morte di persone all’ interno della struttura (CEI EN
62305-2 art. C.2 tabella C.1 e variante V1) (vedi Tabella 5.3 sottostante)
Tabella 20.3 – Valori medi tipici di Lt, Lf, L0
Tipo di struttura
Tutti i tipi (persone all’ interno dell’ edificio)
Tutti i tipi (persone all’ esterno dell’ edificio)
Lt
10-2
10-2
Tipo di struttura
Ospedali, alberghi, civile abitazione
Industriale, commerciale, scuole
Pubblico spettacolo, chiese, musei
altri
Lf
10-2
5·10-3
2·10-3
10-3
Tipo di struttura
Rischio di esplosione
Ospedali
L0
10-2
10-4
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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I valori delle perdite per le singole zone sono proporzionali al numero di persone
presenti per cui si calcolano con la formula:
L = Lx·(np/nt)
L valore delle perdite della zona specifica
Lx
valore delle perdite dato dalla norma della zona
np
numero di persone presenti nella zona
nt
numero totale di persone presenti nella struttura (nt = np1+ np2 = 5+5 = 10)
Zona esterna:
Lf = 10-3 · (5/5) = 10-3
Lt = 10-2 · (5/5) = 10-2
Zona interna:
Lf = 10-3 · (5/5) = 10-3
Lt = 10-2 · (5/5) = 10-2
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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3.5 Calcolo delle aree di raccolta Ad – Al e dei numeri di eventi pericolosi annui ND –
NL.
3.5.1 Calcolo dell’area di raccolta della struttura Ad (area di raccolta di riferimento per la
valutazione della frequenza di fulminazione diretta sulla struttura) e ND (numero di
fulmini che possono colpire la struttura in un anno).
Facciamo riferimento ad un volume a forma di parallelepipedo regolare di dimensioni
(L = lunghezza, W = larghezza, H = altezza)
L = 18,00 m
W = 35,00 m
H = 10,00 m
L’area di raccolta A della struttura isolata (CEI EN 62305/2 allegato A art. A.2.1)
è data da:
Ad = L · W + 6 · H · (L+W) + 9 · π · H2
Sostituendo i valori nella formula si ottiene
Ad = 18,00 · 35,00 + 6 · 10,00 · (18,00+35,00) + 9 · π · 10,002 = 6636,00 m2
L’area Ad è stata anche calcolata con il personal computer utilizzando il programma
FLASH ottenendo gli stessi risultati:
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Il numero di eventi pericolosi per la struttura (ND) è dato dalla formula (CEI EN 62305-2
allegato A art. A.2.4):
ND = Ng · Ad · Cd · 10-6 fulmini/anno
Ng = 4 numero di fulmini all’anno per km2 (CEI EN 62305-3 2° Edizione)
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Cd = 1 fattore di posizione che tiene conto della posizione geografica e della
presenza di altre strutture nelle immediate vicinanze (tabella A.1 della CEI EN
62305-2) (vedi Tabella 6.3 sottostante)
Tabella 21.3 - Coefficiente di posizione Cd - CEI EN 62305-2
Ubicazione relativa
Oggetto circondato da oggetti di altezza più elevata o da alberi
Oggetto circondato da oggetti o da alberi di altezza uguale o
inferiore
Oggetto isolato: nessun altro oggetto nelle vicinanze
Oggetto isolato sulla cima di una collina o di una montagna
Cd
0.25
0.5
1
2
Sostituendo i valori nella formula risulta:
ND = 4 · 6636,00 · 1 · 10-6 = 2,65 · 10-2 fulmini/anno
3.5.2 Calcolo di Al (area di raccolta di riferimento per la valutazione della probabilità di
fulminazione diretta sulle linee elettriche esterne entranti nell’edificio) e NL (numero di
eventi pericolosi all’anno)
Sono presenti una linea di bassa tensione in cavo interrato non schermato; non
essendo noti i valori della lunghezza del cavo e della resistività del terreno assumeremo
i valori suggeriti dalla Norma (CEI EN 62305-2 allegato A art. A.4);
c) Linea di potenza (cavo interrato BT non schermato):
Lunghezza della linea
L =1000 m
resistività del suolo
ρ =500 Ω x m.
L’area Al è data dalla formula seguente (tabella A.3 della CEI EN 62305-2 allegato
A):
Al = (LC – 3 · (Ha + Hb)) · √ρ · 10-6 [km2]
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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LC = 1000 lunghezza della linea dalla struttura al primo nodo (valore massimo
1000m)
Ha = 10,0
altezza della struttura connessa all’estremità “a” della linea
Hb = 3
altezza della struttura connessa all’estremità “b” della linea
CEI EN 62305-2 - Tabella 22.3 - Aree di raccolta AL e Ai in funzione delle
caratteristiche del servizio
Al
Ai
Aereo
(LC – 3· (Ha + Hb)) · 6 · Hc
1000·Lc
Interrato
(LC – 3· (Ha + Hb)) · √ρ
25 · Lc · √ρ
Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
Al1 = (1000 – 3 · (10,0 + 3)) · √500 = 21488 m2 = 0,021 km2
Per il calcolo dei rischi dovuti a fulminazione diretta sulla linea (componente RU)
assumiamo per il parametro NL:
NL = 8,6 · 10-2 + 1,7 · 10-2 = 0,103 fulmini /anno
3.6 Criteri di calcolo del rischio
La norma considera 4 tipi di sorgenti di danno e precisamente
S1
fulmini che colpiscono direttamente la struttura
S2
fulmini che cadono in prossimità della struttura
S3
fulmini che colpiscono una linea
S4
fulmini che cadono in prossimità di una linea
I danni possibili sono
D1
danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo
D2
danni materiali (danni meccanici , incendio ecc)
D3
guasti alle apparecchiature per sovratensioni indotte
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
I fulmini che cadono in prossimità della struttura o di una linea entrante possono
causare solo guasti alle apparecchiature.
Le perdite considerate dalle norme sono:
L1
perdite di vite umane
L2
perdita di un servizio (telefono, acqua, gas, TV , energia elettrica)
L3
perdita di patrimonio culturale insostituibile (musei, pinacoteche ecc)
L4
perdite economiche
Secondo le norme CEI EN 62305-2 il rischio R deriva dalla formula:
R X = N X · PX · L X
NX
numero di fulmini all’anno
PX
probabilità che un fulmine possa causare danno
LX
entità del danno
Per una struttura la norma considera, sulla base della causa e della tipologia, i seguenti
rischi (CEI EN 62305-2 art. 4.2)
RA
rischio di danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo all’esterno di
un edificio nella zona fino a 3 m dal bordo per fulminazioni dirette sull’edificio
RB
rischio di danno materiale all’interno per fulminazione diretta sull’edificio
RC
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine diretto sull’edificio
RM
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine che cade nelle vicinanze
dell’edificio
RU
rischio di danni ad esseri viventi all’interno dell’edificio per fulmini diretti sulla
linea entrante
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
RV
rischio di danni materiali per fulmini diretti su una linea entrante della norma
precedente
RW
rischio di guasti alle apparecchiature per fulmini diretti su una linea entrante
RZ
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmini in prossimità di una linea
Se sono a rischio perdite di tipo 1 (perdite di vite umane), di tipo 2 (perdite di un servizio
essenziale) e di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) la protezione è
obbligatoria se il rischio di danno supera determinati valori considerati ammissibili.
I rischi tollerabili (RT) sono (vedi CEI EN 62305-2 art. 5.4 tabella 7)
perdita di vite umane
RT = 10-5
perdita di servizio pubblico essenziale
RT = 10-3
perdita di patrimonio culturale insostituibile
RT = 10-3
Se sono a rischio solo beni economici la protezione non è obbligatoria per cui la
decisione di adottare ugualmente qualche misura protettiva deve essere presa dal
committente in base al criterio della convenienza economica.
Per le perdite di tipo 1 si considerano in generale solo i rischi di danni per tensioni di
contatto e di passo (componenti RA e RU) e danni materiali (componenti RB e RV). Le
componenti relative ai guasti alle apparecchiature sono prese in considerazione solo
per ospedali (per le apparecchiature per le quali un guasto può causare danno al
paziente) o edifici con pericolo di esplosione.
Per le perdite di tipo 2 (perdita di un servizio essenziale) si considerano tutte le
componenti di rischio ad esclusione di RA ed RU (danni ad esseri viventi per tensioni di
contatto e di passo).
Per le perdite di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) si considerano solo
le componenti per danno materiale RB e RV
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Per le perdite economiche, di tipo 4, si considerano in generale tutte le componenti (RA
e RU dovute a danni ad esseri viventi solo se sono presenti animali)
Ossia in generale
Per il rischio di tipo 1 (perdita di vite umane) si considerano le componenti:
R1 = RA + RB + RU + RV
(per ospedali o edifici con rischio di esplosione si considerano, oltre alle precedenti,
anche le componenti di rischio RC, RW, RM, RZ per guasto alle apparecchiature dovuto a
sovratensione)
Per il rischio di tipo 2 (perdita di servizio pubblico essenziale) si considerano le
componenti:
R2 = RB + RC + RM + RZ + RV + RZ
Per il rischio di tipo 3 (perdita di patrimonio culturale insostituibile) si considerano le
componenti:
R3 = RB + RV
Per il rischio di tipo 4 (perdite economiche) si considerano le componenti:
R4 = RB + RC + RM + RW + RV + RZ
Se sono presenti animali si considerano anche le componenti RA e RU
Indicando con Rd ed Ri rispettivamente i rischi per fulminazione diretta sull’edificio ed
indiretta si ha
Rd = RA + RB + RC
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Ri = RU + RV + RW + RM + RZ
Le componenti di rischio per un servizio sono dovute a fulmini diretti sul sevizio e nelle
immediate vicinanze o fulmini sulla struttura alla quale il servizio è allacciato e
precisamente
RV’
rischio di danni materiali per fulmini diretti sul servizio per danni materiali o
incendio
RW’
rischio di guasti alle apparecchiature per fulmini diretti sul servizio dovute a
sovratensioni per accoppiamento resistivo.
RZ’
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmini in prossimità del servizio
dovute a sovratensioni indotte sulla linea
RB’
rischio di danno materiale al servizio per fulminazione diretta sulla struttura alla
quale il servizio è allacciato dovuto a incendio o effetti meccanici.
RC’
rischio di guasto alle apparecchiature per fulmine diretto sulla struttura alla
quale il servizio è allacciato per sovratensioni dovute ad accoppiamento resistivo
Le suddette componenti si considerano solo per il calcolo delle perdite di servizio
pubblico essenziale o perdite economiche e precisamente:
Rischio di perdita di servizio pubblico essenziale R2
R2 = RV’+ RW’ + RZ’ + RB’+ RC’
Rischio di perdita economica R4
R4 = RV’+ RW’ + RZ’ + RB’+ RC’
Nel nostro caso (perdite di tipo 1) si considerano le componenti RA, RB, RU, RV
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
3.7 Calcolo del rischio di tipo 1 (perdita di vite umane)
3.7.1 Componente RA (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo nella zona che si
estende per 3 m all’esterno della struttura dovuto a fulminazione diretta).
E’ dato dalla formula
RA = ND · PA · ra · Lt
con
ND = 2,65 · 10-2
PA = 1,0
probabilità di danno dovuto a tensione di contatto e di passo (CEI EN
62305-2 allegato B tabella B.1) funzione delle misure di protezione adottate
(isolamento delle calate, cartelli monitori) (Vedi Tabella 8.3 sottostante)
Tabella 23.3 - Valori di probabilità PA che un fulmine causi danno ad esseri viventi
per tensioni di contatto e di passo pericolose – CEI EN 62305-2
Misure di protezione
Nessuna misura di protezione
Isolamento elettrico delle calate (almeno 3mm di
polietilene reticolato)
Equipotenzializzazione del suolo
Cartelli monitori
PA
1
10-2
10-2
10-1
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
ra = 10-2
coefficiente di riduzione del rischio in funzione del tipo di superficie del
suolo (Vedi Tabella 9.3 sottostante)
Tabella 24.3 - Valori dei coefficienti di riduzione ra e ru - CEI EN 62305-2
Tipo di superficie
Resistenza di contatto
ra e ru
(kΩ)(1)
Agricolo, cemento
<1
10-2
Marmo, ceramica
1-10
10-3
Pietrisco, moquette, tappeto
10-100
10-4
Asfalto, linoleum, legno
>100
10-5
(1) Valori misurati tra un elettrodo di 400 cm2 premuto con forza di 500N ed un
punto all’infinito
Lt = 10-3
entità delle perdite all’esterno dell’edificio
Sostituendo i valori nella formula
RA = 2,65 · 10-2 · 1,0 · 10-2 · 10-3= 0,26 · 10-6
3.7.2 Componente RB (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della struttura a
causa di una fulminazione diretta sulla struttura)
E’ data dalla formula:
RB = Nd · PB · rp · hz · rf · Lf
ND = 2,65 · 10-2
PB = 1,0
da CEI EN 62305-2 allegato B tabella B.2 probabilità che un fulmine diretto
sulla struttura causi danno materiale, funzione delle misure adottate. Nel
nostro caso non è adottata alcuna misura di protezione contro la
fulminazione diretta (Vedi Tabella 10.3 sottostante).
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Tabella 25.3 - Valori di PB in funzione delle misure di protezione adottate per
ridurre il danno materiale CEI EN 62305-2
Caratteristica della struttura
Struttura non protetta da LPS
Struttura protetta da LPS
Struttura con organi di captazione
conformi ad un LPS di classe I e
con una schermo metallico o con
organi di discesa costituiti dai ferri
d’armatura del calcestruzzo
Struttura con copertura metallica
od
organi
di
captazione
eventualmente
componenti
naturali, atti a garantire una
completa protezione contro la
fulminazione diretta di ogni
installazione sulle coperture e con
organi di discesa costituiti dai ferri
di armatura del calcestruzzo
rp = 0,2
Classe dell’LPS
PB
1
0,2
0,1
0,05
0,02
IV
III
II
I
0,01
0,001
coefficiente di riduzione del rischio funzione delle misure adottate per
ridurre i danni da incendio (CEI EN 62305-2 allegato C tabella C3), esso è il
minore dei valori risultanti dalla tabella. Nel nostro caso (vedi Tabella 11.3
sottostante) si hanno:
-
Estintori
Impianto di allarme manuale
Impianto di allarme automatico
Compartimentazione antincendio
Vie di fuga protette
Tempo di intervento delle squadre antincendio minore di dieci minuti
Protezione contro le sovratensioni
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Tabella 26.3 - Valori del coefficiente di riduzione rp in funzione delle misure atte
a ridurre le conseguenze dell’incendio. CEI EN 62305-2
Misure adottate
rp
1
0,5
Nessuna misura
Una delle seguenti misure: estintori, impianto fisso di
estinzione operato manualmente, impianto di allarme manuale,
idranti, compartimentazione antincendio, vie di fuga protette
Una delle seguenti misure: impianto fisso di estinzione operato
0,2
automaticamente, impianto di allarme automatico (1)
(1) Solo se protetto contro le sovratensioni ed altri danneggiamenti e se la
squadra antincendio può intervenire in meno di 10 minuti
hz = 2,0
fattore di incremento del rischio per tipi di pericoli particolari (CEI EN 623052 allegato C tabella C.5) (Vedi Tabella 12.3 sottostante)
Tabella 27.3 - Valori del coefficiente hz - CEI EN 62305-2
Tipo di pericolo particolare
Nessuno
Livello ridotto di panico (p.e. : struttura limitata a due piani ed in
numero di persone inferiore a 100)
Livello medio di panico (p.e.: strutture destinate ad eventi
culturali o sportivi con un numero di partecipanti compreso tra
100 e 1000 persone)
Difficoltà di evacuazione (p.e : strutture con presenza di
persone impossibilitate a muoversi, ospedali)
Livello elevato di panico (p.e. : strutture destinate ad eventi
culturali o sportivi con un numero di partecipanti maggiore di
1000 persone)
Pericolo per strutture circostanti o per l’ambiente
Contaminazione dell’ambiente circostante
rf = 10-2
hz
1
2
5
5
10
20
50
fattore di riduzione del rischio di incendio della struttura (CEI EN 62305-2
allegato C tabella C4) funzione delle caratteristiche della struttura (vedi
Tabella 13.3 sottostante).
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Tabella 28.3 - Valori del coefficiente di riduzione rf in funzione del rischio di
incendio della struttura
Rischio di incendio
Esplosione
Elevato
Ordinario
Ridotto
Nessuno
Nota 1-
rf
1
10-1
10-2
10-3
0
In caso di strutture con rischio di esplosione o strutture contenenti miscele
esplosive può essere necessaria una più dettagliata valutazione di rf
Nota 2-
Strutture con elevato rischio di incendio, strutture realizzate con materiali
combustibili, strutture con copertura realizzata con materiale combustibile o
strutture con carico specifico di incendio maggiore di 800 MJ/m2 sono
considerate a rischio di incendio elevato
Nota 3 -
Strutture con carico specifico di incendio compreso fra 800 MJ/m2 e 400
MJ/m2 sono considerate a rischio di incendio ordinario
Nota 4 -
Strutture con carico specifico di incendio inferiore a 400 MJ/m2 sono
considerate a rischio di incendio ridotto
Nota 5 -
Il carico specifico di incendio è il rapporto fra l’energia del quantitativo totale
di materiale combustibile nella struttura e la superficie complessiva della
struttura stessa
Lf = 10-4
RB = 2,65 · 10-2 · 1,0 · 0,2 · 2,0 · 10-2 · 10-4 = 0,11 · 10-7
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
3.7.3 Componente RU (rischio derivante da tensioni di contatto e di passo all’interno dalla
struttura per fulminazione diretta su una linea entrante).
E’ dato dalla formula:
RU = (NL + NDA) · PU · ru · Lt
N L = 0,103
NDA = 0
PU = 0,03
Probabilità che un fulmine su un servizio causi danni agli esseri viventi
(CEI EN 62305-2 allegato B art. B.5).
N.B.: Se non sono installati gli SPD per l’equipotenzializzazione si ha PU = PLD dove
PLD è dato dalla tabella B.6 della CEI EN 62305-2 (vedi Tabella 15 sottostante)
in funzione della tensione di tenuta ad impulso UW e della resistenza dello
schermo dei cavi; per i servizi privi di schermo si assume PU = 1.
Se sono installati gli SPD PU è il minore fra PLD e PSPD (PSPD dipende dal livello
di protezione del sistema di SPD ed è dato dalla tabella B.3 della CEI EN
62305-2) (vedi Tabella 14.3 sottostante)
Tabella 29.3 - Valori della probabilità PSPD in funzione del LPL per cui sono
progettato gli SPD
LPS
Sistema di SPD assente
III-IV
II
I
Nota 3
PSPD
1
0,03
0,02
0,01
0,005-0,001
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Nota 1 – Come misure di protezione per ridurre PC è adatta solo la protezione con
SPD. La protezione con un sistema di SPD è efficace nella riduzione di PC
solo in strutture protette da LPS o in strutture con schermo metallico
continuo o con LPS realizzato con i ferri di armatura del calcestruzzo in cui
siano
rispettati
i
requisiti
della
CEI
EN
62305-3
relativi
all’equipotenzializzazione ed alla messa a terra.
Nota 2 – L’uso di una protezione con un sistema di SPD può non essere richiesto nel
caso di impianti interni schermati connessi a linee esterne realizzate con
cavi protetti contro il fulmine, o posate in condotti o tubi metallici.
Nota 3 – Valori inferiori di PSPD sono possibili nel caso di SPD aventi caratteristiche
migliori (attitudine a sopportare correnti più elevate, livello di protezione
inferiore, ecc.) rispetto ai requisiti richiesti per LPL. Nei relativi punti di
installazione.
Il dimensionamento degli SPD aventi caratteristiche migliori rispetto ai
requisiti richiesti per L’LPL 1 è effettuato utilizzando una corrente di fulmine
pari a 1,5 volte oppure 2 volte oppure 3 volte la corrente di fulmine relativa
a LPL 1, i valori di PSD associati sono rispettivamente pari a 0,005 oppure
0,002 oppure 0,001.
Tabella 30 - Valori della probabilità PLD in funzione della resistenza Rs della
schermo del cavo e della tensione di tenuta all’impulso UW degli apparati.
5 < Rs < 10
1 < Rs < 5
UW
kV
Ω/Km
Ω /km
1,5
1
0,8
2,5
0,95
0,6
4
0,9
0,3
6
0,8
0,1
RS resistenza della schermo del cavo (Ω /Km)
rU = 10-3
Rs < 1
Ω /km
0,4
0,2
0,04
0,02
coefficiente di riduzione del danno funzione del tipo di superficie
della pavimentazione (vedi Tabella 9.3).
Lt = 10-3
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
RU = (0,103+ 0) · 0,03 · 10-3 · 10-3 = 3,09 · 10-9
3.7.4 Componente RV (rischio di danni materiali ed incendio all’interno della struttura a
causa di una fulminazione diretta sulla linea entrante nella struttura)
E’ dato dalla formula:
RV = (NL + NDA) · PV · rp · hz · rf · Lf
N L = 0,103
NDA = 0
PV = 0,03 Probabilità di danno materiale per fulminazione diretta su una linea entrante
(CEI EN 62305-2 art. B.6), dipende dalle caratteristiche della schermatura
della linea entrante e dalla tensione di tenuta ad impulso dell’impianto
interno. Se non sono installati SPD seconda la CEI EN 62305-3, il valore di
PV è uguale a PLD (vedi Tabella 15.3), altrimenti PV è il minore dei valori di
PSPD (vedi Tabella 14) e PLD.
Se non sono stati installati SPD per l’equipotenzializzazione secondo la CEI
EN 62305/3 il valore di PV è uguale a PLD in caso contrario PV è uguale al
minore dei valori di PLD e PSPD.
Per i servizi privi di schermo deve essere assunto PLD = 1
rp = 0,2
(vedi Tabella 11.3)
hz = 2,0
(vedi Tabella 12.3)
rf = 10-2
(vedi Tabella 13.3)
Lf = 10-4
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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Parte generale - Relazione esplicativa e di calcolo probabilità di fulminazione e rischio dovuto al fulmine
Sostituendo i valori nella formula si ottiene:
RV = (0,103+ 0) · 0,03 · 0,2 · 2,0 · 10-2 ·10-4 = 1,24 · 10-9
3.8 Calcolo dei rischi totali
3.8.1 Rischio dovuto alla fulminazione diretta sulla struttura Rd
Rd = RA + RB = 0,26 · 10-6 + 0,11 · 10-7 = 0,271 · 10-6
3.8.2 Rischio dovuto a fulminazione indiretta
Ri = RU + RV = 3,09 · 10-9+ 1,24 · 10-9 = 4,33 · 10-9
3.8.3 Rischio totale R
R = Rd + Ri = 0,271 · 10-6 + 4,33 · 10-9 = 0,275 · 10-6
Essendo R = 1,40 · 10-6 < 10-5 = Ra
(Ra rischio ammissibile per la perdita di vite umane pari a 10-5 come da tabella 7 art.
5.4 della CEI 81-19/2) la struttura risulta autoprotetta per cui non è necessario
adottare particolari misure di protezione contro le scariche atmosferiche.
Naturalmente il risultato resta valido solo se permangono le condizioni attuali sulla cui
base è stato eseguito il calcolo.
PV_D_IM_GE_GE_2_B_000-_008_0_002_R_A_0
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